医院建筑电气节能改造重点及措施

医院建筑电气节能改造重点及措施

现代医院建筑对建筑装潢、温湿度控制、空气洁净度、环境安全和信息自动化等都有很高要求，医疗环境质量的提高，势必增加医院的运营能耗。为降低运营成本，已建成医院需在运行管理和节能改造上下功夫。节约二次能源——电能，是医院建筑电气节能改造的重点。医院建筑的节能改造应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

变压器的节能改造

*变压器的损耗及效率

有功损耗包括铁损和铜损，铁损又称空载损失，其值与铁心材质等有关，而与负荷大小无关，是基本不变的；铜损与负荷电流平方成正比。

无功损耗由两部分组成，一部分是由励磁电流即空载电流造成的损耗，它与铁心有关而与负荷无关；另一部分无功损耗指一二次绕组的漏磁电抗损耗，其大小与负载电流平方成正比，此损耗又称变压器无功漏磁损耗。

变压器的效率是变压器二次侧输出功率与电源侧输入功率之比的百分数，与变压器的负荷和损耗有关，也与负荷功率因数有关。负载率为0.3～1时效率均较高，0.5～0.6时效率最高。负载一定时，功率因数越高变压器效率也越高。

*变压器的节能改造措施

变压器节能改造的实质是降低其损耗、提高其运行效率，具体措施有以下几项——

合理选择变压器的容量和台数。选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑改造投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区。当负荷率低于30%时，应调整或更换。当负荷率超过80%并通过计算不利于经济运行时，可放大一级容量选择变压器。

选用节能型变压器，更换或改造高能耗变压器。改造工程应选用SC（B）9、10等型号变压器。医院应对如SJ1、SL1高能耗变压器进行技术改造，改造后应达到国家对配电变压器能耗标准的要求，即：空载损耗降低45%～65%；空载电流降低70%；短路损耗达到SL7标准；阻抗电压4%～4.9%。

加强运行管理，实现变压器经济运行。在医院负荷变化的情况下，如投运变压器台数和容量不变，其负荷率和运行效率都将发生变化，使其超出经济运行范围，因此要及时投入或切除部分变压器，防止变压器轻载或空载运行。对长期轻载（负荷率小于30%）的变压器，必要时按实际负荷换小容量变压器。

供配电系统的节能改造

*供配电系统线损率

从电网到医院的电能，经一次或二次降压后，再经由高、低压线路输送至各科室和部门的用电设备，构成医院的供配电系统。电能在变压输送过程中会造成损耗，这部分损耗称为线变损或简称电损，在《评价企业合理用电技术导则》（GB/T3485）中规定了对线损率的具体要求，即：一次变压不得超过3.5%；二次变压不得超过5.5%；三次变压不得超过7%。

*供配电系统节能改造的主要环节

首先，改造合理的供配电系统。根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素，改造合理的供配电系统和选择供电电压，供配电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜超过两级；医院变电所应尽量靠近负荷中心，以缩短供电半径，减少线路损失；门诊楼、病房楼及医技楼等内部变电所之间宜敷设联络线，根据负荷情况，可切除部分变压器，从而减少损耗；根据负荷情况合理选择变压器容量、台数，其接线应能适应负荷变化，按经济运行原则灵活投切变压器；按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。

其次，提高功率因数减少电能损耗。提高变压器二次侧的功率因数，可使总的负荷电流减少，从而减少变压器的铜损；提高功率因数，可减少无功电流，相应减少了线路及变压器的电流，从而减少了电压降；另外在节能改造时提高功率因数可减少电源线路的截面及变压器的容量，节约设备投资。

提高功率因数的措施包括：减少供用电设备的无功消耗，提高自然功率因数；用静电电容器进行无功补偿。按全国供用电规则，高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，在当地供电局规定的电网高峰负荷时功率因数应不低于0.9。

电动机的节能改造

减少电动机的电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数。电动机的节能改造方法有以下几个方面——

*改造低效率电动机

采取各种切实可行的措施，减少电动机的各部分损耗，提高电动机的效率和功率因数。

采取各种减少损耗措施后的高效电动机，其总损耗比普通标准电动机减少20%～30%，电动机的效率可以由普通的标准型提高3%～6%。

另外，YZR系列新型电机与以前的JZR或JZR2系列电机相比，平均效率高2%，空载电流小20%，平均功率因数高9%，具有较好的节能效果。因此，在节能改造当中，应选用Y、YZ、YZR等新系列电动机，以节省电能。普通高效电机价格比一般电机高20%～30%，采用时要考虑资金回收期，即在短期内靠节电费用收回多花的费用。一般符合下列条件时可选用普通高效电机：负载率在0.6以上；每年连续运行时间在3000小时以上；电机运行时无频繁启、制动；单机容量较大。

*根据负荷特性合理选择电动机

对旧有设备使用的电机，要进行必要的测试与计算，结合电机的工作环境及负载特点，选用适当的电机取代“大马拉小车”的电机，以提高电机的运行效率和功率因数。通常当电机的负载率大于0.65时，可不必更换；小于0.3时，不经计算就可更换；在0.3～0.65之间时，则需经过计算再确定。

*轻载电动机采取降压运行

对经常处于轻负荷运行的电动机，应采用三角——星切换装置，将三角形接法的电动机改为星形接法，可以达到良好的节电效果。

值得注意的是，只有在负荷系数低于0.3后，将电动机的三角形接法改为星形接法才能使电动机的效率有明显提高；当负荷系数为0.5时，星形接法和三角形接法的效率基本相等，无节电效果；当负荷系数大于0.5后，电动机星形接法的效率反而低于三角形接法。电动机由三角形改为星形接法后，其极限容许负载大致为铭牌容量的38%～45%。因此，在采用三角形改星形接法作为节电方法时，一定要考虑到改接后的电动机的容量是否能满足负载的要求。一般认为，由三角形改星形接法转换点在负荷系数为0.2～0.4之间。对不同型号的电动机，其转换点不一定相同，应该进行分析计算才能确定。根据经验，当负荷系数为<0.3时，将三角形改为星形接法往往可以节电。

*根据负载情况对电动机采取无功补偿

对距供电点较远的大容量电动机应对其进行无功补偿。电动机无功补偿对改变远距离送电的电动机低功率因数运条状态、减少线路损失、提高变压器负载率有着明显的效果。数据表明，每千瓦补偿电容每年可节电150kWh～500kWh，是一种值得推广的办法。对单台电动机补偿容量不宜过大，以防产生自励磁过电压，应保证电动机在额定电压下断电时电容器的放电电流不大于铭牌上的空载电流。

*需要根据负荷变化调节的设备应采用调速电机

交流电动机的调速分为三种形式：变极、变频和变转差率调速。在所有电动机中，风机和水泵调速节能的效果最明显。

照明设备的节电改造

*实施节能照明的要点

根据照明用电量的计算公式，欲降低照明电耗，必须设法提高照明率、使用高效光源、提高灯具的维修率；或者减少开灯时间、保持适当的照度和尽量采用局部照明等。但是，照明节能的原则是在保证足够的照明亮度和质量的前提下节约电能的，不允许采取降低《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）中的推荐照度来实现节能。

在医院建筑照明改造时应注意以下几点——

光源和灯具的选择：在考虑照明时，一定要依据照明目的来选择合适的光源和灯具；

照度和年龄：在辨认文字时，年龄越大，需要的照度也越高，因此在确定照度时，除考虑目的和用途之外，还必须考虑使用人的年龄；

荧光灯的光通量与环境温度的关系：一般的荧光灯的使用环境温度通常设计在20℃，在这个温度下工作，荧光灯可以获得最高的效率，所以在使用时应注意尽量符合这个温度；

照明设备减光的原因：维修工作跟不上，不仅给工作和安全带来不利，而且还会造成电能浪费，因此把维修工作作为节能措施的重要一环是非常必要的。灯射出的光通量的减退、灯具变脏带来的光通量减退、天棚和墙壁造成的减光是照明设备减光的三个主要原因。

*相关技术措施

（1）采用高效长寿命光源。光源是节能的首要因素，而光源和节能又取决于发光效率。高效光源主要指气体放电灯。低压气体放电灯以荧光灯为代表，高压气体放电灯主要为高压钠灯和金属卤化物灯。近年来，进一步提高光源的性能和技术参数呈现以下趋势——

提高发光效率：预计气体放电灯光效将普遍超过100lm/W，HID灯将更高，白炽光源将通过多种技术革新进一步提高光效

提高显色性能：多数光源的显色指数将超过80，荧光灯将普遍使用三基色荧光粉；

提高使用寿命：气体放电灯的使用寿命将超过10000h，将有多种更长寿命的新光源出现。

在第一类场所，即高大门厅、户外场地，主要是推广金属卤化物灯和高压钠灯，前者以其较优的色温和显色指数获得更多应用，而后者则以更高光效和更长寿命而受欢迎，尤其是在户外（道路、广场等）占有绝对优势，而在户内，则由于显色指数太低而受到很大限制，显色改进型高压纳灯由于显色指数大大提高，而获得广泛应用。

在第二类场所，即较低矮的室内场所，如诊室、病房、治疗室以及高度在4.5m以下的其它场所，应积极推广使用直管荧光灯，在照明节能改造中应采用T5灯管（直径16mm）取代T8、T12灯管（直径26、38mm）。无论是光效和寿命，T5灯管都大大优于T8、T12灯管，用T5取代T8、T12灯管可以节电10%以上，用带电子镇流器的T5灯管代替带铁心镇流器的T8、T12灯管可节电30%左右。此外，T5灯管由于其直径减少，体积减少近一半，荧光粉等有害物质耗量也减少，大大有利于环保。

在第三类场所，如低矮门厅、走廊等，以紧凑型荧光灯（包括“H”型、“U”型、“D”型、环形等）为主，替代白炽灯。紧凑型荧光灯的功率有5W、7W、9W、11W、13W、16W、18W、24W、36W等，色温为2700K～6500K，适应不同光色的要求。在既要节能又要提高照明水平的情况下，使用紧凑型荧光灯虽然初投资略高于白炽灯，然而节电效果显著，足以补偿。例如，以1个11W的紧凑型荧光灯与1个60W的白炽灯相比，光通量增加1/3，以燃点3000h计算，可节电132kWh，况且紧凑型荧光灯的寿命远超过白炽灯。

（2）采用高效节能的照明灯具。灯具是除光源外的第二要素，而且是不容易为人们所重视的因素。灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩光和严重的光

幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩目的要求外，还应考虑灯具的效率。对于高光效灯具的基本要求如下——

提高灯具效率：现在市场上有些灯具效率仅有0.3～0.4，光源发出的光能大部分被吸收，能量利用率很低。若要提高效率，一方面要有科学的设计构思和先进的设计手段，运用计算机辅助设计来计算灯具的反射面和其他部分；另一方面要从反射罩材料、漫射罩和保护罩的材料等方面加以优化。

提高灯具的光通维持率：从灯具的反射面、漫射面、保护罩、格栅等的材料和表面处理上下功夫，使表面不易积尘、腐蚀，容易清扫，采取有效的防尘措施；有防尘、防水、密封要求的灯具，应经过试验达到规定的防护等级。

提供配光合理、品种齐全的灯具：应该有多种配光的灯具，以适应不同体形的空间、不同使用要求（照度、均匀度、眩光限制等）的场所的需要。

提供与新型高效光源配套、系列较完整的灯具：现在有一些灯具是借用类似光源的灯具，或者几种光源、几种尺寸的灯泡共用灯具。要达到高效率、高质量，应该按照光源的特性、尺寸专门设计配套的灯具，形成较完整的系列。

正确使用高效灯具：灯具效率高，可以把光源的光通量最大限度发散到灯具以外，为了让光更多地照射到视觉需要的工作面上，还必须提高光通的利用系数。利用系数取决于灯具效率、灯具配光与房间体形的适应状况，还和表面（墙、顶棚、地面、设备、家具等）材料的反射比有关。

处理好能量效率与装饰性的关系：当前在医院建筑中特别是保健楼中，在照明设计时有一种偏向，强调了灯具的装饰性能，而忽视了灯具效率和光的利用系数，造成过大的能源消耗，而得不到良好的照明效果。

（3）采用高效节能的照明电器附件。绝大多数节能光源都是气体放电灯，它们需要镇流器才能工作。普通电感式镇流器功耗大、光闪烁严重。目前已成功开发的节能镇流器——节能型电感式镇流器和电子镇流器，都比原电感镇流器的功耗减小一半以上。例如，直管荧光灯的电感镇流器自身功耗约为灯管功率的23%～25%，有的低质量产品，据检验达到30%，而国外有一些低功耗镇流器可达12%～15%。可见，提高镇流器的质量对节能很有意义。若使用电感镇流器，则应带电容补偿，使每个灯具的功率因数在0.9以上。

目前镇流器的发展主要有两个方向——

功耗电感镇流器：自身功耗减小，可靠性高，无电磁污染；

高频电子镇流器：功耗更小，可提高光源光效，发光稳定，无频闪，无噪声，有利节能和改善视觉效果，将在进一步降低谐波量和电磁辐射、提高可靠性方面改进，逐步成为荧光灯的主要配套产品。

（4）采用合理的照明控制。有了好的光源、好的灯具、好的照明附件，还要有合理的照明控制方式。

医院建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，要采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施；

对于护理单元的通道照明，在深夜应可关掉其中一部分或采用可调光方式；

有天然采光的楼梯间、走道的照明要多采用节能自熄开关；

每个照明开关所控灯具不应太多；

照明场所装设有两列或多列灯具时，要按下列方式分组控制：所控灯列与侧窗平行；药剂生产场所按车间、工段或工序分组；电化教室、会议室、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组。