重庆某医院内科楼电气节能设计要点

  • 投稿狂奔
  • 更新时间2015-09-16
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梅洪淤MEI Hong曰周兴悦淤ZHOU Xing-yue曰扈焕江于HU Huan-jiang

(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。

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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。

6 总结

近几年,在重庆同级别医院内科楼平均耗电量为92.5kW·h/(m2·a)[6];本项目运行三年来,平均年用电量为188.83 万kW·h。内科楼面积为2.3 万m2,其年耗电量为82.1kW·h(/ m2.a);较同级医院内科楼耗电量降低了12.7%。医院人员密集,能耗较大,医院建筑的节能设计经济性明显。该节能措施,不仅可用于医院建筑的电气设计中;同样可推广用于住宅、商业、办公楼等建筑;望广大从事建筑电气设计的同行们共同探究。