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安科瑞 陳聰
摘要:近年來醫(yī)療事業(yè)改革正在大力推進,供電系統(tǒng)作為醫(yī)療建筑中非常重要的一部分,對保證整個醫(yī)療系統(tǒng)的順利運行具有非常重要的影響。因此,本文以大型醫(yī)療建筑的不同空調系統(tǒng)供配電分析為例展開了詳細分析,對供配電運行的安全性、有效性等進行了合理地分析,以保證可以滿足不同空調系統(tǒng)在用電方面的需求。
關鍵詞:大型醫(yī)療建筑;空調系統(tǒng);供配電
0引言
對于大型醫(yī)療建筑來說,空調系統(tǒng)不僅僅是為了維持醫(yī)院室內的溫度,還需要滿足手術室以及監(jiān)護室等在溫度和濕度等方面的要求,相對于其他建筑而言醫(yī)療建筑的空調系統(tǒng)設計更加嚴格,難度也更高??照{在整個建筑供電系統(tǒng)中耗電量高,是主要的支出內容之一。因此,對大型醫(yī)療建筑不同空調系統(tǒng)的供配電進行分析,對醫(yī)療建筑的冷熱源需求以及空調的運行以及使用性質等進行分析,有利于供配電系統(tǒng)的合理設計,節(jié)約成本,降低支出。
1大型醫(yī)療建筑空調系統(tǒng)的基本要求
醫(yī)院分為各個科室,每一個科室都具有特殊性,對于空調的要求溫度和濕度也都是不同的。一般性區(qū)域夏季孔度溫度要求在25度上下,冬季則為24度上下,手術室和監(jiān)護室的溫度則常年為24度。在空氣的潔凈程度方面,一般性的區(qū)域是普通環(huán)境,也可以設置不同凈化級別。在濕度方面,一般性區(qū)域相對濕度的控制范圍在不超過30%,不高于65%,特殊區(qū)域的濕度控制范圍不超過45%,不高于55%。除上述幾點外,還需要提供熱源以及冷源,夏季利用空氣的冷凝除濕,冬季則對空氣進行再加熱,維持室內的溫度。因此,根據我國2013年關于醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范中關于負荷的規(guī)定,對于二級和三級醫(yī)院空氣凈化機組應該采取二級負荷,利用雙回路供電方式,所以在設計時必須要對熱源以及冷源進行充分地了解,對凈化空調的工作原理進行了解。而這三種不同空調的冷熱源系統(tǒng)形式存在差異,以下進行具體分析。
2不同空調系統(tǒng)的供配電分析
一,冷水機組加鍋爐。此系統(tǒng)形式簡單,冷水機組在整個醫(yī)院當中為空調系統(tǒng)提供冷源,鍋爐則提供熱源。運作的原理是兩者在夏季時要同時開啟,所以在負荷計算書的編制過程中,不要將兩者的組合簡單地看作是季節(jié)性負荷,避免在計算時取其大者計入變壓器負荷,這樣會影響精準性。在具體的設計過程中,冷水機組可以根據機組本身的容量以及當?shù)氐墓╇娗闆r和經濟條件等,經過業(yè)主與專業(yè)設計人員協(xié)商之后,確定合理的機組額定電壓,如果情況允許爭取采取10kv或者6kv的冷水機組,這樣更能夠達到節(jié)約能耗的目的。在具體的運作過程中,如果單臺的額定輸入功率超過了1200kw,供電方式應該選擇高壓。如
果超過900kw,不超過1200kw適宜選用高壓輸電方式。如果超過650kw,不超過900kw則可以選擇高壓輸電方式。
二,冷水機組加鍋爐加風冷熱泵。此系統(tǒng)主要是在夏季炎熱,冬季寒冷和夏秋溫度比較適宜的地區(qū),一般在夏季溫度達到22℃以上冷水機組就會全部打開進行冷源的供應,鍋爐開啟之后為手術室和監(jiān)護室提供熱源,風冷熱泵則是為了夏季空氣凈化所提供的備用型設備。如果冷水機組出現(xiàn)檢修或者停止使用時則采取風冷熱泵。春秋溫度適宜的季節(jié),醫(yī)院內的一般區(qū)域內是不需要使用空調系統(tǒng)的,但是特殊的凈化區(qū)域除外,此時冷水機組不開啟,風冷熱泵則主要為手術室和監(jiān)護室提供服務,鍋爐則需要開始熱源供應。在冬季鍋爐要開啟全部熱源供應,但是部分冷水機組在溫度達到15℃以下之后無法正常使用,所以還需要利用風冷熱泵為凈化區(qū)域提供冷源。從上述對該空調系統(tǒng)的分析可以看出,夏季時冷水機組和鍋爐是同時運行的,所以在計算負荷時需要同時計入,但是冷水機組和風冷熱泵不同時使用,所以在計算負荷時只需要取大電量者即可。在空調系統(tǒng)配電時好從冷水機組到風冷熱泵,并利用同一個變壓器低壓側引出,根據不同使用特性的特點,對整個變壓器的配置容量進行降低。在二級和三級醫(yī)院空氣凈化機組都是二級負荷,所以風冷熱泵提供的是冷源,采取的雙回路供電方式,可以確保供電的穩(wěn)定性,保證手術室、監(jiān)護室等醫(yī)療區(qū)域內的空氣環(huán)境。
三,冷水機組加鍋爐加一體式風冷熱泵。此系統(tǒng)是針對醫(yī)院中凈化區(qū)域和非凈化區(qū)域的冷熱源供應進行獨立設置的,冷水機組加鍋爐是為醫(yī)院非凈化區(qū)域提供冷熱源供應的,一體化風冷熱泵則是為凈化區(qū)域提供冷源除濕和熱源供應。這樣做是為了確保凈化區(qū)域內的熱源有保障,所以將非凈化區(qū)域內的熱源設計到了另一個支路上。如果一體化風冷熱泵需要檢修,冷水機組和鍋爐就會作為備用機組為凈化區(qū)域提供冷源和熱源,在具體的運行過程中由于兩者是獨立運行的,所以負荷需要同時計入。一體化風冷熱泵采取雙回路供電方式,可以給空調系統(tǒng)提供很好的供電效果。
3安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
3.1平臺拓撲圖
3.2醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能,并與保護設備和遠方控制及其他設備通信,實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患,快速排除故障,提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)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(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。
電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
應用場合 | 名稱 | 系列型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng)后臺 | 電力監(jiān)控軟件 | Acrel-2000/Z | 數(shù)據的實時采集、數(shù)字通信、遠程操作與程序拉制、權限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報表 | |
通訊層 | 智能網關 | Anet系列 | 8個RS485串口2kV隔離,2個以太網接口,支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設備的接入,支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多不同數(shù)據服務要求,支持斷點續(xù)傳,裝置電源:220VAC/DC。 | |
35KV、10KV | 微機保護裝置 | AM6-x | 相間電流速斷保護,相間*時電流速斷保護(可帶低壓閉鎖),相間過電流保護(可帶低壓閉鎖),兩段式零序過流保護,反時限相間過流保護(可帶低壓閉鎖),零序反時限過流保護,過負荷保護,控制回路異常告警。 | |
35KV\10KV進線側 | 電能質量在線監(jiān)測裝置 | APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波,波形實時顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口(+1維護網口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據,支持61850協(xié)議。 | |
35KV/10KV測量 | 多功能網絡電力儀表 | APM-520 | 具有三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ)、電能統(tǒng)計、電能質 | |
35KV\10KV帶電顯示裝置 | 智能操控裝置 | ASD500 | 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出; | |
35KV\10KV弧光保護 | 弧光保護裝置 | ARB5-x | 主控單元,可接20路弧光信號或4個擴展單元,配置弧光保護(8組)、失靈保護(4組)、TA斷線監(jiān)測(4組)、11個跳閘出口; | |
35KV\10KV配電柜 | 無線測溫 | ATE400(PT柜選用ATE200) | 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度,可通過無線傳輸至ASD320就地顯示,也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內置電池式和感應取電式,固定方式有螺栓固定,表帶式捆綁,測溫范圍-50℃-125℃,精度±1℃ | |
0.4KV進線 | 多功能網絡電力儀表 | APM-520(96外型) | 具有三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ)、電能統(tǒng)計、電能質 | |
電能質量在線監(jiān)測裝置 | APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波,波形實時顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口(+1維護網口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據,支持61850協(xié)議。 | ||
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E | 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測量;2路告警輸出;1路RS485通訊; | ||
無線測溫傳感器 | ATE400 | 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度,可通過無線傳輸至ASD320就地顯示,也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內置電池式和感應取電式,固定方式有螺栓固定,表帶式捆綁,測溫范圍-50℃-125℃,精度±1℃ | ||
0.4KV濾波柜 | 有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin-xxx | 有源電力濾波器井聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠對動態(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償, | |
0.4KV補償柜 | 有源無功補償系統(tǒng) | AnCos-xxx | 低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中,能根據電網中負載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案,主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。 | |
0.4KV饋線 | 多功能網絡電力儀表 | APM-510(72外型) | 具有三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ)、電能統(tǒng)計、電能質 | |
電氣火災監(jiān)測模塊 | ARCM200系列 | 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中),視在電能、四象限電能計量,單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,2路繼電器輸出,4路開關量輸入,事件記錄,內置時鐘,點陣式LCD顯示,2路獨立RS485/Modbus通訊 | ||
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E | 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測量;2路告警輸出;1路RS485通訊; | ||
無線測溫傳感器 | ATE400 | 合金片固定,CT感應取電,啟動電流大于5安培,測溫范圍-50-125C,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米; | ||
低壓回路 | 電流互感器 | AKH-0.66系列 | 測量型互感器,采集交流電流信號 |
4結語
總之,大型醫(yī)療建筑作為應對公共衛(wèi)生事件的重要場所,確定醫(yī)療設備和醫(yī)療物資的完整性,可以在很大程度上滿足醫(yī)療需求服務,也能夠快速地獲取周圍醫(yī)療機構的支持。由于醫(yī)院建筑具有很大的特殊性,設計與施工中相對復雜,對于技術要求也比較高,而空調系統(tǒng)作為其中為繁雜且耗電量大的電氣設備,電氣設計以及施工要求相對更高,需要設計人員不斷地鉆研和學習。此外,由于醫(yī)院醫(yī)療服務的特殊性,空調設計上需要滿足不同區(qū)域的要求,不同空調系統(tǒng)應運而生,所產生的供配電也有所不同,這就需要設計人員針對不同空調系統(tǒng)的運行特點,原理等進行充分分析,在確保用電穩(wěn)定與安全的基礎上,科學地規(guī)劃線路,精準地計算用電指標,以保證整個醫(yī)院供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定。
參考文獻:
[1]大型醫(yī)療建筑不同空調系統(tǒng)供配電分析從靜
[2]盧巖飛,賈祥欽.平戰(zhàn)結合的人防醫(yī)療工程空調系統(tǒng)的設計要點分析[J].節(jié)能,2018,37(02):24-26.
[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2020.06版.
[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10