DQZHAN技術訊：醫院電氣設施的節能改造探討
隨著我國經濟飛速發展和醫療改革的迅速推進，國內醫療技術發展迅速，醫院的各項建設標準不斷提高，隨之而來的是醫院能源消耗的不斷飆升。為了響應節能環保的社會主題，降低醫院運營成本，就要對醫院中已建成的設施進行節能改造。基于此，本文就醫院電氣設施的節能改造進行了探討，以期能為類似的電氣節能改造提供參考借鑒。
1變壓器的節能改造
1.1變壓器的損耗及效率
變壓器在電磁轉換的過程中會發生功率損耗，包括空載損耗和負載損耗。變壓器的效率是變壓器二次側輸出功率與電源側輸入功率之比的百分數，與變壓器的負荷和損耗有關，也與負荷功率因數有關。負載率為0.3～1時效率均較高，0.5～0.6時效率*高。負載一定時，功率因數越高變壓器效率也越高。
1.2電氣設施諧波抑制
由于醫院使用大量的非線性設備，會產生大量的諧波，因此應凈化電源，優化電氣設計以提高可靠性和**性。
(1)無源濾波抑制
采用無源濾波裝置進行濾波，可以吸收諧波源產生的諧波電流，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，與電網阻抗形成分流，大大降低流入電網的諧波電流，從而減少對電網的污染或影響，是目前廣泛采用的一種抑制諧波影響和無功補償裝置。
(2)有無源濾波抑制
有源濾波裝置，分為并聯型和串聯型2種。并聯型濾波裝置主要解決諧波電流產生的影響，串聯型濾波裝置主要解決諧波電壓產生的影響，其工作原理基本相同。并聯型有源濾波裝置通過檢測電氣設備的負載電流，應用相應算法計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，從而減小流入電網的諧波電流，達到抑制諧波影響的目的。
1.3變壓器的節能改造措施
變壓器節能改造的實質是降低其損耗、提高其運行效率，具體措施有以下幾項：(1)合理選擇變壓器的容量和臺數、(2)選用節能型變壓器，更換或改造高能耗變壓器。(3)加強運行管理，實現變壓器經濟運行。《民用建筑電氣設計規范》4.3.2要求，配電變壓器的長期工作負載率不宜大于85%。根據醫院建筑物諧波源較多的供配電系統而言，在供配電系統設計過程中，變壓器容量和臺數的選定尤為重要，建議變壓器的長期工作負載率不大于75%。
2供配電系統線損率
從電網到醫院的電能，經一次或二次降壓后，再經由高、低壓線路輸送至各科室和部門的用電設備，構成醫院的供配電系統。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《評價企業合理用電技術導則》(GB/T3485)中規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供配電系統節能改造的主要環節
(1)改造合理的供配電系統。根據負荷容量、供電距離及分布、用電設備特點等因素，改造合理的供配電系統和選擇供電電壓，供配電系統應盡量簡單可靠，同一電壓供電系統變配電級數不宜超過兩級;醫院變電所應盡量靠近負荷中心，以縮短供電半徑，減少線路損失;門診樓、病房樓及醫技樓等內部變電所之間宜敷設聯絡線，根據負荷情況，可切除部分變壓器，從而減少損耗;根據負荷情況合理選擇變壓器容量、臺數，其接線應能適應負荷變化，按經濟運行原則靈活投切變壓器;按經濟電流密度合理選擇導線截面，一般按年綜合運行費用*小原則確定單位面積經濟電流密度。
(2)提高功率因數減少電能損耗。提高變壓器二次側的功率因數，可使總的負荷電流減少，從而減少變壓器的銅損;提高功率因數，可減少無功電流，相應減少了線路及變壓器的電流，從而減少了電壓降;另外在節能改造時提高功率因數可減少電源線路的截面及變壓器的容量，節約設備投資。
4電動機的節能改造
減少電動機的電能損耗的主要途徑是提高電動機的效率和功率因數。電動機的節能改造方法有以下幾個方面：
4.1改造低效率電動機
采取各種切實可行的措施，減少電動機的各部分損耗，提高電動機的效率和功率因數。
采取各種減少損耗措施后的高效電動機，其總損耗比普通標準電動機減少20%～30%，電動機的效率可以由普通的標準型提高3%～6%。
另外，YZR系列新型電機與以前的JZR或JZR2系列電機相比，平均效率高2%，空載電流小20%，平均功率因數高9%，具有較好的節能效果。因此，在節能改造當中，應選用Y、YZ、YZR等新系列電動機，以節省電能。普通高效電機價格比一般電機高20%～30%，采用時要考慮資金回收期，即在短期內靠節電費用收回多花的費用。一般符合下列條件時可選用普通高效電機：負載率在0.6以上;每年連續運行時間在3000小時以上;電機運行時無頻繁啟、制動;單機容量較大。
4.2根據負荷特性合理選擇電動機
對舊有設備使用的電機，要進行必要的測試與計算，結合電機的工作環境及負載特點，選用適當的電機取代“大馬拉小車”的電機，以提高電機的運行效率和功率因數。通常當電機的負載率大于0.65時，可不必更換;小于0.3時，不經計算就可更換;在0.3～0.65之間時，則需經過計算再確定。
4.3輕載電動機采取降壓運行
對經常處于輕負荷運行的電動機，應采用三角――星切換裝置，將三角形接法的電動機改為星形接法，可以達到良好的節電效果。
值得注意的是，只有在負荷系數低于0.3后，將電動機的三角形接法改為星形接法才能使電動機的效率有明顯提高;當負荷系數為0.5時，星形接法和三角形接法的效率基本相等，無節電效果;當負荷系數大于0.5后，電動機星形接法的效率反而低于三角形接法。電動機由三角形改為星形接法后，其極限容許負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電方法時，一定要考慮到改接后的電動機的容量是否能滿足負載的要求。一般認為，由三角形改星形接法轉換點在負荷系數為0.2～0.4之間。對不同型號的電動機，其轉換點不一定相同，應該進行分析計算才能確定。根據經驗，當負荷系數為<0.3時，將三角形改為星形接法往往可以節電。
4.4根據負載情況對電動機采取無功補償
對距供電點較遠的大容量電動機應對其進行無功補償。電動機無功補償對改變遠距離送電的電動機低功率因數運條狀態、減少線路損失、提高變壓器負載率有著明顯的效果。數據表明，每千瓦補償電容每年可節電150kWh～500kWh，是一種值得推廣的辦法[3]。對單臺電動機補償容量不宜過大，以防產生自勵磁過電壓，應保證電動機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需要根據負荷變化調節的設備應采用調速電機
交流電動機的調速分為三種形式：變極、變頻和變轉差率調速。在所有電動機中，風機和水泵調速節能的效果*明顯。
5照明設備的節電改造
5.1實施節能照明的要點
根據照明用電量的計算公式，欲降低照明電耗，必須設法提高照明率、使用高效光源、提高燈具的維修率;或者減少開燈時間、保持適當的照度和盡量采用局部照明等。但是，照明節能的原則是在保證足夠的照明亮度和質量的前提下節約電能的，應參照《建筑照明設計標準》(GB50034-2004)第6條節能照明要求來實現節能。在照明功率密度值滿足國家規范要求的基礎上，有效地控制照明功率密度值。
在醫院建筑照明改造時應注意以下幾點：(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境溫度的關系;(4)照明設備減光的原因。
5.2相關技術措施
5.2.1采用高效長壽命光源
光源是節能的首要因素，而光源和節能又取決于發光效率。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，進一步提高光源的性能和技術參數呈現以下趨勢：(1)提高發光效率;(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，滿足環境和作業的配光要求，并且不產生眩光和嚴重的光幕反射。選擇燈具時，除考慮環境光分布和限制眩目的要求外，還應考慮燈具的效率。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系。
5.2.3采用高效節能的照明電器附件
絕大多數節能光源都是氣體放電燈，它們需要鎮流器才能工作。普通電感式鎮流器功耗大、光閃爍嚴重。目前已成功開發的節能鎮流器――節能型電感式鎮流器和電子鎮流器，都比原電感鎮流器的功耗減小一半以上。例如，直管熒光燈的電感鎮流器自身功耗約為燈管功率的23%～25%，有的低質量產品，據檢驗達到30%，而國外有一些低功耗鎮流器可達12%～15%。可見，提高鎮流器的質量對節能很有意義。若使用電感鎮流器，則應帶電容補償，使每個燈具的功率因數在0.9以上。
目前鎮流器的發展主要有兩個方向：
(1)功耗電感鎮流器：自身功耗減小，可靠性高，無電磁污染;
(2)高頻電子鎮流器：功耗更小，可提高光源光效，發光穩定，無頻閃，無噪聲，有利節能和改善視覺效果，將在進一步降低諧波量和電磁輻射、提高可靠性方面改進，逐步成為熒光燈的主要配套產品。
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、分組控制措施;對于護理單元的通道照明，在深夜應可關掉其中一部分或采用可調光方式;有天然采光的樓梯間、走道的照明要多采用節能自熄開關;每個照明開關所控燈具不應太多;照明場所裝設有兩列或多列燈具時，要按下列方式分組控制：所控燈列與側窗平行;藥劑生產場所按車間、工段或工序分組;電化教室、會議室、多功能廳、報告廳等場所，按靠近或遠離講臺分組。
6結語
綜上所述，醫院節能涉及醫療、教學、科研、預防和保健的各個方面，對于醫院電氣的節能改造是一項系統的工作。因此，我們要認真分析醫院電氣節能改造的重點，并配合這些重點采取有效的措施對醫院的電氣設施進行節能改造，從而打造節約型醫院，使國內醫院在能源利用上實現可持續發展。
