既有醫院建筑能耗管理體系的建設與實施

李學豐 馬世果 青島山大齊魯醫院

1 前言

隨著人類社會的發展和人民生活水平的不斷提高，對居住環境的需求也越來越大。在醫療、教育、科研等社會公益活動中所用到的場所都是建筑設施，而建筑能耗問題也成為目前社會上普遍關注的問題。據統計，目前我國的醫院建筑能耗總量約占總能耗的40%。隨著我國城鎮化快速發展及建筑技術的不斷提高和完善，醫院建筑能耗問題已日益突出，醫院建筑節能是當今節能減排事業的重要內容之一。因此，醫院建筑能耗監控體系建設顯得尤為重要和迫切。本文介紹了近年來醫院建筑節能研究與實踐的最新成果。

2 國內醫院建筑節能現狀

隨著社會經濟的發展，我國建筑行業也發展迅速。尤其是在能源危機日益嚴峻的環境下，建筑行業中所產生的二氧化碳排放量也在不斷增加。醫療建筑作為社會生活中的重要組成部分，其使用能源是我國醫療事業發展中的重要一環，如何將建筑能效發揮到極致，成為當下建筑設計與節能工作要考慮的問題。

從實際情況來看，我國醫療建筑節能工作目前尚處于起步階段，主要體現在建筑設計、規劃和建造等方面。我國醫院建筑能耗在能源消耗中占較大比例，目前大部分醫院只有節能的設計，沒有科學合理的節能技術方案。由于不能很好地應用先進的技術和科學可靠的系統，醫院建筑使用節能技術效果不佳，無法達到節能要求。

2.1 設計

醫院建筑是重要的能源消耗場所，其節能性能直接影響著醫院建筑的能效水平，醫院建筑的設計是節能工作第一步，也是最重要的一步。雖然我國現在大多數醫院都能夠按要求完成設計工作，但在實際設計過程中缺乏科學的評價標準，使設計無法達到能耗最低要求，在目前環境日益嚴峻的形勢下，不利于對醫院建筑節能工作進行科學合理的規劃與設計。

我國大部分地區尚未建立獨立意義上的醫院設計體系。目前國內多數醫院沒有完善的醫院設計標準，許多醫院僅依靠自己制定，并不符合實際情況。由于缺乏必要而有效的標準規范和約束機制，導致醫院建筑用能嚴重不合理。由于我國各個地區醫療條件不同，傳統意義上醫院并沒有全面滿足各項節能指標要求的標準體系，所以醫院建筑設計方案缺乏科學性與合理性。

2.2 規劃

規劃是實現醫療建筑能效的根本，也是決定建筑節能效果的關鍵因素。我國在醫院建筑節能工作方面，總體上尚處于起步階段，但在具體規劃中已經開始實施建筑節能項目，并取得了一定成就，如北京新街口總院等。對于建筑能效分析，一般從被動式能源管理和主動式能源管理兩方面入手。被動式能源管理主要體現在技術上，對于區域氣候和能源需求等方面沒有足夠的了解，在實踐中缺乏科學性。對于被動式能源管理來說，通常只有室內采暖、制冷和通風系統存在能量損失，導致能耗增加；而對于主動式能源管理來說，除了熱力學損失外，還需要量化分析能源消耗。主動式能源管理需具備實時性強、成本低等特點。

2.3 建造

目前醫院建筑節能技術中普遍存在的問題是建筑的能耗高，不能很好地滿足建筑節能的要求，使得建筑能耗很難達到節能要求。因此，醫院建筑內部能耗和外部能耗之間形成了一個矛盾。由于國內許多醫院建在經濟發達地區，且人口密集，為了滿足人們醫療需求，醫院建筑在設計之初就將能耗考慮進去。

在建造過程中，醫院建筑內部與外部能耗不能得到有效隔離，從而導致醫院內部能源消耗高。例如，在傳統的建筑外墻保溫過程中，如果不能保證建筑內光照強度高于外遮陽系數的1.0以上，就會消耗大量的熱量。對于需要保溫、通風、采光等多方面要求的居住環境而言，醫院內部無法采用高效空調系統，也不能使用普通風扇來改善醫院內部環境溫度和空氣質量。

2.4 管理

在節能工作的管理方面，由于對節能概念的理解不到位，缺乏專業的節能知識，導致能耗控制的目標難以實現。例如，由于對節能技術的不了解，對能耗管理系統和管理模式不熟悉，致使節能方案難以落地，節能指標難以控制。在人員方面，由于缺乏必要的節能知識和技能，很多醫務人員不知道如何使用節能技術，在實際應用中出現了許多問題。

另外，醫院建筑中應用了大量可再生能源，然而其能源消耗往往超出人們預計值且能源利用率低，無法做到合理利用，造成能源浪費。同時由于缺乏系統有效的管理能耗指標，使得很多醫院在開展綜合能源管理時面臨著困難。對于目前醫院建筑能耗管理存在漏洞而導致許多能耗指標不能有效落實，從而使得醫院建筑的節能成本大大增加。

3 國內醫院建筑節能存在的問題

3.1 建設標準缺乏，不利于節能管理體系的實施

目前，我國醫療建筑的能耗標準較多，包括GB 50240—2002《建筑節能設計標準》和GB 50231—2002《公共建筑節能設計標準》。這兩個標準分別適用于民用建筑和辦公建筑，但在醫院建筑中，這兩個標準不能滿足實際工作需要。

以國內某醫院為例，其節能管理體系對環境、人流量、室內溫度等方面都有要求，同時還需要對建筑基礎情況有一定了解，所以在醫院建筑過程中只能采用傳統方法進行管理。而國外醫院建筑則采用更為先進的信息技術，如GPS定位系統、自動消防系統、智能傳感器等。因此在設計時需要針對這些方面展開詳細規劃。

3.2 信息系統與實際情況脫節，給節能管理帶來困難

根據我國的建筑節能管理標準，節能指標應在一定范圍內動態調整。但由于節能指標種類較多，且醫院建筑面積不同，計算方法也不一樣，其計算方法只能根據具體情況確定，難以做到全覆蓋，所以對某些重要數據開展監測時，需要通過人工計算等方式確定能耗指標是否準確。

醫院建筑能耗管理工作涉及多方面內容，而由于我國節能指標信息缺乏系統規范化，各個地區存在一定差異，導致分析數據時存在一定的偏差和缺失。而且各地區對醫院建筑能源管理工作所采取的方式也不同。例如一些地方采用定量監測評價體系，要求相關人員采集大量數據作為評價指標并進行計算。但因相關科室業務水平參差不齊，在計算過程中也存在偏差，在實際運用中造成了很大困難。

3.3 能耗管理人員水平參差不齊

醫院建筑的節能管理工作涉及的專業知識十分廣泛。在實際工作中，不少醫院建筑從業人員沒有經過專業培訓，只是單純根據經驗實施管理，不了解各種類型建筑物能源消耗的特點，缺乏專業知識。同時由于人員管理不到位，能耗管理人員往往缺乏專業知識，無法準確把握對能耗的分析，只能根據他人分析出的結論判斷當前能源消耗狀況。這樣一來，在工作中就會出現盲目的操作。

此外，由于從業人員素質參差不齊，不僅影響了能耗分析數據的準確性，而且給能源管理帶來一定困擾。很多建筑采用一種既不節能又不安全、不穩定（包括供暖水系統、制冷/供暖系統）、無限制使用（包括空調外機）等能源消耗模式，使得能耗分析工作缺乏科學性、針對性和系統性，從而影響到能源結構優化與調整。

3.4 計量器具合理性問題

醫院的能源消耗主要包括水、電、氣等。在醫院的能源消耗管理中，計量設備是醫院能源管理的一個重要組成部分。但是，在實際運用中，卻存在著一些不合理的地方，如：經費投入不夠，安裝位置不正確，沒有定期維護設備等。以某醫院的能源消耗管理信息化系統為例，醫院過去所用的一些耗能儀表沒有通信功能，采用手工抄表，造成了時間上的偏差、能量采集不及時、分析不準確，存儲不完善。

系統的規范化建設，需要對各個系統實行統一的監控與管理。在系統建設的早期階段，由于技術人員沒有建立統一的規范，導致了系統的低級重復開發，從而導致系統成本上升；由于缺乏規范化的系統數據處理過程，導致數據的分析出現了偏差，不能正確地反映出醫院的能源消耗。

4 醫院建筑能耗管理的建設方案

為了達到醫院建筑能耗管理的預期效果，醫院應建立一套科學、合理的節能管理體系。該能耗管理體系通過先進的計算機技術和軟件技術，對建筑內部的設備、材料等展開優化設計，采用先進的電氣制冷設備進行空調能耗監控。對現有房屋，全面開展空氣質量監測，嚴格把控新風系統節能改造、智能熱計量和智能溫控系統運行，以實現節能效益目標。

醫院建筑能耗管理體系建設應包括以下幾個環節：（1）建立數據庫：醫院建筑能效綜合管理項目應通過數據庫對各種數據存儲匯總；（2）制定目標：設定綜合目標并對各目標加以分解考核；（3）制定流程：制定各項節能措施方案并落實；（4）實施效果評價：對節能效果較為顯著的區域，可在一定時間內使各項能耗指標明顯下降，改善設備運行狀況。

4.1 建立能耗管理體系

根據醫院建筑項目的實際情況，通過優化設計以及現有房屋空調設備的節能改造，以達到節能的效果。針對空調設備，可采用先進的電氣制冷設備實現空調的節能。使用空調節能控制系統以改善建筑內氣流組織，提高熱效率，達到節能減排目的。

在醫院建筑中采用智能熱計量和智能溫控系統，實現建筑物室內溫度的自動控制為研究熱點之一。對空調設備采用集中式控制系統；加強對各房間新風空調負荷統計和計算；通過優化設計、改造室內空調設備及相關設施，實現建筑物節能效果；加強對能源管理項目實施計劃中各項目標分解細化；通過實施節能措施效果評價手段，達到節能效益目標。同時，結合能耗管理項目的特點及實際情況制定相應計劃方案。

4.2 加強節能規劃

醫院應根據國家能源發展戰略，以及醫院建筑節能改造的實際情況，制定本年度的醫院建筑節能改造規劃，并制定相應的實施方案，將項目的實施目標與預期效果聯系起來。根據該目標及預期效果制定總體醫院建筑節能改造規劃，并將其分解到各科室及各個病房科室，明確各科室及病房科室要完成的節能目標和具體項目。

在確定整個系統必須達到的節能目標時，應明確具體項目是否可以通過技術改造形式實現，而不能采取盲目引進外部節能項目的辦法進行節能改造。同時，可通過多種渠道收集各種有用和有價值的信息源和數據，建立數據庫分析匯總節能數據，為后期制定節能改造方案提供科學依據與參考素材。

4.3 建設專業化團隊，加強宣傳節能意識

醫院后勤信息化建設要強化人才的培訓與引進，組建信息化后勤隊伍，建立完善的考核體系，加強信息化培訓，提高后勤管理信息化水平。與信息化、設備設施升級、先投資后產出的方式相比，節能意識的宣傳是一種可持續發展的方式。通過日常培訓、宣傳教育、看板標語等形式，對醫護人員進行定期或不定期地宣傳。通過公布各樓層、各科室的能耗情況，使職工對本部門的耗能狀況有全面的了解，從而形成節約的觀念，進而實現自身的行為規范。

4.4 合理安裝計量器具，逐步完善測量設施建設

計量是節約能源的根本，是提高企業經營水平的必要前提。在設備投資上，需要根據醫院現有能源設備的實際情況和今后的發展需要，對設備投資進行合理的投資。設備的選型要從安全性、兼容性、可靠性、精確度、擴展性等方面予以綜合考慮，以滿足醫院的長期發展需求。在建設初期，要充分考慮能源管理信息系統的兼容性和擴展性。

能源消耗的資料管理具體包括以下幾個方面：（1）在供、配電設施中，通過對變電站原供電監控系統的能量消耗進行分析；（2）對需要分開計量的電力用戶，可利用RS485等通信接口和串口服務器，并利用MODBUS通信協議向數據庫發送數據；（3）對于無法斷電計量的地區，采用卡式電流互感器進行數據采集，實現電能數據的合理安全采集。

5 結束語

由于醫院建筑節能技術的發展滯后，其能源利用效率仍需進一步提高。因此，要在確保醫療設備系統節能減排和能源效益最大化的基礎上，不斷地優化和提升醫院建筑能耗管理水平和效率，促進城市的可持續發展。目前，建筑節能已成為國際趨勢。隨著國民經濟和社會發展對資源消耗的不斷增加以及能源效率水平的不斷提高，我國建筑物能源利用率普遍偏低。而我國目前許多醫院對建筑物的節能設計存在較多誤區。因此，建立一套適合我國國情環境下的醫院建筑能源管理體系非常重要。同時要保證系統具有較高的計算精度、較高的可視化、較高分辨率、低功耗、高穩定性等優點。