“互聯網+”綠色醫院建設節能技術綜述

秦榮昌

QIN Rong-chang

（北京泰豪智能工程有限公司）

(Beijing Tellhow Intelligent Engineering Company Limited)

“互聯網+”綠色醫院建設節能技術綜述

秦榮昌

QIN Rong-chang

（北京泰豪智能工程有限公司）

(Beijing Tellhow Intelligent Engineering Company Limited)

醫院作為高能耗的公共建筑之一，大約是普通建筑的2～3倍。面對構成復雜的醫院建筑能耗，在當前國內、國際節能環保的環境下，借助“互聯網+”推動綠色醫院建設已成大勢所趨。本文著重從綠色建筑建設、綠色能源建設、綠色環境建設、綠色管理建設4個方面，對創建綠色醫院的關鍵技術進行闡述，提出在依托“互聯網+”技術構建綠色醫院能源管控體系的同時，綠色醫院建設應大力開發可再生能源，從而實現醫院的可持續發展。

節能技術；可持續發展；醫院

【Keywords】energy saving technology; sustainable development; hospital

1　引言

醫院作為城市基礎配套的公共建筑，是城市的綠色生命線，然而醫院卻是高能耗的公共建筑之一，據相關調查表明，醫院建筑是普通公共建筑能耗的2-3倍。如何確保醫院在提供高質量的醫療服務的同時，最大限度地節約能源，提高醫院能源利用率，推動節能減排創建綠色醫院，已經成為擺在醫院管理工作面前的一道難題，更關系到醫院的可持續發展。

住房和城鄉建設部發布第1003號公告，批準《綠色醫院建筑評價標準》為國家標準，編號為GB/T 51153—2015，自2016年8月1日起實施。根據《綠色醫院建筑評價標準》的核心內容，綠色醫院建設包括“綠色建筑，綠色能源，綠色環境，綠色管理”4大要素，圍繞這幾大要素進行的綠色醫院建設技術也體現出“健康空間、低能消耗、舒適環境、智能管控”等特點。

2　醫院綠色建筑建設

醫院建筑結構設計應從醫院建筑功能出發，在滿足復雜的醫療流程工藝的前提下，做到潔污分明，體現人流、物流的便捷性，最大限度發揮醫院各個區的功能，讓醫療區域、醫療資源和設備達到最佳的配置。

建筑物體形系數越大，建筑物消耗的能量就越多，所以，醫院建筑形體上應該盡量減少凹凸的設計，使得醫院建筑與外界的接觸最少。目前很多國外的醫院建筑采取圓塔形，這樣建筑與外界的接觸最少，達到最好的節能效果。

另外，在有遮陽措施下，加大外窗的可開啟面積，為利用自然通風創造條件，減少機械通風的使用頻率。

在醫院建筑進行材料選擇時，要多采用節能、可再利用、健康環保的新型建筑材料，如：保溫隔熱材料、新型化學建材和各種廢物的加工利用等。

3　醫院綠色能源建設

根據對醫院建筑內能源消耗分類的研究，在醫院全年能耗中，空調制冷與采暖系統能源消耗占到總耗能的約40%～50%，照明占到約10%～20%，全年能耗的15%～20%用于生活熱水、醫用、廚房用蒸汽等。所以，醫院照明系統及空調系統的節能建設對綠色醫院整體建設意義重大。以下就醫院照明系統及空調系統的節能建設核心技術進行論述。

3.1照明系統

3.1.1高效節能光源技術

要降低醫院照明系統的能耗，根據照明用電量的公式，首先要提高照明效率，選擇高效的光源，目前調研的數據顯示，多數醫院的室內照明燈具以T8為主，LED或T5燈具的替代是實現照明系統節能的關鍵技術路徑。

LED或T5燈具具有不同的特性和使用場合，燈具的替代上也要根據實際需求有所選擇。

T5燈具相對LED燈具，采購成本低，使用成本高，因此，采用T5燈具替代的節能改造方法，前期投入較小，但其節能效果較LED燈具要低。

3.1.2智能照明控制技術

照明系統的節能除了選擇節能光源、燈具的同時，還要有智能化的照明控制系統。

智能照明系統利用計算機網絡技術、無線通訊及傳感技術等，通過日程控制器、熱線傳感器和照度傳感器等傳感器件，組成分布式無線或有線照明控制系統，通過預設定的程序，根據某一區域的用途、功能、使用時間段及室外光照度情況等來自動控制醫院照明的開啟和照度。

智能照明系統通過對醫院內各個區域的照明燈具進行系統的集中遠程控制，滿足了醫院對不同區域燈光實際使用需求，加強了對醫院各區域照明用電的科學管理，提高了照明系統的使用效率和燈具的使用壽命，減少了醫院照明的運維費用，從而大大降低了醫院的照明能耗。

3.2空調系統節能技術

在醫院能耗中，空調系統占據一半以上的比例。大部分醫院建于2005年以前，熱工性能差，制冷/供暖負荷大。醫院空調系統的能耗比普通建筑能耗高的主要原因是室內空氣指標標準高、新風量大、運行時間長，各房間對空氣環境的需求都不盡相同，特別是凈化手術室部分的高效、亞高效過濾器也間接增加了新風阻力，增加了能耗。以下列舉幾項空調系統節能降耗的關鍵技術：

3.2.1智能模糊控制技術

中央空調智能模糊控制系統采用先進的計算機技術、模糊控制技術、系統集成技術和變頻調速技術 , 實現了中央空調冷媒流量系統運行的智能模糊控制, 科學地解決了中央空調能量供應按末端負荷需要提供，在保障空調效果舒適性的前提下，最大限度地減少了空調系統的能源浪費，達到了最佳節能目的。

智能模糊控制系統不僅對中央空調冷凍水系統、冷卻水系統、冷卻塔風機等各個環節進行全面控制，而且采用系統集成技術將各個控制系統在物理上、邏輯上和功能上互連在一起，實現它們之間的信息綜合、資源共享，在1個計算機平臺（模糊控制器）上進行集中控制和統一管理，實現中央空調全系統的整體協調運行和綜合性能優化。

以冷凍水系統的控制示例：冷凍水系統采用最佳輸出能量控制。當環境溫度、空調末端負荷發生變化時，各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量亦隨之變化，流量計、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測到的這些參數送至模糊控制器，模糊控制器依據所采集的實時數據及系統的歷史運行數據，實時計算出末端空調負荷所需的制冷量，以及各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量的最佳值，并以此調節各變頻器輸出頻率，控制冷凍水泵的轉速，改變其流量使冷凍水系統的供回水溫度、溫差、壓差和流量運行在模糊控制器給出的最優值。

3.2.2變頻控制技術

現階段主流的中央空調系統變頻控制技術主要應用于壓縮機變頻控制和冷凍、冷卻水泵變頻控制。

壓縮機進行變頻控制，實現了主機隨室內負荷的變化而變化，始終處于最佳運行狀態，可以實現年均節能30%以上。在采用多機并聯制冷方式在非滿負荷工況下運行時，開機先運行全部壓縮機，當冷凍水出水溫度降至 8℃以下后，滿負荷工作1～1.5h后再關閉部分壓縮機，剩余壓縮機變頻運行維持制冷量，此時，冷凍水出水溫度會在 9～12℃波動，依然能夠滿足制冷需要，節能效果顯著。

冷凍、冷卻水泵采用變頻控制技術主要是根據水泵輸送能耗的變化即流量的變化來改變冷凍（卻）水系統中循環水泵的電機轉速的方法來實現的。常見的變流量控制方式主要有壓差變流量控制、溫差變流量控制。

3.2.3冰蓄冷技術

冰蓄冷空調技術的原理是在電力負荷低谷期啟動壓縮機運轉，采用制冷機冷卻冰水制冰，利用制冷介質的顯熱或潛熱特性，用一定方式將冷量存儲起來。在電力負荷較高的白天，也就是用電高峰期，需要使用空調，而又不適宜運轉冷機組的時間，即可讓夜間所儲存的冰溶化，吸收空調冰水的熱量，把儲存的冷量釋放出來，達到冰水冷卻的效果，如此即可將白天尖峰時段的冷氣用電量，轉移至夜間用電低谷時段，以滿足建筑物空調的需要。

冰蓄冷中央空調技術轉移高峰電力、開發低谷用電、優化資源配置、保護生態環境，節省運行費用，降低運行成本。

3.2.4地源熱泵技術

地源熱泵是以大地為熱源對建筑物進行空氣調節的節能新技術。應用地源熱泵系統可夏季供冷、冬季供暖。由于地源熱泵可顯著降低運行費用，已受到越來越廣泛的關注，被認為是最有前途的空調系統之一。地源熱泵系統又分為土壤源（GCHP）熱泵和水源熱泵。

地源熱泵利用地下淺層地熱資源（包括地下水、土壤或地表水等），通過輸入少量的高品位能源（如電能），即可實現熱量從低溫熱源向高溫熱源的傳遞，地能分別在冬季和夏季作為低溫熱源和高溫熱源。在冬季，把地能中的能量“取”出來，提高溫度后，供給室內的熱用戶；在夏季，把室內的熱量“取”出來，釋放到地層當中去。

圖1　醫院建筑能源管理平臺構架圖

4　醫院綠色環境建設

根據最新《綠色醫院建筑評價標準》，綠色醫院環境評價除了照明、噪聲外，空氣參數是一項重要的評價指標。

我國部分建筑的室內空氣污染要比室外嚴重2～3倍，而這種情況，在醫院更加嚴重。醫院人口眾多，人流復雜，細菌、病毒到處有，消毒藥水、藥劑氣味使得醫院的空氣污染愈加嚴重。為了健康和安全，醫院的室內環境的凈化建設勢在必行。

2012年衛生部頒發的《醫院空氣凈化管理規范》提出了6種非自然通風醫院環境空氣凈化技術措施：

1）集中空調通風系統（含凈化消毒裝置）；

2）空氣潔凈技術；

3）循環風紫外線消毒器；

4）靜電吸附式空氣消毒器；

5）紫外燈照射消毒；

6）能使消毒后空氣中的細菌總數≤4/15 CFU /5min，直徑9cm的其他空氣消毒產品。

醫院不同部門、不同功能區域可采用不同空氣凈化技術：

手術部一般采用循環風紫外線空氣消毒器或靜電吸附式空氣消毒器；紫外線燈照射消毒等。

普通病房一般采用靜電吸附式空氣凈化空調系統。

對于呼吸道傳染病患者出院后病室的消毒則采用紫外線燈照射消毒或化學消毒技術。

5　醫院綠色管理建設

醫院綠色管理建設分3個層面，首先，要建立、健全醫院的節能降耗規章制度，提高全員綠色環保、節能的意識。其次，依靠醫院建筑能耗管理系統平臺的技術手段對全院的能耗分項計量、實時監測、統計與動態分析，為節能降耗提供良好的數據支撐。最后，通過建立基于BIM的建筑設備可視化管理平臺，通過對醫院建筑設備的可視化管理，提高醫院建筑設備日常運維效率，減少人員、時間消耗，降低運維總成本。

5.1醫院建筑能耗管理平臺

醫院耗能種類繁多，除了冷、熱、電、水、燃氣、燃油外，還有各種醫療氣體。醫院各種設備使用規律各不相同，且運行時間長。因此醫院能耗構成復雜，能耗管理難度大，針對這一特點，建立一套符合《醫院建筑能耗監管系統建設導則（試行）》的醫院建筑能耗管理平臺（見圖1）尤為重要。

醫院建筑能源管理平臺利用各種能源計量設備、通過無線網絡技術、工業控制技術和計算機軟件技術等，實現醫院能耗的分類計量（如：電、水量、應用氣體、熱能等）及分項計量（如：空調用電、動力用電、照明插座用電、生活熱水等），實現能源在線監測、能耗分析管理、能耗報警、能耗成本核算、重點能耗跟蹤分析等功能，評估醫院的節能潛力，提高醫院能耗管理水平。

5.2基于BIM的建筑設備可視化管理平臺

醫院機電設備數量、種類繁多，目前醫院機電設備的運營管理和維護，還是采用傳統的設備運行管理方法，依托紙質資料和二維圖形等信息來支撐設備的運營管理和維護，這種方式費工、費時、費力，并且容易出錯。

BIM（建筑信息模型）技術是1個數據豐富，面向對象的智能化、參數數字化的模型架構，具有可視化、信息集成、信息共享、模擬性強等特點。

基于BIM的建筑設備可視化管理平臺利用BIM 信息整合的特點，將設備各類信息整合到BIM 模型中，進行設備信息集成，實現信息的快速查詢和統計，利用BIM 技術3D 可視化的特點，對建筑設備的運行維護狀態、成本超支情況、設備處置決策等信息進行可視化的表達與展示，同時，使設備維護管理人員快速識別、記錄、修改、更新設備位置及狀態信息，制定合理的運行維護計劃，分配專人專項維護工作，跟蹤一些重要設備的維護工作歷史記錄，做出設備使用預警判斷，大大提高了維護效率，節約了人力物力成本。

BIM中包含的大量建筑設備信息能夠順利導入現有的資產管理系統，這對于資產管理而言，大大減少了系統初始化在數據準備方面的時間及人力投入。此外，由于傳統的資產管理系統本身無法準確定位資產位置，通過BIM結合RFID的資產標簽芯片還可以使資產在建筑物中的定位及相關參數信息一目了然，實現精確定位，快速查詢，減少了資產管理的人力、物力的消耗。

圖2　建筑設備BIM圖與現場對比

6　結語

基于圍護結構、綠色照明、空調自控、空氣凈化4大節能技術進行綠色醫院建設的同時，還應依托云計算、大數據、物聯網、“互聯網+”等相關信息技術，構建線上醫院建筑能耗管控平臺、基于BIM的建筑設備可視化管理平臺，實現醫院能耗管控的互聯化、信息化、智慧化，形成完整的綠色醫院能耗管控體系。“互聯網+”下的綠色醫院建設在節能降耗的同時也要開源，根據醫院當地的氣候條件、自然資源，加大可再生能源如：太陽能、風能、地熱能等的開發和利用，以減少對有機能源的依賴。

[1] 胡振中，陳祥祥，王亮,等，基于BIM的機電設備智能管理系統【J】.土木建筑工程信息技術，2013（1）：86-88.

[2] 張俊. 醫院電氣能源管理與技能措施【J】.科技與企業，2013（24）：89-90.

[3] 朱永松，羅蒙，甘寧,等.大型綜合性醫院節能掛歷的分析與對策【J】.中國醫院，2011,15（2）：73-75.

“Internet +” Green Hospital Building Energy-Saving Technology Overview

【Abstract】As one of the high energy consumption of public buildings, hospital is about 2-3 times that of ordinary buildings. In front of the complex building energy consumption in the domestic and international energy conservation and environmental protection of the environment, promoting green hospital construction with the help of “Internet +”has become the trend of The Times. This article has expounded the key technologies for creating the green hospital emphatically from the green building construction, green construction, green environment and green management. The green hospital construction should vigorously develop renewable energy, realize the sustainable development of hospital, based on “Internet +” technology of building green hospital energy control system.