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          淺談智能配電能源管理平臺在醫院的設計應用

          更新時間:2023-11-03   點擊次數:149次

          【摘要】隨著科學技術的快速發展,我國醫療條件也有了很大改善,人們對于醫院醫療水平的重視程度逐漸提升,為了為患者提供高水平醫療服務,營造良好的醫院環境。對此,文章主要以醫院供配電系統為研究對象,首先對醫院供配電系統設計的重要性進行介紹,然后對醫院供配電系統用電負荷進行分析,并結合某醫院實際情況,對供配電系統設計要點進行詳細探究,以期為類似工程提供借鑒。

          【關鍵詞】醫院;供配電系統;用電負荷;IT配電

          0引言

          在醫療領域中,電能的應用至關重要,只有優化醫療建筑工程供配電設計,才能夠為診療設備提供穩定電源。近年來,醫院在用電需求類型、數量方面都呈現增長態勢,醫院供配電設計難度逐漸提升,對于醫院運轉水平和診療服務會產生較大影響。因此,亟需對醫院供配電設計盡心更詳細探究。

          1醫院供配電系統設計的重要性

          新時期,通過優化醫院供配電系統設計,能夠提升醫院整體服務水平,醫院供配電系統設計的重要性主要體現在以下幾點:先進技術,提升電能利用率,才能夠提升醫院設計水平,更好的適應社會發展。

          2醫院供配電系統用電負荷

          2.1國內醫療機構的等級劃分

          根據功能和服務能力不同,可以將醫療服務機構分為三個級別,第三,綜合性大醫院,即跨地區、省市的全國性醫院,其不僅能夠提供醫療工作,而且還可以進行科研、教育等,能夠體現國內醫療服務水平。

          2.2醫院用電負荷

          在醫院醫療設備、空調、照明設備等運行過程中,供配電系統會在很大程度上影響設備運轉情況。在醫院供配電系統設計過程中,要求對各個設備系統的用電負荷等級進行科學合理的劃分,并根據重要程度進行排序,確保設備供電穩定性。根據我國供電相關標準、規范等等,對于醫院用電負荷,可以將其分為一級、二級和三級這三類。

          2.2.1一級負荷

          一級負荷指的是當醫院發生供電故障時,會造成醫院設備全面癱瘓和人員傷亡的供電負荷,對于二、三級醫院具體包括消防系統以及下列場所的診療設備及照明用電:急診診室、急診觀察室及處置室、嬰兒室、內鏡檢查室、影像科、放射治療室、核醫學室等;高壓氧艙、血庫、培養箱、恒溫箱;病理科的取材室、制片室、鏡檢室的用電設備;計算機網絡系統用電;門診部、醫技部及住院部30%的走道照明等等,對于影響人員生命安全這類系統,應該將其納入至一級負荷中特別重要負荷,比如醫院急診搶救室、手術室、重癥監護室等都可以作為醫院供配電系統一級負荷管理要點。

          2.2.2二級負荷

          醫院二級負荷指的是公共服務設備,對于二、三級醫院具體具體包括電子顯微鏡、影像科診斷用電設備;肢體傷殘康復病房照明用電;中心供應室、空氣凈化機組;貴重藥品冷庫、太平柜;扶梯、采暖鍋爐及換熱站等用電負荷,如果這類設備發生供電故障,就會對醫院正常運轉造成不良影響,因此,應優化供配電系統設計,在*大程度上保障設備供電正常。

          2.2.3三級負荷

          在醫院供配電系統中,在排除一級設備、二級設備后,剩余其他設備均為三級負荷,在供電保障中居于次要位置。

          3醫院供配電系統設計實例

          3.1項目概況

          某綜合性二級甲等醫院醫療綜合樓,其功能涵蓋門診、急診、健康管理中心、病理科、地下車庫及設備機房等,總建筑面積約為6.5萬m2,建筑主體高度為37m,地下1層,地上9層,屬于一類高層建筑,耐火等級為一級。

          3.2供配電系統設計

          3.2.1市電電源設計

          結合負荷分級、醫療場所及設施的類別劃分與自動恢復供電時間要求,與當地供電部門溝通后該工程采用兩路10kV進線,進線采用電纜埋地方式引入,兩路電源同時工作互為備用。其中一路電源中斷供電時,另一路電源能承擔全部一級負荷中的特別重要負荷、一級負荷及二級負荷。

          3.2.2應急電源設計

          為保證一級負荷中特別重要負荷、一級負荷,以及甲方要求市電斷電時需保障的負荷及消防

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          負荷供電的可靠性,該工程設置一臺800kW快速自起動柴油發電機作為應急電源。當正常供電電源中斷供電時自動起動,在15s內,還可以向規定的用電負載供電;一旦恢復供電電源供電,即可延時切換并停機。此外,對于停電時間要求自動恢復供電的時間≤0.5s的負荷,如手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室、搶救室、血透、檢驗科大型生化儀器、產房、早產兒室以及重要的計算機機房設備用電等,設置在線式不間斷電源(UPS),且應急供電時間≥30min。

           

          3.2.3配電變壓器數量設計

           

          根據負荷具體情況,在-1F變電所內設置SCBH15-1600kVA 2臺,SCBH15-1250kVA 2臺,其中1#~2#變壓器對大樓的照明、動力及消防負荷供電,3#、4#變壓器對空調動力等供電。供電方案示意如圖1所示。

           

          3.3典型醫療場所低壓配電設計

           

          3.3.1潔凈手術部

           

          為了保證用電可靠性,潔凈手術部根據防火分區及潔凈區的劃分,分別設置配電總柜。配電總柜設置在非潔凈區,采用雙電源供電,其中一路引自應急母線,設置自動切換。后端經UPS后再分配至每個潔凈手術室的配電箱。手術室內除手術臺驅動機構及非生命支持系統的電氣設備外,對于其他醫療設備,均應用醫療場所局部IT系統供電方式。另外,還需要注意,設置短路及過負荷保護。

           

          3.3.2大型診療設備配電

           

          考慮到放射科及體檢中心設置大量的診療設備,其中CT,DSA,MRI等診療設備均采用雙電源供電,設置自動切換,X光采用單回路放射式供電。為了確保診療設備的正常運行,設備廠家往往會對電源內阻或線路壓降提出要求。以飛利浦PrecedenceSPECTCT為例,按廠家提供數據,要求容量為112kVA,額定負載為80kVA,瞬時電流為135A,要求相間內阻小于0.2Ω。因此,采用額定電流為160A的塑殼斷路器進行保護。另結合該工程實際情況,變壓器與配電柜距離為50m左右,電纜線徑建議不小于70mm2,且保護接地線的線徑與相線相同。

           

          3.3.3 ICU配電

           

          為保證用電可靠性,重癥監護室(ICU)采用雙電源供電,其中一路引自應急母線,設置自動切換。后端經UPS后再分配至末端各用電回路。ICU內除照明及非生命支持系統的電氣設備外,其他設備均應用局部IT系統供電方式。

           

          3.3.4檢驗科供電

           

          檢驗科設備儀器眾多且用電要求各不相同,因此在設計之前需與甲方確認科室內主要設備的用電功率及供電要求??紤]到該工程檢測儀器較多,且血液自動分析流水線、尿液分析流水線、科室內電腦等均要求采用UPS供電。為提高用電可靠性,在檢驗科內設置2個配電箱,兩者均采用雙電源供電(一路引自應急母線)。其中,一只配電箱后端經UPS后再分配至末端各用電回路,供要求自動恢復供電的時間≤0.5s的負荷使用。

           

          3.3.5普通病房配電

           

          該工程病房主要集中在塔樓區域,考慮到安全性與可擴展性,除走道照明外,塔樓照明及插座采用兩條密集型封閉母線供電,兩條母線互為備用。奇偶樓層總配電箱電源分別引自不同母線,當一條母線出現故障或檢修時,有供電需求的樓層可手動切換到另一條母線上,以保證該區域的供電需求。病房內設置小配電箱,電源引自樓層總配電箱。

           

          3.3.6陽光產房配電

           

          陽光產房為院區特色醫療項目,因此甲方對該區域供電提出較高的要求。在電氣設計中產房樓層設產房照明插座用總配電箱,采用雙電源供電,其中一路引自應急母線,設自動切換。產房內設小配電箱,電源引自樓層總配電箱。陽光產房樓層空調及熱水均采用放射式供電方式。

           

          4醫院能源管理平臺的選型與應用

           

          4.1平臺概述

           

          AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術導則》等行業規范、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求,采集分析能源、能耗、能效數據,監測以電能質量、智慧用電相關指標以及其他用能指標,并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作,幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況,為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平臺。

           

          4.2平臺組成

           

          安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維”一體化的能源管理系統,從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務等方面的設計,幫助醫院后勤管理部門全面了解醫院能源運行情況,關注消防和電氣安全,及時預警異常情況,提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所運維云平臺,配電房綜合監控系統,能耗管理系統,智能照明控制系統,智慧消防平臺,電氣火災監控系統,消防設備電源監控系統,防火門監控系統,消防應急照明和疏散指示系統,充電樁管理系統,電能質量治理解決方案,醫療隔離電源解決方案,

           

          4.3平臺拓撲圖

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          4.4平臺子系統

           

          4.4.1醫院電力監控解決方案

           

          電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能,并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信,實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患,快速排除故障,提高醫院供電可靠性。

           

          電力監控系統主要針對開閉所和10/0.4kV變電所,對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控,對0.4kV出線配置多功能計量儀表,用于測控出線回路電氣參數和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

           

           

           

          4.4.2醫院變電所運維云平臺解決方案

           

          AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網關及大數據分析技術,通過智能網關采集現場數據并存儲在本地,再定時向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息,有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到手機上,并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環,提高運維效率,即時發現運行缺陷并做消缺處理。

          4.4.3醫院配電房綜合監控系統解決方案

           

          Acrel-2000E配電室綜合監控系統,可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控,可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制,優化動力環境,避免運行環境的失控導致配電設備運行故障,保證維護人員安全,延長設備使用壽命,實現配電動力環境的分布式遠程管理。

          4.4.4醫院能耗管理系統解決方案

           

          對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量,對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標,發現能源使用規律和能源浪費情況,提高人員主動節能的意識。

           

          ①搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架,對各個用能環節進行實時監測;

           

          ②排碳數據化:通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析(包括水、電、能量),實現低碳辦公數據化;

           

          ③區域能效比:實現建筑單位內區域能耗對比,方便能耗考核;

           

          ④同期能效比:實現同年、同期、同一區域能耗對比,方便節能數據分析;

           

          ⑤能耗評估管理:按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標;

           

          ⑥能耗競爭排名:各個科室能耗對比,實現能耗排名,增強全院工作人員的節能意識;

           

          ⑦對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能,并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據;

           

          ⑧能耗數據采集,隨時查詢,并根據采集數據進行統計分析,監測異常能源用量,對能源智能儀表故障進行報警,提高系統信息化、自動化水平。

           

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