绿色医疗建筑电气设计的探讨

王 瑛

(浙江省现代建筑设计研究院有限公司)

0 引言

在党和政府的大力支持下, 我国的医疗事业取得了阶段性发展成果, 医疗建筑的电气设计质量不断提升, 各系统运行效果日益完善, 有效地提升了医疗服务的质量, 为广大医疗工作者和患者带来了更加优质的使用体验。但是与此同时也必须要看到, 很多电气设计工作人员并未意识到节能环保的必要性, 在设计过程中忽略了绿色化、节能化要求, 这影响了医疗建筑电气设计的水平。在这种情况下, 对本课题进行研究和探索, 显然具有一定的现实意义。

1 绿色医疗建筑电气设计概述

首先, 医疗建筑是医疗服务的基础和根本, 提升医疗建筑设计质量, 是促进我国医疗事业不断取得新发展的必然选择, 但是从具体工作经验来看,很多医疗建筑设计人员都没有认识到绿色节能设计的必要性, 这严重影响了医疗建筑电气设计的进步与发展[1]。特别是在我国能源存量不断降低、自然环境持续恶化的今天, 人们面临的能源问题越来越严峻, 传统的医疗建筑电气设计方法已经不再具有科学性和先进性, 难以保证医疗建筑的绿色化水平。在这种情况下, 尽快认识到绿色医疗建筑电气设计的必要性, 并调整传统的电气设计思路, 可谓是势在必行。其次, 由于我国绿色医疗建筑电气设计工作起步比较晚, 目前其还存在许多不足之处亟待解决。在具体设计工作中, 存在以下问题: ①部分设计工作人员的思想不够先进, 对绿色医疗建筑电气设计的实际需求和重点内容没有清晰认知, 提出的设计方案与医疗建筑的实际运行需求不符, 这影响了绿色医疗建筑电气设计效果。②相比于传统的电气设计方法, 绿色医疗建筑电气设计方案往往更加复杂、电气系统的整体造价也更高, 即使后续的综合使用效益更加可观, 也有部分单位不愿意尝试绿色医疗建筑电气设计, 这影响了电气设计工作的进步。③电气系统实际上是医疗建筑运行系统的重要组成部分, 但是在实际设计工作中, 存在电气设计与医疗建筑绿色建设项目的总体设计体系相分离的情况, 这影响了电气设计的质量, 也不利于医疗建筑绿色电气系统发挥应有的积极作用。不难看出, 由于各种各样的原因, 绿色医疗建筑电气设计时至今日还未能取得预计成效, 在今后的工作中,必须要对绿色医疗建筑电气设计策略进行深入研究。

2 绿色医疗建筑电气设计要点

医疗事业是基础性社会事业之一, 加强医疗事业建设、为广大人民群众提供高质量的医疗服务, 是所有从业人员共同为之努力的目标。而在新的时代背景下, 调整医疗建筑电气设计方案, 提升电气系统节能化、绿色化水平, 则成为了优化医疗事业发展质量的必要选择[2]。具体来说, 绿色医疗建筑电气设计工作可以从以下几方面分别入手。

2.1 遵循设计原则

绿色医疗建筑电气设计工作本身具有一定的复杂性, 想要提升设计质量、优化电气系统运行效果, 设计人员必须要遵循相关的设计原则[3]。具体来说,绿色医疗建筑电气设计原则包括: 第一, 要遵循节能原则。近年来我国的医疗事业不断取得新成效,医疗建筑工程的建设规模不断扩大、设计水平持续提升, 这给电气设计工作带来了新的挑战。在进行绿色医疗建筑电气设计的过程中, 务必要以节能为第一要务, 结合医疗建筑的各项使用功能及设计需求, 降低电气系统的能耗等级, 从根本上解决传统电气设计模式存在的不足之处。第二, 要遵循经济原则。加强医疗建筑绿色化电气设计, 是未来一段时间提升医疗建筑整体设计质量的必然选择, 但是与此同时也必须要看到, 绿色化电气系统的整体造价确实要高于传统电气系统, 这可能影响部分医疗机构的应用积极性。因此在进行绿色医疗建筑电气设计的过程中, 设计人员还需要考虑经济性问题,尽可能寻求科学可行的办法, 保证绿色医疗建筑电气系统的综合应用效益。第三, 要遵循智能化原则。近年来我国的先进技术如同雨后春笋般涌现,特别是智能化技术更是异军突起, 在许多行业当中扮演着重要角色, 在进行绿色医疗建筑电气设计的过程中, 设计人员应充分发挥智能化技术的积极作用, 使之成为医疗建筑电气系统各功能区的主要管理技术, 确保医疗建筑内多种电气设备能够稳定联动、安全运行, 保证绿色医疗建筑电气设计有效性。

2.2 照明设计

照明设计是绿色医疗建筑电气设计的重要组成部分, 其设计质量直接决定了医疗建筑的使用效果, 但是在进行电气设计的过程中, 其却非常容易被忽略。为确保照明设计质量, 工作人员应从光源的选择和灯具的选择两方面分别入手, 以保证医疗建筑内部照明效果为基本原则, 确保光线均匀舒适。在此基础上, 还需要考虑到绿色医疗建筑电气设计对节能环保性质的要求, 在正式开始进行施工之前, 对医疗建筑结构进行分析, 在充分利用自然光线的基础上确定照明系统设计方案, 同时还需要选择节能环保的灯具, 从而降低医疗建筑运行过程中照明设备的能耗, 达到提升绿色医疗建筑照明设计水平的目标[4]。

2.3 线路设计

绿色医疗建筑电气设计包括多方面内容, 而线路设计无疑是最重要的设计内容之一。首先, 要加强线路材质设计, 尽可能选择铜芯导线等, 保证电能传输效率, 避免不必要的电能浪费, 在实际设计工作中, 还可以结合医疗建筑电气线路的输电需求进行设计, 在保证节能设计效果的同时降低整体成本。第二, 要合理控制电气线路的长度, 尽可能让电气线路走直线、缩减导线材质的用量, 特别是在设计低压线的过程中, 更是需要着力避免回头线问题, 从而降低电能输送难度, 达到降低电能损耗量、提升绿色化水平的目标。第三, 在电气线路比较长的情况下, 设计人员还需要调整导线的截面积, 从而保证电能运输效率、避免不必要的电能浪费问题。同时, 还需要考虑到部分线路的季节性负荷特点和阶段性负荷特点, 对线路的横截面积进行缩减, 避免不必要的电能损耗, 从而达到提升绿色医疗建筑电气线路设计质量的目标。

2.4 配电设计

绿色医疗建筑电气设计的复杂性不言而喻, 加强配电设计是保证绿色医疗建筑电气设计质量的必然选择, 具体来说可以从以下几方面考量: 第一, 在绿色医疗建筑配电设计过程中, 工作人员应秉持着便捷性、可靠性原则开展工作, 一般来说电压等级要不高于2 个级别。, 从而避免电级过多而产生的电能过度消耗问题, 另外还需合理设置配电位置, 根据医疗建筑电气系统的主要负荷确定配电位置, 从而降低电能输送途中的损失量, 提升绿色医疗建筑配电系统设计质量。第二, 在进行配电设计的过程中, 变压器扮演着不容忽视的重要角色, 工作人员务必要对变压器的设计方案进行反复调整, 保证绿色医疗建筑电气设计质量。通常来说, 可以将变压器的载荷设计为0.8 左右, 从而确保其能够维持在最佳的运行状态, 还可以选择节能型的变压器, 从而降低其空载情况下的电能损耗达到提升绿色医疗建筑电气设计水平的目标。第三, 在进行配电线路设计的过程中, 一定要选择恰当的电缆材料, 在不影响电流传输的基础上, 对电缆的截面、型号等参数进行确认, 提升绿色医疗建筑电气设计效果。

2.5 变电所和配电间设计

为确保绿色医疗建筑电气设计整体效果, 工作人员还需要严格遵守GB 50053—2013 《20kV 及以下变电所设计规范》及GB 50352—2019 《民用建筑设计统一标准》的相关规定, 对变电所和配电间的位置进行妥善设计, 一般来说, 将变电所需设于负荷中心的位置能够最大限度地控制电能消耗问题, 但是考虑到医疗建筑的实际布局情况, 部分设计人员会将变电所设置在非标准位置, 这在一定程度上会影响绿色医疗建筑电气设计的质量。换而言之, 在变电所位置不合理的情况下, 医疗建筑内部供电距离将会被极大地拉长, 电缆能耗必然会有所提升, 这不符合绿色医疗建筑电气设计要求。因此, 必须要在绿色医疗建筑电气设计之初, 对变电所配电间的位置进行设计, 保证其尽可能靠近负荷中心, 一般二者之间的距离不应超过200m, 只有这样才能保证绿色医疗建筑电气设计的节能水平[5]。

2.6 电动机设计

加强电动机设计, 是保证绿色医疗建筑电气设计质量的必然选择, 其是否能够在运行期间取得最佳的节能效果, 决定了医疗建筑电气系统的整体能耗, 因此工作人员应充分考虑降低电动机轻载荷、空载荷问题的方式方法。目前来看, 使用变频式自动调速装置是比较常见的电动机节能设计方法, 其能够在变频技术的支持下自动调整电动机转速, 在电动机载荷降低的情况下其转速也随之降低, 在电动机荷载较高的情况下其转速才会逐渐提升, 这样一来, 电动机轻载荷以及空载荷的问题就能得到妥善控制, 绿色医疗建筑电气设计的质量也会有所提升。当然, 这种设计思路并非十全十美, 其在成本方面存在一定的不足之处,可能无法满足部分医疗建筑的经济性要求。因此, 在成本预算不允许的情况下, 工作人员也可以将电动机启动方式设计为软启动, 通过在电动机线路设计中安置软启动装置的方法, 降低电动机运行能耗, 软启动装置能够结合开启时间等, 逐渐调动可控硅的导通角从而达到避免电动机空载荷问题的目标, 提升电动机设计的整体质量。

2.7 电磁干扰抑制设计

绿色医疗建筑电气设计的环保效果受多方面因素的共同影响, 想要提升绿色医疗建筑电气设计的有效性, 工作人员还需要考虑电磁干扰抑制设计方面的问题。医疗建筑中包含大量非线性设施, 这些设施之间不可避免地会出现电磁干扰问题, 进而导致电气系统电能损耗问题, 甚至可能给医疗建筑带来一定的消防安全风险, 因此在进行电气设计的过程中, 工作人员务必要对电磁干扰问题进行控制。具体来说, 就是要提升电气线路和设备的接地设计效果, 通过调整设计线路布设、接地线位置的方式, 降低电磁对于绿色建设项目电气系统的干扰程度, 提升绿色医疗建筑电气设计质量[6]。

2.8 智能化系统设计

除了上文已经提到过的几方面设计要点之外,加强智能化系统设计, 也是保证绿色医疗建筑电气设计质量的必要手段。首先, 在医疗建筑内部设计内网、外网、智能化专网, 通过三级网络构架保证智能化信息系统的运行效率, 相比于传统的信息化系统, 基于这一网络构架的医疗建筑信息系统具有更加可观的运行效率和信息容量, 在后续进行扩容和宽带升级的过程中也更加便利。从部分医疗建筑智能化系统的实际设计情况来看, 在虚拟局域网(VLAN)、服务质量(QOS)、操作系统级虚拟化技术(OVC) 等技术手段的支持下, 其能够为医护人员提供医护对讲、ICU 视频探视、手术视频管理及示教等多种功能, 确保系统的应用价值。除此之外, 还能够在保证医疗建筑内部信息安全性、避免网络安全风险方面发挥应有的作用, 通过各个业务在核心层的隔离, 达到避免业务网互相干扰的目标[7]。在保证智能化系统设计质量的基础上, 各种医疗设备和电气设备都能够顺利接入, 在后续的发展中, 智能化医疗设备也能够顺利接入, 这对于提升医疗建筑资源配置水平、集成医疗优势功能有不可忽视的积极作用。

3 结束语

目前能源紧缺、环境破坏的问题愈演愈烈, 开始影响到我国经济社会的可持续发展, 因此必须要调整医疗建筑的设计方案, 通过更加节能环保的电气设计方案, 保证医疗建筑运行过程中的低能耗。除了文中提到的照明设计、线路设计、配电设计、变电所和配电间设计、电动机设计、电磁干扰抑制设计以及智能化系统设计之外, 工作人员还需要结合医疗建筑运行过程中的实际需求以及新节能技术成果等, 不断对绿色医疗建筑电气设计要点进行积极探索。