醫院合同能源管理實踐與分析

滕錦楠，陳立萍，呂品，張牧野，王靜波

1. 東南大學醫學院附屬鹽城醫院 a. 院長辦公室；b. 質量管理辦公室；c. 總務科，江蘇 鹽城 224001；2. 南京河西遠大能源服務有限公司，江蘇 南京 210000

引言

醫院作為特殊公共場所，全年不間斷運營，功能布局及用能系統相對復雜，存在一定的節能潛力。因此，做好醫院能耗管理和提高能源利用效率對促進醫院綠色發展具有重要意義[1]。合同能源管理，即節能服務公司與用能單位以契約形式約定節能項目的節能目標，節能服務公司為實現節能目標向用能單位提供必要的服務，用能單位以節能效益支付節能服務公司的投入及其合理利潤的節能服務機制，是一種響應“資源節約型、環境友好型”社會建設目標，鼓勵節能服務公司創新服務模式，為用戶提供節能咨詢、診斷、設計、融資、改造、托管等“一站式”合同能源管理的綜合服務[2]。

鹽城市第三人民醫院是一所集醫療、教學、科研、預防保健、康復為一體的三級甲等綜合醫院，創建于1946年，是蘇北地區第一所人民醫院，核定床位1600張，日人流量1.5萬人次左右，有南北兩個院區，南院區為新院區，建筑面積為94376 m2，用能消耗大；北院區為35280 m2，建筑年代較為久遠并相對密集，用能設備老化。該院核心消耗能源主要為蒸汽、電力，2018年平均月度蒸汽能源消耗為2347.57 T，月度電耗統計為1077264.25 kWh。醫院處于快速發展階段，在區域擁有極高的口碑和群眾基礎，能源管理在快速發展過程中也面臨著一些挑戰。2019年1月起，醫院開始實行合同能源管理，由某節能服務公司為醫院提供能耗總包型合同能源管理服務，取得良好成效，現總結報告如下。

1 節能降耗方法及措施

通過合同能源管理對醫院蒸汽、用電相關耗能系統進行改造，主要包括兩個方面：① 中央空調的主機、制冷、凈化系統及茶水爐的改造，減少蒸汽能耗；② 中央空調輸配、管網系統及照明設備的改造，降低用電能耗。

1.1 降低蒸汽能耗

1.1.1 制冷主機改造

南院原使用蒸汽溴化鋰配合螺桿機，現新增1臺C240磁懸浮離心機空調、2臺冷水泵、2臺冷卻水泵。冷水泵與原大系統共用管路，冷卻水與原蒸汽溴化鋰空調系統共用管路，將原系統冷卻塔并入冷卻系統，將原獨立運行的兩臺蒸汽溴化鋰冷卻水系統進行并管（圖1），提升制冷的能效和穩定性。

圖1 南院區制冷系統改造示意圖

北院新增1臺C120磁懸浮離心機空調，替換原制冷系統中老舊的溴化鋰設備，增加2臺冷凍水泵，運行時一用一備（圖2），提升制冷的能效和穩定性。

圖2 北院區制冷系統改造示意圖

1.1.2 南院區手術室凈化空調系統改造

將南院區手術室凈化空調從大系統獨立出來，過渡季節可采用1臺螺桿機單獨供冷，大系統作為備用（圖3），避免浪費，提升能效。

圖3 南院區手術室凈化系統改造示意圖

1.1.3 蒸汽型茶水爐改造

2019年11月中旬將原蒸汽型茶水爐更換為電磁自動開水器，采取防擾流雙水箱步進式加熱系統，改善冷熱水分離，緩解“陰陽水”程度，變量供水，根據實際使用水量、溫度來自控運行，從而降低能耗成本、人工成本，消除安全隱患[3]。

1.2 降低電能耗

1.2.1 水泵改造及變頻

北院區對原有中央空調系統冷卻水泵、冷凍水泵、熱水泵（各3臺）進行拆除與更換，冷卻水泵、冷凍水泵增加變頻控制，冷凍水、冷卻水管道新增零阻力過濾器各1個，減低能耗。

南院區對水泵進行重新選型，冷卻水泵增加變頻控制，適時適量地控制水泵電機轉速來調節水泵的流量、壓力工況，以此來滿足系統負荷要求。新增水泵參數如表1所示。

表1 新增水泵參數

1.2.2 安裝分體空調、VRV節能器

針對使用頻率較高的分體空調、VRV，安裝節能控制器，實現中央空調系統外的分體空調節能。開啟的空調在無人使用時自動停止運行，杜絕了空調溫度過高或過低、人離時忘關空調等現象，提高能源利用效率，亦不影響空調的正常開啟或關閉[4]。

1.2.3 照明系統改造

采用高光效、高顯色指數的LED燈具對院區部分傳統燈具進行替換改造，使改造區域燈具的照度、顯色性、均勻度、眩光的控制均優于改造前的數值并滿足使用要求。

1.3 其他基礎輔助節能措施

對機房系統原冷水管道破損保溫棉進行修復[5]；對蒸汽分汽缸下側損壞的疏水閥進行更換，并且對分汽缸下側疏水管路走向進行重新設計施工，將原冷凝水排放點排水溝改為直排至排污池。為實現醫院南、北兩個院區能耗統一監控管理，高效利用能源，對院內蒸汽、電表等數據統一采集、分析，搭建了能耗監控平臺，重點采集7條管道的蒸汽數據及智能電表數據，通過數據采集網關及安全隔離網關實現數據的安全管理。節能服務公司專業運維人員進駐現場，與醫院工作人員共同進行節能管理服務。

1.4 統計學分析

使用Excel軟件建立原始數據庫并進行雙人核對，導入SPSS 18.0軟件，計數資料采用例數、百分比進行數據描述；計量資料采用均數 ± 標準差（±s）進行統計描述。兩組比較，選用獨立樣本t檢驗。

2 成果效益

2.1 能耗對比

該院實施合同能源管理后，2019年能耗比2018年明顯降低，總蒸汽耗量降低了26.45%，總電耗降低了1.82%，月度平均能耗對比如表2所示。

表2 2018至2019年醫院月度能耗對比（±s）

表2 2018至2019年醫院月度能耗對比（±s）

時間 月度電耗能/kWh 月度蒸汽耗能/T 2018年3—12月 1066418.10±230702.20 2071.18±947.84 2019年3—12月 889676.90±83285.83 1267.39±185.42 t值 2.162 2.281 P值 0.044 0.035

2.2 效益對比

該院實施能源合同管理后，實現了節能減排，蒸汽單價按照199.5元/蒸噸、電價按照0.7214元/kWh計算，2019年相比2018年月度能耗費用也得到了節省，具體數據如表3所示。

表3 2018至2019年醫院月度成本對比（萬元）

2.3 節能效益分析

本次節能改造總投資為802萬元，年預計節能效益為165.6萬元，按照9年的合同期計算，總節能率為1490.4萬元，扣除前期投資，節能投資回報約為688.4萬元，具體效益分析數據如表4所示。

表4 合同能源管理全周期節能效益分析

3 討論

3.1 合同能源管理減少了醫院用能能耗

通過合同能源管理，醫院充分利用社會資源和專業團隊，減少醫院的投入且有效降低醫院能耗[6]。節能服務公司進駐后，對醫院耗能原因進行了調研分析，發現蒸汽型溴化鋰制冷主機夏季供冷，因為地理位置處于整個熱力管網的末端，蒸汽耗量增大，且利用率低。通過采用磁懸浮電空調基本取代溴化鋰制冷，在制冷季蒸汽耗量得到大幅度降低且提升了蒸汽利用率。將南院區手術室凈化空調系統從大系統中獨立出來，改變原有空調主機及輸配系統日常運維粗放式管理方式，有效提升了蒸汽能源利用率。南院病區提供的病患飲用水采用蒸汽茶爐制取，管控難度較高，且存在一定程度的能源浪費與安全隱患。因此，對這些病區的15臺熱源為蒸汽的茶水爐進行更換，替換為電磁飲水設備，在確保安全的同時降低了蒸汽消耗。

調研發現照明設備采用傳統燈具、空調輸配系統設計不合理、水泵運行采用工頻控制、冷卻水管網系統不能在高低負荷運行時靈活調控等原因導致了全院整體平均月度用電較高。通過合同能源管理，采用高效節能的LED燈具對傳統燈具進行更換，安裝分體空調、VRV節能器，對水泵進行更換改造及變頻，在冷凍水及冷卻水管網中增加零阻力過濾器以減少對能源的消耗并提升了對能源的利用率，改造后非制冷季耗電量下降較為明顯。中央空調采用磁懸浮電空調基本取代溴化鋰制冷，在制冷季的整體耗電量僅略有增加。

3.2 合同能源管理降低了醫院運行成本

合同能源管理的具體運作模式為用能單位與節能服務公司以合約形式簽訂節能目標[7]，節能服務公司提供專業的節能服務，用能單位根據節能效益與節能服務公司達成酬金協議，合作雙方充分評估節能效益分享所面臨的不確定性風險[8]。項目實施過程中，節能服務公司根據醫院用能系統年用能時間的變化來確定與醫院的運行費用基準（運行費用為全院能耗成本、中央空調系統維保成本、中央空調運營人員工資之和，一般為近三年平均值），在此基礎之上通過合同形式約定在用能方式、供應條件、供應面積等基本情況一致的前提下為醫院每年節省可確定的運行成本，節能服務公司向醫院收取低于雙方所確認的基準運行成本費用作為雙方約定的合同額，為醫院代繳能耗費用[9-10]。

通過數據對比，該院萬元收入能耗支出由2018年0.03噸標煤/萬元降至2019年的0.02噸標煤/萬元，2019年的運行支出比原運營基準降低了5.46%（87萬元），節能服務公司2019年節能收益為118.6萬元（包括部分投資分攤），節能服務公司與醫院的共同合作實現雙贏，也創造了社會效益。

3.3 合同能源管理優化了醫院節能基礎管理

醫院用能系統原先存在的問題：① 蒸汽余壓不足，高負荷時制冷難以滿足需求；② 溴化鋰主機老舊，機組穩定性弱；③ 南院區手術室空調系統未獨立，大系統供能要求高，增加能耗；④ 部分水泵近乎報廢，運行能耗高；⑤ 照明系統部分燈具未做節能改造；⑥ 茶水爐為老式蒸汽爐，能效低；⑦ 分體空調和VRV數量多、較分散，節能管理難度大。醫院實施合同能源管理，針對用能系統原先存在的問題進行改造，解決了系統中存在的問題[11]，有利于優化醫院節能的基礎管理。

既往醫院用能考評的計算多數依賴于單個能耗影響因子，缺乏整合監測機制，而能耗監測平臺通過遠程智能系統收集和分析能耗數據，從而提高醫院能源管理及利用效率[12]。能耗監控平臺的智能表讀值周期為1 min/次，有效地提高了計量精度，滿足了醫院能耗監測、能效診斷、節能管控的需求，實現全院能耗可視化的精細管理要求[13]。系統對能源供應系統的節點總計量表記數據與節點以下的分計量表計數據之和進行實時智能統計分析，可及時查找異常能耗原因，發現用能區域內能耗異常點位、漏水、漏氣等非正常能源消耗現象，判斷平衡與否，正確引領能耗管理工作方向，減少非正常能耗，為能耗分析提供科學決策依據，從而達到安全用能的目的，實現節能管理[14-15]。

3.4 合同能源管理強化了醫院節能理念

醫院實施合同能源管理，形成了一整套節能運行服務機制，2019年蒸汽耗量同比減少消耗7452.59 T，電耗同比減少235126 kWh，共計減少標煤85.2 T，減少二氧化碳排放230 T，相當于種植了1.26萬棵樹，顯著成效不斷深化了醫院的節能理念[16]。專業化的運營管理服務提高了醫院節能效益的產出，因此醫院領導進一步高度重視能源節約工作，設置能源資源管理崗位，要求專人負責，將科室節能工作納入醫院綜合目標考核[17]。全院醫務人員也從工作、生活中小事做起，主動參與節能減排工作，例如日常辦公自覺采用雙面打印、復印，減少電腦待機能耗，多走樓梯、少乘電梯，減少一次性用品的消耗，電器用完切斷電源，低碳出行，倡導綠色消費。

4 總結

合同能源管理是一種全新的合作模式，通過充分結合醫院特點，引入節能新產品新技術及改造、管理等手段，持續推進節能減排工作。通過項目實施，醫院于2019年12月被江蘇省機關事務管理局、江蘇省工業和信息化廳及江蘇省財政廳評為“公共機構能效領跑者”。合同能源管理利用社會節能前沿技術改變醫院節能管理中的不足，在提高能源有效利用率的同時降低了綜合能源消耗成本，更推進了醫院后勤的精細化管理，值得借鑒推廣。