DQZHAN技術(shù)訊：醫(yī)院電氣設(shè)施的節(jié)能改造探討

隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和醫(yī)療改革的迅速推進(jìn)，國內(nèi)醫(yī)療技術(shù)發(fā)展迅速，醫(yī)院的各項(xiàng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，隨之而來的是醫(yī)院能源消耗的不斷飆升。為了響應(yīng)節(jié)能環(huán)保的社會主題，降低醫(yī)院運(yùn)營成本，就要對醫(yī)院中已建成的設(shè)施進(jìn)行節(jié)能改造?；诖耍疚木歪t(yī)院電氣設(shè)施的節(jié)能改造進(jìn)行了探討，以期能為類似的電氣節(jié)能改造提供參考借鑒。

1變壓器的節(jié)能改造

1.1變壓器的損耗及效率

變壓器在電磁轉(zhuǎn)換的過程中會發(fā)生功率損耗，包括空載損耗和負(fù)載損耗。變壓器的效率是變壓器二次側(cè)輸出功率與電源側(cè)輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)，與變壓器的負(fù)荷和損耗有關(guān)，也與負(fù)荷功率因數(shù)有關(guān)。負(fù)載率為0.3～1時效率均較高，0.5～0.6時效率*高。負(fù)載一定時，功率因數(shù)越高變壓器效率也越高。

1.2電氣設(shè)施諧波抑制

由于醫(yī)院使用大量的非線性設(shè)備，會產(chǎn)生大量的諧波，因此應(yīng)凈化電源，優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)以提高可靠性和**性。

(1)無源濾波抑制

采用無源濾波裝置進(jìn)行濾波，可以吸收諧波源產(chǎn)生的諧波電流，是抑制諧波影響的一種有效措施。無源濾波裝置由電容、電感和電阻組成，根據(jù)電容、電阻的阻抗特性，為某一特定頻率的諧波電流提供低阻抗通道，與電網(wǎng)阻抗形成分流，大大降低流入電網(wǎng)的諧波電流，從而減少對電網(wǎng)的污染或影響，是目前廣泛采用的一種抑制諧波影響和無功補(bǔ)償裝置。

(2)有無源濾波抑制

有源濾波裝置，分為并聯(lián)型和串聯(lián)型2種。并聯(lián)型濾波裝置主要解決諧波電流產(chǎn)生的影響，串聯(lián)型濾波裝置主要解決諧波電壓產(chǎn)生的影響，其工作原理基本相同。并聯(lián)型有源濾波裝置通過檢測電氣設(shè)備的負(fù)載電流，應(yīng)用相應(yīng)算法計(jì)算出所含的諧波電流，然后由濾波裝置輸出與諧波電流大小相等、方向相反的電流，抵消諧波電流，從而減小流入電網(wǎng)的諧波電流，達(dá)到抑制諧波影響的目的。

1.3變壓器的節(jié)能改造措施

變壓器節(jié)能改造的實(shí)質(zhì)是降低其損耗、提高其運(yùn)行效率，具體措施有以下幾項(xiàng)：(1)合理選擇變壓器的容量和臺數(shù)、(2)選用節(jié)能型變壓器，更換或改造高能耗變壓器。(3)加強(qiáng)運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》4.3.2要求，配電變壓器的長期工作負(fù)載率不宜大于85%。根據(jù)醫(yī)院建筑物諧波源較多的供配電系統(tǒng)而言，在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，變壓器容量和臺數(shù)的選定尤為重要，建議變壓器的長期工作負(fù)載率不大于75%。

2供配電系統(tǒng)線損率

從電網(wǎng)到醫(yī)院的電能，經(jīng)一次或二次降壓后，再經(jīng)由高、低壓線路輸送至各科室和部門的用電設(shè)備，構(gòu)成醫(yī)院的供配電系統(tǒng)。電能在變壓輸送過程中會造成損耗，這部分損耗稱為線變損或簡稱電損，在《評價企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》(GB/T3485)中規(guī)定了對線損率的具體要求，即：一次變壓不得超過3.5%;二次變壓不得超過5.5%;三次變壓不得超過7%。

3供配電系統(tǒng)節(jié)能改造的主要環(huán)節(jié)

(1)改造合理的供配電系統(tǒng)。根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及分布、用電設(shè)備特點(diǎn)等因素，改造合理的供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓，供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜超過兩級;醫(yī)院變電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短供電半徑，減少線路損失;門診樓、病房樓及醫(yī)技樓等內(nèi)部變電所之間宜敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線，根據(jù)負(fù)荷情況，可切除部分變壓器，從而減少損耗;根據(jù)負(fù)荷情況合理選擇變壓器容量、臺數(shù)，其接線應(yīng)能適應(yīng)負(fù)荷變化，按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則靈活投切變壓器;按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面，一般按年綜合運(yùn)行費(fèi)用*小原則確定單位面積經(jīng)濟(jì)電流密度。

(2)提高功率因數(shù)減少電能損耗。提高變壓器二次側(cè)的功率因數(shù)，可使總的負(fù)荷電流減少，從而減少變壓器的銅損;提高功率因數(shù)，可減少無功電流，相應(yīng)減少了線路及變壓器的電流，從而減少了電壓降;另外在節(jié)能改造時提高功率因數(shù)可減少電源線路的截面及變壓器的容量，節(jié)約設(shè)備投資。

4電動機(jī)的節(jié)能改造

減少電動機(jī)的電能損耗的主要途徑是提高電動機(jī)的效率和功率因數(shù)。電動機(jī)的節(jié)能改造方法有以下幾個方面：

4.1改造低效率電動機(jī)

采取各種切實(shí)可行的措施，減少電動機(jī)的各部分損耗，提高電動機(jī)的效率和功率因數(shù)。

采取各種減少損耗措施后的高效電動機(jī)，其總損耗比普通標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)減少20%～30%，電動機(jī)的效率可以由普通的標(biāo)準(zhǔn)型提高3%～6%。

另外，YZR系列新型電機(jī)與以前的JZR或JZR2系列電機(jī)相比，平均效率高2%，空載電流小20%，平均功率因數(shù)高9%，具有較好的節(jié)能效果。因此，在節(jié)能改造當(dāng)中，應(yīng)選用Y、YZ、YZR等新系列電動機(jī)，以節(jié)省電能。普通高效電機(jī)價格比一般電機(jī)高20%～30%，采用時要考慮資金回收期，即在短期內(nèi)靠節(jié)電費(fèi)用收回多花的費(fèi)用。一般符合下列條件時可選用普通高效電機(jī)：負(fù)載率在0.6以上;每年連續(xù)運(yùn)行時間在3000小時以上;電機(jī)運(yùn)行時無頻繁啟、制動;單機(jī)容量較大。

4.2根據(jù)負(fù)荷特性合理選擇電動機(jī)

對舊有設(shè)備使用的電機(jī)，要進(jìn)行必要的測試與計(jì)算，結(jié)合電機(jī)的工作環(huán)境及負(fù)載特點(diǎn)，選用適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)取代“大馬拉小車”的電機(jī)，以提高電機(jī)的運(yùn)行效率和功率因數(shù)。通常當(dāng)電機(jī)的負(fù)載率大于0.65時，可不必更換;小于0.3時，不經(jīng)計(jì)算就可更換;在0.3～0.65之間時，則需經(jīng)過計(jì)算再確定。

4.3輕載電動機(jī)采取降壓運(yùn)行

對經(jīng)常處于輕負(fù)荷運(yùn)行的電動機(jī)，應(yīng)采用三角――星切換裝置，將三角形接法的電動機(jī)改為星形接法，可以達(dá)到良好的節(jié)電效果。

值得注意的是，只有在負(fù)荷系數(shù)低于0.3后，將電動機(jī)的三角形接法改為星形接法才能使電動機(jī)的效率有明顯提高;當(dāng)負(fù)荷系數(shù)為0.5時，星形接法和三角形接法的效率基本相等，無節(jié)電效果;當(dāng)負(fù)荷系數(shù)大于0.5后，電動機(jī)星形接法的效率反而低于三角形接法。電動機(jī)由三角形改為星形接法后，其極限容許負(fù)載大致為銘牌容量的38%～45%。因此，在采用三角形改星形接法作為節(jié)電方法時，一定要考慮到改接后的電動機(jī)的容量是否能滿足負(fù)載的要求。一般認(rèn)為，由三角形改星形接法轉(zhuǎn)換點(diǎn)在負(fù)荷系數(shù)為0.2～0.4之間。對不同型號的電動機(jī)，其轉(zhuǎn)換點(diǎn)不一定相同，應(yīng)該進(jìn)行分析計(jì)算才能確定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)負(fù)荷系數(shù)為<0.3時，將三角形改為星形接法往往可以節(jié)電。

4.4根據(jù)負(fù)載情況對電動機(jī)采取無功補(bǔ)償

對距供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的大容量電動機(jī)應(yīng)對其進(jìn)行無功補(bǔ)償。電動機(jī)無功補(bǔ)償對改變遠(yuǎn)距離送電的電動機(jī)低功率因數(shù)運(yùn)條狀態(tài)、減少線路損失、提高變壓器負(fù)載率有著明顯的效果。數(shù)據(jù)表明，每千瓦補(bǔ)償電容每年可節(jié)電150kWh～500kWh，是一種值得推廣的辦法[3]。對單臺電動機(jī)補(bǔ)償容量不宜過大，以防產(chǎn)生自勵磁過電壓，應(yīng)保證電動機(jī)在額定電壓下斷電時電容器的放電電流不大于銘牌上的空載電流。

4.5需要根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)的設(shè)備應(yīng)采用調(diào)速電機(jī)

交流電動機(jī)的調(diào)速分為三種形式：變極、變頻和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。在所有電動機(jī)中，風(fēng)機(jī)和水泵調(diào)速節(jié)能的效果*明顯。

5照明設(shè)備的節(jié)電改造

5.1實(shí)施節(jié)能照明的要點(diǎn)

根據(jù)照明用電量的計(jì)算公式，欲降低照明電耗，必須設(shè)法提高照明率、使用高效光源、提高燈具的維修率;或者減少開燈時間、保持適當(dāng)?shù)恼斩群捅M量采用局部照明等。但是，照明節(jié)能的原則是在保證足夠的照明亮度和質(zhì)量的前提下節(jié)約電能的，應(yīng)參照《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2004)第6條節(jié)能照明要求來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在照明功率密度值滿足國家規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，有效地控制照明功率密度值。

在醫(yī)院建筑照明改造時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)光源和燈具的選擇;(2)照度和年齡;(3)熒光燈的光通量與環(huán)境溫度的關(guān)系;(4)照明設(shè)備減光的原因。

5.2相關(guān)技術(shù)措施

5.2.1采用高效長壽命光源

光源是節(jié)能的首要因素，而光源和節(jié)能又取決于發(fā)光效率。高效光源主要指氣體放電燈。低壓氣體放電燈以熒光燈為代表，高壓氣體放電燈主要為高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。近年來，進(jìn)一步提高光源的性能和技術(shù)參數(shù)呈現(xiàn)以下趨勢：(1)提高發(fā)光效率;(2)提高顯色性能;(3)提高使用壽命。

5.2.2采用高效節(jié)能的照明燈具

燈具是除光源外的**要素，而且是不容易為人們所重視的因素。燈具的主要功能是合理分配光源輻射的光通量，滿足環(huán)境和作業(yè)的配光要求，并且不產(chǎn)生眩光和嚴(yán)重的光幕反射。選擇燈具時，除考慮環(huán)境光分布和限制眩目的要求外，還應(yīng)考慮燈具的效率。對于高光效燈具的基本要求如下：(1)提高燈具效率;(2)提高燈具的光通維持率;(3)提供配光合理、品種齊全的燈具;(4)正確使用高效燈具;(5)處理好能量效率與裝飾性的關(guān)系。

5.2.3采用高效節(jié)能的照明電器附件

絕大多數(shù)節(jié)能光源都是氣體放電燈，它們需要鎮(zhèn)流器才能工作。普通電感式鎮(zhèn)流器功耗大、光閃爍嚴(yán)重。目前已成功開發(fā)的節(jié)能鎮(zhèn)流器――節(jié)能型電感式鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器，都比原電感鎮(zhèn)流器的功耗減小一半以上。例如，直管熒光燈的電感鎮(zhèn)流器自身功耗約為燈管功率的23%～25%，有的低質(zhì)量產(chǎn)品，據(jù)檢驗(yàn)達(dá)到30%，而國外有一些低功耗鎮(zhèn)流器可達(dá)12%～15%。可見，提高鎮(zhèn)流器的質(zhì)量對節(jié)能很有意義。若使用電感鎮(zhèn)流器，則應(yīng)帶電容補(bǔ)償，使每個燈具的功率因數(shù)在0.9以上。

目前鎮(zhèn)流器的發(fā)展主要有兩個方向：

(1)功耗電感鎮(zhèn)流器：自身功耗減小，可靠性高，無電磁污染;

(2)高頻電子鎮(zhèn)流器：功耗更小，可提高光源光效，發(fā)光穩(wěn)定，無頻閃，無噪聲，有利節(jié)能和改善視覺效果，將在進(jìn)一步降低諧波量和電磁輻射、提高可靠性方面改進(jìn)，逐步成為熒光燈的主要配套產(chǎn)品。

5.2.4采用合理的照明控制

有了好的光源、好的燈具、好的照明附件，還要有合理的照明控制方式。醫(yī)院建筑的走廊、樓梯間、門廳等公共場所的照明，要采用集中控制，并按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組控制措施;對于護(hù)理單元的通道照明，在深夜應(yīng)可關(guān)掉其中一部分或采用可調(diào)光方式;有天然采光的樓梯間、走道的照明要多采用節(jié)能自熄開關(guān);每個照明開關(guān)所控?zé)艟卟粦?yīng)太多;照明場所裝設(shè)有兩列或多列燈具時，要按下列方式分組控制：所控?zé)袅信c側(cè)窗平行;藥劑生產(chǎn)場所按車間、工段或工序分組;電化教室、會議室、多功能廳、報(bào)告廳等場所，按靠近或遠(yuǎn)離講臺分組。

6結(jié)語

綜上所述，醫(yī)院節(jié)能涉及醫(yī)療、教學(xué)、科研、預(yù)防和保健的各個方面，對于醫(yī)院電氣的節(jié)能改造是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作。因此，我們要認(rèn)真分析醫(yī)院電氣節(jié)能改造的重點(diǎn)，并配合這些重點(diǎn)采取有效的措施對醫(yī)院的電氣設(shè)施進(jìn)行節(jié)能改造，從而打造節(jié)約型醫(yī)院，使國內(nèi)醫(yī)院在能源利用上實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。