医院电效改造概述

1、医院电效改造概述前言进入二十一世纪以来， 随着城市化进程的加快和国家大型基建项目的快速推进， 我国进入了快速发展期， 能源消费强度大幅增加， 能源消费弹性系数迅速攀升， 尤其是今年，明显可以感觉到能源对经济发展的制约。目前我们全国房屋数量有 400 亿平方米左右，房屋建筑规模看来已超过所有发达国家，仅 2002 年一年房屋竣工面积是 19 亿 7 千万平方米，这几年差不多都是接近这个数字。但在每年近 20 亿平方米的竣工面积当中，只有五、六千万平方米是节能建筑，只占 3左右，也就是说有 97 属于高耗能建筑。目前中央空调占建筑能耗 40 ，中央空调整个系统的耗能量居高不下，而且公共建筑中央空调

2、系统的综合效率较低。随着改革开放和经济发展， 我国商业建筑的面积日趋增大，据统计目前已经建成大约2000多幢高级宾馆和写字楼， 800 多家大型商场， 设有中央空调系统的建筑面积约1.5 亿平方米。根据商业建筑的能耗调查统计， 设有空调系统的商业建筑每年的能源消耗费用接近150元/ 平方米，现有商业建筑的每年的能源消耗费用就高达亿元人民币。商业建筑消耗的能源主要用于空调、照明、热水供应以及其它动力设备等方面。空调能耗主要由以下几方面组成： 补偿维护结构传热的能耗占 40 50 ，新风处理能耗占 30 40 ，空气、水输送能耗占25 30 。通过对商业建筑的模拟分析发现， 建筑的理想能耗与实际能

3、耗有较大差别， 主要是空调系统运行管理较差、缺乏空调自控系统、原有空调系统存在许多不合理设计等原因造成。 通过对这些不合理成分的改造， 能以较小的投入获得极大的节能效果。目前我国能源利用效率约为 32 ，比先进国家低 10 ；2000 年我国每百万美元 GDP 能源消耗为 892 吨标准油，同期世界平均水平为264 吨，而日本仅为92.3 吨。更为严峻的是，我国能源资源相对匮乏， 长期能源供应将面临严重短缺。我国人均能源资源占有量还不到世界平均水平的一半，人均煤炭资源为世界平均值的42.5% ，人均石油资源为世界平均值的17.1% ，人均天然气资源为世界平均值的 13.2% 。这一切都警示我们

4、，节能降耗刻不容缓，现代化的顺利实现离不开节能工作的支持， 节约能源必须作为一种基本国策长抓不懈。国务院已经认识到能源问题的严重性。2004 年 6 月底，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，讨论并原则通过能源中长期发展规划纲要（ 2004 2020 年）（草案）。由此确定了我国新时期的能源战略，并将对我国的能源建设和能源产业的发展有着非同寻常的意义。而且在纲要中第一次确定， 坚持把节约能源放在首位，实行全面、严格的节约能源制度和措施，显著提高能源利用效率。 由此我们可以断言节能时代即将到来。亚太电效系统（珠海）有限公司应时而动，制定出了新的企业战略， 誓要打造符合国际规范和标准的中国能源

5、服务产业， 要做用户首选的能源服务提供商。针对建筑物能源使用现状，亚太集 10 年的节能领域专业经验，推出中央空调专用节电系统 UniLOOP- 优路中央空调智能控制系统、电掌门照明控制系统、 系统安全节电器，在实践推广运用中取得了良好的节电效果， 获得用户的广泛好评。一、医院能源使用现状医院的主要用电负载为中央空调、照明设备、及医疗设备（放射数字化胃肠机、体内伽玛刀、钼靶乳腺摄片机、体外高频热疗机、血液透析机、彩超、自动生化分析仪、血气分析仪等系列现代化诊疗设备）。对于此类楼宇办公照明、 仪器设备及中央空调线路。第一，由于供电系统电压偏高，造成负载设备不安全及电能浪费的突出问题。 由于一般办

6、公设备具有宽电压适应范围， 过高电压对灯具的发光和其它办公设备的正常工作是没有好处的，多余的输入功率转换为热能， 白白浪费了电能；况且，过高的电压还会使灯具、仪器设备等设备加速老化、损坏，设备损坏率高，增加许多不必要的开支并影响正常工作。 经美国电工协会论证，在一定条件下，设备在低于标准电压6%-10%内运行是最好的， 不仅延长了设备的使用寿命，其电能使用效率也大为提高。第二，三相不平衡。 三相电源不平衡造成零序电流过大、 零点位移而发生三相不对称， 这会引起线路电能损耗较大， 比基本损耗大几倍甚至十几倍，是一个不容忽视的环节而应予以克服。第三，电力品质差，电流谐波含量严重超标。电力品质的高低

7、直接决定了电能效率的高低， 整个低压系统的用电设备繁多， 有些负荷变化也很大，这样就造成了电网中的浪涌瞬变、 尖峰电压大量的产生， 严重的影响到了供电电力品质。 电力品质的低下就会导致整个系统中的用电设备电能的利用效率低下， 设备的精度降低， 设备的自身损耗增加， 损坏率也大大增加。 无形中浪费了大量的电能，增加了设备维修成本。谐波会使用电网中的元件产生附加损耗， 降低发电、输电及用电设备的使用效率， 甚至使线路过热引发火灾。 谐波分量大将大大影响各种电气设备的正常工作。 谐波对电机的影响除了引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压。使变压器、电容器等设备过热，绝缘老化，寿命缩短甚至损坏

8、。导致继电器和自动装置误动作，使仪表计量不准确。 对通信系统产生干扰。 甚至使通信系统无法工作。 谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振， 使谐波电流放大几倍甚至数十倍， 造成过电流，引起电容器、与之相连的电抗器和电阻器发生谐振而损坏， 甚至会发生严重的事故。由于其行业的特殊性， 其电能使用量占有相当一定的比例， 且对电能质量要求较高， 因此对医院用电系统进行电效改造具有非常重要的意义。二、 Asianet 实施节能现状介绍AsiaNet 是总部设于新西兰的全球规模最大的电效系统提供商，全球领先的电能效率专家。当今市场上流行的电效技术与电效系统理念， 无不肇始于 AsiaNet

9、的系列创新与创造。AsiaNet 于 1996 年进入中国市场，开始把 AsiaNet 所掌握的国际上最先进的系列电效技术引进中国。从当初的单纯产品引进， 到今天产品制造和专业服务的本土化， 经过十年时间的辛勤耕耘，催生并带动了中国电效行业从无到有的发展， AsiaNet 也因之成为中国电效行业绝对的技术与市场领导者。目前， AsiaNet 在产品制造本土化的同时，正在进行产品研发和技术资源的国际化整合， 已在新西兰奥克兰、 中国珠海建立了研发基地， 并将逐步在中国的重点城市建立 AsiaNet 的分支研发机构，搭建跨区、跨国联动的电效经济研究院，以期向中国的企业提供最有效的配电系统效率的提升

10、、控制手段，帮助企业提升市场竞争力和盈利能力，为中国电效经济的发展贡献自己的力量。三、 Asianet 系统解决方案介绍亚太电效系统（珠海）有限公司于1996 年进入中国从事电效改造的理论研究与实践探索，总结出了 3EM 用户侧电效管理的金字塔理论。该理论被中国国内同行一致推崇和遵循， 迄今已成为中国电效行业的指导思想。3EM 用户侧电效管理的金字塔理论认为：电效改造按其性质可分为三个层面的改造， 分别是：人 /组织 /管理层面的改造、分配系统 /电力品质的改造和负荷侧 /设备的改造。任何电效改造均在这三个层面的范围内展开。第一个层面：人 /组织 /管理的效率。该层次强调了人的、 管理的因素在

11、节能工作的作用。 它的工作过程是： 通过数据采集终端采集电流、 电压、功率、电度、功率因数、频率等各项电参量和电能数据，通过无线方式传输至数据采集服务器，使能源管理者或决策者能在服务器上随时观察用电网络的运行情况， 实现故障报警和用电预警， 使企业的能源管理者知道电能消耗在那里？浪费在那里？改善的机会在那里？第二个层面：分配系统和电力品质的效率。 目的是去除用户侧整个低压配电网络中的电力污染（如谐 图 1 、3EM用户侧电效波、浪涌、瞬流、下陷等） 、改善电力品质、降低线路损耗、 减少设备发热， 其手段是通过安装系统产品，在用户侧用电网络中形成三级系统节电器布控，实时监控用电网络中的各个用电回

12、路，将由于外部和内部原因产生的谐波、浪涌、瞬流、下陷等电力污染及时、迅速地加以抑制、吸收和对地泻放，从而大大降低和去除电力污染，改善用电网络的电力质量， 使用电设备在接近于理想的设计工况下工作， 达到节电和保护设备的双重功效。第三个层面：负荷侧 /设备的效率。目的是提高用户终端负荷设备的用电效率， 其手段是通过各种特定负载的专用节电器， 大大提高终端负荷设备（如中央空调、灯光、风机、水泵、空压机、注塑机、抽油机、电弧炉、锅炉等）的电能使用效率。从以上的电效管理的金字塔理论中可以看出，一个用电系统的电能使用效率不是由一个单一的因素决定的， 而是与综合的和多个层面的因素有关。其中既有人的因素，管理

13、的因素，也存在系统优化， 电力品质的因素， 更有用电设备本身的特点和负荷的影响。针对一个用电系统的电效改造中， 应充分考虑到以上各个层次，以求取得最大化的性价比，使客户以最小的投资， 取得最好的节电效果。 医院整体电效改造示意图如下所示：四、 Asianet 节能产品介绍1中央空调节能控制系统UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统是集工业计算机控制技术、 模糊控制技术、 现场总线技术和节能调速技术为一体， 实现了对中央空调冷冻水系统、 冷却水系统、 冷却塔风机系统及主机的智能优化控制， 科学地解决了中央空调的供冷量随末端负荷需求量变化而变化，把终端所需要的冷量与主机输出冷量两者协调统一起来

14、。在保障空调效果舒适度的前提下，最大限度地减少了空调系统的能源浪费，达到最佳节能的目的。1.1、为什么大部分的中央空调系统都会存在较大的节能空间目前中央空调系统的主要核心 （压缩机）的能效利用率已有很大的提高，水冷螺杆机组的cop（机组制冷量与输入功率之比）可达到4.3以上。但是，中央空调系统的整体能效利用率仍然很低，据权威部门调研分析， 目前大多数中央空调系统整体能源利用率只有 60% 70% ，为什么呢？首先，从中央空调系统的设计思路来看， 在建筑设计阶段，中央空调的配置选型通常是按照当地历史上最高气温来设计的，且预留有 15 20% 的余量，在正常状态下， 即使是在天气最热的时候，中央空

15、调系统也没有完全运行在满负荷状态。在中央空调的水系统中， 冷冻水泵和冷却水泵的容量，也是按照建筑物最大设计负荷选定的，导致冷冻水泵和冷却水泵在一年四季都长期处于因定的最大水流量状态下工作。 但是，由于季节（如夏季和冬季）、天气（如晴天和雨天） 、昼夜（如中午 12：00 和清晨 8：00）、负荷（如人多和人少） 等的变化，中央空调的实际热负荷在绝大部分时间内远比设计负载低， 低负荷运行占全年运行时间的 50% 以上。当热负荷变化时，主机可以进行有级的加载和卸载来适应， 但是水泵即使在轻负荷状态下， 也是工作在最大流量状态下，虽然原来水泵是多台并联运行， 可以通过控制水泵台数来调节水流量， 但由

16、于水泵的单台功率较大，可以调节的水流量范围很有限且是有级的，这样就导致了大量冷水循环流动。 一般冷冻水的设计温差为 57，冷却水的设计温差为 45。中央空调的水系统未做节电改造时，是一个定流量系统， 水流量不能动态地跟随上述使用条件的变化， 无法在不同冷气需求量状态下动态地调节水的流量， 从而导致主机效率低下和水泵流量浪费， 造成在全年绝大部分时间内， 水系统处于一个大流量、 小温差的状态下， 一般温差仅为 13，这样就降低了系统的热转换效率，也增加了管路系统的能耗， 并进一步导致主机的运行效率低下，造成大量的电能浪费。再次，由于建筑物的热负荷随着季节、 天气、时段等各种变化因素的影响， 导致

17、中央空调的应用设计人员对其热负荷的准确计算变得困难， 所以在建筑设计阶段， 设计人员为了确保中央空调在最热季节最热天气能达到制冷效果， 一般都会将中央空调的配置放大些。再次，中央空调的销售公司在主机和水系统的配置上，也会力求多销售， 即使在可满足制冷要求的系统上，也可能会促使客户购买更大配置的中央空调系统。以上这些客观和主观原因， 最终导致中央空调在一年中的绝大多数情况下，都运行在一种“大马拉小车”的状况下，也就是说，中央空调在全年运行的绝大多数情况下， 都存在着很大的节电空间。1.2、 主机节能原理空调系统中冷冻水的供、回水温度保持定值，冷却水的进、出水温度保持定值，空调负荷变化时，以调节供

18、水量的大小去适应系统负荷变化的需要使系统的能耗随负荷的减少而降低。 同时，主机跟随水侧温度变化， 自动调节投入台数或压缩机机头数目。UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统是通过改变系统的冷冻水流量去跟随空调负荷的变化，并保证主机系统始终处于优化的最佳工作点上，同时根据主机发热量的多少， 自动并动态地调节冷却水的流量和冷却塔风机的工作台数，使中央空调主机的运行效率（ COP 值）始终保持最大值，从而节约大量电能并延长主机的工作寿命。主机的节能在其工作曲线的有明显体现。（如下图分析）：标 准状 态COP标=H2/h2大流量小温差COP恒 =H1/h1COP 节 =H3/ h3节能控制由于 H3

19、 H1 H2 ； h1 h2 h3；所以 COP 节 COP 标 COP恒1.3、水泵节能原理调节水泵的转速， 是降低水泵能耗的最好方式。原因是在改变水泵的转速时且转速变化在20范围内，保持泵体内部的流动状态相似的话，那么泵体内的水流速度与转速成正比， 流量与转速成正比，轴功率与转速比的立方成正比Q Q0（n n0）（公式 1）H H0（n n0）2（公式 2）PP0（nn0）3（公式 3）式中： n0 为额定转速， Q0 为额定转速时的流量， H 0 为额定转速时的扬程， P0 为额定转速时的轴功率， n 为调速后的转速， Q 为 n 转速时的流量， H 为 n 转速时的扬程， P 为 n

20、转速时的轴功率。由（公式 3）可知 ,P/P 0 = (f 节 能 /f 工 频 )3（公式4）举个例子说明当水泵的运行频率下降时的节能效果。设水泵的额定频率为工频 50Hz，当其运行频率下降到 30Hz 时, 其能耗下降为：节能器运行频率 30HzN/N 0 = (3050)3 = 0.216即：水泵以 30Hz 运行时的能耗只有工频运行时 21.6%水泵节电率 10.216100% 78.4下图为水泵节能前后的运行工况曲线图：10节8060水泵40消耗的功率20节40608010水泵流量1.4 、 UniLOOP图4 、优水路泵中节央能空前调后节的能运控制系统功能特点（1）人机界面操作简单

21、，管理自然得心应手 UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统，以智能控制为核心， 采用良好的人机界面、 触摸式操作，可实现中央空调系统的自动控制、联动、自动报警及故障自动切换功能， 操作简单，有利于及时掌握设备的运行情况和统计负荷数量， 减轻运行及维护人员的工作强度。UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统可选择采用多个控制节点， 不仅可以在现场操作机组运行，而且可以在中央控制室操作并实时监控机组各参数，方便管理。（2）优化能量传输回路，全面提升节能效果 UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统，采用了计算机模糊控制技术，实现“自然曲线”动态负荷跟随， 保障了末端的服务质量和需求， 根据

22、系统的实际所需冷量来调节主机供给量， 提高机组工作效率，在保证各末端区域温度要求的前提下，最大限度地降低空调机组能耗。 提高中央空调机组制冷效率，达到较高的节能效果。（3）零频零压启动风机水泵机组，充分降低电机损耗当电机通过启动时， 将会产生 7 到 8 倍的电机额定电流， 这个电流值将大大增加电机绕组损耗并产生热量， 从而降低电机的寿命。 通常情况下，电机启动时， 电流剧增， 电压也会大幅度波动， 电压下降的幅度将取决于电机功率的大小，电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备跳闸或工作异常，如 PC 机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统，

23、可以零频零压地启动机组，充分的降低启动电流，提高电机绕组承受力，降低电机维护成本，延长电机的使用寿命，延长机组整体生命周期。（4）改善网络用电环境，优化系统电力品质UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统，能在零频零压的状态下逐渐启动，最大程度上消除电压波动，改善网络用电环境。同时，在中央空调系统的运行中， 机组通常会根据负荷变化不停地加载、卸载或停机、开机、循环工作，压缩机、电磁阀时常工作在曲线变化中， 压缩机在不断变化的同时产生大量的谐波，造成电网污染，电压波形发生严重畸变， 造成供电系统出现许多异常现象和故障。 UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统， 根据负荷运行情况， 采用内部

24、的优化曲线实施调整自动运行， 减少了机组负荷突变对电网的骤然冲击， 减少了对电网的污染， 提高了系统用电品质。（5）减少设备机械磨损，消除水锤现象损害 UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统，根据负荷运行情况，采用内部的优化曲线自动运行，实施调整运行曲线，减少压缩机加载、卸载次数，减少管网或回路压力及温度骤然变化， 降低各回路参数波动范围，优化回路承受压力曲线，降低系统的冲击， 可大大减少中央空调设备的机械磨损。在中央空调电机启动或停止瞬间， 人们都会听到管道中发出 “咚”的声音， 这就是水锤现象。这是因为电机启动或停止时都是状态的剧变，启动时使管道中静止的冷冻、冷却水突然加速，停止时又使

25、管道中的冷冻、 冷却水突然停止， 对管道的各种阀门和电机造成巨大的冲击， 增加机械磨损，减少了机械的使用寿命。UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统，很好的解决了这一问题。 UniLOOP- 优路中央空调节能控制系统按照预存的特征曲线适时优化， 减少骤然下降或上升， 降低管网回路各参数变化对管网的影响， 避免了冲击现象，有效的消除了水锤现象，从而实现节电降耗和延长系统设备使用寿命的双重功能。2电掌门电效控制系统PMG电掌门，是亚太电效系统（珠海）有限公司专门为楼宇照明及配电而研发的电效管理系统。它具有节约用电和保护用电设备的双重功能，除可应用于楼宇照明外， 也可广泛应用于其他装置有高压钠灯

26、、 汞灯、卤素灯等气体放电灯的场合。(1). 产品原理PMG 采用无级定点调整及高阻态电抗调压技术研发而成，其控制原理如下 :输入电压经限幅采样，低通滤波，信号整形， A/D 转换并输入单片机，单片机发出控制信号，经信号放大，功率驱动切换， 从而调整输出电压。 此种技术同比国内外普遍采用的调谐电抗调压技术有其先进性，此种技术自身不产生谐波， 可直接启动负载，对负载电流浪涌系数无限制， 且其代维南输入网络呈高阻态， 能较好地抑制输入电压、 电流的瞬变，此系列产品在实际现场应用中效果好， 负载运行稳定性好，获得用户的好评。(2). 产品特性1）产品采用微电脑控制， 使用方便、人性化、可单独运行。可

27、由用户已有的自控系统控制开关机。2）预热时间完全满足负载的启动。3）分档控制节电率 （节电率、 节电率、节电率、节电率）。4）负载电流超过额定电流的 1.25倍时，系统自动旁路报警。5）输出电压低于 180V时，系统自动旁路报警。6）具有负载电流自动检测功能， 当系统检测输出无负载电流时，系统自动切换至全压输出状态。检测输出有负载电流时， 系统自动切换至预热状态。7）具有手动强制旁路功能。8）故障旁路。(3). 功能优势1）PMG自身不产生谐波P2）MG的无级定点调整功能3）铁芯结构：采用特殊工艺设计， 三柱式切割铁芯结构，高磁通率，低损耗、高效率，重量轻，体积小；4）线圈结构：在技术上采取采

28、用国际先进的磁学理论而设计的一种混合式的电磁转换系统，内部线圈结构工艺上是由一个串联的磁势平衡系统和一个并联的无级励磁调整系统连接在一起，同时装置内部附有消减电力网传送来的高次谐波分量的阻波和陷波回路，当输入电压加入到各组线圈上， 励磁线圈所产生的磁通是由各相励磁线所产生的磁通交汇在同一个三柱式铁芯上的， 保证三相铁芯柱上的磁势得到动态调整和平衡；5）电压调整：定点；6）动态磁势调整：无级。7） 容 入最新研发的消谐模块， 可以最大限度的消除电网产生的各次谐波。3系统安全节电产品UniSaver-G4 产品特性为楼宇精密设备、工商业、制造、海运、化工等各种行业的电力分配系统提供自动化的安全保护

29、；清除带破坏性浪涌、瞬变；提升全系统的电力工作效率；延长所有用电设备的使用寿命；内部的铜母线条结构， 连线最短，最大可能减小阻抗，可保证改善箝位性能；可拔插式模块保证正向连接，易于更换；每相工作状态指示灯和每个模块工作状态指示灯，灯亮表示正常工作，灯灭表示故障；连接线为 #11AWG多股绞合线；全部采用固态和气态双向传输元件；内置式防火设计，表面使用 100%惰性环氧树脂以保持在火警失效状态下的回路完整性， 防火级别通过 94VO和 UL认证；外形尺寸： 300260166（长宽高单位： mm）；模块尺寸： 15047102（长宽高单位： mm）。技术说明（1）产品原理简介：UniSaver

30、G4-SPEED是专门设计用于瞬变浪涌和部分谐波抑制的系统安全节电装置， 单相箝位电压为 275V，现场安装通过实行多级布控，在电路系统中形成一个瞬变抑制网， 将外部和内部产生的瞬变浪涌及时、 迅速地加以抑制和对地泄放，从而有效消除瞬变、 浪涌对供电系统的干扰，降低整个系统的能耗。UniSaver G4-SPEED可有效抑制供配电系统中由于电子器件、 交流接触器的开闭及负荷变化所引起 瞬流、浪 涌 、谐 波 。 由于 UniSaver G4-SPEED能够快速地抑制掉线路中的瞬变、浪涌和大部分高次谐波，将减少供电线路的感抗、容抗和涡损，特别是通过对变压器、 低压补偿柜、负载间能量置换过程中产生

31、的高频次瞬时过电压的抑制，不仅给我们创造了相当大的节电空间，还对终端设备特别是数控机床能起到了较好的保护效果。（2）定量分析：a：频繁启停的特别活跃负载，1、 瞬变发生的频次： 180000 4320002、 浪涌 ：高 阻 抗 6KV，波形 0.5us100KHZ 低阻抗 500A3、 因瞬变和浪涌增加的能耗： 30% 50% 例如：行车等低压负载，其实际应用中的节电率范围： 15% 44%b：负荷工况变化较大的活跃负载1、 瞬变发生的频次： 60000 1810002、 浪涌：高阻抗 6KV，波形 1.2/50US ，低阻抗500A3、 因瞬变和浪涌增加的能耗： 25% 30% 例如：炼钢厂剪断机、烧结车间破碎机、大厦宾馆的中央空调：实际应用节电率为 12%-21% c：一般性低压设备：1、 瞬变产生的频次： 9000 600002、 浪涌：高阻抗 6KV，波形 0.5US 100KHZ 低阻抗 200A3、 因瞬变和浪涌增加的能耗：15% 25%3）UniSaver G4-SPEED的作用1、缓冲节电绝大部分用电企业都装有感性电度表来反映电力使用情况。 驱动电度表表盘的同时性力矩的大小， 取决于电路中同时性电压与线电