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技術(shù)文章

對醫(yī)院建筑的智能控制和綠色節(jié)能的研究

更新時間:2024-10-15 瀏覽次數(shù):44

摘要:我國建筑技術(shù)的發(fā)展,為人們提供了更加豐富的生產(chǎn)和生活體驗,人們對于環(huán)境也越來越重視,反映出我國的工業(yè)化和城市化進程都在不斷推進,尤其醫(yī)院已經(jīng)作為綠色、智能建筑而存在,能夠為廣大患者提供更為良好的服務。下文從智能化和綠色可持續(xù)化方面來分析當前醫(yī)院建筑,以期推動醫(yī)院建筑的智能化和可持續(xù)化建設。

關鍵詞:醫(yī)院建筑,智能控制,綠色節(jié)能

0引言

現(xiàn)代醫(yī)院建筑智能化就是在進行改革的同時融入了智能化的因素,醫(yī)院把智能建筑的理念應用到了醫(yī)院建筑上,以此提高醫(yī)院的工作效率;為病人帶來了便利,也給醫(yī)護人員提供了良好舒適的工作環(huán)境。

1綠色醫(yī)院和綠色醫(yī)院建筑

綠色醫(yī)院概念是在可持續(xù)發(fā)展的理念上提出的,為了實現(xiàn)醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展,創(chuàng)造良好的醫(yī)學環(huán)境,在現(xiàn)代科技和醫(yī)院現(xiàn)實條件結(jié)合的基礎上,更好地滿足現(xiàn)代生活的醫(yī)療保健需求。綠色醫(yī)院包括綠色建筑、綠色能源、綠色環(huán)境和綠色管理等。其中綠色醫(yī)院建筑是指在建筑使用壽命期限內(nèi),盡可能節(jié)約資源、保護環(huán)境和減少污染,從而為患者提供健康、舒適和安全的環(huán)境。其主要內(nèi)容包括節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護。

2醫(yī)院建筑的智能控制

2.1樓宇自動控制系統(tǒng)

醫(yī)院建筑多具有面積大、樓宇多等特點,依靠智能化系統(tǒng)的應用實現(xiàn)智能控制,其中包括樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對樓宇中所有的機電設備進行統(tǒng)一管理和控制,是智能化建筑的重要標志。對于用電需求很大的醫(yī)院,在設備管理上發(fā)揮了優(yōu)勢,保證醫(yī)院正常工作的進行。

2.2照明節(jié)能控制系統(tǒng)

照明節(jié)能中應用的智能化控制系統(tǒng)主要采取調(diào)光控制和通斷控制兩種模式。通斷控制是通過照明接觸器及定時控制器等基礎元件,對建筑工程中各項自動化設備進行控制,各方面提升節(jié)能管理效率。在完善照明系統(tǒng)中,照明控制終端能夠結(jié)合用戶實際需求對光照強弱度進行調(diào)節(jié),對系統(tǒng)開關設備實際開啟和閉合狀況進行控制,實現(xiàn)區(qū)域照明故障的自動化報警。當前照明系統(tǒng)中的調(diào)光控制,是技術(shù)人員在照明系統(tǒng)中配置調(diào)光裝置,再借助計算機系統(tǒng)對光線強弱度進行調(diào)整。調(diào)光控制系統(tǒng)能夠?qū)φ彰鞴芫€以及控制系統(tǒng)進行有效應用,實現(xiàn)自動化和智能化管理,降低系統(tǒng)電力能耗。再借助調(diào)光系統(tǒng)在智能化系統(tǒng)的基礎上加強遠程監(jiān)控,開關隔離亮燈模式,多方面提升建筑物中燈具的使用價值。

2.3信息智能引導及發(fā)布

醫(yī)院的信息導引及發(fā)布系統(tǒng)對建設智能化醫(yī)院十分重要,以“患者為主體"的理念充分體現(xiàn)了人性化設計?;颊呷メt(yī)院就診,對于醫(yī)院的就診流程以及醫(yī)院的具體布局不清楚,在就診時遇到許多不方便,同時會增加醫(yī)生護士的工作量。這個系統(tǒng)的設計是用數(shù)字媒體信息的發(fā)布的方式,控制信息發(fā)布的服務器通過網(wǎng)絡來控制終端的控制器,實現(xiàn)遠程操控,在多個顯示屏上播放。這些播放的內(nèi)容可以包括圖片、動畫、文本、PPT、視頻音頻等信號,輸出到LED等顯示屏。并且顯示患者排隊等候的信息,為就診提供便利。醫(yī)院建筑智能化系統(tǒng)的發(fā)展建設少不了建筑技術(shù)的應用,借力建筑信息模型,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物具有的真實信息,醫(yī)院的集成管理更為科學合理、綜合布線更為順暢,從而使得建筑質(zhì)量得到了更高的保障。

2.4構(gòu)建能耗分析平臺

針對綠色醫(yī)院建筑能源管理模式構(gòu)建,在現(xiàn)有的管理工作規(guī)劃中,能夠?qū)⒛芎姆治銎脚_作為專門的要素進行構(gòu)建,保障在其構(gòu)建實施中,能夠為醫(yī)院建筑能源管理的科學性控制奠定基礎。在醫(yī)院建設過程中對各供能的管道布設采集點,投入使用后對運行狀況分析,將其對應的分析結(jié)果匯總到專門的軟件平臺中,在該平臺的幫助分析下,能夠?qū)崿F(xiàn)整個建筑能耗管理的科學性,同時還能提升整個管理工作中的綜合性服務水平。

3醫(yī)院建筑綠色節(jié)能措施

3.1環(huán)保、節(jié)能材料的運用

新型墻體材料——節(jié)能磚小型砌塊、墻體保溫、隔熱技術(shù)、節(jié)能門窗。門窗作為建筑圍護結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,擔任了節(jié)能的重要任務。門窗面積占房屋建筑總面積的比例約為1/7,而門窗耗能卻占據(jù)了建筑耗能的1/2以上。門窗的合理應用對于綠色建筑具有舉足輕重的意義。建筑遮陽屋頂,自動調(diào)節(jié)遮陽、垂直遮陽技術(shù)減少有害熱輻射,降低空調(diào)能耗。在所做的夏熱冬暖地區(qū)外窗遮陽對建筑能耗影響的模擬中發(fā)現(xiàn),當外窗綜合遮陽系數(shù)從0.9降低到0.3時,該建筑制冷能耗降低了整整30%,可見,夏熱冬暖地區(qū),陽光透過窗口的輻射是夏季得熱的罪魁禍首,阻斷這一熱源應當成為建筑防熱的工作要點。在夏熱地區(qū),遮陽對降低建筑能耗、提高室內(nèi)居住舒適性有顯著的效果。

3.2節(jié)水和水資源利用

采用節(jié)水器具等。比如設置節(jié)水系統(tǒng),采取措施避免管網(wǎng)漏損,根據(jù)功能進行用水計量裝置設置。在節(jié)水器具使用上首先器具的用水效率要達到三級以上等級,其次關于綠化灌溉應采用有效節(jié)能的灌溉方式,空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)也要采取節(jié)水技術(shù)。另外還要加強對非傳統(tǒng)水資源的利用,比如收集利用蒸汽冷凝水,充分利用雨水對場地內(nèi)綠化進行補水,利用生態(tài)技術(shù)提高水質(zhì)等。

3.3環(huán)保節(jié)能技術(shù)在通風空調(diào)中的應用

為了加強建筑通風,在建筑空間設計時,結(jié)合一些功能空間(樓梯間、中庭),設計具備“煙囪效應"的屋頂,達到強化室內(nèi)通風的作用。地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量,包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源,然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng),是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型空調(diào)系統(tǒng)。據(jù)美國相關統(tǒng)計資料,地源熱泵的運行費用(采暖)比耗電空調(diào)節(jié)約百分之22到百分之25,比燃油、燃煤鍋爐運行費用節(jié)約百分之40到百分之60。

3.4加強節(jié)能技術(shù)應用

綠色醫(yī)院建筑節(jié)能管理者,在其管理工作的籌劃實施中,應該將節(jié)能管理技術(shù)與具體的建筑能源控制管理結(jié)合,從而促進醫(yī)院能耗管理水平的科學性提升。比如針對熱能的需求,由傳統(tǒng)的鍋爐供應,轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗤緩焦问剑锰柲?、地熱等轉(zhuǎn)化能源,與現(xiàn)有的熱能供應體系整合,實現(xiàn)節(jié)能降耗。同時為了更好的將綠色醫(yī)院建筑能耗降低,需要針對醫(yī)院建設中的材料應用改進,以新型節(jié)能保溫材料代替老材料,為醫(yī)院建設能源管理提供保障。提升能源管理效果的基礎是構(gòu)建能耗分項計量系統(tǒng),包括能源監(jiān)控管理平臺和能耗分項計量平臺,這樣可以了解醫(yī)院的整體能耗情況,快速發(fā)現(xiàn)醫(yī)院的能耗異常部分,挖掘節(jié)能潛力,制定對應的規(guī)劃和制度。在能耗分項計量的前提下,構(gòu)建能源監(jiān)測系統(tǒng),提供不間斷的計算機監(jiān)測服務,獲取遠程統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù),評價能耗水平、管理運行模式,進而調(diào)整運行策略、優(yōu)化系統(tǒng)運行,完善醫(yī)院管理部門的服務體系,保證節(jié)能效益。

4 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源綜合管理平臺

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。

應用場景

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、用能預警、設備管理等服務,平臺可以廣泛應用于多種領域。

智能網(wǎng)關

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、微機保護等設備終端的數(shù)據(jù)采集匯總,并使用相應的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設備的數(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計,當客戶需要增加開關量輸入輸出,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模塊即可。

APM520

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

低壓聯(lián)絡柜、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百分之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、光照度感應控制以及紅外感應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、開關驅(qū)動器、IP網(wǎng)關、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)過可以設定紅外感應控制亮燈,人離開后在設定的時間內(nèi)熄燈,智能面板等手動控制設備,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。

應用場合(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路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。

  1. 外形尺寸:

144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

IMG_256

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、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

IMG_256

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

IMG_256

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路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號,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路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。

5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

IMG_256

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、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

IMG_256

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

IMG_256

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路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號,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

IMG_256

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

IP輔助電源

IMG_256

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

5結(jié)束語

文章從智能化和綠色化方面展開介紹,首先對我國的醫(yī)院建設現(xiàn)狀進行了簡單的概括,其次針對我國醫(yī)院建筑的相關設計規(guī)范等展開了描述,其中包括醫(yī)院建筑的概況、要素、基地選擇、平面設計以及布局規(guī)范等內(nèi)容,將目光聚焦于我國醫(yī)院建筑的智能控制和綠色節(jié)能上,分別從智能控制和綠色節(jié)能的現(xiàn)狀、策略以及意義三方面展開分析,希望可以在一定程度上推動我國醫(yī)院建筑的智能化和綠色節(jié)能化進程。

參考文獻:

[1]李明恩 尹濤烽. 醫(yī)院建筑的智能控制和綠色節(jié)能

[2] 任凱.基于綠色智能理念的醫(yī)院建筑規(guī)劃設計[J].智能建筑,2017(01):62-64.

[3] 潘中英.醫(yī)院建筑的智能化設計[J].現(xiàn)代建筑電氣,2015,6(10):49-52.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版.

[5]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10


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