探讨在节能降耗背景下医疗建筑电气照明控制系统设计

叶根胜

江苏安科瑞微电网研究院有限公司 江苏江阴 214432

摘要：随着新时代的发展，中国的照明技术经历了从传统蜡烛到电气照明的长期演变。目前，医院建筑的电气照明系统是一体化设计。对于24小时不间断使用照明的建筑来说，能源消耗是巨大的。由于医院的特殊性，有必要保证医院建筑中24小时的实时和不间断照明。然而，当医院建筑中的一些空间没有医生和病人时，就不需要连续照明。传统照明系统同时照明整个系统，造成大量不必要的能源损失。过度的能耗对环境和人体造成了很大的损害。

关键词：节能降耗；医院建筑；电气照明；照明系统造

0引言
      当前，能源短缺已经成为一个全球性的问题。随着建筑业的发展，建筑电气照明系统的节能水平与中国的能源利用率有关。照明系统中的低功率因数和高电压波动会造成较大的功率损失。所以，要认真研究电气照明系统的节能设计。
1医院照明设计需求
      门诊照明设计。诊所是医院的重要功能室，设计的主要要求是营造舒适的照明环境，让患者与医生沟通良好。因此，门诊照明必须保持必要的照明和良好的颜色再现，以满足医生的工作需要。同时，为了避免患者的焦虑和不适，通常使用没有频闪光源的暖白光源。诊所的照明通常是300Lx，灯和灯由李丹控制，方向与外窗平行。
室内照明设计。病房是病人长期停留的重要空间。照明要求因医务人员和病人的活动而异。所以整个房间的照明设计是混合的。病人需要柔和的照明环境，以保持舒适舒适的状态。病房的照明通常是100 ~ 150 在LX之间，使用温暖的光源，没有频闪光源的颜色和温度。医务人员需要足够的区域照明来检查和治疗病人。一般来说，高色半透明聚光灯安装在医院床顶，局部照明可达300。 ~ 500 LX。同时，考虑到夜间照明的必要性，为了避免影响其他患者，原则上将微光灯安装在墙壁的主角线上，或者使用格栅百叶窗，照明控制在1。 ~ 2lx。
      照明是为了领土的运行和清洁而设计的。有清洁要求的房间，如工作区和重症监护室，需要灭菌和清洁灯。同时，手术和清洁区对照明系统的设计要求很高。以手术室的照明设计为例，需要安装无影灯、普通灯、信号灯、应急照明电源等特殊手术。手术中使用的无影灯和普通照明需要单独控制，以提高单独的电路供电的可靠性。手术室照明标准需要750lx以上。建议按照1000lx设计。光源的浅色指数一般在90以上，色温适用于无影灯。此外，内置的密封。
2建筑电气照明系统节能设计中的问题
(1)荧光灯和金卤灯系统负载系数低，降低了照明系统的功率因数，造成了较大的线路损失。为有效解决此类问题，设计者需要合理设置无效的系统补偿功率，但这种处理也增加了建筑照明系统的建设和使用成本。(2)电压波动造成较大损失。若系统平均电压增加4%以上，荧光灯的使用寿命将缩短约一半。所以，如果建筑照明系统引起明显的电压波动，系统的使用寿命就会缩短，电压波动会增加电源线运行时的功耗。选择上述问题是合理的。

3基于系统设计要点

3.1光感器设计
医院建筑电气照明系统硬件区域的光敏感器是节能降耗领域的重要设备之一。该设备的工作任务主要是检测医院建筑物中的移动人员，然后根据变化的时间点进行合理的强度照明。检测器安装在每栋建筑物的每层楼顶部，光敏感器会设置一定的照明时间。一旦照明时间达到，光敏感器会提前2s重新识别。如果还有人，会继续照明。如果不存在，会立即熄灭，节省建筑物的照明能耗。光敏感器的临界亮度为80cd/m2，光敏感器的有效时间设置为30s。

3.2灯具选择与布置

      为营造温馨舒适的医疗环境，根据目前国家标准《建筑照明设计标准》(50034-2013年)及相关设计标准的照明标准值，根据综合医院建筑各功能场所的特殊要求，选择合适的照明标准值，满足医疗活动的需要。(1)门诊部门选择灯光和灯光。门诊部主要提供医疗活动，一般采用网状荧光灯。如条件允许，建议采用带LED光源的天花板嵌板照明，照明约为300lx。此外，为了让医生确认和治疗，温暖的白色窄4000K天花板灯可以安装在患者头顶，照明一般为3000K。 ~ 500 LX。(2)灯光和灯光在操作区域的选择。手术室照明强度要高，灯的数量不能太大，还要考虑手术室的节能要求。一般而言，推荐使用LED光源，发热量低，几乎不会使室内温度升高。在选择灯光和灯光时，应考虑清洁和卫生要求。一般选用内置密封灯带，具有良好的防震效果，能防止眩光。一般而言，手术室照明应采用调光方法。手术室内无强烈反射，照明均匀性不得低于0.7。色温与无阴影光源的色温兼容，色温再现接近自然光。根据手术室的大小和操作特点，选择无特殊阴影的灯具，必须配备调光开关，并根据特殊配电箱方案供电。病房区域的灯具选择。一张伊登床必须在病房区域安装当地照明。一般采用漫反射灯和高色光源。为了满足病人在床上的要求，避免影响其它床位，通常在综合医疗皮带上安装模块化荧光灯。光源要暖和，功率不能太高。

3.3控制开关的使用

如果一个地方或固定场所同时有许多灯和灯，得合理地管理它们。在充足的自然光条件下，开关应安装在靠近远窗的窗户上。因此，在室内照明设计过程中，充分考虑到将使用室内照明的人数。如果人少的话，只应该使用少量的灯和灯笼，其他的灯和灯笼可以炖，这可以在一定程度上减少资源的浪费。民用场所居室和通道照明设计采用统一的开关控制方法，正确考虑照明条件和场所使用要求，并进行合理的群体控制。在设计影院照明控制时，进行统一管理和控制照明设备，并根据影院内部标准和要求控制照明强度。就酒店而言，所有客房都应配备节能控制开关。可使用自然照明楼梯和走廊，安装应急照明设备和节能控制开关。光线充足时，节能控制开关可自动关闭。

3.4控制器设计

对于医院建筑电气照明系统来说，识别并执行光感器和脉冲器发送的照明命令也是十分重要的，因此在系统的硬件区域设计一个控制器，完成系统照明的约束。为了达到预期效果，文中选择EIB控制系统，控制器主要由总线、控制阀、各种零件以及双绞线组成。总线采用二进制材料，该材料具备较高的灵敏度，对于任何强度的信号都可以识别并控制。此控制器的输出模式采用继电器和NPN晶体管的模式，供电电源为24V，控制精度可以达到1.0等级，为了降低各个器件之间工作的磨损，控制器的外壳采用不锈钢材质，工作功率为2W，控制频率为800次/s，输出的有效功率为25W。

3.5采用新型电子节能镇流器

压载是节能灯所需的。传统的压舱物可能在压舱物中起一定作用，但实际效果并不令人满意，不能完全满足目前的需求，需要消耗大量的能源。新的电子压载有很多优点，如低噪音、低频闪污染、低消费功能等。同时大大降低线损率，提高电网质量水平。因此，需要高度重视电子节能压载，并正确应用于节能结构，达到良好的节能降耗效果。

4 AcrelEMS-MED医院能源综合管理平台

4.1平台概述

AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《医疗建筑电气设计规范》《绿色医院建筑评价标准》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》等行业规范、根据医院用户需求以及能源管理部门要求，采集分析能源、能耗、能效数据，监测以电能质量、智慧用电相关指标以及其他用能指标，并与国家能源政策与用能模式改革结合。能够辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及设备的运行管理工作，帮助医院管理层实时掌握医院的能耗情况，为医院能源信息化建设和节能管理提供了良好的技术平台。

4.2平台拓扑图

4.3医院智能照明控制系统解决方案

    医院人流密集，科室多，照明用电约占医院电能消耗的15%。因此，合理使用照明控制系统，在提高医生和患者体验的同时，大大利用自然光，通过感应控制实现人来灯、人走灯或保持地面强度照明，尽量解决照明用电问题。
    ASL1000智能照明控制系统可实现场景控制、时间控制、区域控制、光感应控制和红外感应控制，可有效避免公共区域照明浪费，帮助医院管理照明。
    配电箱内的模块主要包括总线电源、开关驱动器、IP网关、耦合器、干接头输入模块等。这些模块安装在35毫米的标准导轨上。
    安装在控制现场的模块主要包括照明传感器、红外传感器和智能面板。有些人可以设置红外感应控制灯，人们离开后关闭灯，智能面板和其他手动控制设备，可以实现自动控制、现场控制和值班室远程控制的结合。

5结束语

近年来，新的大型医院建筑不断涌现，医院的服务质量和水平也在不断提高。作为24小时不间断运行的公共建筑，医院照明系统中灯具的种类和数量非常多。良好的照明环境和舒适度可以提高患者的康复效果，降低医疗失误率。医院照明系统有引导、手术、等待、住院、急诊、值班、用餐、监控、室外照明等类别和要求。照明能耗约占医院总能耗的8%~15%，能耗占比很大。

参考文献：

1. 周梁燕.基于节能降耗的医院建筑电气照明系统设计
2. 刘文茜.浅析大型医院建筑照明系统设计[J].中国设备工程,2021(23):104-105.
3. 时登福.建筑电气照明系统节能优化设计技术要点分析[J].光源与照明,2021(06):7-8.

[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版．

[5] 安科瑞用户变电站变配电监控解决方案2021.10

作者简介：

叶根胜，男，现任职于江苏安科瑞微电网研究院有限公司，主要从事医院能效管理系统研发与应用。