智能医疗建筑对不同空调系统供配电的解决方案

徐悦

安科瑞电气股份有限公司

近年来医疗事业改革正在大力推进，供电系统作为医疗建筑中非常重要的一部分，对保证整个医疗系统的顺利运行具有非常重要的影响。因此，本文以大型医疗建筑的不同空调系统供配电分析为例展开了详细分析，对供配电运行的安全性、有效性等进行了合理地分析，以保证可以满足不同空调系统在用电方面的需求。

对于大型医疗建筑来说，空调系统不仅仅是为了维持医院室内的温度，还需要满足手术室以及监护室等在温度和湿度等方面的要求，相对于其他建筑而言医疗建筑的空调系统设计更加严格，难度也更高。空调在整个建筑供电系统中耗电量高，是主要的支出内容之一。因此，对大型医疗建筑不同空调系统的供配电进行分析，对医疗建筑的冷热源需求以及空调的运行以及使用性质等进行分析，有利于供配电系统的合理设计，节约成本，降低支出。

1大型医疗建筑空调系统的基本要求

医院分为各个科室，每一个科室都具有特殊性，对于空调的要求温度和湿度也都是不同的。一般性区域夏季孔度温度要求在25度上下，冬季则为24度上下，手术室和监护室的温度则常年为24度。在空气的洁净程度方面，一般性的区域是普通环境，也可以设置不同净化级别。在湿度方面，一般性区域相对湿度的控制范围在不超过30%，不高于65%，特殊区域的湿度控制范围不超过45%，不高于55%。除上述几点外，还需要提供热源以及冷源，夏季利用空气的冷凝除湿，冬季则对空气进行再加热，维持室内的温度。因此，根据我国2013年关于医疗建筑电气设计规范中关于负荷的规定，对于二级和三级医院空气净化机组应该采取二级负荷，利用双回路供电方式，所以在设计时必须要对热源以及冷源进行充分地了解，对净化空调的工作原理进行了解。而这三种不同空调的冷热源系统形式存在差异，以下进行具体分析。

2不同空调系统的供配电分析

一，冷水机组加锅炉。此系统形式简单，冷水机组在整个医院当中为空调系统提供冷源，锅炉则提供热源。运作的原理是两者在夏季时要同时开启，所以在负荷计算书的编制过程中，不要将两者的组合简单地看作是季节性负荷，避免在计算时取其大者计入变压器负荷，这样会影响精准性。在具体的设计过程中，冷水机组可以根据机组本身的容量以及当地的供电情况和经济条件等，经过业主与专业设计人员协商之后，确定合理的机组额定电压，如果情况允许争取采取10kv或者6kv的冷水机组，这样更能够达到节约能耗的目的。在具体的运作过程中，如果单台的额定输入功率超过了1200kw，供电方式应该选择高压。如

果超过900kw，不超过1200kw适宜选用高压输电方式。如果超过650kw，不超过900kw则可以选择高压输电方式。

二，冷水机组加锅炉加风冷热泵。此系统主要是在夏季炎热，冬季寒冷和夏秋温度比较适宜的地区，一般在夏季温度达到22℃以上冷水机组就会全部打开进行冷源的供应，锅炉开启之后为手术室和监护室提供热源，风冷热泵则是为了夏季空气净化所提供的备用型设备。如果冷水机组出现检修或者停止使用时则采取风冷热泵。春秋温度适宜的季节，医院内的一般区域内是不需要使用空调系统的，但是特殊的净化区域除外，此时冷水机组不开启，风冷热泵则主要为手术室和监护室提供服务，锅炉则需要开始热源供应。在冬季锅炉要开启全部热源供应，但是部分冷水机组在温度达到15℃以下之后无法正常使用，所以还需要利用风冷热泵为净化区域提供冷源。从上述对该空调系统的分析可以看出，夏季时冷水机组和锅炉是同时运行的，所以在计算负荷时需要同时计入，但是冷水机组和风冷热泵不同时使用，所以在计算负荷时只需要取大电量者即可。在空调系统配电时好从冷水机组到风冷热泵，并利用同一个变压器低压侧引出，根据不同使用特性的特点，对整个变压器的配置容量进行降低。在二级和三级医院空气净化机组都是二级负荷，所以风冷热泵提供的是冷源，采取的双回路供电方式，可以确保供电的稳定性，保证手术室、监护室等医疗区域内的空气环境。

三，冷水机组加锅炉加一体式风冷热泵。此系统是针对医院中净化区域和非净化区域的冷热源供应进行独立设置的，冷水机组加锅炉是为医院非净化区域提供冷热源供应的，一体化风冷热泵则是为净化区域提供冷源除湿和热源供应。这样做是为了确保净化区域内的热源有保障，所以将非净化区域内的热源设计到了另一个支路上。如果一体化风冷热泵需要检修，冷水机组和锅炉就会作为备用机组为净化区域提供冷源和热源，在具体的运行过程中由于两者是独立运行的，所以负荷需要同时计入。一体化风冷热泵采取双回路供电方式，可以给空调系统提供很好的供电效果。

3安科瑞医院EMS能效管理系统

3.1平台拓扑图

3.2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。

电力监控系统硬件配置

 

 

应用场合	名称	系列型号	图片	功能
系统后台	电力监控软件	Acrel-2000/Z

	数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序拉制、权限管理、車件记录与告營、故障分析、各类报表
通讯层	智能网关	Anet系列		8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220VAC/DC。
35KV、10KV	微机保护装置	AM6-x		相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
35KV10KV进线侧	电能质量在线监测装置	APView500

	相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议。
35KV/10KV测量	多功能网络电力仪表	APM-520

	具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、电能统计、电能质 量分析（包括谐波、间谐波、闪变）、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功 能及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表配有功能丰富的DI/DO模块、AO模 块、无线通讯模块、漏电测温模块，可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控
35KV10KV带电显示装置	智能操控装置	ASD500

	5寸大液晶彩屏动态显示一次模拟图及弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温温度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4～20mA输出；
35KV10KV弧光保护	弧光保护装置	ARB5-x

	主控单元，可接20路弧光信号或4个扩展单元，配置弧光保护（8组）、失灵保护（4组）、TA断线监测（4组）、11个跳闸出口； 扩展单元，多可以插接6块扩展插件，每个扩展插件可以采集5路弧光信号： 弧光探头，可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室，也可于低压柜。弧光探头的检测范围为180°，半径0.5m的扇形区域；
35KV10KV配电柜	无线测温	ATE400（PT柜选用ATE200）		监测母线、线缆接头、断路器触臂、触头温度，可通过无线传输至ASD320就地显示，也可以上传至监控系统。电源分为内置电池式和感应取电式，固定方式有螺栓固定，表带式捆绑，测温范围-50℃-125℃，精度±1℃
0.4KV进线	多功能网络电力仪表	APM-520(96外型)

	具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、电能统计、电能质 量分析（包括谐波、间谐波、闪变）、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功 能及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表配有功能丰富的DI/DO模块、AO模 块、无线通讯模块、漏电测温模块，可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控
电能质量在线监测装置	APView500

	相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议。
测温监控装置	ARTM-Pn-E

	无线测温采集可接入60个无线测温传感器；U、I、P、Q等全电参量测量；2路告警输出；1路RS485通讯；
无线测温传感器	ATE400		监测母线、线缆接头、断路器触臂、触头温度，可通过无线传输至ASD320就地显示，也可以上传至监控系统。电源分为内置电池式和感应取电式，固定方式有螺栓固定，表带式捆绑，测温范围-50℃-125℃，精度±1℃
0.4KV滤波柜	有源谐波治理系统	AnSin-xxx		有源电力滤波器井联在含谐波负载的低压配电系統中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿，
0.4KV补偿柜	有源无功补偿系统	AnCos-xxx		低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。 补偿方式:线性补偿，全响应时间<5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤百分之2，效率:>百分之98;监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。
0.4KV馈线	多功能网络电力仪表	APM-510(72外型)

	具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、电能统计、电能质 量分析（包括谐波、间谐波、闪变）、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功 能及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表配有功能丰富的DI/DO模块、AO模 块、无线通讯模块、漏电测温模块，可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控
电气火灾监测模块	ARCM200系列

	三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，2路独立RS485/Modbus通讯
测温监控装置	ARTM-Pn-E

	无线测温采集可接入60个无线测温传感器；U、I、P、Q等全电参量测量；2路告警输出；1路RS485通讯；
无线测温传感器	ATE400		合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5安培，测温范围-50-125C，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米；
低压回路	电流互感器	AKH-0.66系列		测量型互感器，采集交流电流信号

 

 

4结语

总之，大型医疗建筑作为应对公共卫生事件的重要场所，确定医疗设备和医疗物资的完整性，可以在很大程度上满足医疗需求服务，也能够快速地获取周围医疗机构的支持。由于医院建筑具有很大的特殊性，设计与施工中相对复杂，对于技术要求也比较高，而空调系统作为其中为繁杂且耗电量大的电气设备，电气设计以及施工要求相对更高，需要设计人员不断地钻研和学习。此外，由于医院医疗服务的特殊性，空调设计上需要满足不同区域的要求，不同空调系统应运而生，所产生的供配电也有所不同，这就需要设计人员针对不同空调系统的运行特点，原理等进行充分分析，在确保用电稳定与安全的基础上，科学地规划线路，精准地计算用电指标，以保证整个医院供配电系统的稳定。

作者简介：
徐悦，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司。手机：[phone]（微信同号），QQ：2885206556
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审核编辑 黄宇