浅谈医院电气能源管理与节能措施分析

浅谈医院电气能源管理与节能措施分析

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：医院建筑工程的电气设计比其他行业的电气设计难度大，因为医院是公共场所，人数较多。医院拥有诊疗设备，电学要求因科室的职能而有所不同。本文对医院电气能源管理与节能措施及存在的问题进行了分析，并提出了相应的管理方法和节能对策，从而满足医院可持续发展需求。

关键词：医院；电气能源管理；节能措施

0引言

经济可持续发展以能源消耗为基础，在此过程中采取切实可行的能源利用措施促进能源的可持续发展，相反如果能源消费问题得不到解决，将会出现能源不足的问题，并阻碍经济发展。以科学可行的电气节能措施为基础，有效解决能耗高问题，可有效缓解电力短缺，带来较好的社会和经济效益。当今的电力事业中，除了节能外，还需要注意选择设备，从根本上保护环境。

1医院电气能源管理的重要性

医院本身是公共场所，耗能很大，针对这种情况，加强对医院基础设备管理的监督，引进专业的医疗仪器设备，减少不必要的电能资源浪费，保证医院收支平衡的重要措施。可以在确保实现公共服务的同时实现。其次，作为电力的主要消费者，医院将切实增加医院正常运行中对电力的使用。医院将引进更多的电器。在节能方面，通过减少排放和增加能耗来达到降低能耗，在实现医院经济效益的前提下，可以实现社会效益。

2医院电气能源管理中存在的问题

2.1设计阶段缺乏规划

人们的生活水平不断提高，对医院医疗服务的要求也越来越高。长期发展来看，医院在这种形势下，积极引进更好环境设备和医疗器械，对电力的需求必然越来越大。近几年，中国有关部门出台多项政策，降低万元收入能耗支出，对能源消费进行了控制，提倡节能、环保，“双碳”，以往的设计不能完全满足现在的需求。在空调、医疗设备、照明等医院环境的构成中，尤其是在医院空调和医疗设备的使用中，各自造成了很大的能量消耗。在这种环境下，基于特定行业的医院电源设计，主要是为了稳定和连续，所有电器的设计都是以节能为主。

2.2缺少足够的专业电力管理人员

医院是医疗和医疗服务机构，因此密切关注医疗质量。在医院后勤管理中，电力能源管理起着十分重要的作用。然而，医院管理者对医院电气能源管理缺乏重视。但若缺乏足够的专业电力能源管理人员，将不能满足医院节能工作的相关要求，严重影响严格执行。并落实相关措施。

2.3医院电力管理系统尚未建立

医院工作人员和病人没有形成节能意识的观念，甚至在阳光充足的环境中，病房仍然亮着灯，若无人管理，电力消耗应是不可避免的。第二，没有建立健全的指导制度和方向。因为没有节能减排参照基准，没有具体安装节能效果。将导致工作、节能管理延误。尽管医院开展了节能工程，引进了很多电子设备和新工艺，但这些电子设备的引进需要相关专业电气人员具备达到节能目的的专业电气技术。医疗技术是医院的重点，而电力管理则是后勤管理。过于注重前端工作的顺利开发，忽视了节能降耗的必要性，导致医院经营管理存在失误。

3医院电气能源管理以及节能对策

3.1加强电气能源管理工作

要做好电气能源管理工作，建立一个专业的管理队伍是必不可少的，其次，包括在医院的综合管理中，从日常工作入手，根据自己实际情况制定管理方法，强化节能意识等，制定具体、方便的实施计划。认识到节约能源，提高医院各部门节能工作的重要性和必要性，才能有效地达到节能的基本目标；积极引进节能技术，在电器应用过程中，可引进科学节能技术来管理电器。可选用节能变压器和电机。目前的荧光节能灯适用用途广泛、涂布效率高、频谱范围广、使用寿命长，因此可在医院内使用更多的灯泡。

3.2电气安全保护设计工作

在医院电气安全设计工作中同样也是一大难点，电气安全设计的质量、住院病人和医护人员的生命安全越高，越要处于正常状态。确实有保障。在设计医院接地故障时，在进行安全防护时，可采用避雷接地保护、等电位接地装置、等电位设置和设置屏蔽等电位。具体来说，在该地区进行详细设计时，注意以下几点：TN-C 接地装置容易产生电压，因此不建议在诊断和治疗部门或医院内使用。尽管 TN-S 可以避免各种仪器的电磁干扰，但 TN-S 接地保护可以避免这种情况。在医院手术室和 ICU 电气安全保护设计工作中，由于这种接地保护装置的电位差很小，能保证手术设备的供电不中断；在其他电气安全设计中，门诊可采用局部等电位差的保护方法。

3.3对施工过程进行严密监控

电气工程实施过程也是一个问题多的阶段。为此，管理者对整个施工过程进行严密的监控。尽管有现场施工经验，但仍有一些工程负责人对图纸了解不充分，因此管理人员有必要对现场施工情况进行严格监控，并对主要零件的施工提出意见。二是施工人员按照相关设计要求进行施工，认真对待细节。每个施工步骤都要经过严格的检查，以确认整个施工过程的有序性和完工质量。

3.4医院照明方面的设计

在进行医院照明设计细部照明设计时，可参照国家颁布的《建筑照明设计规范》及其他相关法规，提高照明设计工作质量。在应急灯设计中如何做好工作。设计师在开始设计应急灯时，要明确不仅要建造全开应急灯，还要考虑到医院的断电。根据各部分的功能，这需要详细调查和分析。在优化照明时，尽可能选择 LED 灯。既能保证长时间的照明效率，又能达到长寿命和稳定性能。可以利用灯光时间和耗电量损失，选择和控制照明器的方法。而优化照明的方法是加强控制，根据不同区域的照明需要，合理选择灯具。例如：病房的紧急照明设计，需要为各楼层的护士站、各楼层的医务室和所有病房设计特殊的应急设备，并配有备用电源的柴油发电机。专业的 EPS 应急照明设备可用于医院坚固的电器设备。有特殊功能的任何类型的照明，包括在室外紧急治疗时使用红色警告灯，在诊断和治疗部门使用可调白炽灯。

3.5医院电气节能措施

节能措施之一是根据医院环境选择合适的变压器，选择相应的电力变压器，以确保电力正常工作，同时达到节能目的。在医院电力负荷中心的特定条件下，选择适当容量和数量的变压器，达到经济的目的。选择节能变压器时要考虑负载率为 30%~80%，当低于 30% 时，考虑设备是否达到节能要求，必要时更换变压器。为保证获得一定的经济效益，需要考虑扩大电容来选择变压器。变压器节能是将剪切毛刺控制在 0.02mm 以下，减少空载损耗，改善绝缘结构，减小绝缘体积，适当提高绕组充填率，减少线圈尺寸和损耗。如果需要，使用合适的散热器，以提高电路的容纳力。科学合理地优化布置方案，并在布线前进行详细地研究。一般来说，考虑到既能正常供电，又能裁减冗长线路，终达到节能与节能减排的实际效果。实际上，接线方式是直线布置。这种方法不但能减少布线过程中非常多的异物障碍物，而且还能缩短布线的长度。

3.6医院空调节能措施

医院空调是公共建筑的用电大户，占医院总用电量23%~26%。如何有效管理中央空调系统，是后勤管理重中之重。通过传感器采集设备运行参数，室内外环境参数，并通过通讯手段将数据传输到云平台，在保证末端舒适性的同时，优化系统控制策略，真正做到能源的按需供给，合理配置，实现建筑节能。采用 AI 算法，可根据客户实际用能行为不断修正运行策略，确保效果持续达标。

4 AcrelEMS-MED医院能源管理平台

4.1平台概述

AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《医疗建筑电气设计规范》《绿色医院建筑评价标准》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》等行业规范、根据医院用户需求以及能源管理部门要求，采集分析能源、能耗、能效数据，监测以电能质量、智慧用电相关指标以及其他用能指标，并与国家能源政策与用能模式改革结合。能够辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及设备的运行管理工作，帮助医院管理层实时掌握医院的能耗情况，为医院能源信息化建设和节能管理提供了良好的技术平台。

4.2平台组成

安科瑞医院能源管理系统建立基于云平台的“监、控、维”一体化的能源管理系统，从数据采集、设备控制、数据分析、异常预警、运维派单、系统架构和综合数据服务等方面的设计，帮助医院后勤管理部门了解医院能源运行情况，关注消防和电气安全，及时预警异常情况，提高运维效率。它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所运维云平台，配电房综合监控系统，能耗管理系统，智能照明控制系统，智慧消防平台，电气火灾监控系统，消防设备电源监控系统，防火门监控系统，消防应急照明和疏散指示系统，充电桩管理系统，电能质量治理解决方案，医疗隔离电源解决方案。

4.3平台拓扑图

4.4平台子系统

4.4.1医院电力监控解决方案

电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它重要设备进行监视、测量、记录、报警等功能，并与保护设备和远方控制中心及其他设备通信，实时掌握供电系统运行状况和可能存在的隐患，快速排除故障，提高医院供电可靠性。

电力监控系统主要针对开闭所和10/0.4kV变电所，对高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况。同时对医院重要设备如柴油发电机、无功补偿装置、有源滤波装置、UPS、隔离电源系统状态进行监测。

4.4.2医院变电所运维云平台解决方案

AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力传感器、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台采集的数据包括变电所回路电气参数和变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到工作人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。

4.4.3医院配电房综合监控系统解决方案

Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。

4.4.4医院能耗管理系统解决方案

对建筑各类耗能设备能耗数据进行实时测量，对采集数据进行统计和分析。能够合理的确定各科室建筑能耗经济指标及绩效考核指标，发现能源使用规律和能源浪费情况，提高人员主动节能的意识。

①　搭建医院智慧能源管理系统的基本框架，对各个用能环节进行实时监测；

②　排碳数据化：通过系统可实现建筑单位内人均能耗分析（包括水、电、能量），实现低碳办公数据化；

③　区域能效比：实现建筑单位内区域能耗对比，方便能耗考核；

④　同期能效比：实现同年、同期、同一区域能耗对比，方便节能数据分析；

⑤　能耗评估管理：按照能源消耗定额标准约束值、标准值、引导值进行分析单位面积能耗和人均能耗指标；

⑥　能耗竞争排名：各个科室能耗对比，实现能耗排名，增强全院工作人员的节能意识；

⑦　对能耗的使用数据进行综合的分析、统计、打印和查询等功能，并根据能耗监测管理系统的需要可选择不同样式报表的打印。为能耗运营管理部门提供可靠的依据；

⑧　能耗数据采集，随时查询，并根据采集数据进行统计分析，监测异常能源用量，对能源智能仪表故障进行报警，提高系统信息化、自动化水平。

4.4.5医院智能照明控制系统解决方案

医院人流比较密集，科室较多，照明用电在医院电能消耗中约占到15%左右。所以合理使用照明控制系统，在提升医生和患者的体验情况下大程度使用自然光照明，通过感应控制做到人来灯亮，人走灯灭或保持地强度照明，尽量解决照明用电。

ASL1000智能照明控制系统可以实现场景控制、时间控制、区域控制、光照度感应控制以及红外感应控制等多种控制方式，能有效避免公共区域的照明浪费，还可以帮助医院管理照明。

系统在配电箱内的模块主要有总线电源、开关驱动器、IP网关、耦合器、干接点输入模块等。这些模块使用35mm标准导轨安装。

安装在控制现场的模块主要有光照度传感器、红外传感器和智能面板。有人经过可以设定红外感应控制亮灯，人离开后在设定的时间内熄灯，智能面板等手动控制设备，可实现自动控制、现场控制和值班室远程控制相结合。

4.4.6医院智慧消防平台解决方案

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

4.4.7医院电气火灾监控系统解决方案

电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统的预警子系统，由电气火灾监控主机、电气火灾监控单元、剩余电流式电气火灾探测器以及测温式电气火灾探测器组成，通过现场总线构成一套完整的预防电气火灾的监控系统，数据可集成至企业消控室监控系统。

医院电气火灾监控系统以建筑为单位设置，采集数据后上传至值班室监控主机，实现对建筑电气安全预警。现场设置的传感器监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，异常时实时发出报警信号，关注门诊楼、住院楼、医技楼等区域漏电或者电缆发热等问题。

4.4.8医院消防设备电源监控系统解决方案

医院消防安全非常重要，消防设备比较多，消防设备电源监控系统主要功能就是用于监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

消防设备电源监控监控系统采用消防二总线，以建筑为单位设置区域分机采集消防设备电源状态，区域分机通过二总线接收多台传感器的电压、电流信息和开关状态信息，以此实现对消防设备电源工作状态的实时监视。

4.4.9医院防火门监控系统解决方案

医院防火门数量比较多，由于部分区域经常有人走动，常开常闭防火门数量都不少，防火门监控系统的作用就是监测防火门开闭状态，在发生火灾后自动关闭常开防火门，防止烟雾扩散。防火门监控系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，用于监测和控制防火门状态，当防火门发生异常位置信号时，防火门监控器能发出故障报警信号，指示故障报警部位并保存故障报警信息。发生火灾时，关闭事故区域所有常开防火门，防止烟雾向安全区域扩散。

4.4.10医院消防应急照明和疏散指示系统解决方案

医院人员流动性强，密度大，消防比较复杂，一旦发生火灾，疏散指示系统非常重要。消防应急照明和指示系统可以和火灾报警系统联动，提供应急照明和疏散路径指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一键选择疏散应急预案，提升人员逃生概率。

4.4.11医院有源谐波治理系统解决方案

都是谐波源，比如X光机、CT机等都会产生大量谐波，谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于医院的精密化验设备可能会产生干扰。

为了消除配电系统谐波对医院设备的影响，方案配置AnSinI有源滤波器，滤除电网2~31次谐波干扰。

AnSinI系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。

4.4.12医院充电桩系统解决方案

医院停车场有电动汽车和电动自行车，均需要提供充电桩。充电桩管理系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，解决物业、用电管理部门的充电桩使用、监控问题。电动自行车充电可采用投币、扫码充电方式，电动汽车支持IC卡和扫码充电方式。远程充电桩系统可实时远程完成启动充电、强制停止、单价设置等控制指令，用户可通过APP、微信、支付宝小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；能够远程控制，提供财务报表和数据分析等功能。

4.4.13医院医疗隔离电源解决方案

《民用建筑电气设计规范》14.7.6.3条明确规定：在电源突然中断后，重大医疗危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式。同时《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002中规定：2类医疗场所在维持患者生命，外科手术和其他位于患者周围的电气装置均应采用医用IT系统。如：抢救室（门诊手术室）、手术室、心脏监控治疗室、导管介入室、血管照影检查室等。

安科瑞电气股份有限公司的医疗隔离电源解决方案是针对医疗Ⅱ类场所的供电需求而开发设计的，能够很好的满足各类手术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合国家相关标准。

审核编辑 黄宇