浅谈在节能降耗背景下医院的建筑电气照明系统设计

安科瑞 程瑜 187 0211 2087

摘要：随着新时代的发展，我国照明技术从传统的蜡烛到电气照明，经历了一段漫长的演变过程。目前医院建筑电气照明系统属于一体化设计，对于24h不间断使用照明的建筑，能源消耗量巨大，且因为医院的特殊性，要保证医院建筑内24h实时不间断照明，但是医院建筑内有些空间不存在医患人员时，不需要持续照明，传统的照明系统是整个系统同时照明，造成了大量不必要的能源损耗，能源的过量消耗对于环境以及人体都有很大的损伤。基于此，对节能降耗的医院建筑电气照明系统设计进行研究，仅供参考。

关键词：节能降耗；医院建筑；电气照明；照明系统造

0引言

目前，能源短缺已成为一个全球性问题。在建筑业的发展中，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将导致较大的功率损失。因此，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

门诊照明的设计。诊所是医院重要的功能室，设计的主要要求是创造舒适的照明环境，使患者能够与医生良好沟通。因此，门诊照明得保持必要的照明和良好的色彩再现，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光源。诊所的照明通常为300Lx，灯和灯由李丹控制，方向与外窗平行。

室内的照明设计。病房是患者能长期呆下去的重要空间。根据医护人员和患者的不同活动，照明要求也各不相同。因此，室的整体照明设计采用混合型。患者需要柔和的照明环境，以保持舒适和舒适的状态。病房的照明通常在100 ~ 150 LX之间，采用没有频闪光源的颜色和温度的温暖光源。医护人员需要足够的区域照明来检查和治疗患者。一般来说，医院病床顶部装有高颜色半透明聚光灯，局部照明可达到300 ~ 500 LX。同时，考虑到夜间照明的必要性，为了避免影响其余患者，原则上，微光灯安装在墙壁的主角线上，或者采用格栅百叶窗，照明控制在1 ~ 2lx。

为领土的运作和清理设计照明。有干净要求的房间，如工作区和重症监护室，需要灭菌和干净的灯。同时，手术和清洁区对照明系统设计要求很高。以手术室的照明设计为例，需要安装特殊外科用无影灯、普通灯、信号灯和应急照明电源，手术用无影灯和普通照明需要单独控制，以单独电路供电，提高可靠性。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需要90以上，色温适合无影灯。另外，内置的密封照明条主要用于普通照明，为了防止意外进入，得在手术室外门上方0.2米处安装警示灯，还得提供紧急照明电源。

2建筑电气照明系统节能设计中的问题

(1)系统负荷系数低的荧光灯和金卤灯降低了照明系统的功率因数，造成线路损失大。为了有效解决这类问题，设计人员需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。如果系统平均电压增加4%以上，荧光灯的寿命将缩短约一半。因此，如果建筑物照明系统引起明显的电压波动，系统寿命将会缩短，电压波动将会增加电源线路运行时的功率耗散。为了解决上述问题，得合理选择灯泡。

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感器是节能降耗领域重要的器件之一，此器件的工作任务主要是检测医院建筑内移动的人员，然后根据变化的时间点进行合理强度的照明。检测器安装在每栋建筑内的每个楼层顶上，光感器会设定一定的照明时间，一旦照明时间达到，光感器提前2s进行重新识别，如果还存在人员则持续照明，如果不存在立即熄灭，节省建筑的照明能源消耗。光感器的临界光亮度为80cd/m2，光感器的有效时间设定为300s。

3.2灯具选择与布置

为了营造温暖舒适的医疗环境，根据综合医院建筑各功能场所的特殊要求，根据现行国家标准《建筑照明设计标准》(50034-2013年)和相关设计标准的照明标准值，选择合适的灯来满足医疗活动的需要。(1)门诊部门的灯和灯的选择。门诊服务区主要提供医疗活动，一般使用网状荧光灯。如果条件允许，建议使用带有LED光源的天花板嵌板照明，照明约为300lx。另外，为了让医生确认和治疗，可以在患者头顶安装温暖的白色窄4000K天花板灯，照明一般为300 ~ 500 LX。(2)在操作区域内，灯和灯的选择。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。一般来说，建议使用发热量低、几乎不会使室内温度上升的LED光源。选择灯和灯时，要考虑清洁和卫生要求。通常会选择内置的密封灯带，它具有很好的防震效果，可以阻止眩光。一般来说，手术室的照明应采取调光方法。手术室不能有强烈的反射，照明的均匀性不能低于0.7。色温得与无阴影光源的色温兼容，颜色再现接近自然光。根据手术室的大小和操作特点，选择没有特殊阴影的灯，得配备调光开关，根据特殊配电盒方案供电。(3)病房地区的灯具选择。一张伊登床得允许在病房区，并安装当地灯光。通常使用漫反射灯和高颜色光源。通常，模块化荧光灯安装在综合医疗皮带上，以满足患者在床上的要求，避免影响其他床。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

医院人流比较密集，科室较多，照明用电在医院电能消耗中约占到15%左右。所以合理使用照明控制系统，在提升医生和患者的体验情况下大程度使用自然光照明，通过感应控制做到人来灯亮，人走灯灭或保持地强度照明，尽量解决照明用电。

ASL1000智能照明控制系统可以实现场景控制、时间控制、区域控制、光照度感应控制以及红外感应控制等多种控制方式，能有效避免公共区域的照明浪费，还可以帮助医院管理照明。

系统在配电箱内的模块主要有总线电源、开关驱动器、IP网关、耦合器、干接点输入模块等。这些模块使用35mm标准导轨安装。

安装在控制现场的模块主要有光照度传感器、红外传感器和智能面板。有人经过可以设定红外感应控制亮灯，人离开后在设定的时间内熄灯，智能面板等手动控制设备，可实现自动控制、现场控制和值班室远程控制相结合。

应用场合（配电室）	产品	型号	功能
普通照明	配电箱

	ASL220-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。 4、2路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。 外形尺寸: 144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm标准导轨式安装
按键面板		ASL220-F1/2	1联两键 1、ALIBUS总线场景面板，通信链路供电； 2、1联2键轻触按键，多彩背光指示，金、黑、灰可选； 3、每个按键支持长按、短按功能，均可实现开关、调光、场景控制； 4、外形尺寸: 86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安装
探测器		ASL220-PM/T	PIR+照度传感器 1、ALIBUS总线传感器，通信链路供电,功耗：20mA@24V； 2、特殊运算电路，可通过红外感应探测到人体动作； 4、安装方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；产品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
备用照明	双切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持继电器输出。 4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防联动启动一般照明（备用照明）。 7、35mm标准导轨式安装
应用场合（舱室）	产品	型号	功能
普通照明	配电箱

	ASL220-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。 4、2路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm标准导轨式安装
按键面板		ASL220-F1/2	1联两键 1、ALIBUS总线场景面板，通信链路供电； 2、1联2键轻触按键，多彩背光指示，金、黑、灰可选； 3、每个按键支持长按、短按功能，均可实现开关、调光、场景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安装
探测器		ASL220-PM/T	PIR+照度传感器 1、ALIBUS总线传感器，通信链路供电,功耗：20mA@24V； 2、特殊运算电路，可通过红外感应探测到人体动作； 4、安装方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；产品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
备用照明	双切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持继电器输出。 4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防联动启动一般照明（备用照明）。 7、35mm标准导轨式安装
IP网关

	ASL200-485-IP	IP协议转换器（ALIBUS<-->TCP/IP） 1、1路ALIBUS通信总线接口。 2、1路RS485 3、1路以太网接口，以太网通讯 4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持标准MODBUS-RTU协议。 5、外形尺： 96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。 6、35mm标准导轨式安装 7、IP地址设置连接、ALIBUS系统组网扩容、ALIBUS通讯软件连接
IP辅助电源

ASL200-P20

辅助电源 1、输入电压范围：176-264VAC 2、输出电压及功率：24VDC/20W 3、电压调整范围：21.6~29V 4、工作温度:-40~+70℃ 5、外形尺寸：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D) 6、35mm标准导轨式安装

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：

周梁燕.基于节能降耗的医院建筑电气照明系统设计

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.

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

审核编辑 黄宇