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淺談基于智慧能源管理的醫(yī)院節(jié)能措施分析

發(fā)布時間: 2024-07-17  點擊次數(shù): 102次

安科瑞 陳聰

摘要:為減少醫(yī)療建筑能耗,優(yōu)化醫(yī)院能源管理,基于智慧醫(yī)院的要求,通過分析廣州市番禺區(qū) 醫(yī)院的能耗特性,對醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)與窗戶聯(lián)動控制系統(tǒng)、屋頂光伏系統(tǒng)等智能樓宇分系統(tǒng)進行節(jié)能建模分析,建議采取醫(yī)院信息化建設(shè)、可再生能源改造、精細化管理等措施,預(yù)計實施后每年可以節(jié)約用電256萬kW·h,相當于節(jié)省315t標準煤,減少CO2排放量873t,對于城市既有醫(yī)療建筑的節(jié)能改進和能源智慧管理具有較強的示范作用。

關(guān)鍵詞:智慧醫(yī)院;綜合智能樓宇;精細化管理;節(jié)能減排;光伏發(fā)電

0引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國的能源消費呈現(xiàn)增長態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計2018年全國建筑運行能耗達到10億t標準煤,占全國能源消費總量比重為百分之21.7,碳排放21.1億t(以CO2計,下同),占全國能源碳排放的比重百分之21.9[1]。大型公共建筑是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域,醫(yī)院建筑的能耗是一般公共建筑的3~4倍[2]。2020年度廣東省公立醫(yī)院單位建筑面積能耗17.17kg標準煤/m2,人均綜合能耗達280.82kg標準煤,遠高于場館、學校等公共建筑,是廣東省中小學建筑能耗的5倍。隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略的推動,醫(yī)院建筑運行節(jié)能工作迫在眉睫[3]。

當前醫(yī)院采用的節(jié)能措施主要圍繞設(shè)備改造和更新[4]。林愛麟[5]摸查了長沙市醫(yī)院建筑能耗,提出采用提升冷熱源運行效率、合理配置空調(diào)及通風系統(tǒng)等措施來降低醫(yī)院能耗;姜海勇等[6]以深圳市孫逸仙心血管醫(yī)院為例,通過空調(diào)主機系統(tǒng)等節(jié)能改造達到降耗效果。沈洪等[7]分析了中山大學附屬腫瘤醫(yī)院燃油蒸汽鍋爐技改,同時配合智能群控系統(tǒng)。以上研究主要考慮設(shè)備因素,較少考慮人的用能行為。方婷婷[8]選取廣州地區(qū)6個典型醫(yī)院建筑,提出落實能源管理制度等節(jié)能建議,包括運用制度對人員行為進行約束,但因為人的行為較難預(yù)測,實施效果難以保證。

智慧醫(yī)院的建設(shè)立足于信息化、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng),通過對醫(yī)院資源的合理配置達到智慧管理的效果[9-10]。其中,運用物理信息技術(shù)進行精細化管理的理念為醫(yī)院能源系統(tǒng)管理提供了新的方向。本文以廣州市番禺區(qū) 醫(yī)院為研究對象,分析醫(yī)院能耗特性和主要耗能因素,提出基于智慧能源管理的節(jié)能措施,并對節(jié)能措施的影響因素進行敏感性分析。

1醫(yī)院能耗特性分析

醫(yī)院建筑的能耗總量因醫(yī)院類型、等級、地理位置等因素而不同,但具體的醫(yī)院在功能和能源結(jié)構(gòu)確定后,通常有著較穩(wěn)定的能耗[11]。本文以華南地區(qū)某綜合醫(yī)院為例分析醫(yī)院的能源消耗情況。

廣州市番禺區(qū) 醫(yī)院是一所大型綜合公立醫(yī)院,占地14.7萬m2,有建筑樓8棟,總建筑面積23.5萬m2,實際開放床位1479張,2020年總診療達176.8萬次。該醫(yī)院能源消耗的類主要為電能消耗和燃料消耗。2020年度用電量達2489萬kW·h,

天然氣消費量3068m3,汽油消費量59656L,柴油消費量240L,全院年能源消費量折算標煤3152t標準煤,電能消費占醫(yī)院總能消耗的百分之97.07。醫(yī)院電能消費可分為醫(yī)療設(shè)備和后勤服務(wù)設(shè)備,其中后勤服務(wù)設(shè)備包括暖通空調(diào)、照明系統(tǒng)、電梯、安防、

辦公用電等。該醫(yī)院地處南亞熱帶,氣候分區(qū)屬于夏熱冬暖,冬季無供暖需求,空調(diào)系統(tǒng)主要用于夏季供冷。

醫(yī)院空調(diào)能耗全年平均占比百分之45.83,6、7、8月份占比達百分之51以上。醫(yī)院空調(diào)能耗逐月分布情況見表1。

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根據(jù)使用目的,醫(yī)院空調(diào)可分為舒適性空調(diào)和工藝性空調(diào)[12]。舒適性空調(diào)主要為室內(nèi)人員提供舒適環(huán)境,包括病房、辦公室等公共活動區(qū)域。工藝性空調(diào)應(yīng)用在對空氣質(zhì)量有嚴格要求的空間,包括手術(shù)室、麻醉科等區(qū)域。醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)耗能量前五的區(qū)域見圖1,

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分別是病房(含辦公室區(qū)域)、手術(shù)室和麻醉科、門診、消毒供應(yīng) 、急診。其中病房(含辦公室區(qū)域)占空調(diào)系統(tǒng)用能的百分之35.8,大大高于手術(shù)室等區(qū)域。

此外,醫(yī)院的能源均為外部購置,成本居高不下。醫(yī)院的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)較為單一,電能百分之100由市電供應(yīng),不利于醫(yī)院能源系統(tǒng)安全。根據(jù)綠色醫(yī)院建筑的建設(shè)理念,需要符合低碳環(huán)保的要求。

2醫(yī)院節(jié)能措施建模

由醫(yī)院能耗特性分析可知,醫(yī)院能源系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)從減少能源消耗和改善能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)著手。以電能為主的能源消費中,空調(diào)能耗占能耗的大部分。其中,醫(yī)院工藝性空調(diào)需要為診療服務(wù)提供支撐,不適宜進行大幅度改造。醫(yī)院舒適性空調(diào)中,病房(含辦公室區(qū)域)應(yīng)作為節(jié)能對象。在日常實踐中發(fā)現(xiàn),病房和辦公室區(qū)域,人為不節(jié)能行為會造成空調(diào)非必要的能耗。例如,在病房區(qū)域,部分病人節(jié)能意識差,將空調(diào)溫度調(diào)至很低;部分病人擔

心室內(nèi)空氣流通狀況不佳,在空調(diào)運行期間將窗戶打開通風;辦公區(qū)域,辦公室人員時常有下班忘記關(guān)空調(diào)等現(xiàn)象。醫(yī)院人員構(gòu)成復雜,節(jié)能理念難以統(tǒng)一,靠制度約束人的行為不可控因素過多。因此,考慮基于智慧醫(yī)院管理的智能樓宇建設(shè),構(gòu)建空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)、空調(diào)與窗戶聯(lián)動控制系統(tǒng)模型,同時挖掘醫(yī)院可再生能源資源的潛力,構(gòu)建屋頂光伏系統(tǒng)模型。

2.1空調(diào)智慧監(jiān)控系統(tǒng)

結(jié)合國務(wù)院執(zhí)行公共建筑空調(diào)溫度控制標準的通知和夏季病房內(nèi)病人舒適性要求,空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定的溫度取27℃較為適宜[13],而現(xiàn)實中,用戶多將病房空調(diào)設(shè)定溫度遠低于27℃。因此,在考慮用戶偏好的前提下,通過空調(diào)智慧監(jiān)控系統(tǒng)對病房內(nèi)空調(diào)溫度范圍進行調(diào)控,空調(diào)智慧監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定如下:

1)實時采集室內(nèi)、室外氣溫;

2)規(guī)定空調(diào)設(shè)定溫度值tn;

3)病房內(nèi)用戶輸入自己的偏好溫度ti;

4)當外界氣溫高于(ti+3)℃時,病房空調(diào)開啟,且溫度設(shè)定為ti;

5)當用戶輸入的偏好溫度ti低于tn時,病房空調(diào)自動設(shè)定為tn。

模型假設(shè)用戶用能行為與監(jiān)控系統(tǒng)邏輯一致,傾向于在外界氣溫高于用戶的偏好溫度3℃時開啟空調(diào)。南方地區(qū)除夏季持續(xù)高溫外,過渡季節(jié)氣溫較多處于25~30℃間,因此該系統(tǒng)能有效監(jiān)控病房內(nèi)空調(diào)開啟次數(shù)和設(shè)定溫度。根據(jù)Meteonorm軟件導出的廣州市2020年全年8785h氣象數(shù)據(jù),廣州市全年有1444h≥30℃,3122h≥27℃,4185h≥25℃。若用戶偏好溫度為22℃,則與設(shè)定溫度值27℃相比,全年空調(diào)開啟時長相差巨大。用戶偏好溫度較低,令室內(nèi)外溫差加大,從而增加空調(diào)運行能耗。計算能耗改變比例時,可以假設(shè)外界環(huán)境除氣溫以外的因素不變,將空調(diào)系統(tǒng)能耗簡化為室內(nèi)外空氣焓差。在改善空調(diào)開啟時長和空氣焓差共同作用下,節(jié)約的能耗計算如下:

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式中:ηt為每年因空調(diào)溫度控制而節(jié)約的空調(diào)能耗比例, ;η0為病房空調(diào)能耗占醫(yī)院總體空調(diào)能耗比例, ;Q為未實施節(jié)能措施前每年病房空調(diào)系統(tǒng)能耗,kW·h;Qrt為實施節(jié)能措施后每年病房空調(diào)系統(tǒng)能耗,kW·h;ko為每年室外氣溫≥(ti+3)℃的時間,h;ki為每年室外氣溫≥(tn+3)℃的時間,h;hw為室外空氣逐時比焓,kJ/kg;hn為室內(nèi)空氣時比焓,kJ/kg;Pt為在(t1,t2)溫度區(qū)間空調(diào)溫度設(shè)定的取值概率。

2.2空調(diào)與窗戶聯(lián)動控制系統(tǒng)

當開啟空調(diào)房間的窗戶打開時,在熱壓和風壓的作用下,室內(nèi)冷空氣逸出,室外熱空氣進入,使房間的冷負荷增加。結(jié)合醫(yī)院“智慧管理”的精細化管理,加強醫(yī)院設(shè)備在線管理,可建設(shè)空調(diào)系統(tǒng)與窗戶聯(lián)動控制系統(tǒng),監(jiān)控窗戶啟閉狀態(tài),當空調(diào)運行和窗戶開啟2個條件同時滿足時,通過能源管理系統(tǒng)關(guān)閉房間空調(diào),由此調(diào)節(jié)病房內(nèi)空調(diào)用能行為。為簡化計算,忽略冷熱空氣焓差,假設(shè)從窗戶進入的是與室內(nèi)新風溫度相同的冷空氣,通過實施該系統(tǒng)前后的系統(tǒng)風量變化計算節(jié)約的空調(diào)能耗比例。新風量能耗只占空調(diào)能耗的一部分,但在外界

條件不變的情況下,新風量的有限改變不會大幅影響新風量負荷占空調(diào)冷負荷的比例。且真實的熱空氣進入房間后會額外增加空調(diào)能耗,因此,該簡化不影響措施的能耗節(jié)約比例計算。節(jié)約的能耗計算如下:

ηw=ηnew(1-Grw/G)×100 (4)

G=Go×T×N×Kw+Gr×D×N(5)

Grw=Gr×D×N(6)

式中:ηw為每年因控制開窗行為而節(jié)約的空調(diào)能耗比例, ;ηnew為新風量部分占空調(diào)冷負荷的比例, ;Grw為實施空調(diào)與窗戶聯(lián)動控制系統(tǒng)后每年病房空調(diào)系統(tǒng)總新風量,m3;Go為通過開窗戶流通的空氣量,m3/s;T為開空調(diào)時開窗時長,h;N為房間數(shù),個;Gr為一個房間的新風換氣量,m3/s;D為開空調(diào)時長,s;Kw為有開窗現(xiàn)象的病房比例, 。

為便于研究窗戶流通的空氣量,將一個開窗的房間簡化為單側(cè)開口箱體。通過窗戶的單側(cè)通風量為熱壓和風壓作用下的流通量。熱壓是指因室內(nèi)外溫度不同造成室內(nèi)外空氣密度差而產(chǎn)生的壓差。風壓是指室內(nèi)外風速作用下產(chǎn)生的壓差,假設(shè)窗戶為單開口自然通風,且為穩(wěn)態(tài)流動。單側(cè)通風量計算公式[14]為:

1694056642746式中:Gh為熱壓作用下的自然通風量,m3/s;Cd為系數(shù),取0.61;A為窗戶開啟面積,m2;H為開口高度,m;ΔT為室內(nèi)外空氣溫度差,K;T為室內(nèi)外空氣平均熱力學溫度,K;Gw為風壓作用下的自然通風量,m3/s;Aeff為有效開口面積,m2;U為開口處的風速,m/s。

2.3綜合發(fā)電和樓頂遮陽的屋頂光伏系統(tǒng)

太陽能光伏板是常見的分布式可再生能源。通過增加發(fā)電途徑,可以改善能源供應(yīng),降低能源成本。通常該技術(shù)措施的節(jié)能效果是根據(jù)光伏發(fā)電量估算,而光伏板對于建筑的影響則被忽略。根據(jù)對設(shè)備設(shè)施的智慧管理與規(guī)劃,設(shè)計屋頂太陽能光伏板鋪設(shè)方案,可以達到發(fā)電和樓頂遮陽的雙重效果。

在屋頂,光伏板對太陽輻射進行直接遮擋,相當于增加了熱阻,減少到達室內(nèi)的熱流量。光伏板架空通風層中空氣對流運動也能帶走部分熱量,減少到達屋頂?shù)臒崃髁?,為簡化計算,忽略不計。因遮陽減少的能耗比例計算公式為:

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式中:q1為采取遮陽措施前單位面積因太陽輻射產(chǎn)生從室外到室內(nèi)的熱流量,W/m2;q2為采取遮陽措施后單位面積因太陽輻射產(chǎn)生從室外到室內(nèi)的熱流量,W/m2;Ro為屋面總熱阻,m2·K/W;ΔR為光伏板附加的熱阻,m2·K/W;A為屋頂房間數(shù)量占全部房間的比例, 。

通過光伏板發(fā)電產(chǎn)生的電量計算公式為:

ηpv,p=Ppv/Q=Ipv×S×p×T(13)

式中:Ppv為光伏板年發(fā)電量,kW·h;Ipv為單位光伏板的額定發(fā)電功率,kW/m2;S為屋頂可鋪設(shè)光伏板面積,m2;p為光伏板發(fā)電效率, ;T為年太陽能可利用小時數(shù),h。

由式(10)~式(13),則該項措施每年可節(jié)省空調(diào)能耗比例為:

ηpv=ηpv,r+ηpv,p(14)

綜合以上節(jié)能措施,共節(jié)約能耗比例為:

ηc=ηt+ηw+ηpv(15)

3節(jié)能效果與敏感性分析

廣州地區(qū)夏季室外空氣逐時計算焓值可根據(jù)GB50019—2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》查得。醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定的特定溫度tn取27℃,室內(nèi)相對濕度取60 。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計,廣州地區(qū)典型的家庭情景里開機時臥室和客廳開啟空調(diào)的平均溫23.35℃[15]。假設(shè)用戶設(shè)定空調(diào)溫度ti遵循正態(tài)分布,取N(23,22),取值區(qū)間為(15℃,35℃)。

開窗行為是個體不確定行為,在空調(diào)房間的開窗行為是一種特定情景的開窗行為[16]。夏熱冬冷地區(qū)夏季空調(diào)開啟時窗戶開啟率有11.1 [17],可認為此行為規(guī)律在夏熱冬暖地區(qū)適用。取開窗時長為開空調(diào)時長的一半。單間病房新風量Gr取0.0556m3/s。窗戶開啟面積A取1.2m×0.6m,開口的高度H取1.2m,有效開口面積Aeff取窗口面積A的一半。室內(nèi)外空氣溫度差ΔT取5K,室內(nèi)外空氣平均溫度T取302.5K,開口處的風速U取2m/s。

根據(jù)夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準,屋頂熱阻Ro取0.91m·2K/W,ΔR取0.3m·2K/W。A取14 ,COP取3.5。單位光伏板的額定發(fā)電功率Ipv取1kW/m2,屋頂可鋪設(shè)光伏板面積S取2000m2,光伏板發(fā)電效率p取15.4 ,年太陽能可利用小時數(shù)T取2200h。

經(jīng)計算,采取以上節(jié)能措施后,全年預(yù)計可減少用電256萬kW·h,折合節(jié)省標煤315t,減少CO2排放量873t,說明節(jié)能措施具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

各項節(jié)能措施從設(shè)備的智慧管理、人的行為控制和可再生能源利用等方面進行節(jié)能,節(jié)能效果各有不同。采取節(jié)能措施后,醫(yī)院能耗比例見圖2。由圖可看出,節(jié)能措施共節(jié)約醫(yī)院能耗22.47 。其中,空調(diào)溫度控制占12 ,光伏板綜合節(jié)能占7 ,開窗行為控制占3 ,說明空調(diào)溫度控制起了重要作用??照{(diào)溫度控制和光伏板綜合節(jié)能措施可在已建成醫(yī)院進行局部改造,開窗行為控制需要加強醫(yī)院運行管理。

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在對節(jié)能措施的效果分析中,為減少不確定因素,作了一定程度的簡化和估計?,F(xiàn)對部分數(shù)據(jù)作敏感性分析:

  1. 對用戶降低空調(diào)設(shè)定溫度或提前開啟空調(diào)的行為進行分析時,取空調(diào)設(shè)定溫度為正態(tài)分布N(23,22)。當標準差和均值分別變化時,室內(nèi)設(shè)定溫度概率分布見圖3。

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當標準差變化為1、2、2.5時,計算得到節(jié)約空調(diào)能耗比例分別為11.5 、12.1 、12.6 ,差別不大。當均值變化為23、24、25時,計算得到節(jié)約空調(diào)能耗比例分別為12.1 、10.6 、9.1 ,均值的變化對結(jié)果影響較標準差變化帶來的影響較大。根據(jù)日常經(jīng)驗,僅有20 的人將空調(diào)調(diào)至25℃是較為保守的估計,此時節(jié)約空調(diào)能耗比例仍然較高。

2)對空調(diào)開啟時開啟窗戶的行為進行分析時,開窗的病房比例、通風面積、室內(nèi)外溫差均取值一定。當開窗病房比例為11 、通風面積取0.64m2、室內(nèi)外溫差取5℃時,節(jié)約空調(diào)能耗比例為3.34 ,此數(shù)據(jù)為綜合各種開窗情況的平均情況。當開窗的病房比例從8 變化到10 時,節(jié)約空調(diào)能耗比例從2.41 變化到3.01 。當通風面積從50 變化到80 時,節(jié)約空調(diào)能耗比例從2.36 變化到2.68 。當室內(nèi)外溫差為3℃時,節(jié)約空調(diào)能耗比例為2.97 ??芍_窗的病房比例和通風面積對能耗比例有一定影響,室內(nèi)外溫差影響較小。

4安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)

4.1平臺拓撲圖

4.2醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量,對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標,發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況,提高人員主動節(jié)能的意識。

① 搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架,對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測;

② 排碳數(shù)據(jù)化:通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析(包括水、電、能量),實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化;

③ 區(qū)域能效比:實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比,方便能耗考核;

④ 同期能效比:實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比,方便節(jié)能數(shù)據(jù)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(xiàn)能耗排名,增強全院工作人員的節(jié)能意識;

⑦ 對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能,并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)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(jù);

⑧ 能耗數(shù)據(jù)采集,隨時查詢,并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,監(jiān)測異常能源用量,對能源智能儀表故障進行報警,提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

能耗管控系統(tǒng)硬件配置方案

應(yīng)用場景

型號

圖 片

保護功能

能耗管理云平臺

AcrelCloud-5000

采用泛在物聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù),平臺可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。

智能網(wǎng)關(guān)

Anet系列網(wǎng)管

采用嵌入式硬件計算機平臺,具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)接口,作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺系統(tǒng)間的橋梁,能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進行水表、氣表、電表、微機保護等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總,并使用相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺系統(tǒng)。

高壓重要回路或低壓進線柜

APM810

具有全電量測量,電能統(tǒng)計,電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設(shè)計,當客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出,SD卡記錄,以太網(wǎng)通訊時,只需在背部插入對應(yīng)模塊即可。

APM520

三相全電量測量,2-63次諧波,不平衡度,需量,支持付費率,越限報警,SOE,4-20mA輸出。

低壓聯(lián)絡(luò)柜、
出線柜

AEM96

三相多功能電能表,均集成三相電力參數(shù)測量及電能計量及考核管理,提供上24時、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測,帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)“遙信”和“遙控”功能,并具備報警輸出,可廣泛應(yīng)用于多種控制系統(tǒng),SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。

動力柜

ACR120EL

測量所有的常用電力參數(shù),如三相電流、電壓,有功、無功功率,電度,諧波等,并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能,非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。

DTSD1352

DIN35mm導軌式安裝結(jié)構(gòu),體積小巧,能測量電能及其他電參量,可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設(shè)置,精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術(shù)要求,并且具有電能脈沖輸出功能;可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

AEW100

三相全電量測量,剩余電流、2-63次諧波,支持付費率,量值、電纜溫度,可選2G/4G通訊。

4.3醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人流比較密集,科室較多,照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15 左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng),在提升醫(yī)生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明,通過感應(yīng)控制做到人來燈亮,人走燈滅或保持地強度照明,盡量解決照明用電。

ASL1000智能照明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光照度感應(yīng)控制以及紅外感應(yīng)控制等多種控制方式,能有效避免公共區(qū)域的照明浪費,還可以幫助醫(yī)院管理照明。

系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過可以設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈,人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈,智能面板等手動控制設(shè)備,可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結(jié)合。

智能照明控制系統(tǒng)硬件配置方案

應(yīng)用場合(配電室)

產(chǎn)品

型號

功能

普通照明

配電箱

ASL220-S24-16 24路開關(guān)驅(qū)動器3

ASL220-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出,輸出可通過按鈕手動控制,輸出狀態(tài)液晶屏顯示。

4、2路開關(guān)量輸入,可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)器等信號。

  1. 外形尺寸:

144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

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ASL220-F1/2

1聯(lián)兩鍵

1、ALIBUS總線場景面板,通信鏈路供電;

2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵,多彩背光指示,金、黑、灰可選;

3、每個按鍵支持長按、短按功能,均可實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景控制;

4、外形尺寸:

86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安裝

探測器

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ASL220-PM/T

PIR+照度傳感器

1、ALIBUS總線傳感器,通信鏈路供電,功耗:20mA@24V;

2、特殊運算電路,可通過紅外感應(yīng)探測到人體動作;

4、安裝方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;產(chǎn)品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

備用照明

雙切箱

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ASL210-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出。

4、1路開關(guān)量輸入,可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)器等信號,1路485通訊。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防聯(lián)動啟動一般照明(備用照明)。

7、35mm標準導軌式安裝

應(yīng)用場合(艙室)

產(chǎn)品

型號

功能

普通照明

配電箱

ASL220-S24-16 24路開關(guān)驅(qū)動器3

ASL220-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出,輸出可通過按鈕手動控制,輸出狀態(tài)液晶屏顯示。

4、2路開關(guān)量輸入,可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)器等信號。

5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

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ASL220-F1/2

1聯(lián)兩鍵

1、ALIBUS總線場景面板,通信鏈路供電;

2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵,多彩背光指示,金、黑、灰可選;

3、每個按鍵支持長按、短按功能,均可實現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景控制;

4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安裝

探測器

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ASL220-PM/T

PIR+照度傳感器

1、ALIBUS總線傳感器,通信鏈路供電,功耗:20mA@24V;

2、特殊運算電路,可通過紅外感應(yīng)探測到人體動作;

4、安裝方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;產(chǎn)品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

備用照明

雙切箱

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ASL210-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出。

4、1路開關(guān)量輸入,可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)器等信號,1路485通訊。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防聯(lián)動啟動一般照明(備用照明)。

7、35mm標準導軌式安裝

IP網(wǎng)關(guān)

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ASL200-485-IP

IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器(ALIBUS<-->TCP/IP)

1、1路ALIBUS通信總線接口。

2、1路RS485

3、1路以太網(wǎng)接口,以太網(wǎng)通訊

4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標準MODBUS-RTU協(xié)議。

5、外形尺:

96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

7、IP地址設(shè)置連接、ALIBUS系統(tǒng)組網(wǎng)擴容、ALIBUS通訊軟件連接

IP輔助電源

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ASL200-P20

輔助電源

1、輸入電壓范圍:176-264VAC

2、輸出電壓及功率:24VDC/20W

3、電壓調(diào)整范圍:21.6~29V

4、工作溫度:-40~+70℃

5、外形尺寸:96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)

6、35mm標準導軌式安裝

4結(jié)論

1)醫(yī)院能源消費以電能為主的能源消費中,空調(diào)能耗占能耗的大部分,其中病房(含辦公室區(qū)域)占空調(diào)系統(tǒng)用能的35.8 ,具有較大的節(jié)能潛力。

2)空調(diào)智慧監(jiān)控系統(tǒng)通過管理病房內(nèi)溫度,使之維持在特定的溫度區(qū)間,可以降低醫(yī)院能耗12 ;空調(diào)與窗戶聯(lián)動控制系統(tǒng)通過控制和減少人的開窗行為,可以降低醫(yī)院能耗3 ;屋頂光伏系統(tǒng)可以實現(xiàn)綜合發(fā)電和樓頂遮陽,從而降低醫(yī)院能耗7 。

3)通過建設(shè)智慧能源管理系統(tǒng),預(yù)計實施后每年可以減少用電256萬kW·h,相當于節(jié)省標準煤315t,減少CO2排放量873t,節(jié)能經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。

4)室內(nèi)設(shè)定溫度對能耗的影響顯著,空調(diào)溫度設(shè)為25℃時節(jié)約空調(diào)能耗比例達到9.1 ;開窗的病房比例和通風面積對能耗比例有一定影響,室內(nèi)外溫差的影響則較小。

本文基于智慧醫(yī)院的建設(shè)要求,主要探索了醫(yī)院智慧管理在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用,分析的節(jié)能措施主要集中在智能樓宇與用戶的互動。在接下來的研究中,需要進一步研究智能設(shè)備管理和智慧醫(yī)療在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用。

參考文獻:

  1. 基于智慧能源管理的醫(yī)院節(jié)能措施分析

  2. 中國建筑節(jié)能協(xié)會.中國建筑能耗研究報告2020[J].建筑節(jié)能(中英

文),2021,49(2):1-6.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)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

 

聯(lián)


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