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(淤重庆绿城两江建筑设计有限公司,重庆401120;于重庆卓创国际工程设计有限公司,重庆400023)
摘要院以重庆某县人民医院内科楼为实例,着重分析其电气节能设计要点。合理选取变电所与电缆竖井位置,可降低供配电线路损耗;利用自然采光,采用节能型灯具,实现照明节能;并简单阐述了如何实现空调系统节能。
关键词 院变电所;电缆截面;照明节能;空调系统;无功补偿
中图分类号院TM715 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2015)27-0216-02
0 引言
医院建筑中,人员高度密集;对资源、能源等集中消耗。国外研究结果显示:目前,医疗建筑的能耗比商业建筑高出60~90%[1]。近几年,在建筑保温、设备选型等方面已取得众多成果;然而就电气节能方面并未得到足够重视。电气节能途径主要有4 种[1]:淤供配电线路;于照明节能;盂空调系统节能;榆无功补偿。本文以重庆某县人民医院内科楼为研究对象,着重介绍其供配电线路节能设计要点;并简单阐述了照明、空调系统节能及无功补偿的措施。
1 工程概况
重庆某县人民医院为二甲医院,建筑面积约8.1 万m2,详见表1。
以该医院内科楼为研究对象,探讨其电气节能设计要点。其内科楼层数(地上/低下)19F/-2F。采用框架结构,耐火等级一级。在内科楼-1F,设有一所变电所。其内部设有两台变压器,其容量分别为630kVA(中央空调专用变压器)、1000kVA(照明、医疗设备变压器);用于内科楼与门诊楼的照明、空调及医疗设备用电。
2 供配电线路节能设计
2.1 能耗分析因线缆具有阻抗,在电能传输过程中,一定会产生有功损耗。如公式(1):驻P=3Ip 2 R (1)
其中:Ip 为相电流,A;R 为线缆电阻,赘。以内科楼屋顶空调主机配电线路为例。空调主机总功率为45kW,配电箱设置于屋顶配电间内,功率因素cos准=0.8;于是计算得到:Ip=P(/ 3Upcos准)=45伊1000(/ 3伊220伊0.8)=85.22A。
空调主机配电选用WDZB-YJV 3伊25+2伊16 线缆。若70毅C 铜芯线缆的每公里电阻R0=0.87赘,距专用配电室160m,于是利用公式(1),可计算出该空调主机配电线路的有功损耗为:驻P=3伊85.222伊0.87伊0.16=3.03kW。可见,供配电线路有功损耗已占用电设备总功率的6.7%,足够让设计师引起重视。
结合前述分析,影响线路能耗的因素主要有两点[2]:淤线路长度;于线路阻抗,尤其是线路电阻,直接影响线路的有功损耗。线路长度主要由变电所位置决定,电井位置的选取也有一定的影响;线缆阻抗主要受线缆截面与材质的影响。接下来,将深入探讨影响供配电线路损耗的两大因素。
2.2 医院变电所位置与电井位置的选取医院变电所的位置与电井位置的选取[3],对供配电品质具有极其重要的意义。本工程中,如图1(a)所示。方案一中,变电所最右侧距离内科楼核心筒电井的距离为9m。经过简单的优化,在不影响建筑功能的前提下,将变电所与管理用房交换位置,则变电所最右侧距离内科楼核心筒电井的距离为1m。其配电线路的平均距离缩短8m。有利于提高配电品质,并节约了电缆。
同样,电井位置的选取,对供配电线路长度的影响也不可忽视,如图2。在初始方案中,建筑设计师因美观的原因,将电井设置在内科楼右侧部位,见图2 中的电井位置A,偏离核心筒中心10m 左右。电井设置在外置A 处,并不影响建筑功能。然而位置A 不仅距离变电所较远,增加了配电距离;同时,内科楼左侧区域照明、插座、医疗设备的配线不可避免地产生回线。经与建筑设计师沟通,对核心筒区域进行合理布置,在不影响建筑功能的前提下,将电井从位置A 调整至位置B。很明显,较位置A,电井在位置B 缩短了供配电线路距离,减少了回线,降低了电能损耗。
2.3 电缆截面与材质的选取电缆截面可按其发热允许电流>负载电流来选取[2]。然而实际工程中,常常出现电量需求长远发展考虑不足等问题;同时,该种方法所选取的电缆截面一般偏小,电阻大,发热、损耗严重。以前面介绍的内科楼屋顶空调主机配电箱的配电线路为例,其功率45kW,其计算得到的电流Ip=85.22A。按照常规方法选取电缆截面25mm2,选取配电线缆为:WDZB-YJV 3伊25+2伊16。其配电线路长度160m,电压降约为4.6%,电能损耗3.03kW。很明显,该配电线路电能损耗严重,长期来讲,经济性较差。现将电缆截面放大至35mm2,WDZBN-YJV 3伊35+2伊16。计算得到,其电压降约为3.4%,电能损耗为2.16kW,降幅较大。因而选取电缆截面35mm2,更为合理。若继续增加电缆截面,虽可降低一定的电能损耗;然而初期投入成本过高,不经济,不可取。
3 照明节能设计
3.1 结合自然采光,实现绿色照明。在照明设计过程中,与建筑专业充分配合;住院部房间、医院办公室等充分利用自然光,有效节约照明用电[4]。
3.2 合理选取照明灯具。本医院建筑中,在满足《建筑照明设计规范GB 50034-2013》所要求的各房间照度与功率密度前提下[5];均采用节能型高光效照明光源,如荧光灯具均采用电子式镇流器;同时,灯具采用集中与就地控制相结合的方式。
3.3 全面考虑照明质量。医院功能房间多而复杂,结合各个功能房间的特征,合理设计光源、光色以及灯具的排列方式等;从而获得较好的显色指数,降低炫光。为病人与医务人员提供宁静而和谐的照明环境。
4 空调系统节能
该医院空调系统在满足暖通专业与业主要求的前提下,采用变频控制方式。同时在变电所中设置了空调专用变压器[4],如图3。在非空调季节,该空调专用变压器停止使用,可有效节约电能。
5 无功补偿
该医院建筑采用“就地补偿+变电所集中补偿”的方式。在-1F 的变电所内采用低压集中自动补偿装置,设置低压功率因数补偿柜。照明所用的气体放电灯具、荧光灯,均要求就地补偿;从而降低配电线路中的无功损耗。并对灯具补偿后的功率因素提出要求:淤荧光灯单灯功率因数逸0.9;于气体放电灯单灯功率因数逸0.85。
关键词:负荷分级 供电电源 照明设计 等电位联结 火灾自动报警
中图分类号:U223 文献标识码:A 文章编号:
引言
医院建筑电气设计一直是国内电气设计行业中相对薄弱的一个领域。医院建筑由于其医疗科目繁多、使用对象特殊、设备多而分散、工艺及功能复杂、电气系统种类多、对供电可靠性及安全防护要求高,其作为民用建筑中的一个重要分支已经受到越来越多的建筑设计人员的重视,但其电气设计依然存在诸多难点。本文从近期设计的一些三甲医院中,总结出对医院电气设计中的一些难点和相关要点。
1 负荷分级及估算
电气设计的第一步就是要明确所有设备的负荷等级,再根据负荷分级确定相应的供电方案。依据IEC提供的相关标准,医院的医疗场所按与人身生命安全相关程度,以及医用电气设备与人体接触的程度可划分为0类、1类和2类,同时,医疗场所对自动恢复供电的时间要求也与场所的类别紧密相关。所以,负荷分级时,除应按照《民用建筑电气设计规范》执行,还应参照医疗场所类别和允许间断供电时间的分级情况,并结合医院的等级来明确医院内所有设备的负荷级别及相应的供电要求。
具体而言,对于二级及以上医院,建议与手术、抢救有关的设备用电皆按一级负荷别重要负荷供电,如重要手术室、重症监护室等涉及患者生命安全的设备及照明用电;建议与重要检查、治疗相关的场所的照明用电,医疗区走道照明的用电,培养箱、冰箱和恒温箱的用电,洁净区的空调系统用电等为一级负荷;普通手术室的空调用电,一般诊断用CT和X光机的用电,客梯用电,高级病房及肢体伤残康复病房的照明用电均为二级负荷。一、二级以外的负荷划为三级负荷。当然,一些特殊的场所和设备,设计时最好事先和医院建设方沟通好再定较为妥当。
《全国民用建筑工程设计技术措施》电气部分中指出了医院的用电负荷指标:30~70W/m2,《建筑照明设计标准》中指出的照明功率密度值约为12W/m2。由于医疗需求的发展太快,医疗设备的用电增长极为迅速,上述用电负荷指标在实际中就会显得比较低。建议综合用电负荷指标可以适当调整,具体如下:无中央空调时,60~100W/m2;有中央空调时,80~120W/m2。医院的规模标准不同,用电负荷相差很大,设计时应建立在充分调研的基础上提出负荷估算和统计。
2 供电电源
随着医院的用电设备越来越多,越来越精密,对用电的要求也越来越高。为了确保医院供电的安全、可靠,对于二级及以上医院,应采用两个区域降压变压器的两路10 kV电缆专线供电,是否要配备柴油发电机组,应结合具体实际情况,调查研究,并和建设单位及当地供电部门协商而定。近年来,运行经验表明,从市政电力网引接两路电源有同时发生故障的案例,不能满足一级负荷别重要负荷的供电可靠性的要求。因此,建议有一定规模或档次较高的医院均有必要配备柴油发电机组,重要用电设备的末端应采用UPS(不间断电源)供电。另外,特殊医疗设备对电压要求较高,同时瞬时压降较大,如医用影像系统设备等。大型医院此类设备宜采用专用变压器供电。
3 照明设计
医院照明设计应主要考虑病人和医护人员的要求,明亮舒适的环境能确保医院工作者高效、快捷地完成各项工作、病人安心地等待治疗。同时还要考虑各类不同场所的功能,结合自然光等因素,采用合适的灯具及合理的布灯方式、控制方式来满足节能效果。
3.1照度标准
根据国标《建筑照明设计标准》(GB 50034-2004)中列出的医院建筑照明的照度标准值,据实践,现行的标准由于制定时间较久,已不适合现在的照明设计中照度需求。故在实际工程中,照明设计可取规范规定的照度值上限或适当提高。
3.2照明设计要求及灯具选择
医院的照明设计应创造宽敞舒适的气氛、整洁安静的环境。为此光源的色温、显色性和建筑配色需相互协调。医院照明灯具应采用高显色照明光源,显色指数宜大于等于80,尽量多采用节能型灯具,如带电子镇流器的T5三基色荧光灯或LED灯具。医院的门厅照明应不宜使用太豪华的灯具,能使病人产生安定的情绪为宜;急诊室的照明设计可按检查室的要求,应注意光源的显色性,并应能满足实施局部小手术的需求。在门诊和病房走廊,以及病人准备检查或进入手术室前的等待区,不少情况下是需要仰卧在病床上的,因此,尽量选择漫反射灯具,避免对仰卧的病人产生直接眩光。对于诊室或检查室的照明灯具布置,还应充分考虑如何减少布帘分隔时带来的影响。
病房内照明灯具的布置要尽量避免眩光,床头建议设置局部照明,采用一床一灯方式,床头灯的设置应尽可能减少病人之间的相互干扰,目前一般采用在综合医疗带上安装模块式荧光灯,也可以设计可调式旋臂壁灯。医疗区走道和病房内应设置夜间照明,夜间照明不宜过亮,病床床头的照度不宜大于0.1 lx,儿科病床床头的照度不宜大于1.0 lx。夜灯控制开关宜设在护士站,方便统一管理。
候诊室、诊室和卫生间、呼吸机室、血库、手术室等场所应设置紫外线杀菌灯。当紫外线杀菌灯固定安装时,应避免出现在病人的视野之内或应采取特殊控制方式。
3.3 走道照明
医疗区走道照明规定为一级负荷,根据医疗设备的特点,建议采用EPS为宜,容量以该区域特别重要负荷的计算容量1.5倍为宜,切换时间应≤100ms,供电时间≥180分钟。
4 接地与等电位联结
医院接地系统包括防雷接地、配电系统接地、建筑设备接地、医疗设备接地、以及总等电位联结。
4.1接地保护措施及共用接地系统
目前设计较多采用的是防雷接地、配电系统接地、建筑设备保护接地共用接地系统。各医院及医疗设备厂家经常提出医疗设备等电位接地需要单独设置接地装置,且要求与防雷接地系统、保护接地系统绝缘。根据实际经验证明,这些单独接地装置是不可能完全与建筑物接地网绝缘的,而一旦绝缘被破坏,医疗设备等电位接地与配电系统的保护接地则有可能不是同一个等电位,此时,在病人周围若存在两个不一样的电位,将有可能产生触电的危险。综合医院接地宜采用一点接地系统,各医疗设备机房应设专用接地端子箱,并通过接地干线引至基础接地体,采用联合接地极。
4.2等电位联结
等电位联结是电击防护的一个重要手段,其有三个不同的概念:一个是建筑物的总等电位联结,一个是辅助等电位联结,另一个是局部等电位联结。医院除应设总等电位联结外,在治疗室、手术室、ICU等1类、2类医疗场所的患者环境均应设辅助等电位联结。强调患者环境(2.5m)范围内所有金属物的等电位联结。电气装置的PE线除与等电位端子箱联结外,还要与上一级的PE线连接。辅助等电位联结的范围包括:PE线、设备的金属外壳、金属窗框、金属管道、病床的金属框架、装置外可导电部分、建筑物金属件、防电磁干扰屏蔽层等。需特别说明的是,IT系统与TN-S系统应共用同一个保护接地装置,做辅助等电位联结时,二者的PE线均应接至同一端子排,以最大限度地避免在该区域内出现电位差。进行局部等电位联结,能有效消除或减少电位差,使设备及人员获得安全保护。需要局部等电位联结的房间包括:手术室、ICU、门诊治疗室、放射科机房、设洗浴的病房卫生间及建筑设备机房等。
5 火灾自动报警系统
医院通常由门诊、医技、住院三部分组成,往往一个二级以上的医院不止一栋建筑,如果每个建筑单体都设置消防监控室,时刻需要人员值守,势必造成人力的浪费,所以对于较大型的医院而言,最好设置一个消防控制中心,尽量减少消防分控室的设置,可将各处区域消防报警控制器直接连入控制中心,或是将消防分控室与控制中心联网起来,相互通信,所有信息共享。消防控制中心可以监视整个医院区域的火灾报警信号,并根据火灾报警信息,确定启动园区内的相关消防设备与设施。这样既能及时发现火警,迅速联动灭火,也能减少值班人员的投入。
6 结束语
医院建筑电气因其复杂和特殊性,设计中还存在较多设计难点,本文仅结合工程实践,挑其一二进行分析。医院的供电可靠性与安全防护,关系着患者的生命安全,随着现代化医院的快速发展和建设,电气设计尚有许多难题值得工程设计人员的重视和探讨。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部.JGJ 16-2008.民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]刘莉馨.关于医院建筑电气设计的相关要点[J].智能建筑电气技术,2010,4 (3):25-30
关键词:建筑消防;设计要点;火灾自动报警系统
中图分类号:TU892 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)21-0162-02
政府以及相关企业在用电安全的问题上应不断加强对人们群众的宣传力度,指引人们正确面对生活中的用电,科学合理的用电,显著提高人们用电安全。同时,相关工作人员在建筑电气设计中应按照相关规定要求对其采取一定措施,有效降低危险现象发生率。
1 建筑消防设计相关要求
在建筑消防设计过程中设计人员应当坚持从实际出发进行建筑消防的有效设计。例如在七层以及七层以上的建筑的消防设计过程中设计人员应当确保其消防入口位置的合理选择。除此之外,在十二层及以上的建筑的消防设计中每一层的消防用具最少不得小于两台并且在该种高度的建筑消防过程中设计人员还应当在电梯内配置一台消防担架。除此之外,在单元式高层住宅的消防设计过程中工作人员应当注重电梯这一设施的消防安全。众所周知电梯是单元式高层住宅最主要的上下移动设施并且当电梯出现消防问题时会对乘坐人员的安全带来极大威胁。因此在单元式高层住宅的消防设计过程中工作人员应当确保电梯的相关消防指标符合我国相关规定。另外,在医院等公共设施的建筑消防设计过程中设计应当确保当其高度大于24 m时进行防火梯的合理设置并且超过四层的公共设施应当设置电梯,并且需要做好电梯的消防工作。
2 消防设备的配电设计要点
在消防设备的配电设计过程中设计人员应当确保消防配电回路可以进行不间断的供电,这也是在火灾发生时对建筑物采取消防措施的先决条件之一。因此,在消防设备的配电设计过程中设计人员应当以确保消防配电回路的持续性为第一要务。除此之外,在消防设备的配电设计过程中设计人员还应当注重过载现象的有效预防。众所周知过负载现象是消防设备运行过程中时常会出现的一种故障状态并且消防设备在较长时间内处于过负载运行反而会增加了火灾出现的可能性,因此为了更好地减少负载运行给消防设备带来的影响设计人员在消防设备的配电设计过程中应当注重过负载保护的有效设计。除此之外,由于在消防设备的运行过程中较短时间的过载现象并不会造成较为严重的影响,因此在火灾出现或者其他较为危机的情况下可以适当对消防设备进行负载使用,并且以牺牲消防设备的使用寿命为代价保证其消防负荷的供电不会中断。另外,在消防设备的配电设计过程中设计人员应当对保护装置进行合理选择并且注重选用具有过电流或高温报警功能的电气火灾报警系统,从而在利用其过电流或高温报警功能对消防配电线路作过负荷保护。另外,在消防设备的配电设计过程中工作人员应当注重保证消防设备配电设计的便捷性与可靠性,从而促进建筑电气设计中消防设计的顺利进行。
3 消防联动系统设计要点
在建筑电气中消防系统的有效设计应当注重提升其联动性,这主要体现在供水系统的合理设计、防火卷帘的有效配合、排烟系统的有效设计、气体灭火系统的有效设计等方面。以下从几个方面,对消防联动系统的设计要点进行分析。
3.1 供水系统的合理设计
供水系统的合理设计为消防设备在火灾来临时能够有效运行起到了重要前提。在供水系统的设计过程中设计人员应当根据《高层民用建筑设计防火规范》对高压供水系统的每个消火栓的位置进行合理设计,从而确保在火灾发生时人们可以直接对消防水泵进行运用的按钮。有效消防设计人员错误的认为仅仅依靠手动防火报警装置就可以启动消防水泵因此经常在设计过程中以手动报警按钮代替消防栓按钮。但是大量的实践证明了实际上手动报警按钮和消防栓按钮两者的作用是不同的。消火栓按钮的作用主要是将信号直接传递到信号中心,而手动报警按钮的主要作用是将发生火警的信息通知消防中心并且在并防中心根据实际情况采取消防措施后进行相应的联动工作。因此设计人员在消火栓按钮的控制回路设计过程中应当确保其处于50 V以下的安全电压并且工作人员在面对火灾时能够直接在消防控制室内通过手动按钮直接启动消防水泵,并且供水系统的合理设计还应当确保工作人员可以通过模块控制的进行对消防水泵进行有效运用并且确保喷淋水泵时应相应的专线能够直接启动。
3.2 防火卷帘的有效配合
在建筑电气的消防设计过程中防火卷帘的有效配合可以促使疏散通道上的防火卷帘可以进行两次下降并且在感烟探测器动作后防火卷帘可以进行自动下降。除此之外,在防火系统的感温探测器进行动作后卷帘可以自动下降到底从而进行火情的有效分隔。而在火灾探测器进行动作后,设计人员应当确保防火卷帘是可以进行手动控制的并且火灾探测器运用时产生的报警信号及可以有效传递至消防控制室。除此之外,在进行汽车车库、地下停车场等设施的防火卷帘设计中设计人员应该根据这些设计通风性较差、较为闭塞等特点进行防火卷帘的有效设计,如果车库、地下停车场的通风条件较好,则设计人员可以有效采用感烟报警设备与此同时也对感温报警设备进行设备,如果停车车库或者地下停车场的通风较差,则设计人员在防火卷帘的设计过程中应当只采用感温探测器,从而促进防火卷帘的设计更为合理并且适用性更强。
3.3 排烟系统的有效设计
排烟系统是建筑电气防火设计的重要组成。在排烟系统的设计过程中设计人员应当确保当火灾发生后,排烟系统能通过自动控制系统的相应模块对建筑内的空调机、新风机、送风机进行有效控制并且能够及时关闭火灾建筑的电控防火阀。除此之外,在排烟系统的设计过程中设计人员还应当确保在防火阀处于70 ℃进行温控关闭时,排烟系统能够对相应的空调机或新风机、送风机进行联动并且进行合理的控制与关闭。根据我国相关规定,在火灾报警后排烟系统的有效运用可以促进空调送风的有效进行并且能够合理关闭电动防火阀与此同时对反馈信号进行及时接收。另外,在排烟系统的设计过程中设计人员应当保证当防火阀进行运作时定温保护装置也处于运作状态并且能够及时接收其反馈信号。根据我国相关规定当排烟系统的控制设备处于总线编码的模块控制时设计人员还应当在消防控制室设计手动直接控制装置。与此同时。在十二层以上的高层建筑的排烟系统设计过程中考虑到高层建筑发生火灾时其有毒气体会较快向上传播,则设计人员应当对排烟系统进行有效设计,这主要包括内设置机械排烟设备的设计和防烟分区的设置,通过这些工作的有效进行设计人员可以促进高层建筑排烟系统的有效设计。
3.4 气体灭火系统的有效设计
气体灭火系统是建筑电气防火设计的重要组成部分,通常来说气体灭火系统的有效设计主要包括有管网形设计和无管网型设计两部分。按照我国相关规则规定在有管网形的设计过程中其联动控制台应当能够进行显示系统的手动、自动切换并且在火灾报警过程中气体灭火系统能够自动进行喷射并且能够对火灾控制台进行相应的声、光警报信号的传递并且能够在火灾灾情得到控制后手动切除声响信号。除此之外,在气体灭火系统的有效设计过程中设计人员应当确保其能显示气体灭火的准确情报以及通风设备、空调设备的状态。另外,在气体灭火系统设计过程中设计人员应当确保这一系统的启动可以经过探测器的确认火灾人工确认后才会启动并且需要在火灾现场设计手动启停按钮从而确保系统不会出现误启动现象并且保持良好的工作状态。对于无管网型的自动气体灭火装置的设计我国并未作出相应的具体规范,但是设计人员在设计过程中可以根据有管网型气体灭火系统进行合理的设计,从而促进建筑电气消防系统整体水平的有效提升。
4 结 语
伴随着我国城市化进程的加快,建筑行业也得到相应的发展。随着人们日益增长的物质需求,以及我国科学技术的飞速发展,人们对于建筑中电气设计的消防设计提出更高的要求,以便保障自身的生命以及财产安全。基于这种现象的出现,建筑行业中的相关设计人员应充分发挥自身的专业知识以及积累的实践经验,按照人们的意愿设计出与建筑相符的电气消防设计。目前,建筑中的电气消防系统逐渐完善与提高,并且在建筑电气系统中占据重要作用,因此,建筑行业中的相关设计人员在对建筑电气消防系统进行设计的过程中,以先进、高效及安全作为基本原则,并将人身安全贯穿在建筑电气消防系统设计的始终,最终设计出安全可靠的建筑电气消防设计系统,维护和保障人们的生命以及财产安全,提高其在建筑行业中的市场竞争力,促进我国建筑行业健康、快速的发展。
参考文献:
[1] 郭雷.对建筑消防电气设计的探讨[J].科技资讯,2010,(9).
[2] 恻菁.论高层建筑消防电气设计[J].城市建设,2009,(5).
[3] 林用学.论建筑电气消防设计探讨[J].中国新技术新产品,2011(9).
[4] 张伟.浅谈民用建筑电气设计施工中与结构相关的若干问题[J].福建建筑,2013,(1).
[5] 尹杰.谈建筑电气设计中节能技术措施的运用[J].科学与财富,2012,(12).
[关键词]医院 供电电源 电力设计 电气照明 防雷与接地 节能优化
中图分类号:R197.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)36-0336-02
一、工程概况:
本工程灵宝市某人民医院建设项目,位于河南省灵宝市,项目总建筑面积为126157.7平方米(地上95738.3,地下30419.4),建筑层数为:地上十七层,地下二层,建筑高度70.3米。1000床.日门诊量2500人次/日。
二、设计原则
依据国家有关规范为医院提供安全、有效、可靠的变配电系统设计,同时实施节能控制,合理利用电能资源,选择优质产品和材料,提高配电系统的性能。因此,设计中遵照以下原则:
* 安全,包括人员安全及设备安全。
* 经济耐用
* 操作简单,保养容易。
* 可靠性佳
* 足够的容量及扩充能力
* 适合本地环境状况
* 设备一致化及标准化
三、供电
1.负荷状况
电气负荷按其性质分为;一级负荷,二级负荷,三级负荷。其中一级负荷包括:监护病房、分娩室、婴儿室、手术室、病理切片分析、介入治疗用CT及X光机、NICU等维生负载、重症呼吸道感染区的通风、火灾报警及联动控制设备、配变电室、保安监控系统、消防电梯、正压送风系统、防排烟系统,自喷泵、消火栓泵、地下室消防潜水泵、应急照明、生活水泵房、医用应急用电、公共照明系统、净化空调及中心供应系统、急诊、血透、信息机房等约3036Kw。二级负荷包括:电子显微镜、客梯、病床梯、压缩泵房、真空吸引、病房照明等,约5739Kw。三级负荷包括:空调系统、室外照明、立面照明等,约3593Kw。
2.供电电源:
(1)主供电源
本工程拟引入高压10KV双路,作为主供电源且互为备用,采用电缆线路进线埋地引至地下二层变配电室。
(2)备用电源
本设计考虑到医疗综合大楼的需要,设两台柴油发电机,作为事故备用电源。应急发电机组选用2台750KW连续输出的发电机,其总容量原则以本建筑设备容量为依据,且发电机的总容量,原则上要大于维持生命负荷及必要性负荷之和。同时发电机的总容量应按发生火灾时消防负荷计算容量与非消防状态下必须保证正常运行的用电设备计算容量作以比较,应按其中较大的负荷容量确定柴油发电机组容量。柴油发电机的供电电压为0.4kV。而在无火警状况下,且柴油发电机组的输出功率有余裕的情况下,才可以手动方式将非必要性负荷投入发电机电源。
(3)UPS不间断电源
对于信息机房、手术室、ICU、EICU等特殊用电场所,自行单独设置UPS不间断电源。
UPS不间断电源系统,设置范围:
a.当用电负荷不允许中断供电时(如用于实时工作性计算机的电子数据处理装置)。
b.当用电负荷允许中断供电时间要求在1.5s以内时。
c.重要场所的应急备用电源。
d.UPS电源设置额定放电时间按30min设计。
3.配变电系统
(1)配变电所
配变电所设于地下二层。低压配电屏与变压器采用成列排列集中布置方式,每两组低压配电总盘之间设有连接断路器,提高低压回路供电可靠度。变压器带IP2X级保护罩,冷却方式采用强制风冷式。应有过载30%以上的连续运载能力。
(2)电气主接线
10 kV高压系统为两路10kV电源进线。采用高压开关柜进行控制操作;0.4/0.23kV 低压侧采用单母线分段接线,四段母线两两互投。四台变压器分列运行。空调系统单独设置两台变压器,单母线分段接线,母线互投;当互投的两台变压器中有一台故障或检修时,另一台变压器(强迫风冷运行)能负担其本组的两段母线上的全部重要负荷。
(3)计量
高压计量在变配电所处。根据供电部门要求分别设高压总表,低压分表。
(4)无功功率补偿
本医疗综合大楼各段母线上分别装设静电电容器,其总补偿容量为3200kvar。全部无功功率补偿后,10kV侧的功率因数可达到0.92。
四、电力设计
1.配电系统
低压配电系统主要采用放射式和树干式相结合的方式配电,个别部分采用链接方式配电;消防用电设备、应急照明及特殊要求的医疗用电设备均采用两路供电。两路电源在负荷末段互投;每个科室单独设置电能计量表计(用于内部核算)。
2.配电线路
负荷电流大的回路(工作照明)采用密集型插接式母线槽供电。一级负荷的(消防系统)配电回路选用WDZN型低烟无卤铜芯耐火电力电缆供电,二、三级负荷的配电回路选用WDZ型低烟无卤铜芯电力电缆供电。分支干线由强电竖井的各层配电间引出,沿封闭式阻燃桥架在吊顶内水平敷设。
3.配电设备及布置
在每层的配电井内,设有楼层照明配电总箱、应急用切换箱、动力配电箱、双电源切换配电箱、母线槽和插接式分线箱、封闭式阻燃桥架及管线等;生活水泵房就地设有电气控制柜。生活水泵采用变频启动方式。
4.消防专用设备供电
排烟风机、加压送风机等由消防联动系统自控。消防专用设备的过载保护只报警,不跳闸。排风兼排烟风机,进风兼补风风机平时由PLC可编程控制器系统控制。当用于消防时,设备的过载保护只报警,不跳闸。
五、电气照明:
医院的电气照明,应按照《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)中规定的照度标准值和照明功率密度进行照明负荷计算。诊室、检查室和病房等场所宜采用高显色光源,如三基色荧光灯等(精神病房不宜选用荧光灯)。诊室、检查室光源色温宜在3300~5300之间,病房光源色温宜
六、防雷与接地
本工程为二类防雷建筑物。屋顶设置避雷带作接闪器来防止直击雷。高出屋面的金属装饰物可兼作接闪器。将外墙上的金属栏杆、门窗等较大金属物体与防雷装置连接。利用柱内主钢筋作防雷引下线,利用建筑物基础主钢筋网作自然接地体。本楼采用联合接地系统,接地电阻不大于1欧姆。
根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》关于雷电电磁脉冲防护的规定,本工程设置了三级防雷电电磁脉冲的浪涌保护器;在配电室低压母线上安装一级电涌保护器(避雷器),二级配电箱内安装二级电涌保护器。末端配电箱及弱电机房安装三级电涌保护器。屋顶室外风机、照明配电箱安装二级电涌保护器。二级电涌保护器Imax=40KA。三级电涌保护器Imax=15KA。
静电防护:需要防静电、电磁干扰的设备机房、医疗房间的铝合金墙、PVC防静电地板需要采用局部等电位联结。
七、节能优化设计:
1、总变电所位置及电井的设置
总变配电所设置在整个建筑物中心点,即Ⅰ区地下室,并且贴临核心筒。
2、节能产品应用
荧光灯均采用三基色细管型加电子镇流器;
生活水泵及空调水泵采用变频控制;
3、谐波抑制及电容补偿本工程拟设置主动式滤波器减少电网污染,改善用电品质,降低设备故障率。
4、新能源应用
院区夜间照明和路灯拟采用太阳能供电,清洁环保。
八、结束语
随着人们的消费水平的提高及对自身健康认识的增强,我国的医疗卫生事业将在一定时期得到长足的发展,作为我们医疗工作设计人员,要不断的学习了解最新的医疗设备的配电要求,学习国内外的新规范,结合设备情况更好的确定配电系统,并在设计中更多的体现“绿色节能”的设计理念,为我国建设资源节约型社会,走可持续发展道路做出自己的贡献。
参考文献
关键词:建筑电气;节能设计;施工要点
中图分类号: F407.6 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
Abstract: This paper describes the building electrical energy saving design principles, and from the distribution system ( including transformer, transmission line ), lighting system, central air-conditioning system, ventilation system and water supply system is discussed from such aspects as building electrical energy saving in construction application, finally to realize the building electrical energy saving on several points view.
Key words: building electrical ;energy saving design ;construction
引言
随着我国经济的持续快速增长,对能源的需求量越来越大,作为主要能源之一的电能供需矛盾日益突出。在倡导节能减排的今天,如何降低能源的消耗,特别是降低建筑电气能源的消耗已成为建筑业面临的首要问题。本人结合多年工作经验,就建筑电气节能设计与施工要点浅谈几点看法。
1建筑电气节能设计遵循的基本原则
电气节能是建筑节能的重要组成部分,电气设计人员在设计过程中,应从适用性、安全性、可靠性及经济性多方面综合考虑,通过合理的设计及运行方案减少不必要的能源损耗。
2建筑电气节能设计包含的内容
建筑电气节能一般包含以下几个方面的内容
2.1配电系统的节能
2.1.1变压器的节能
变压器是配电系统的重要部分,在我国供电系统中电网损耗占供电容量7.7%,其中变压器损耗占60%左右,因此降低变压器的供电损耗,在节能降耗方面具有重要的意义,降低变压器的损耗包括以下几个方面:
1)降低变压器自身的损耗
变压器自身的损耗主要有两部分,即固定损耗与可变损耗。固定损耗就是空载损耗(即铁损和激磁功率损耗,简称铁损),它只与变压器的容量以及电压的高低有关,而与负载的大小无关。变压器的可变损耗就是短路损耗(即绕组中的损耗,简称铜损),铜损包括有功部分和无功部分,有功部分是变压器原、副绕组的电阻通过电流时产生的损耗,它和电流的平方成正比。从这两方面损耗可以看出,降低变压器的损耗就是要降低变压器的铁损和铜损,降低铁损可以选择使用优质硅钢片,设计先进的铁心结构减小磁阻;降低铜损可以使用无氧铜和电工铝导线,增大绕组的电导率。
2)合理选择变压器的容量
在我国民用建筑的设计中,变压器的容量一般都是按用电高峰负载来选择,变压器本身损耗随容量的增大而增加。在我国南方,夏季用电量较大,主要是空调用电,在北方,冬季用电量较大,主要是取暖用电,用电高峰过后,变压器处于轻载和空载状态,造成很大的浪费。所以笔者建议在民用配电系统设计时可以考虑用两台小容量变压器代替一台大容量变压器,当用电负荷小于临界负荷(单台变压器的最大负荷)时用一台变压器供电,负荷大于临界负荷时切换到两台变压器供电,这样既可以有效的保证变压器的利用效率,又可以降低电能在变压器上的损耗。
2.1.2输电线路的节能
1)合理确定供电线长度
根据用电负荷的容量及分布,使变、配电所靠近负荷中心,以缩短低压供电半径,降低线路损耗,减少电压损失,满足供电质量要求,原则上供配电线路长度不宜超过250m。
2)合理选择电缆
目前民用建筑中一般有两种低压电缆,以VV开头的聚氯乙烯绝缘及护套电力电缆,以YJV开头的交联聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,两种电缆的绝缘层不同,但查电缆的载流表可以看出,同样截面的YJV电缆比VV电缆载流量高15-20%,所以在设计中要尽量选用YJV型号的电缆。YJV电缆成本比VV电缆高些,电缆截面减小表面上看来投资成本并没有减少,但生产电缆环节中铜的消耗量减少了,这样在铜的冶炼过种中就降低了能量的损耗并减少了环境污染,同样有节能降耗的作用。
3)减少线路能量损耗。在满足允许载流量、电压损失、短路电流热稳定等技术指标前提下,应按经济电流密度合理校验、选择导线截面,从而达到降低电能损耗、减少投资和节约有色金属的目的。
2.2照明系统的节能
照明节能的基本原则是在保证不降低生产、作业视觉要求,不降低照明质量的条件下,力求减少照明系统中光能的损失,最有效地使用照明用电。
2.2.1根据视觉作业要求,应根据《建筑照明设计标准》确定合理的照明标准,不同场所应有目的地进行照明。由于我国幅员辽阔,各地区经济条件差别较大,民族习惯不同,因此还应结合现场实际情况,在规范推荐的高、中、低值中确定合理的标准,对标准值的确定应掌握适度,并合理利用局部照明。
2.2.2充分利用自然光。照明的最佳光源是阳光。太阳光是免费的,不需电力,也不造成污染。在写字楼里,如果在设计时能在大楼内部引入自然光线,员工会情绪更好,效率更高。在医院里,住在靠近窗户附近的病人康复得更快。现在有些窗户可以对光谱进行选择,引入日光的同时还可保持舒适。有一些创新的技术如侧窗、天窗、光栅板和光线管道等,可将日光引入大楼内部。在灯具布置时,将所控灯列与侧窗平行,跟据日照强弱来进行灯具控制也是照明节能的有效手段。
2.2.3合理选择光源。住宅照明设计中要尽可能多选用高效和长寿命的节能光源,节能光源的发光效率高,消耗同样的电能会发出更多的光通量。产生相同的光通量,消耗的电能从多到少依次是白炽灯、普通日光灯、节能灯、LED灯,所以在建筑设计中最优先选择的光源是节能灯和LED灯。
2.2.4采用合理的照明控制方式。照明灯具的控制方式要根据建筑的类别、使用的不同特点和要求区别对待,做到既方便使用,又节约电能。照明线路的设计应遵循以下几方面原则:①面积较小的居住、办公用房或类似的房间,宜采用一灯一控或二灯一控的方式,在经济条件允许时可采用变光开关。②面积较大的房间宜采用多灯一控的方式,当整个房间有均匀照度要求时,可采用隔一控一的方式。③居住、办公建筑内的楼梯间、走廊等公共通道,照明器宜采用节能开关控制(如声光延时开关、光电自动控制器、节电控制器等)。
2.3中央空调、风机、水泵的节能
2.3.1中央空调系统的节能
中央空调在整个建筑能耗中所占的比例最大,在节能方面有着巨大的潜力。在中央空调节能方面,提倡选用新型的节能环保空调,主要有地温空调和燃气空调两种。地温空调使用水源热泵,利用地下浅层地热资源,是一种既可供热又可制冷的有效节能空调系统。地温空调具有耗电省、制冷效果好、无化学污染和废气排放、不浪费水资源等优点。燃气空调是利用天然气的空调系统,燃气空调与电力空调相比具有功能全、设备利用率高、综合投资省、运行费用省等优势,更为重要的是:大量使用燃气空调不仅有利于改善供电紧张状况,而且对于提高电力负载率,改善电力峰谷平衡率有十分可观的效果。
2.3.2风机、水泵的节能
目前多数风机还是采用落后的调节挡风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力和温度等,这实际上是通过人为增加阻力的方式,并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式,不仅浪费了宝贵的能源,而且调节精度差,很难满足控制系统的要求。水泵对电能的消耗主要是电机,目前水泵多采用三相异步电动机,异步电动机存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命,而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备,时常出现水泵损坏同时电机也被烧毁的现象。
根据本人经验,解决上述问题最好的办法就是改变风机和水泵的运行速度,目前最好调整技术就是变频调速技术。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系: n =60 f(1-s)/p,(式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数),通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。