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技術文章

淺談如何降低醫(yī)院建筑運行能耗

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摘要:我國公用建筑面積占建筑總面積的21.24%,但公用建筑運行(除北方采暖)耗能占建筑總耗能的30.19%。醫(yī)院承擔著保障居民健康的社會職責,醫(yī)院建筑具有能耗系統(tǒng)復雜、用能時間長、能耗強度大等特點。近年來,為滿足居民的就醫(yī)需求,醫(yī)院建筑面積不斷擴大,診療設備日益豐富,用能設備顯著增加,整體能耗強度也不斷上升。國家衛(wèi)生健康委員會要求三級公立醫(yī)院進一步加強節(jié)能管理工作,推進節(jié)約型醫(yī)院建設,實現(xiàn)節(jié)能減排目標,合理降低醫(yī)院運行成本,提升精細化管理水平。因此,在保證醫(yī)院診療服務質量的基礎之上,降低醫(yī)院的建筑運行能耗以及用能支出,不僅是貫徹新發(fā)展理念,做好碳達峰、碳中和工作的具體表現(xiàn),也符合醫(yī)院降低經濟運行成本的內在需求。

關鍵詞:醫(yī)院;建筑運行;能耗;措施

0引言

綠色醫(yī)院建設的核心不僅是不破壞環(huán)境,不浪費資源,更強調在保證醫(yī)療流程合理順暢的情況下,盡可能節(jié)能降耗,并能為患者和醫(yī)護人員提供滿足生理、心理、社會需求的醫(yī)療環(huán)境。從醫(yī)院的運營情況來看,并非所有的能耗都是必要的,對能源的管理顯得尤為重要。下邊根據(jù)我院實際情況做一些節(jié)能降耗的措施。

1醫(yī)院節(jié)能管理概念、用能特點及措施

1.1醫(yī)院節(jié)能管理概念

醫(yī)院節(jié)能管理是通過技術和管理手段在不影響醫(yī)教研等醫(yī)院正常診療活動的基礎上,對醫(yī)院現(xiàn)有的機電設備運行,建筑物保溫等技術措施和使用者習慣優(yōu)化。提高使用者節(jié)能意識,增強節(jié)能管理組織和領導,制定相應管理制度等多方面管理措施而實施的節(jié)能技術措施與控制管理措施的總和。時在發(fā)展過程中還將格式各類的環(huán)保設備應用到了建筑設計中,以此來有效提高建筑綠色價值。

1.2醫(yī)院建筑用能特點

作為公共建筑中一種特殊而重要的建筑,醫(yī)院建筑具有以下用能特點:①建筑規(guī)模大,布局復雜,不同醫(yī)療區(qū)域具有特殊功能,導致對供暖、空調、照明、熱水供應等能源的使用需求不同。②醫(yī)療和輔助設施設備多,運行時間長。③能源形式多樣。醫(yī)院的能源類型有水、暖、冷、電、汽、燃氣及醫(yī)用氣體等。④人員復雜。包括醫(yī)護人員、行政管理人員、后勤工作人員、病人、家屬等,不同人員對環(huán)境的要求不同。因此,醫(yī)院建筑能源消耗量比一般公共建筑大很多,同時也具有較大的節(jié)能潛力。

2醫(yī)院建筑運行中的能耗管理措施

2.1宣傳與巡查

降低醫(yī)院的建筑運行能耗,需要全院職工的全員參與。醫(yī)院充分利用院內宣傳渠道,多次通過釘釘會議、線下講座、微信群、OA系統(tǒng)等開展節(jié)能降耗宣傳,設置節(jié)能降耗宣傳標識,向全院職工發(fā)送醫(yī)院節(jié)能手冊,各科室簽訂節(jié)能責任書,充分樹立低碳運行的理念,不斷強化節(jié)能環(huán)保的意識。醫(yī)院總務科給各科室的照明面板做好標記,簡潔直觀,便于科室在不同的時段采用不同的照明模式。保衛(wèi)科將節(jié)能巡查和保安巡邏相結合,在下班時間對各科室空調、照明、通用設備等使用情況進行巡查,提示職工節(jié)水節(jié)電。院領導帶領隊到各科室對節(jié)能降耗措施實施情況進行專項督查,對于節(jié)能降耗措施落實不到位的科室,予以通報。2.2能源托管

方便管理,省心省力。對于醫(yī)院而言,能源托管可以形成改造、運維的連續(xù)性,避免不必要的人員配置、專業(yè)人員和技術的缺失帶來的影響,把能源費用產生盈虧的可能性轉化為預定的量化指標。降低投資成本。能源托管對醫(yī)院的優(yōu)勢就是節(jié)約醫(yī)院能源系統(tǒng)建設設備投資,減少設備安裝施工的壓力,實現(xiàn)系統(tǒng)和設備的優(yōu)化配置。醫(yī)護人員及患者醫(yī)院體驗好。采用專業(yè)化能源托管模式合作進行醫(yī)院能源系統(tǒng)的綜合能源服務,醫(yī)院可以規(guī)避項目改造帶來的資金、技術風險,在節(jié)能的同時,降低醫(yī)院運維成本。充分利用不同能源的互補性,實現(xiàn)能源費用管控、綜合能源逐步降低、就醫(yī)環(huán)境舒適度提升。醫(yī)院采用綜合能源服務,能夠提升能源利用效率,促進綠色能源消費,實現(xiàn)對醫(yī)院能源系統(tǒng)各方位、數(shù)字化革新和升級,打造“零碳醫(yī)院",實現(xiàn)醫(yī)院與資源環(huán)境協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展。

2.3統(tǒng)一高效的能耗監(jiān)控平臺

醫(yī)院建立的能耗監(jiān)控平臺基于智能化計量表、互聯(lián)網(wǎng)和操作平臺,將各個用能單位準確計量,通過統(tǒng)一的協(xié)議傳輸?shù)椒掌?。管理者在操作界面便可獲取能耗相關信息,用于樓宇、科室能耗信息及橫向和縱向對比,為科室精細化管理以及節(jié)能措施的制定提供真實可靠的參考依據(jù)。另外,現(xiàn)場設備層,數(shù)據(jù)采購傳輸層和用戶管理層,都可查看到不同時段的能耗統(tǒng)計報表信息,找到用能高峰時段和高耗時段,根據(jù)實際數(shù)據(jù)分析原因,并制定相應的節(jié)能方案。

2.4利用分時電價政策

為緩解高峰時段用電壓力,確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,國務院鼓勵各地根據(jù)自身情況實施分時電價政策。醫(yī)院所在地的峰時段電價為0.907元/(kw.h),平時段電價為0.614元/(kw.h),谷時段電價為0.321元/(kw.h),峰時段電價是谷時段電價的近三倍。醫(yī)院做好用電規(guī)劃,將部分設備的運行做相應的時間調整。例如根據(jù)人流量的變化和實際負荷需求,每日20:00關閉部分冷水機組,次日7:00重新開機。7:00至8:30屬于平時段,此時開機冷水機組可利用平時段電能讓冷凍水達到工作溫度。再如,地下一層、地下二層為醫(yī)院的停車場,停車場通風設備以二氧化碳濃度為參考值自動開啟,通風時間一般以平時段和谷時段為主。

2.5減少輸送能耗

在空調系統(tǒng)能耗中,水泵的能耗占空調總能耗的20%以上,降低空調水系統(tǒng)輸送能耗對于減少系統(tǒng)總能耗有著重大的意義。常用的調解方式是增設閥門消耗水泵的富裕壓頭達到調節(jié)流量的目的;還有增加旁通設計,使部分流量回流,白白浪費水泵功率。因此,醫(yī)院空調系統(tǒng)冷凍水泵采用變頻技術,根據(jù)負荷變化進行變水量運行調節(jié)有利于降低整個空調水系統(tǒng)的輸送能耗,對整個空調系統(tǒng)的節(jié)能具有很大的意義。

2.6建立全面高效的能源信息系統(tǒng)

能源的節(jié)能管理離不開信息化,信息化能夠更加精準的觀測到各處的實時用能情況,能夠形成統(tǒng)一平臺,統(tǒng)一管理,對運行數(shù)據(jù)進行分析,集中協(xié)調管理和調控,讓能源使用能夠更加集約,形成全院用能一張網(wǎng),最終做到精準計量精準把控精準施策,讓節(jié)能降耗能夠真正實現(xiàn)一目了然的效果。

2.7建立醫(yī)院能源管理制度

以制度約束人的行為是目前各單位形成的共識,能夠最大限度保障公平,一視同仁,且目標明確。醫(yī)院在一期投入使用后就已經開始逐步建立全面的能源管理制度,針對用水、用電、用氣、空調等制定專門管理制度和目標考核制度,通過宣傳與引導,讓全院職工充分認識到節(jié)能的重要性,并將科室節(jié)約的能源以比例的形式獎勵給科室,充分調動了大家積極性,達到了全院節(jié)能的目的。

3 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源綜合管理平臺

5.1平臺拓撲圖

5.2醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數(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。

應用場景

型號

圖 片

保護功能

能耗管理云平臺

AcrelCloud-5000

采用泛在物聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務,平臺可以廣泛應用于多種領域。

智能網(wǎng)關

Anet系列網(wǎng)管

采用嵌入式硬件計算機平臺,具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡接口,作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺系統(tǒng)間的橋梁,能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數(shù)據(jù)采集匯總,并使用相應的規(guī)約轉發(fā)現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)給平臺系統(tǒng)。

高壓重要回路或低壓進線柜

APM810

具有全電量測量,電能統(tǒng)計,電能質量分析及網(wǎng)絡通訊等功能,主要用于對電網(wǎng)供電質量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計,當客戶需要增加開關量輸入輸出,模擬量輸入輸出,SD卡記錄,以太網(wǎng)通訊時,只需在背部插入對應模塊即可。

APM520

三相全電量測量,2-63次諧波,不平衡度,支持付費率,越限報警,SOE,4-20mA輸出。

低壓聯(lián)絡柜、出線柜

AEM96

三相多功能電能表,均集成三相電力參數(shù)測量及電能計量及考核管理,提供上24時、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測,帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能,并具備報警輸出,可廣泛應用于多種控制系統(tǒng),SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。

動力柜

ACR120EL

測量所有的常用電力參數(shù),如三相電流、電壓,有功、無功功率,電度,諧波等,并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能,非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。

DTSD1352

DIN35mm導軌式安裝結構,體積小巧,能測量電能及其他電參量,可進行時鐘、費率時段等參數(shù)設置,精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求,并且具有電能脈沖輸出功能;可用RS485通訊接口與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

AEW100

三相全電量測量,剩余電流、2-63次諧波,支持付費率,量值、電纜溫度,可選2G/4G通訊。

5.3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百分之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、光照度感應控制以及紅外感應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)在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網(wǎng)關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

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。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈,人離開后在設定的時間內熄燈,智能面板等手動控制設備,可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。

應用場合(配電室)

產品

型號

功能

普通照明

配電箱

ASL220-S24-16 24路開關驅動器3

ASL220-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出,輸出可通過按鈕手動控制,輸出狀態(tài)液晶屏顯示。

4、2路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。

  1. 外形尺寸:

144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

IMG_256

ASL220-F1/2

1聯(lián)兩鍵

1、ALIBUS總線場景面板,通信鏈路供電;

2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵,多彩背光指示,金、黑、灰可選;

3、每個按鍵支持長按、短按功能,均可實現(xiàn)開關、調光、場景控制;

4、外形尺寸:

86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安裝

探測器

IMG_256

ASL220-PM/T

PIR+照度傳感器

1、ALIBUS總線傳感器,通信鏈路供電,功耗:20mA@24V;

2、特殊運算電路,可通過紅外感應探測到人體動作;

4、安裝方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;產品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

備用照明

雙切箱

IMG_256

ASL210-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出。

4、1路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號,1路485通訊。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防聯(lián)動啟動一般照明(備用照明)。

7、35mm標準導軌式安裝

應用場合(艙室)

產品

型號

功能

普通照明

配電箱

ASL220-S24-16 24路開關驅動器3

ASL220-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出,輸出可通過按鈕手動控制,輸出狀態(tài)液晶屏顯示。

4、2路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。

5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

IMG_256

ASL220-F1/2

1聯(lián)兩鍵

1、ALIBUS總線場景面板,通信鏈路供電;

2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵,多彩背光指示,金、黑、灰可選;

3、每個按鍵支持長按、短按功能,均可實現(xiàn)開關、調光、場景控制;

4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安裝

探測器

IMG_256

ASL220-PM/T

PIR+照度傳感器

1、ALIBUS總線傳感器,通信鏈路供電,功耗:20mA@24V;

2、特殊運算電路,可通過紅外感應探測到人體動作;

4、安裝方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;產品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

備用照明

雙切箱

IMG_256

ASL210-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出。

4、1路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號,1路485通訊。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防聯(lián)動啟動一般照明(備用照明)。

7、35mm標準導軌式安裝

IP網(wǎng)關

IMG_256

ASL200-485-IP

IP協(xié)議轉換器(ALIBUS<-->TCP/IP)

1、1路ALIBUS通信總線接口。

2、1路RS485

3、1路以太網(wǎng)接口,以太網(wǎng)通訊

4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標準MODBUS-RTU協(xié)議。

5、外形尺:

96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

7、IP地址設置連接、ALIBUS系統(tǒng)組網(wǎng)擴容、ALIBUS通訊軟件連接

IP輔助電源

IMG_256

ASL200-P20

輔助電源

1、輸入電壓范圍:176-264VAC

2、輸出電壓及功率:24VDC/20W

3、電壓調整范圍:21.6~29V

4、工作溫度:-40~+70℃

5、外形尺寸:96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)

6、35mm標準導軌式安裝

6結束語

對于醫(yī)院而言,降低醫(yī)院的建筑運行能耗,既是響應國家號召、貫徹低碳節(jié)能理念的具體實踐,又是節(jié)約醫(yī)院運營成本的重要舉措,是一項長期且細致的工作,需要醫(yī)院全體職工的參與。從建筑設計到設備選型,從建筑運行到管理制度,必須整體謀劃、統(tǒng)籌協(xié)調、全員參與。通過以暖通空調設備運行節(jié)能為重點,電梯、照明等電氣設備節(jié)能運行為手段,用好分時電價政策,全院職工參與的醫(yī)院建筑運行模式,能夠降低醫(yī)院的建筑運行能耗,取得良好的社會效益和經濟效益。下一步,醫(yī)院將考慮建立科室能耗考評體系,以科學、可落地的評價指標,進一步夯實醫(yī)院建筑節(jié)能降耗成果。

參考文獻:

[1]劉華東. 降低醫(yī)院建筑運行能耗措施探究

[2]潘君,陳松,錢凱,等.醫(yī)院節(jié)能降耗綜合管理體系研究與實踐[J].中國醫(yī)院,2021,25(4):80-81.

[3]趙麗娜,劉勇,許壯瑩.基于能耗分析的醫(yī)院節(jié)能管理與實踐[J].能源研究與管理,2021(1):132-138.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版.

[5]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10


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