對醫(yī)院建筑的智能控制和綠色節(jié)能的研究

安科瑞 程瑜 187 0211 2087

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(jìn)程都在不斷推進(jìn)，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(wù)。下文從智能化和綠色可持續(xù)化方面來分析當(dāng)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(shè)。

關(guān)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(jìn)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(yīng)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(hù)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(xué)環(huán)境，在現(xiàn)代科技和醫(yī)院現(xiàn)實條件結(jié)合的基礎(chǔ)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(hù)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(hù)。

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(yīng)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(jī)電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，是智能化建筑的重要標(biāo)志。對于用電需求很大的醫(yī)院，在設(shè)備管理上發(fā)揮了優(yōu)勢，保證醫(yī)院正常工作的進(jìn)行。

2.2照明節(jié)能控制系統(tǒng)

照明節(jié)能中應(yīng)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(chǔ)元件，對建筑工程中各項自動化設(shè)備進(jìn)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(qiáng)弱度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)開關(guān)設(shè)備實際開啟和閉合狀況進(jìn)行控制，實現(xiàn)區(qū)域照明故障的自動化報警。當(dāng)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(jī)系統(tǒng)對光線強(qiáng)弱度進(jìn)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(jìn)行有效應(yīng)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(chǔ)上加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，開關(guān)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(dǎo)及發(fā)布

醫(yī)院的信息導(dǎo)引及發(fā)布系統(tǒng)對建設(shè)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(shè)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(hù)士的工作量。這個系統(tǒng)的設(shè)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(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)來控制終端的控制器，實現(xiàn)遠(yuǎn)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(shè)少不了建筑技術(shù)的應(yīng)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(xué)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(jìn)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(xué)性控制奠定基礎(chǔ)。在醫(yī)院建設(shè)過程中對各供能的管道布設(shè)采集點，投入使用后對運(yùn)行狀況分析，將其對應(yīng)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(xué)性，同時還能提升整個管理工作中的綜合性服務(wù)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(yùn)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(hù)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，擔(dān)任了節(jié)能的重要任務(wù)。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(yīng)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(dāng)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?zhǔn)?，阻斷這一熱源應(yīng)當(dāng)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(shè)置節(jié)水系統(tǒng)，采取措施避免管網(wǎng)漏損，根據(jù)功能進(jìn)行用水計量裝置設(shè)置。在節(jié)水器具使用上首先器具的用水效率要達(dá)到三級以上等級，其次關(guān)于綠化灌溉應(yīng)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(qiáng)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(jìn)行補(bǔ)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(fēng)空調(diào)中的應(yīng)用

為了加強(qiáng)建筑通風(fēng)，在建筑空間設(shè)計時，結(jié)合一些功能空間（樓梯間、中庭），設(shè)計具備“煙囪效應(yīng)”的屋頂，達(dá)到強(qiáng)化室內(nèi)通風(fēng)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(jī)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(guān)統(tǒng)計資料，地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行費(fèi)用節(jié)約百分之40到百分之60。

3.4加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)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(yīng)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(jìn)醫(yī)院能耗管理水平的科學(xué)性提升。比如針對熱能的需求，由傳統(tǒng)的鍋爐供應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗤緩焦?yīng)形式，利用太陽能、地?zé)岬绒D(zhuǎn)化能源，與現(xiàn)有的熱能供應(yīng)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(shè)中的材料應(yīng)用改進(jìn)，以新型節(jié)能保溫材料代替老材料，為醫(yī)院建設(shè)能源管理提供保障。提升能源管理效果的基礎(chǔ)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(yīng)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(jī)監(jiān)測服務(wù)，獲取遠(yuǎn)程統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù)，評價能耗水平、管理運(yùn)行模式，進(jìn)而調(diào)整運(yùn)行策略、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，完善醫(yī)院管理部門的服務(wù)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?fù)鋱D

4.2醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；

⑥能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強(qiáng)全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦對能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(jìn)行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

應(yīng)用場景	型號	圖 片	保護(hù)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(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù)，平臺可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。
智能網(wǎng)關(guān)	Anet系列網(wǎng)管		采用嵌入式硬件計算機(jī)平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總，并使用相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺系統(tǒng)。
高壓重要回路或低壓進(jìn)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(luò)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(shè)計，當(dāng)客戶需要增加開關(guān)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(yīng)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(fèi)率，越限報警，SOE,4-20mA輸出。
低壓聯(lián)絡(luò)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(guān)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(yīng)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(dǎo)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(jìn)行時鐘、費(fèi)率時段等參數(shù)設(shè)置，精度高、可靠性好、性能指標(biāo)符合國標(biāo)GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(fèi)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(yīng)控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強(qiáng)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(yīng)控制以及紅外感應(yīng)控制等多種控制方式，能有效避免公共區(qū)域的照明浪費(fèi)，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(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)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(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠(yuǎn)程控制相結(jié)合。

應(yīng)用場合（配電室）		產(chǎn)品	型號	功能
普通照明	配電箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS總線擴(kuò)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(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)器等信號。 外形尺寸: 144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝
	按鍵面板		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(guān)、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		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(yùn)算電路，可通過紅外感應(yīng)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		ASL210-S 系列	1、ALIBUS總線擴(kuò)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(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝
應(yīng)用場合（艙室）		產(chǎn)品	型號	功能
普通照明	配電箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS總線擴(kuò)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(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)器等信號。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝
	按鍵面板		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(guān)、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		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(yùn)算電路，可通過紅外感應(yīng)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		ASL210-S 系列	1、ALIBUS總線擴(kuò)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(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報警、人體紅外感應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝
IP網(wǎng)關(guān)			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(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議。 5、外形尺： 96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 7、IP地址設(shè)置連接、ALIBUS系統(tǒng)組網(wǎng)擴(kuò)容、ALIBUS通訊軟件連接
IP輔助電源			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(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)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(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行了簡單的概括，其次針對我國醫(yī)院建筑的相關(guān)設(shè)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(shè)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(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[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(shè)計[J].智能建筑，2017（01）：62-64.

[3] 潘中英.醫(yī)院建筑的智能化設(shè)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(shè)計與應(yīng)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

審核編輯 黃宇