摘要:能耗分析是建筑節(jié)能的必要環(huán)節(jié)。對于醫(yī)療用建筑來說，其功能復(fù)雜，環(huán)境要求嚴格，相對于其他公共建筑，醫(yī)療建筑的能耗要高得多。目前，專門針對醫(yī)療建筑能耗指標的研究相對較少。文中通過對山東省某醫(yī)院用能現(xiàn)狀進行調(diào)研，對醫(yī)療建筑中各類用能指標及占比進行了分析，說明了醫(yī)療建筑能耗的主要影響因素，對于發(fā)現(xiàn)醫(yī)院建筑的節(jié)能潛力，開展節(jié)能工作具有重要意義。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院建筑；分項能耗；能源審計

0引言

近幾年，全社會建筑面積總量在不斷增加，建筑業(yè)總產(chǎn)值高速增長，平均年漲幅保持在14.3%左右。據(jù)統(tǒng)計，我國的高能耗建筑在既有建筑中占據(jù)95%的比例。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，山東地區(qū)醫(yī)院在2010～2014年期間，增幅達34%,小型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院逐步發(fā)展為體量較大的大型醫(yī)院，如圖1所示。建筑面積的增加必然帶動能耗的增長，建筑能耗強度持續(xù)增大，建筑面積持續(xù)增加，長此以往，能源和發(fā)展就會形成深層次的矛盾，嚴重制約國家能源調(diào)整。能耗的增加，很大程度上與設(shè)備運行耗能大、人員密集等因素密切相關(guān)，而這些又是醫(yī)院建筑的顯著特點，因此在大型公共建筑中，醫(yī)療建筑能耗尤為突出。

圖1山東省醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)數(shù)

醫(yī)院是治療疾病和恢復(fù)體質(zhì)的場所，其空間構(gòu)造、內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量、用能特點等與一般的公共建筑有很大的不同，加之疾病的變異和多樣性，人員在建筑內(nèi)停留的不定時性，使醫(yī)療建筑成為公共建筑中功能復(fù)雜多樣、綜合性能強的特殊建筑。醫(yī)療建筑能耗仍有可能繼續(xù)有所上升l2),因此醫(yī)院的建筑節(jié)能問題引起了國內(nèi)外學(xué)者一系列的相關(guān)研究和分析，醫(yī)院節(jié)能工作的順利開展，離不開醫(yī)院用能模式的分析和能耗定額的確定。

為了加強醫(yī)院建筑行業(yè)節(jié)能管理，明確其能耗消費領(lǐng)域，結(jié)合對山東地區(qū)某大型醫(yī)院的能源審計，分析能源流向，并給出了能耗消費狀況及相關(guān)的節(jié)能建議。

1山東省大型醫(yī)院建筑的能源審計分析

能源審計是具備相關(guān)資質(zhì)的審計單位對建筑所做的能耗統(tǒng)計及分析，在整個審計過程及后續(xù)數(shù)據(jù)處理階段，遵循國家現(xiàn)行法律法規(guī)、行業(yè)標準，通過對實際用能單位的檢測、統(tǒng)計、計量給出能源消耗水平及相應(yīng)的節(jié)能建議。

文中以山東省沂水中心醫(yī)院為例，對其進行能源審計，以此為例分析醫(yī)院建筑中用能不合理的地方，以便進一步開展節(jié)能工作。在文中將該建筑物稱之為A建筑。醫(yī)院內(nèi)各單體建筑早建于1988年，后經(jīng)過多次改造和擴建，晚建于2012年，建筑面積達141427m。

1.1醫(yī)院建筑的能耗構(gòu)成

醫(yī)療建筑能源類型繁多，用能系統(tǒng)多樣，使用時間不一致，因此熟悉醫(yī)療建筑能耗分布情況，是醫(yī)院建筑節(jié)能的基礎(chǔ)。不論是公共建筑的研究，還是只是針對醫(yī)療建筑的研究，在進行數(shù)據(jù)整理過程中，按能源種類分為電耗(照明系統(tǒng)、辦公設(shè)備、電梯、空調(diào)通風(fēng)設(shè)備、給排水系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、消毒洗衣)、天然氣耗量(衛(wèi)生熱水、采暖、空調(diào)系統(tǒng)、消毒洗衣)、油耗。

在進行能耗分析的過程中，為了更直觀地比較各類能耗之間的所占比重，通過將熱水、天然氣、油耗等折算為電力，即等效電法來顯示各項能耗指標。

1.2熱力能耗分析

該醫(yī)院冬季供暖采用2種熱源：一是燃氣鍋爐產(chǎn)生85/60℃熱水，末端通過散熱器采暖；二是通過溴化鋰吸收式制冷機制備熱水，通過中央空調(diào)系統(tǒng)為房間提供必要的熱量，這一部分承擔(dān)剩下的所有供暖區(qū)域的采暖。總采暖面積為11197m2。根據(jù)醫(yī)院提供的天然氣消耗清單，除去用于消毒熱水等非供暖的消耗外，將用于熱力部分的天然氣耗量折算為電力，系數(shù)為7.156kWh/m3,僅熱力部分的能耗指標為74.3kWh/(m2·a),如表1所示。

表1醫(yī)院天然氣消耗清單

天然氣用于生產(chǎn)消毒、生活熱水，其日用量根據(jù)調(diào)研結(jié)果，分別為680m3、320m3；另外，醫(yī)院現(xiàn)有一雙效蒸汽吸收式制冷機，蒸汽由消耗天然氣產(chǎn)生，根據(jù)醫(yī)院提供的天然氣消費賬單，將鍋爐用天然氣與制冷機用天然氣分開統(tǒng)計，月消耗數(shù)據(jù)。如圖2所示。

圖2醫(yī)院逐月天然氣耗量趨勢圖

日常使用天然氣進行必要的生活熱水及消毒用水的生產(chǎn)，熱水的產(chǎn)生一部分是有雙效蒸汽制冷機獲得，因此，制冷機用氣是存在的，另外，可以看出在6～9月以及12月到次年3月份出現(xiàn)2個用氣高峰，這兩個高峰期的出現(xiàn)，是由于蒸汽溴化鋰制冷機的使用造成的。鍋爐用氣量僅在冬季12~3月出現(xiàn)一個高峰，這是因為承擔(dān)了部分冬季采暖負荷造成的。

1.3電耗分析

由于醫(yī)院設(shè)備對電力的要求不同，該院配備6臺變壓器，分別負責(zé)不同的區(qū)域供電。結(jié)合醫(yī)院提供的電耗賬單，得到醫(yī)院1a的電力消耗情況，如圖3所示。

圖3醫(yī)院逐月耗電量趨勢圖

年總電量為12212999kWh,電力消耗隨醫(yī)療設(shè)備的啟用時間密切相關(guān)，跟據(jù)月消耗電量趨勢圖，在7~9月以及12月至次年2月這段時期出現(xiàn)用電量高峰，主要是因為夏季及冬季空調(diào)的使用相關(guān)。

1.4油耗分析

主要為醫(yī)院公務(wù)用車及救護車的消耗量，據(jù)統(tǒng)計共17輛車，救護車的數(shù)量為5臺。根據(jù)提供的油費賬單，得到油耗數(shù)據(jù)，按系數(shù)折合為電力，其油耗指標為6.45kWh/(m2-a)。

圖4醫(yī)院逐月油耗趨勢圖

2能源結(jié)構(gòu)分析

2.1能耗指標

經(jīng)調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，引入等效電法，將各能耗數(shù)據(jù)分列如表2所示。按能源種類分為電耗、天然氣、油耗這3類，可以看出電耗所占的比重總能耗為162.74kWh/(m2-a),建筑能耗很高。

表2醫(yī)院能耗指標

2.2電耗結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)醫(yī)院內(nèi)醫(yī)用設(shè)備、辦公設(shè)備等使用情況，將建筑電耗進行細致劃分，研究影響電力消耗的主要因素，先將其分為9類，分別為照明、辦公設(shè)備、電梯、空調(diào)設(shè)備、供暖設(shè)備、給排水設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、消毒洗衣、飲用熱水。

數(shù)據(jù)分析表明，在諸多用電分項中，空調(diào)設(shè)備的用電量占總用電的42.3%,其次為醫(yī)療設(shè)備用電和消毒洗衣用電，分別占15.4%和11.7%,其較高的用電量與床位數(shù)及病房使用率密切相關(guān)。醫(yī)院的特殊性，使得消毒用電及生活熱水用電有所增加，如圖5所示。

空調(diào)設(shè)備42.3%

供暖設(shè)備3.6%

飲用熱水，7.1%

電梯，2.3%’

給排水設(shè)備0.2%消毒洗衣11.7%

醫(yī)療設(shè)備15.4%

照明7.8%

辦公設(shè)備5.6%

圖5分項電耗示意圖

2.3天然氣耗量結(jié)構(gòu)分析

天然氣消耗占單位建筑能耗的43%,對醫(yī)院用天然氣的單位進行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)天然氣主要流向4個方面，分別為衛(wèi)生熱水用氣、供暖用氣、制冷機用氣、消毒熱水用氣，其各部分所占比例如下，空調(diào)制冷機用氣量占65%,為主要用氣單位，如圖6所示。

空調(diào)制冷65%

圖6天然氣消耗結(jié)構(gòu)分析

3節(jié)能建議

能耗數(shù)據(jù)分析是進行節(jié)能量計算、節(jié)能潛力分析、開展節(jié)能工作的重要依據(jù)，是提高能源利用率、節(jié)能減排的重要手段。通過對該大型三級甲等醫(yī)院的能耗數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)其電力消耗仍占建筑能源消耗的主要部分，而且不管在電力消耗還是天然氣耗量中，空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗占比重，為降低能耗，有如下建議：

（1）在新建建筑過程中，提高圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能，對在節(jié)能建筑標準頒布前建成的建筑，逐步進行外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造，減低圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，減少熱損耗。

（2）合理設(shè)置室內(nèi)環(huán)境溫度，防止因個別病人需求導(dǎo)致夏季空調(diào)溫度過低、冬季過高的情況的發(fā)生，建議夏季空調(diào)不低于26℃,冬季≤20℃。

（3）對于醫(yī)院內(nèi)部的非節(jié)能燈具進行節(jié)能改造，加強聲光兩控的燈具的使用。

（4）注意熱回收技術(shù)的運用，過度季節(jié)盡量使用自然通風(fēng)的應(yīng)用。

（5）建立專門的能源管理機構(gòu)，設(shè)立分項計量裝置，更有依據(jù)地進行電耗的節(jié)約。

4 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供了良好的技術(shù)平臺。

4.2平臺組成

安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維"一體化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預(yù)警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時預(yù)警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統(tǒng)

（1）醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設(shè)備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設(shè)備和遠方控制及其他設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。

（2）醫(yī)院變電所運維云平臺解決方案

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到工作人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

（3）醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制等設(shè)備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員安全，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

（4）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)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，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準約束值、標準值、引導(dǎo)值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

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

⑦　對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、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行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

（5）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，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標準導(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)場控制和值班室遠程控制相結(jié)合。

（6）醫(yī)院智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。

（7）醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的預(yù)警子系統(tǒng)，由電氣火災(zāi)監(jiān)控主機、電氣火災(zāi)監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器以及測溫式電氣火災(zāi)探測器組成，通過現(xiàn)場總線構(gòu)成一套完整的預(yù)防電氣火災(zāi)的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成至企業(yè)消控室監(jiān)控系統(tǒng)。

醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設(shè)置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣安全預(yù)警。現(xiàn)場設(shè)置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號，關(guān)注門診樓、住院樓、醫(yī)技樓等區(qū)域漏電或者電纜發(fā)熱等問題。

（8）醫(yī)院消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院消防安全非常重要，消防設(shè)備比較多，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。

消防設(shè)備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設(shè)置區(qū)域分機采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關(guān)狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

（9）醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災(zāi)后自動關(guān)閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當(dāng)防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。