1 材料與方法
1.1調(diào)查對象及信息獲取
調(diào)研的對象是上海市4所綜合醫(yī)院（A1、A2、A3、A4）和3所專科醫(yī)院（B1、B2、B3），其中B1醫(yī)院是公共衛(wèi)生類醫(yī)院。通過分發(fā)調(diào)查問卷和實(shí)地調(diào)研兩種方式，以及根據(jù)醫(yī)院后勤管理人員提供的數(shù)據(jù)以及相關(guān)醫(yī)院的分項(xiàng)計(jì)量信息，得到的主要信息除了有7所醫(yī)院的基本情況（醫(yī)院類型、等級、總建筑面積、總空調(diào)面積、床位數(shù)、門急診量、職工人數(shù)等）和2018年的能耗相關(guān)數(shù)據(jù)（電、燃?xì)狻⒆詠硭龋┩猓€獲得了醫(yī)院用能設(shè)備的信息和設(shè)備運(yùn)行情況等。
1.2研究方法及能耗評價(jià)指標(biāo)
分析目標(biāo)因素與總能耗關(guān)聯(lián)性使用的是Pearson系數(shù)（PCCs）。單位面積能耗與空調(diào)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗指標(biāo)被用于比較不同醫(yī)院的能耗水平，空調(diào)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗指標(biāo)包括單位面積空調(diào)冷源能耗、單位面積空調(diào)熱源能耗和單位面積空調(diào)水系統(tǒng)電耗。其中空調(diào)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗指標(biāo)為目標(biāo)能耗與對應(yīng)能耗使用面積的比值。
2結(jié)果
2.1醫(yī)院相關(guān)信息和全年耗值
醫(yī)院的建筑面積、核定病床數(shù)、門急診量、在職職工人數(shù)和醫(yī)院全年耗值見表1。綜合醫(yī)院的全年耗電量和全年總能耗均高于專科醫(yī)院。圖1給出了兩種能耗折標(biāo)煤在總能耗中的占比情況以及總能耗與建筑面積的關(guān)系，可以看出醫(yī)院總能耗隨著建筑面積增大而增大，在7所醫(yī)院中B3醫(yī)院的電折標(biāo)煤占比*高（96.9%）。
2.2 醫(yī)院能耗與影響因素的關(guān)系
醫(yī)院由于用能復(fù)雜，能耗受許多因素影響。為了分析核定床位數(shù)、門急診量和在職職工人數(shù)3個(gè)影響因素與能耗的關(guān)系，圖2給出了醫(yī)院核定病床數(shù)、門急診量和在職職工人數(shù)與總能耗的線性關(guān)系。按擬合效果來看，核定床位數(shù)和在職職工人數(shù)的線性擬合度相當(dāng)（R2 =0.93、0.94）。通過Pearson系數(shù)大小可以看出，醫(yī)院總能耗與三者均高度相關(guān)，核定床位數(shù)（PCCs=0.96）和在職職工人數(shù)（PCCs=0.97）的相關(guān)程度大于門急診量（PCCs=0.82）。
2.3 能耗指標(biāo)分析及對比
2.3.1 單位面積能耗指標(biāo)。圖3給出了7所醫(yī)院的單位面積綜合能耗值以及與合理值和先進(jìn)值要求[≤56 kgce/(m2 ·a)]，B3醫(yī)院單位面積能耗與合理值限值差距*小。
2.3.2 空調(diào)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗指標(biāo)。本次調(diào)研的7所醫(yī)院中，共收集到5所醫(yī)院6個(gè)獨(dú)立的空調(diào)機(jī)房系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)。圖4給出了單位面積空調(diào)冷源能耗、空調(diào)熱源能耗和空調(diào)水系統(tǒng)能耗水平。由于調(diào)研醫(yī)院中的空調(diào)制冷主機(jī)包括電制冷主機(jī)和直燃型溴化鋰空調(diào)主機(jī)，能源形式分為電力和天然氣，故將空調(diào)冷源能耗的單位折算為標(biāo)煤能耗，以便后續(xù)對比和比較。
從圖4中可看到，單位面積空調(diào)冷源能耗指標(biāo)*低的醫(yī)院均為A1醫(yī)院的3#樓，為3.98 tce/m2 ，而空調(diào)冷源能耗指標(biāo)*高的為B1醫(yī)院，達(dá)到9.02 tce/m2 ，大概是A1醫(yī)院3#樓能耗指標(biāo)的2.27倍。
本次調(diào)研的醫(yī)院空調(diào)熱源設(shè)備均為燃?xì)忮仩t，故本文中單位面積空調(diào)熱源能耗指標(biāo)單位取單位面積的天然氣能耗值m3 /m2 。*終發(fā)現(xiàn)單位面積空調(diào)熱源能耗指標(biāo)的*低值和*高值也分別為A1醫(yī)院3#樓和B1醫(yī)院，B1醫(yī)院的單位面積空調(diào)熱源能耗（7.52 m3 /m2 ）也高出A1醫(yī)院3#樓能耗（3.43 m3 /m2 ）兩倍多。
從單位面積空調(diào)水系統(tǒng)能耗來看，能耗*高的兩所醫(yī)院為A3和A4，分別為14.72 kWh/m2 和16.74 kWh/m2 ，是其他幾所醫(yī)院空調(diào)水系統(tǒng)能耗指標(biāo)的2～3倍，可以判斷醫(yī)院A3和A4肯定存在著較大的空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)行問題。
3討論
結(jié)合和對比7所醫(yī)院的實(shí)際運(yùn)行、用能管理情況和對應(yīng)的能耗指標(biāo)后，發(fā)現(xiàn)醫(yī)院在能源管理方面存在以下一些共性問題。
3.1 能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型不合理
通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)醫(yī)院A3的空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備總配置功率達(dá)到1102kW，單位面積水系統(tǒng)設(shè)備配置功率為11.02W/m2 ，醫(yī)院A4的空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備總配置功率達(dá)到550 kW，單位面積水系統(tǒng)設(shè)備配置功率為10.78 W/m2 ；同比A1醫(yī)院3#樓的空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備總配置功率為292kW，單位面積水系統(tǒng)設(shè)備配置功率僅為7.12W/m2 ，可見A3醫(yī)院和A4醫(yī)院設(shè)備選型過大，功率配置過高，這是兩所醫(yī)院單位空調(diào)水系統(tǒng)能耗過高的原因。大多醫(yī)院存在主要能源設(shè)備設(shè)計(jì)選型過大，普遍存在較明顯的“大馬拉小車”現(xiàn)象，且設(shè)備臺數(shù)不合理，單臺設(shè)備能力過大，不利于部分負(fù)荷調(diào)節(jié)，既增加初始投資又提高了日常運(yùn)行成本。從單位面積空調(diào)冷源能耗發(fā)現(xiàn)，A1醫(yī)院3#樓的能耗值遠(yuǎn)低于B1醫(yī)院。調(diào)研發(fā)現(xiàn)A1醫(yī)院3#樓已在2012年實(shí)施了空調(diào)冷機(jī)的節(jié)能改造，采用了高效變頻的離心式冷水機(jī)組，同時(shí)采用了高效的真空熱水機(jī)組作為空調(diào)熱源設(shè)備，而B1醫(yī)院的空調(diào)冷機(jī)是2004年生產(chǎn)的定頻離心式冷水機(jī)組，已投運(yùn)長達(dá)15年，能效衰減較為明顯，除此之外該醫(yī)院還采用低效的燃?xì)庹羝仩t作為空調(diào)熱源設(shè)備。從單位面積水系統(tǒng)能耗中發(fā)現(xiàn)醫(yī)院A3和A4的能耗過高與兩所醫(yī)院所用水泵均無變頻控制措施有關(guān)。無論建筑末端負(fù)荷高低，均處于工頻運(yùn)行狀態(tài)，造成能耗的浪費(fèi)，而A1醫(yī)院3#樓則對冷凍水泵和冷卻水泵均實(shí)施了變頻控制，有效降低了水泵運(yùn)行能耗。因此發(fā)現(xiàn)大多醫(yī)院在選擇冷機(jī)、鍋爐、水泵等時(shí)未選用高能效產(chǎn)品，采購設(shè)備時(shí)偏保守，習(xí)慣選用傳統(tǒng)的成熟設(shè)備，不敢嘗試節(jié)能高效的新技術(shù)、新產(chǎn)品。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)B1醫(yī)院屬于花園式院區(qū)設(shè)計(jì)，院內(nèi)均為低矮的建筑且十分分散，在長距離管路輸送時(shí)管路輸送跑冒滴漏損失嚴(yán)重，且汽水換熱損失明顯，醫(yī)院鍋爐供能系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理是B1醫(yī)院空調(diào)熱源單位能耗大的原因之一。反觀B2醫(yī)院的單位面積綜合能耗值，能耗值*低的原因與醫(yī)院的用能建筑集中有關(guān)，沒有長距離的冷熱媒介質(zhì)輸送損失，且蒸汽發(fā)生設(shè)備和采暖設(shè)備分別采用能耗較高的蒸汽發(fā)生器和風(fēng)冷熱泵。
3.2能源運(yùn)維管理工作專業(yè)性薄弱
通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)醫(yī)院是由醫(yī)院后勤部門或委托物業(yè)管理公司來負(fù)責(zé)能源設(shè)備設(shè)施的運(yùn)維管理工作，專業(yè)人員欠缺，基本不關(guān)注或沒能力促進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)的高效節(jié)能運(yùn)行。B1醫(yī)院的單位面積空調(diào)冷源能耗大于A1醫(yī)院3#樓的一部分原因就在于此：A1醫(yī)院3#空調(diào)機(jī)房由院方委托了專業(yè)的節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行日常的運(yùn)維管理，十分注重空調(diào)冷機(jī)的節(jié)能高效運(yùn)行控制；而B1醫(yī)院則由一般的物業(yè)公司進(jìn)行運(yùn)維管理，平時(shí)基本不關(guān)注空調(diào)冷機(jī)的運(yùn)行能效。這方面專業(yè)能源服務(wù)公司的優(yōu)勢明顯，專業(yè)化的節(jié)能管理可明顯降低醫(yī)院能耗。
3.3基本能源設(shè)備維保工作不到位
經(jīng)調(diào)研了解，不少醫(yī)院沒有按照規(guī)范要求每年定期對主要能源設(shè)備設(shè)施進(jìn)行維保工作（如空調(diào)水處理、冷機(jī)及水泵的維保、自控系統(tǒng)的維保、冷卻塔的清洗維護(hù)等），往往是等到設(shè)備及系統(tǒng)出現(xiàn)故障后才不得不進(jìn)行維修，這也會大大降低了設(shè)備運(yùn)行的能效及其使用壽命。
3.4醫(yī)院后勤在能源運(yùn)營管理方面專業(yè)人才欠缺
經(jīng)問卷調(diào)研發(fā)現(xiàn)很多醫(yī)院后勤管理人員并非設(shè)備設(shè)施管理及機(jī)電、暖通等專業(yè)，而是由醫(yī)生、護(hù)士、部隊(duì)干部等轉(zhuǎn)崗過來，缺乏能源運(yùn)營管理的專業(yè)知識，使得醫(yī)院后勤難以發(fā)現(xiàn)用能系統(tǒng)的問題，更提不出有效的節(jié)能解決方案。B2醫(yī)院由于實(shí)行了合理集中的用能管理，單位面積能耗值較低，可見有良好的運(yùn)營管理團(tuán)隊(duì)對降低能耗的影響。這也是本次研究工作中現(xiàn)場調(diào)研收集信息資料花費(fèi)了大量的精力、各醫(yī)院后勤提供的相關(guān)能源系統(tǒng)及運(yùn)行資料都不太齊全的原因之一。上述專業(yè)人才的欠缺，使得醫(yī)院后勤不太了解是否存在較大的節(jié)能潛力，同樣也是醫(yī)院后勤對于能源管理工作不夠重視的表現(xiàn)。
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(jì)規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、《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(biāo)以及其他用能指標(biāo)，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(jìn)行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實(shí)時(shí)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(yùn)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(jì)，幫助醫(yī)院后勤管理部門全面了解醫(yī)院能源運(yùn)行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時(shí)預(yù)警異常情況，提高運(yùn)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(yùn)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?fù)鋱D
4.4平臺子系統(tǒng)
4.4.1醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、報(bào)警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制中心及其他設(shè)備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)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(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時(shí)對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
4.4.2醫(yī)院變電所運(yùn)維云平臺解決方案
AcrelCloud-1000電力運(yùn)維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計(jì)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(shí)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(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到工作人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán)，提高運(yùn)維效率，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。
4.4.3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(shí)現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)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(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動控制。實(shí)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(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。
4.4.4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(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(gè)用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；
② 排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實(shí)現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；
③ 區(qū)域能效比：實(shí)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(shí)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(gè)科室能耗對比，實(shí)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(jì)、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(bào)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(shí)查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報(bào)警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。
4.4.5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(yàn)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(shí)現(xiàn)場景控制、時(shí)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(diǎn)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(shí)間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠(yuǎn)程控制相結(jié)合。
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