浅谈医院能耗分析与节能措施

发布时间:2019-01-18 05:36          

摘  要  随着国民经济的快速发展和医疗卫生事业的迅速推进,大型医院的建设也得到了空前的发展。在所有公共机构中,医院的使用功能最为复杂,用能系统相对最多,用能时间相对最长,用能强度相对最高。随着医疗技术的不断进步,诊疗设备的不断更新,附加服务的不断增加,医院的功能仍在进一步扩展,医院的能耗呈现不断增长的趋势。因此,深入分析医院的能耗规律与存在问题,对于提高公共机构节能水平、推广节能技术改造成果具有重要价值。本文从医院的用能特点出发,在整理分析部分医院能耗情况的基础上,研究提出医院的节能潜力和重点节能措施。

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一、医院的用能特点

(一) 能耗种类多且用量大

医院能源种类繁多,一般有冷、热、电、水、蒸汽、天然气、煤、油及各类医用气体,其中,空调能耗(采暖、通风、空气调节)和供热能耗(热水、蒸汽)占有很大份额,并且比例还在逐年升高。

医院用能时间长、用量大,除门诊办公区以外,大部分空间均是全天24小时、每周七天处于使用的状态。除此之外,在过渡季节,并未达到开始供暖所要求的室外平均温度时,医院出于对医疗环境的舒适性考虑,不得不采用提前供暖、延期供暖和设置辅助热源的方式,以满足使用要求。

(二) 安全性和可靠性要求高

医院具有人员密度大、用能系统复杂、医疗电气设备多、基础设备运行时间长、环境要求特殊等特点,因此,医院建筑能源安全和空气品质要求比其他公共建筑要求高,因而后勤保障工作要求高。另一方面,高品质的室内环境、就医环境的热舒适对于病人疗养恢复健康是非常有益的,不可能降低热舒适性的标准来达到节能目的。

(三)用能负荷不均

医院业务科室和后勤办公部门的工作时间不一,常见部分负荷启动或局部能源供应的情况,因而“大马拉小车”现象普遍存在。部分医院的用能分布相对集中,约30-70%的用能分布在门急诊部门,同时 25-40%左右的用能分布在病房住院部门。

二、医院能耗现状分析

(一) 能耗结构

医院的能耗结构种类复杂,包括电力、天然气、热力、煤、汽柴油等,将不同种类能源参照《综合能耗计算通则(GB/T2589-2008)》折算成标准煤后,北京市20余所医院2012年的能耗构成统计[1]如下:

图1 医院能耗结构

可以看出,医院的能耗构成以电力、天然气和市政热力为主,三者占总能耗的93%。而不同地域的能耗结构有所不同,以上海市为例的南方城市医院的电力消耗占比更大,约占能源消耗总量的65%[2]。

(二)分项能耗

医院用能系统种类相对其他公共机构而言更为全面,涵盖了空调供冷及供热、生活热水、照明、医用蒸汽、动力、食堂炊事、医疗设备、办公设备等,对上海市30余家医院的分项能耗统计[2]如图2:

图2 医院分项能耗

分析可知,空调系统、蒸汽系统和生活热水系统是医院节能空间巨大。

(三)能源效率

北京市、上海市、广州市和全国800床以上医院的单位面积能耗比较情况见图3,对比发现:北京市所属医院的实际能耗水平由于气候原因显著高于全国平均水平,但由于业务量、营业收入显著高于全国平均水平,因此其单位业务量能耗和单位GDP能耗均相对较低。

图3 单位面积年能耗(单位:kg/M2•a) 

三、医院能源系统各环节存在改造潜力

由分项能耗分析可知,能耗占比较大的分项系统相应具有较大的节能潜力,各系统的常见问题可归纳如下:

(一)冷、热源系统常见问题

冷水机组、锅炉选型功率过高,部分医院配置的设备台数不合理,不利于负荷调节,既增加初始投资又提高了日常运行成本。

存在较多溴化锂冷水机组、活塞式冷水机组等,冷机能效较低。

锅炉无烟气余热回收和冷凝水回收系统。

冷水机组的冷冻水进出口温差小,很多项目实际仅在2-3K,增加水泵能耗。

冷水机组运行策略不合理,包括:“大马拉小车”的运行方式降低了冷水机组能效比COP;冷水机组出口温度设定不合理,常年设置额定出水温度等。

污垢热阻导致冷水机组蒸发器和冷凝器传热系数下降,机组性能系数降低。

(二)输配系统常见问题

冷冻、冷却、采暖水泵选型偏大,水泵处于大流量、小温差工作状态。

采暖空调水系统水力不平衡。

采暖空调水泵定流量运行,水泵无变频措施或变频失效,输送系数(单位水流量的水泵能耗)高于标准规定。

大泵与小泵并联运行,扬程不匹配导致小泵无法出力。

(三)电气、照明及办公设备常见问题

常见过度照明现象,照度值远远超过国家标准相关规定,

变压器负荷率偏低。

空调控制系统不完善甚至没有。

光源和灯具的选择不合理,未使用高效节能灯具。

建筑的楼宇智能化水平较低,大部分仍只是局限于安防、门禁系统,而对于建筑内其他机电设备(空调、照明、给排水等)基本无有效智能控制系统或控制系统处于瘫痪状态。

(四)末端系统常见问题

存在盲目提高室内温度要求的现象。

新风系统基本不可调,无热回收装置;部分新风系统存在新风口堵塞现象,不能满足新风要求。

风机盘管水系统未设置电动两通阀或阀门失效。

风机功耗过大,无变频措施。

末端风口布置不合理,室内冷热不均。

(五)围护结构常见问题

围护结构保温隔热性能差,大部分建筑采用普通单层玻璃,双层玻璃和镀膜玻璃只占较少一部分。

新建医院建筑为追求外立面效果,建筑师采用大比例的透明玻璃幕墙。

外窗外遮阳技术应用少。

既有医院建筑的窗框多为普通铝合金窗框,未采取断热措施。

四、医院能耗监测和数据管理存在优化潜力

不同于其他公共建筑,医院通常是包含诸多功能的建筑群,包括住院楼、门急诊楼、医技楼、行政楼、后勤楼、科研楼、职工食堂、职工宿舍等等,不同类型建筑的能耗强度及用能系统各不相同,因此,医院的能耗监测的系统复杂性和工作量远超其它单一功能性公共机构。为此,能耗监测、数据采集和数据分析管理工作存在以下优化潜力:

需要对医院每栋建筑的用能情况进行逐一调查并分析全院集中供能系统的运行情况,进而掌握医院建筑的用能数据,了解医院建筑用能存在的问题及节能潜力。

(一)需要逐步改进医院能源监测的基础条件,包括:

1、对建筑年代较早的医院采取分科室或楼层计量能耗。

2、增加能源计量器具投入,特别是增配二、三级监测仪表。

3、对已安装楼层电表和水表的医院,增加抄录人员配备和系统监控。

4、逐步提高监测信息自动化采集水平,加强数据自动收集和统计分析功能。

5、定期对全院管网和管路进行热成像检测,及时发现能源消耗点进行封堵。

(二)医院管理节能存在提升潜力

1、根据不同功能房间使用时间对空调系统进行分区、分时管理。

2、适时开启冷冻水的冷水机组旁通系统。

3、准确设置辅助房间(库房、卫生间等)的温度标准,避免能源浪费。

4、系统性提高医务人员的行为节能意识和能力。

5、节约用车管理,对单位公车进行有效的制度管理。

6、对使用较长年限的锅炉和燃烧器进行合理更换达到环保局排放标准。

五、医院节能措施建议

(一)因地制宜实施节能技术改造

由于医院用能主要集中在空调系统、生活热水系统、照明系统等。在这些用能系统中,不合理使用情况较多,因此也是节能潜力较大的环节和节能改造的重点。表1归纳出目前可供选择的节能技术以及相应的投资回收期。

表1 医院节能改造技术概览

设备系统

节能改造技术

投资回收期

照明系统

光伏发电项目

3-5

更换节能灯具

1-2

空调系统

更换高效制冷机

5-8

水泵变频

2-4

锅炉改市政热力

2-4

烟气余热回收

2-5

蒸汽冷凝水回收

1-4

建筑围护结构改造

1-2

供暖末端控制

1-2

更换高效空调产品

0.5-1

节水

恒流起泡器(节水器类)

-

刷卡淋浴

-

自动感应水龙头

-

中水改造

-

变配电系统

更换节能型变压器

1-3

机电系统

升降电梯节能

2-4

供暖系统

热源节能改造

3-5

热网节能改造

3-5

(二)严格执行医院能源管理相关标准体系

近几年,随着国家和社会对医院建筑用能特殊性的认识,一些专门针对医院建筑的标准陆续颁布实施,详见表2。各医院应从有效控制医院重大安全风险、服务质量风险和高能耗风险等三大风险出发,将实际的节能管控措施落实到空调通风、变配电(含照明)、锅炉、医用气体、给排水(含医疗污水)、电梯六类医院基础设备的运行管理上[3]。

表2 医院能源管理相关标准

标准

状态

2015年8月1日起实施

WS 434-2013《医院电力系统运行管理》

2014年2月1日起实施

WS 435-2013《医院医用气体系统运行管理》

2014年2月1日起实施

2014年2月1日起实施

WS 437-2013《医院供热系统运行管理》

2014年2月1日起实施

2016年8月1日起实施

DB11/T 1338-2016《医院合理用能指南》

2016年8月1日起实施

《市属医院后勤管理规范标准》

2014年11月1日起实施

《北京市属医院基础运行设备管理规范》

2016年10月1日起实施

(三)加强用能基础数据的监测

医院能源管理的前提是建立能耗分项计量系统,对医院整体的耗能情况一目了然,便于找出医院的能耗异常的部分,及时分析节能目标完成情况,针对存在问题,及时突出对策建议,制定能源使用的相应制度与规划。医院应在能耗分项计量的基础上建立医院能源监测系统,对节能目标完成进度滞后或重点项目未按要求完成的,实施预警,通过采取预警示、黄牌警示等措施,防止出现目标完成时松时紧、前松后紧或完不成的情况。

(四)研究制定低成本的管理节能方案

对于非新建的医院建筑,进行冷热源、围护结构的升级改造是较为困难的,一是缺少原有系统的运行的基础数据,二是大规模的系统改造势必会影响医院的运营并且花费较大,投资回收期较长。所以对非新建的医院制定有效的能源管理制度、规范日常能源使用的行为才是更为贴合实际情况的措施。

除了后勤、基建等管理部门的人员外,医护人员的节能行为在日常医院运行管理中也十分重要。如,医院建筑具有高大空间的特点,应该合理开启门窗,夏天可充分利用自然风的夜间通风,减少白天的空调能耗,所以夏季或过渡季节时,医护人员在关灯锁门前,可提前将办公室的窗户打开;夏季太阳辐射较强时,及时拉窗帘或者打开百叶等内遮阳,减少空调负荷;冬季采用散热器供暖时,尽量避免散热器周围的堆放杂物或上表面覆盖物品。向医护人员宣传各项节能措施,建立节能奖惩考核机制,定期以科室、部门以及控制区域为单位上报节能措施落实情况,将节能政策落到实处。

(五)公车节约管理

北京市各医院应严格执行市医管局下发的最新公务用车使用管理制度。严禁用公车办私事,在集中活动时尽量合乘公务用车。加强车辆调派合理性、科学性,当多位领导同到一处或一地开会或工作,能合并用车的尽量合用车;提倡集体公务活动集中乘车,非紧急公务外出尽量乘坐公交车,在办公区附近的公务活动,提倡步行或骑自行车往返;严格执行车辆燃油管理办法,建立公务用车油耗台账制度,定期统计单车行驶里程和耗油量状况,推行单车能耗核算制度,提倡低能耗行驶,单车油耗控制在核定标准内;加强公车燃油管理,努力实行“一车一卡”定点,定车加油制度,降低燃油消耗。实行车辆定点加油,定点维修和定点保险。

(六)节能绩效管理

结合医院绩效管理部门的奖惩制度,因地制宜的制定符合本院情况的科室节能绩效考核,对于合理督促医院科室对节能减排工作认真重视起到了非常好的效果。医疗行业除了门急诊量就是大型设备能源消耗比重大,如果能把设备和能源消耗分解到科室就解决了绩效考核科室分配的原则,通过增加能源计量表来测算本科室大型设备及能源消耗来起到辅助科室能源消耗的数据采样,既而能够更加精确的计算科室消耗。每月按照能源消耗进行分类排名,通过计算绩效考核科室工作量和能源消耗因子以及实际能源消耗量,算出全院科室节能降耗排名,排名靠前的给予奖励,排名靠后的给予惩罚,季度有汇总,全年对节能降耗突出的科室给予年度表彰。

参考文献

[1] 王珊等. 北京市21家市属医院基础用能设备能耗现状及节能建议. 暖通空调,2017(2).

[2] 寇玉德. 浅析上海医院综合节能改造. 暖通空调,2016(8).

[3] 白雪冬. 我国公共建筑节能研究——以综合性医院节能为例. 北京:北京建筑工程学院,2009.

本文作者:北京积水潭医院  刘麟

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