1.設(shè)計原則
綠色智能建筑基礎(chǔ)框架的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計對醫(yī)療建筑中的機電設(shè)備的實施和維護(hù)都很重要。機電服務(wù)的設(shè)計對于建筑的安全和有效運行至關(guān)重要。系統(tǒng)架構(gòu)、機電服務(wù)和相應(yīng)的設(shè)備與軟件構(gòu)成了理想化的平衡金三角,只有金三角中各個因素平衡、統(tǒng)一合作,才能實現(xiàn)最大的作用力,如圖2-1所示。
在建筑物內(nèi)需要達(dá)到這種平衡的最主要設(shè)備及服務(wù)包括電力傳輸系統(tǒng),暖通空調(diào)及水系統(tǒng)和集成控制系統(tǒng)。
2.電力輸配
2.1 電力輸配基本原則
醫(yī)療建筑通常都很復(fù)雜,從結(jié)構(gòu)到功能上,需要集成并滿足多種不同的工作應(yīng)用, 如臨床系統(tǒng)、運營系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、政府系統(tǒng)等。
這其中包含有:
關(guān)鍵醫(yī)療工作區(qū):手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)病房、實驗室、心理看護(hù)中心等。
關(guān)鍵非醫(yī)療工作區(qū):患者數(shù)據(jù)系統(tǒng)(如醫(yī)院機房和醫(yī)院數(shù)據(jù)中心)。
重要醫(yī)療區(qū):病房、常規(guī)治療和放射治療病房、隔離病房、手術(shù)室等。
非關(guān)鍵醫(yī)療區(qū):走廊、護(hù)士站、病患娛樂區(qū)。
非關(guān)鍵且非醫(yī)療區(qū):停車場、室外空間、商店、餐廳和消毒處。
因此,醫(yī)療建筑不僅須依賴于商業(yè)負(fù)荷(如計算機、服務(wù)器和照明系統(tǒng))及工業(yè)負(fù)荷(如視頻設(shè)備、干洗設(shè)備和醫(yī)用氣體系統(tǒng)),而且還依賴于電力醫(yī)療負(fù)荷(即醫(yī)療設(shè)備、手術(shù)室、隔離病)來提供病患醫(yī)療服務(wù)。
2.2 醫(yī)院關(guān)鍵負(fù)載
醫(yī)院的關(guān)鍵活動及關(guān)鍵服務(wù)部門是不允許電力中斷的,如手術(shù)室、血透室、重癥監(jiān)護(hù)室和數(shù)據(jù)中心等。這些關(guān)鍵電力的供應(yīng)是攸關(guān)生死的。但事實上,由供電可靠性和電能質(zhì)量引發(fā)的問題經(jīng)常被低估,進(jìn)而會在未來可能對生命、財產(chǎn)、技術(shù)運營、環(huán)境和醫(yī)院聲譽造成嚴(yán)重的后果。
世界上沒有零風(fēng)險的事情,但是可以通過采用“有效的集成”來避免失誤。總的來說,這個策略由醫(yī)院管理層認(rèn)定的關(guān)鍵行為和服務(wù)需求所構(gòu)成,采用經(jīng)由驗證和確認(rèn)的架構(gòu)技術(shù)解決方案,并在不同階段(建筑設(shè)計階段及建設(shè)階段)中得以實現(xiàn)。主要目的是保證電力供應(yīng)的可靠性和適用性,保證醫(yī)院所有工作和系統(tǒng)在任何情況下都能維持正常運行。
2.3 電力輸配系統(tǒng)
安全可靠的電力系統(tǒng)對醫(yī)院日常運行的各方面都很重要。電力基礎(chǔ)設(shè)備的主要設(shè)計考慮包括以下幾方面。
2.3.1 電力輸配和電力監(jiān)視架構(gòu)
根據(jù)建筑內(nèi)電力設(shè)備的不同負(fù)荷等級設(shè)計電力傳輸構(gòu)架:
設(shè)計規(guī)劃冗余量大小及選型。
電力風(fēng)險分析。
可靠性、協(xié)調(diào)、避雷和電力諧波的研究。
監(jiān)控。
備用電源可用性的確保。
2.3.2 設(shè)備和軟件
為實現(xiàn)高適用性的醫(yī)院智能系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施通信,下述關(guān)鍵因素必須根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇及安裝。
中壓網(wǎng)絡(luò)、中壓回路的負(fù)荷分配
發(fā)電機組的選用
自動負(fù)荷卸載系統(tǒng)
低壓開關(guān)柜
手術(shù)室配電柜
電力監(jiān)視系統(tǒng)
不間斷電源的 UPS和靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)
2.4 典型構(gòu)架
典型的醫(yī)院構(gòu)架由多建筑群組成,超過500個病床和超過10個手術(shù)室,電力需求大于2000kVA以上。按照上述原則設(shè)計的一個典型大醫(yī)院的電力構(gòu)架,如圖2-2所示, 為一典型醫(yī)療建筑的電氣供應(yīng)系統(tǒng)圖。
3.電力系統(tǒng)關(guān)鍵元素
3.1 電力進(jìn)線和備用電源
電力進(jìn)線包括兩路來自于公共電網(wǎng)不同配電站的中壓進(jìn)線。每路進(jìn)線都承擔(dān)著單個建筑或建筑群的中壓環(huán)網(wǎng)配電任務(wù)。中壓環(huán)網(wǎng)配電的優(yōu)勢在于,如果有一條供電鏈路出現(xiàn)故障,可從另一條鏈路進(jìn)行切換供電,如圖2-2中的1號及2號進(jìn)線及中間母聯(lián)。這種切換可以通過手動或自動方式實現(xiàn)。如果電力供應(yīng)在市電源頭、變壓器或中壓開關(guān)柜母線處出現(xiàn)故障,發(fā)電機將啟動并接管醫(yī)院中壓回路供電。兩路市電須位于不同配電網(wǎng)間,并采用防火墻保護(hù)隔離。
3.2 中壓變電站和中壓環(huán)網(wǎng)配電
中壓變電站構(gòu)架一般為單回路配電網(wǎng)絡(luò),帶自動回路配置和三路進(jìn)線:兩路市電和一路后備發(fā)電機。
這個配置適合于大醫(yī)院,可以保證電源的安全可靠。如果一路市電出現(xiàn)故障,回路可以在3s內(nèi)切換到另一回路。作為可選項,單線系統(tǒng)中具有較高優(yōu)先級的變電站應(yīng)配有冗余變壓器并對高優(yōu)先級低壓柜供電。
3.3 備用電源
醫(yī)院關(guān)鍵負(fù)荷的備用電源可以由一至兩臺冗余發(fā)電機供電。發(fā)電機要根據(jù)實際需求選型以確保供應(yīng)所有不可卸載的關(guān)鍵負(fù)荷。
發(fā)電機采用N+1配置,這意味著N臺發(fā)電機就足夠可以承擔(dān)所有負(fù)荷,另外增加一臺作為備用。備用發(fā)電機連接到主低壓開關(guān)柜,故障發(fā)生后15s內(nèi)啟用。
電力中斷時,中央集中式UPS將承擔(dān)一級負(fù)荷,直到發(fā)電機起動并可正常供電。
3.4 高供電質(zhì)量低壓柜
主低壓開關(guān)柜需設(shè)計為由兩個成對的開關(guān)柜對同一個負(fù)載供電,由一個雙電源切換開關(guān)進(jìn)行切換取電。這種電力系統(tǒng)的設(shè)計改善了系統(tǒng)的適用性,并允許系統(tǒng)在進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)或應(yīng)急管理時需要關(guān)停所有的開關(guān)柜。當(dāng)中壓開關(guān)柜發(fā)生故障而關(guān)停時,負(fù)載可連接至移動發(fā)電機。同時,其他低壓柜根據(jù)需求優(yōu)先等級的劃分,由移動發(fā)電機進(jìn)行電源備用。
3.5 安全開關(guān)柜
安全開關(guān)柜從兩個高供電質(zhì)量低壓柜接入進(jìn)線。安全開關(guān)柜負(fù)責(zé)承擔(dān)一級負(fù)荷,如排煙機、火災(zāi)偵測及滅火系統(tǒng)、安全電梯等。應(yīng)采用移動發(fā)電機作為后備電源。
3.6 UPS不間斷電源
集中式UPS 承擔(dān)重要的關(guān)鍵負(fù)荷,如手術(shù)室、數(shù)據(jù)中心、生命維持設(shè)備。
UPS 配置必須始終在線的,考慮故障和維護(hù)保養(yǎng)狀態(tài)下的旁通回路需配置靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(STS)。
3.7 在線運行和維護(hù)保養(yǎng)
如果系統(tǒng)設(shè)計采用兩個互聯(lián)的開關(guān)柜或設(shè)計成如上文2.3.4提及的失電或斷電設(shè)計方案,低壓開關(guān)柜就可實現(xiàn)在線維護(hù)保養(yǎng)。
3.8 電力監(jiān)控系統(tǒng)
一個強弱電一體化集成的電力監(jiān)控系統(tǒng)給建筑設(shè)施管理人員提供了必要的管理工具,用于管理和控制電力網(wǎng)絡(luò),特別是管理中壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)的電源切換、市電斷電重啟(Power Failure Restart)及精密型的電力需量控制(Power Demand Control)及負(fù)荷卸載。同時強弱電一體化電力監(jiān)控系統(tǒng)可在不影響醫(yī)院運營安全的情況下提供以下功能。
中壓回路監(jiān)視和配電。
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視。
電力傳輸系統(tǒng)配電狀態(tài)監(jiān)視。
報警監(jiān)視,包括通過報警短消息發(fā)送到維護(hù)保養(yǎng)人員的手機或移動設(shè)備。
發(fā)電機測試信息,包括運行時間和后續(xù)跟蹤等。
應(yīng)急管理工具和修復(fù)支持。
能耗數(shù)據(jù)。
維護(hù)保養(yǎng)信息。
時間和報警的可追溯性。
數(shù)字信息的錄像管理及聯(lián)動事件。
數(shù)字門禁系統(tǒng)及聯(lián)動設(shè)備管理。
ISO50001合規(guī)管理系統(tǒng)。
能耗實體建模與對標(biāo)。
綠色醫(yī)院認(rèn)證記錄。
智能數(shù)據(jù)提供及管理。
自動的電力系統(tǒng)故障分析專家系統(tǒng)等。
3.9 電力系統(tǒng)要求
在基礎(chǔ)設(shè)施高度適用性的保證下, 電力系統(tǒng)需滿足以下基本需求。
3.9.1 中壓部分
國標(biāo)《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》GB/Z 29328-2012要求:
一級重要電力用戶宜采用雙電源供電。
3.9.2 低壓部分
國標(biāo)《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》GB/Z 29328-2012要求:
重要電力用戶的供電電源應(yīng)采用多電源、雙電源或雙回路供電。當(dāng)任何一路或一路以上電源發(fā)生故障時,至少仍有一路電源應(yīng)能滿足關(guān)鍵負(fù)荷的不間斷供電。
重要電力用戶的供電系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)簡單可靠,簡化電壓層級。如果用戶對電能質(zhì)量有特殊需求,應(yīng)當(dāng)自行加裝電能質(zhì)量控制裝置。
4.信息及通信技術(shù)(ICT)的設(shè)計
4.1 一體式信息及通信網(wǎng)路
一個集成的系統(tǒng)需要各個系統(tǒng)在不同層面上實現(xiàn)通信才能給用戶帶來增值。在醫(yī)院內(nèi)部需要搭建一個統(tǒng)一的信息通信技術(shù)(ICT)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)間通信,并允許不同用戶隨時獲取所需且得到授權(quán)的目標(biāo)信息。整個建筑系統(tǒng)采用集成化網(wǎng)絡(luò),從而帶來在投資成本(CAPEX)和運營成(OPEX)上的雙重收益。
4.2 投資成本(CAPEX)的收益
一體化布線、建筑和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備帶來如下收益。
采用同一個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)可大大減少布線工作及相應(yīng)成本。線纜的總長和平均長度均得到節(jié)約。采用標(biāo)準(zhǔn)線纜(CAT6雙絞線等)和通用網(wǎng)口(RJ-45等)相比于采用特殊線纜和不同應(yīng)用端口將帶來更多益處。當(dāng)采用較少的線纜和可復(fù)制的標(biāo)準(zhǔn)施工方式時,布線的人工成本也將得到相應(yīng)減少。
采用一個集成的信息通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)可減少系統(tǒng)間驗收的時間,從而節(jié)省建設(shè)工時,降低成本。
信息通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)(ICT)中主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用數(shù)量也將減少。每個獨立系統(tǒng)不需要專用的交換機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機容量可大幅優(yōu)化,節(jié)約成本。
4.3 運營成本(OPEX)的收益
4.3.1 提升網(wǎng)絡(luò)運行恢復(fù)能力
單個集成網(wǎng)絡(luò)相比于多個獨立網(wǎng)絡(luò)有更好的彈性和高可用性。高可用性可改善網(wǎng)絡(luò)運行時間(Up-Time)和整個系統(tǒng)的適應(yīng)性。
單個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管和診斷可集成到一個系統(tǒng)內(nèi),當(dāng)單點故障發(fā)生時可比較快速地確定是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的問題還是設(shè)備本身的故障。例如一個網(wǎng)絡(luò)交換機端口故障可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)攝像機圖像丟失,對此現(xiàn)象的第一反應(yīng)往往是先檢查攝像機,此時如果系統(tǒng)帶有網(wǎng)絡(luò)診斷功能,則可通過網(wǎng)絡(luò)交換機檢測輕松定位此故障而無需浪費做檢查攝影機的無用功。
設(shè)計網(wǎng)絡(luò)防火墻可阻擋未授權(quán)的登錄及網(wǎng)絡(luò)資源的使用。
遠(yuǎn)程登錄可通過安全的方式(如VPN和一次性密碼One TimePassword),允許遠(yuǎn)程按密碼授權(quán)登錄到網(wǎng)絡(luò)。比如,維護(hù)保養(yǎng)人員可遠(yuǎn)程登錄建筑管理系統(tǒng)(BMS)實現(xiàn)建筑設(shè)備維護(hù)保養(yǎng),但不允許遠(yuǎn)程登錄到視頻監(jiān)控(Video Surveillance)或門禁系統(tǒng)(Access Control)。
開放性和靈活性允許未來科技發(fā)展(如ZigBee和RTLS電子標(biāo)簽可輕松運用于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)/IP通信),采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的IP 通信定位比混合多種技術(shù)來定位會更方便及有效。
在設(shè)施管理方面,無線連接允許移動設(shè)備持續(xù)連接到集成系統(tǒng)。比如,設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)可通過連接到WLAN遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)運行,或者在設(shè)備就地使用管理系統(tǒng)來了解系統(tǒng)的運行狀況。
以太網(wǎng)供電技術(shù)(POE)減少了維護(hù)保養(yǎng)和重新配電的成本。以太網(wǎng)供電的設(shè)備可重新安裝于任何網(wǎng)口,而不需要排布新的電源線。
遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)減少了呼叫值班人員的費用,亦可更快解決問題。比如,當(dāng)報警發(fā)生時,可透過智能樓宇監(jiān)控及視頻監(jiān)控來遠(yuǎn)程查看是否需要立刻到現(xiàn)場處理問題。
可對應(yīng)不同的管理工作,有針對性地提供監(jiān)視及控制界面。比如:HVAC、攝像機、門禁、電力、能耗、數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)。
可以采用一個綜合的信息看板來提供建筑整體設(shè)備信息及設(shè)施管理信息。
4.3.2 改善員工生產(chǎn)率
智能員工信息系統(tǒng)允許員工對事件更快速地進(jìn)行反應(yīng)。比如,當(dāng)危及安全和生命的緊急事件發(fā)生時,相應(yīng)的應(yīng)急程序可通過護(hù)士站的智能觸摸屏發(fā)布顯示。
改進(jìn)的信息傳輸速度, 可節(jié)省員工在提出設(shè)施相關(guān)申請時的時間。
4.3.3 提升患者滿意度和安全水平
當(dāng)患者可以通過信息顯示終端直接與護(hù)士溝通,而不是通過護(hù)士呼叫的按鈕把護(hù)士叫過來說話時,員工的通信和反應(yīng)速度改進(jìn)了。
登錄到英特網(wǎng)可通過Web與朋友家人聊天、發(fā)郵件或進(jìn)行其他社交服務(wù),可提升客戶體驗及滿意度。
火災(zāi)或其他緊急事件時,信息可發(fā)送到患者界面。比如,逃生路線可以3D的形式在患者界面和逃生信息屏顯示。
4.4 信息及通信技術(shù)(ICT)網(wǎng)絡(luò)
信息通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)是智能建筑系統(tǒng)的中樞。設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時需考慮眾多因素,如功能、邏輯和物理需求等。其中功能需求是最重要的,因為信息通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)必須滿足所有終端用戶的需求和各子系統(tǒng)應(yīng)用的需求,同時還要滿足所有在網(wǎng)絡(luò)上運行的技術(shù)系統(tǒng)及各種的應(yīng)用程序。一旦終端用戶、系統(tǒng)和應(yīng)用的需求明確了,功能設(shè)計必須考慮網(wǎng)絡(luò)的邏輯和物理需求。邏輯和物理需求就是要考慮網(wǎng)絡(luò)的安全需求、適用性需求、建筑布局需求、布線需求等各種需求。只有采用這種設(shè)計方式才能被認(rèn)為是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木W(wǎng)絡(luò)設(shè)計。
無論從頂層的管理層到底層的現(xiàn)場設(shè)備, 醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的功能需求設(shè)計需根據(jù)系統(tǒng)集成功能需求而設(shè)計,圖2-3 展示了集成通信技術(shù)(ICT)網(wǎng)絡(luò)的需求,在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中應(yīng)充分考慮所有的集成功能需求。
集成的信息通信技術(shù)=網(wǎng)絡(luò)包括技術(shù)系統(tǒng),如BMS、安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和電力監(jiān)視系統(tǒng)等,臨床醫(yī)療的網(wǎng)絡(luò)還須考慮到患者隱私問題。這兩個網(wǎng)絡(luò)可采用同樣的光纖骨干,但是還是須使用不同的光纜芯數(shù),以便符合醫(yī)用系統(tǒng)要有專用信息通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的要求。
邏輯設(shè)計源自于功能設(shè)計,邏輯設(shè)計包含協(xié)議設(shè)計、拓?fù)湓O(shè)計、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計及安裝設(shè)計。盡管物理設(shè)計是設(shè)計階段的最后一步,但是安裝環(huán)境的物理事實必須被考慮在邏輯設(shè)計中。物理設(shè)計包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、布線、設(shè)備安裝、能耗、散熱和建筑布局等。一個簡單的邏輯設(shè)計如圖2-4所示, 為一典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)圖。
圖2-4中的設(shè)計顯示了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜桶踩氐取R蕴W(wǎng)交換機用于引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從配線間到醫(yī)院的數(shù)據(jù)中心。POE交換機用于向IP攝像機和其他POE產(chǎn)品供電。網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)及可靠性通過在數(shù)據(jù)中心增加后備交換機、環(huán)路連接服務(wù)器和環(huán)路布線間而得到提升。網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)及可靠性也通過在布線間、路徑和路徑之間增加額外的光纖實現(xiàn)通信線路冗余得到提升。同時還有很多其他技術(shù),如虛擬局域網(wǎng)、負(fù)載均衡、服務(wù)質(zhì)量(QoS),都可在設(shè)計時統(tǒng)籌考慮以用于搭建一個安全實用可靠的網(wǎng)絡(luò)。
5.醫(yī)院環(huán)境控制
醫(yī)療建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)要滿足不同的需求和高標(biāo)準(zhǔn)性能。HVAC是建筑系統(tǒng)集成過程中的元素之一,同時也在生命安全和健康中擔(dān)任重要責(zé)任。考證顯示,在很多情況下,一個全功能的暖通空調(diào)系統(tǒng)是患者康復(fù)的關(guān)鍵因素。一些案例中,環(huán)境控制在患者治療中扮演了很重要的角色。研究顯示,在良好控制環(huán)境下的患者康復(fù)率高于在沒有環(huán)境控制條件下的患者。
除了為患者康復(fù)提供良好控制的環(huán)境外,HVAC系統(tǒng)在感染控制中也承擔(dān)著重要角色。醫(yī)療建筑易于滋生大量致病微生物,需要嚴(yán)格的感染控制以保護(hù)醫(yī)護(hù)工作人員和患者健康。醫(yī)院內(nèi)的HVAC系統(tǒng)和其他類型的建筑一樣,需要通過控制溫/ 濕度、空氣流動、降低噪聲和異味、節(jié)能來提供舒適的環(huán)境;醫(yī)院內(nèi)的HVAC系統(tǒng)同時也承擔(dān)著額外的醫(yī)療支持功能,具體功能包括:
環(huán)境控制。
感染控制。
危險控制。
生命安全。
效能控制。
冷機群控。
冷機優(yōu)化運行。
維護(hù)保養(yǎng)管理。
手術(shù)室及隔離病房壓力梯度及層流控制。
5.1 環(huán)境控制
5.1.1 暖通空調(diào)
綠色智能建筑管理系統(tǒng)應(yīng)提供中央空調(diào)系統(tǒng)的準(zhǔn)確監(jiān)控,并保證滿足不同部門的設(shè)計要求。采用熱回收裝置初步處理室外空氣;使用溫?zé)崴P管(LTHW)、冷凍水(CHW)盤管和加濕設(shè)備向各個部門提供調(diào)節(jié)后的空氣;主通風(fēng)系統(tǒng)的下游空氣調(diào)節(jié)由區(qū)域空調(diào)來完成,如以變風(fēng)量末端(VAV Box)或就地再加熱設(shè)備;并將系統(tǒng)所有的空調(diào)信號反饋到主空調(diào)機組的負(fù)荷控制? 以達(dá)到系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。
所有設(shè)備的性能都需要被智能建筑管理系統(tǒng)記錄并審計以進(jìn)行監(jiān)控及性能分析。趨勢日志則被用于監(jiān)視系統(tǒng)性能及生成性能報告,以作為預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)的依據(jù),并用來找出對系統(tǒng)和患者造成環(huán)境影響的隱患。
醫(yī)護(hù)人員將被授權(quán)控制某些區(qū)域的溫濕度以改善工作人員和患者的舒適度、或調(diào)整任何需要與治療過程相配合的環(huán)境條件。系統(tǒng)的顯示和調(diào)節(jié)可通過智能顯示終端實現(xiàn)。為了實現(xiàn)特殊環(huán)境控制以配合治療過程,在空調(diào)系統(tǒng)下游增設(shè)額外的供熱和制冷系統(tǒng)也是必須的。
安裝在病房和其他部門主動式通風(fēng)區(qū)域的溫/濕度傳感器,需安裝于易保養(yǎng)維護(hù)的位置并持續(xù)監(jiān)視環(huán)境,并須將信號傳給主通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境的主動式控制。
5.1.2 空氣質(zhì)量
各科室的空氣質(zhì)量也須被綠色智能建筑管理系統(tǒng)監(jiān)視以保證最好的患者環(huán)境,傳感器可提供中央空氣質(zhì)量監(jiān)視,如煙感、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、空氣致污物,如揮發(fā)性有機溶劑(VOC)等。并由系統(tǒng)進(jìn)行綠色建筑所要求的最優(yōu)化運轉(zhuǎn),如空氣需量控制(air demand control)等控制。
在辦公區(qū)域或非醫(yī)療區(qū)域的通風(fēng)系統(tǒng)也可通過空氣需量進(jìn)行運行控制,風(fēng)機速率和流量根據(jù)該部門員工的出席數(shù)量決定。CO2傳感器監(jiān)視可確保空氣質(zhì)量,當(dāng)CO2含量過高時,可以提高新風(fēng)換氣次數(shù)以保證空氣質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。
5.1.3 噪聲控制
綠色智能樓宇系統(tǒng)必須監(jiān)控醫(yī)院內(nèi)部噪聲等級,以保證良好的聲學(xué)環(huán)境,這將改進(jìn)患者恢復(fù)速率、員工健康和工作效率。美國醫(yī)療的綠色指導(dǎo)書和LEED醫(yī)療建筑的評價系統(tǒng),也都包括了聲學(xué)設(shè)計的要求。
5.1.4 水系統(tǒng)
水系統(tǒng)的傳輸設(shè)計對于通風(fēng)系統(tǒng)提供環(huán)境控制至關(guān)重要。供熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水和中央冷凍水系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凍水,都由水泵傳輸?shù)礁鞣N供熱和制冷的終端設(shè)備。所有的水泵可配置智能變頻器,并可連接到智能建筑管理系統(tǒng)以進(jìn)行控制及能效管理。
一般空調(diào)供熱系統(tǒng)可分為兩個控制區(qū)域。第一個控制區(qū)域稱為空調(diào)內(nèi)區(qū)供熱,即建筑物內(nèi)部(遠(yuǎn)離室外環(huán)境),熱水供應(yīng)到內(nèi)區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)和加熱末端,提供相對恒定加熱,其末端盤管設(shè)計往往采用一個相對固定的送風(fēng)溫度。第二個控制區(qū)域稱為空調(diào)外區(qū)供熱,為外圍加熱,加熱需求與室外環(huán)境成反比例,以協(xié)助控制建筑外圍溫度,平衡舒適度與能耗。
冷凍水系統(tǒng)同樣也傳輸?shù)酵L(fēng)系統(tǒng)的冷卻盤管、數(shù)據(jù)中心及醫(yī)療冷庫的就地冷卻裝置。冷凍水設(shè)計為恒溫供水。這些區(qū)域的溫度控制很關(guān)鍵,溫度升高一度或者冷凍水系統(tǒng)的故障就會對醫(yī)療研究和數(shù)據(jù)信息造成嚴(yán)重影響。冷凍水系統(tǒng)的溫度傳感器如同冷機系統(tǒng)的顯示指針,監(jiān)視著冷機的供水溫度。當(dāng)環(huán)境條件與設(shè)計條件不符合時,報警系統(tǒng)即通過郵件及短消息即時發(fā)送到相關(guān)人員。
水泵系統(tǒng)需根據(jù)末端需求進(jìn)行智能控制,保證在低需求時能啟動降低能耗的控制手段。在水管上也要安裝不同的壓力傳感器,用其量測到的壓力來控制水泵變頻器的運轉(zhuǎn)頻率,在低冷熱源的需求狀態(tài)時降低水泵能耗。
5.1.5 感染控制及空氣污染控制
通風(fēng)系統(tǒng)需要仔細(xì)設(shè)計,限制空氣內(nèi)致污物傳播到醫(yī)院內(nèi)部的其他區(qū)域。綠色智能建筑管理系統(tǒng)可用于阻斷空氣致污物的傳播路徑。
5.1.6 過濾
為維持新風(fēng)換氣次數(shù)的嚴(yán)格要求,主通風(fēng)系統(tǒng)需要為各個科室提供定量的新風(fēng),同時滿足《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2013中要求的換氣次數(shù)。新風(fēng)通過通風(fēng)系統(tǒng)中的各級過濾器,以降低氣流中的致污物進(jìn)行空氣凈化。
空調(diào)系統(tǒng)所有過濾器的狀態(tài)都需被監(jiān)視,一旦過濾器變臟或阻塞,維護(hù)保養(yǎng)團(tuán)隊?wèi)?yīng)馬上知曉,以便立刻清洗或更換過濾器。這是因為當(dāng)過濾器變臟時,控制系統(tǒng)為保證末端空間的風(fēng)量及換氣次數(shù),送風(fēng)機馬達(dá)的變頻器將采取高頻率(高速)運轉(zhuǎn)來克服過濾器引起的壓降,以確保醫(yī)療空氣品質(zhì)的安全,造成能耗的顯著上升。
空調(diào)系統(tǒng)過濾器變臟的狀態(tài)和變頻器頻率需被控制系統(tǒng)記錄并生成報告,報告應(yīng)顯示由于臟過濾器增加的能耗及更換的時間,同時變頻器散熱器的溫度也必須進(jìn)行監(jiān)視,并進(jìn)行清潔保養(yǎng),以避免變頻器散熱器因受灰塵影響散熱而造成的設(shè)備故障。
5.2 環(huán)境控制和監(jiān)視構(gòu)架
構(gòu)架設(shè)計要保證最大的適用性和減少單機失效的幾率。主要關(guān)鍵設(shè)計因素包括:
采用分布式配電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)服務(wù)于空調(diào)系統(tǒng)的主要設(shè)備和一般設(shè)備。
分布式的智能控制設(shè)計。
采用點對點交互通信。
高彈性及適用性的通信構(gòu)架。
設(shè)備冗余系統(tǒng)的考慮。
5.3 設(shè)備與軟件
為保證綠色智能建筑管理系統(tǒng)的通信基礎(chǔ)構(gòu)架得以實現(xiàn),應(yīng)考慮下述因素以達(dá)到高彈性的操作目標(biāo):
圖形操作界面:基于不同角色視角,采用圖形化用戶界面,
并且與綠色建筑及能源管理體系互聯(lián)。
支持綠色建筑運營期內(nèi)的能源及環(huán)境控制數(shù)據(jù)采集。
支持節(jié)能建筑運營期內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能及實體能耗建模。
移動操作界面:便攜式用戶界面(從筆記本電腦、智能手機、iPDA和各種便攜式移動設(shè)備)。
控制盤:采用分散式智能化的成套DDC控制盤。
末端控制器:可連接以太網(wǎng)的各種控制器。
末端調(diào)頻設(shè)備:變頻器。
末端調(diào)節(jié)設(shè)備:電動調(diào)節(jié)閥和風(fēng)門驅(qū)動器。
末端傳感設(shè)備:傳感器、開關(guān)和現(xiàn)場安裝的各式監(jiān)控設(shè)備。
5.4 運行和維護(hù)保養(yǎng)服務(wù)
服務(wù)系統(tǒng)等級需滿足系統(tǒng)生命周期內(nèi)的性能需求,并采用通信產(chǎn)品支持下述的報警分析工作:
24 小時報警。
重復(fù)報警。
報警確認(rèn)直至報警清除的時間段。
未確認(rèn)報警的時間段。
硬接點報警。
失效報警的模板建立。
平均修復(fù)時間(MTTR)和平均無故障時間(MTBF)的相關(guān)報警。
人員使用狀態(tài)下性能優(yōu)化運轉(zhuǎn)報警。
系統(tǒng)授權(quán)報警。
以用戶為基礎(chǔ)的監(jiān)控點修改和手動操作功能報警。