節能改造驅動下醫院新老建筑能源統一

文｜李思童 張鑫緣 陳鵬 丁宇楠

以公立醫院能源統一管理為視角，系統地梳理管理過程中存在的難點，并從技術和管理兩個角度提出解決辦法。

公立醫院是社會醫療保障的重要組成部分，公立醫院能源管理對環境保護和經濟效益具有重要意義。隨著公立醫院建筑的更新和擴建，新老建筑的能源統一管理已經成為醫院能源管理中的重要問題。

新老建筑各種能源的統一管理可以通過整體協調實現能源優化、能源互聯互通，新老建筑之間的能源供應可以相互補充，從而提高能源利用效率、能源供應的安全性，避免單點故障。本文以公立醫院能源統一管理為視角，系統地梳理管理過程中存在的難點，并從技術和管理兩個角度提出解決辦法。

統一管理的現實難點

能源的統一管理是指將不同類型的能源資源，如天然氣、電、水、油等，整合為一個綜合的管理體系，實現能源資源的高效利用和可持續發展。對于醫院這種公共機構來說，主要通過整合醫院內部各種能源資源、制定規劃、監測和控制能源消耗、實施節能措施、推動可持續發展等手段來滿足這一需求。

中國自改革開放以來，為適應經濟社會快速發展需要，推進能源全面、協調、可持續發展，已成為世界上最大的能源生產消費國和能源利用效率提升最快的國家。在我國各種建筑類型中，傳統的大型公共建筑由于具有能耗占比大、能源強度高等特點，成為這一方向上的重點改進目標之一。

而在公共建筑中，公立醫院的能耗要遠高于一般的公共建筑；同時，因建筑用能設備和系統種類繁多、用能時間和要求不盡相同，具有能源需求形式多樣、用能密度大、能源需求量峰谷差異大、負荷利用小時數高、用能經濟成本高等特點。為保障醫院安全運行，很多能源須不間斷供應，具有能源供應質量高、穩定性強的需求特點。

隨著近年來多院區的建設、醫療資源均衡化需求的提出、醫院業務量的增長，部分醫院陸續新建、改建、擴建，新老建筑建造的時間差距較大，特別是歷史悠久的公立醫院，其建筑建設年限往往跨度更長，較老的建筑可追溯到新中國成立前。公立醫院新老建筑各種能源的統一管理，具有一定的難度和挑戰性。

統一管理的解決思路

用能規劃

公立醫院新老建筑各種能源的統一管理應建立在對原有系統及設備狀況充分調研的基礎上，在規劃前期充分了解醫院每個用能點的實際需求、系統及設備的現狀以及原有運行記錄。從規劃角度來看，首先要搭建多能互補的建筑能源系統，而用能規劃是第一步。隨著清潔能源使用理念的推廣和可再生能源的發展，光熱供暖、光伏發電、風力發電等可再生能源利用設備已較為普及，但受天氣影響，其發電量或蓄熱量具有較強的間歇性和隨機波動性，與建筑實際的用能需求難以匹配。因此，為搭建多能互補的建筑能源系統，需要充分考慮公立醫院內不同能源的特點，合理規劃不同能源的使用，以達到既滿足建筑使用中的能耗需求又有效提升建筑節能效率的效果。以太陽能的利用為例，一方面可利用太陽能和空氣能制取生活熱水，另一方面可建設光伏發電系統，以降低醫院碳排放量。

規劃好用能系統架構后，進一步須做好建筑能耗監測和精確分析，建立高效精確的建筑能源管理系統。

過去公立醫院管理人員往往采用傳統方法進行能耗統計與分析，數據較為簡單且精確度不高。醫院內部設備的數量、規格、型號、功率、位置、用能種類等各不相同，統計較為復雜。在不同時間段新老建筑建設的過程中，由于對醫院用能的重視程度不同，導致不同時期建筑的能源計量標準不同，例如有的新建筑的能源統計可以具體到每個房間，而老建筑的能源統計只能具體到每個建筑單體。后勤能源設備的智能化設施分散在各個子系統，信息化程度參差不齊。由于這些原因，能源統計獲取的數據量龐大、數據類型多種多樣，進行能源梳理的工作量和工作難度都較高，這在一定程度上阻礙了能源管理工作的開展，難以實現能耗精細化管理。尤其是對于新老不一的建筑群來說，傳統的建筑能耗統計無法滿足多棟建筑綜合能源管理的需求。

因而，實現能耗分項計量是建立建筑能源管理系統的重要基礎，這就要求醫院為所有缺少計量的用能節點安裝分項計量裝置，按照能源類型、能源用途、區域分別計量，并可以根據實際需要對能耗情況進行分時段計量。采集的數據傳輸到統一監管平臺后進行分析，實現對能源數據的實時動態管理以及能耗設備運行狀況的實時監測。基于能耗監測和分析結果，可以準確詳細地掌握能源消費結構、建筑能源利用效率，并對建筑的節能潛力作出診斷，從而進一步提出提升改造方案，如水泵電機能效提升、廚房升級改造、分體空調集控系統建設、智慧醫院能源資源在線監管平臺建設等。

圖1 建筑能源種類及需求

可借助節能量“面積拆分法”，對節能量進行初步核定，并為后續的規劃實施提供借鑒參考。

技術支持

為了滿足醫院正常的醫療、教學、科研、辦公等需求，同時做好醫院的能源管理工作，公立醫院能源管理人員既要做好新老建筑的能源管理，又要做好新建、改擴建建筑的能源管理設計。能源管理要做到精細化，既要滿足使用需求，又要控制成本。隨著公立醫院業務量的增長和醫院建筑的新建、改擴建，在現有建筑能源管理的基礎上，亟須引入一種高效率、低成本、可以實現大規模建筑集群能源消耗實時監測與數據收集分析的新型技術。

物聯網的發展為建筑群能源管理領域帶來了新的可能：基于物聯網技術的高頻率、自動化的實時數據采集，可以破解以往獲取能耗數據難、獲取并分析能耗數據時間周期長、排查異常監測點位困難等難點，從而有效降低醫院管理成本，這是醫院能源管理改變落后現狀的一個重要發展方向。

基于物聯網的能源管理平臺可以滿足建筑能源管理的多層次需求，此外，可以基于該平臺進行應用的拓展開發，如建筑耗能設備遠程管理、通過便攜設備實時查看能耗情況等，為公立醫院管理人員開展工作提供便利。

管理理念

醫院節能管理是指在不影響醫教研等醫院正常活動的基礎上，對醫院機電設備運行效率、建筑物保溫等技術方面的因素和使用者習慣、組織領導、制度體系等管理方面的因素進行優化，從而達到節能降耗的目的。

從管理理念著手，能源統一管理須建立一套科學完備的能源利用監督、管理、評價體系，力求節省人力物力、遠期支出成本，創造良好的經濟效益和社會效益。主要可以從以下幾個方面發力。

一是系統化管理。新老建筑的各種能源統一管理應從系統性角度出發，將整個醫院的各種能源活動整合起來，形成一個主動的、全面的和可持續發展的管理系統，全面推動節能降耗。委托專業節能服務公司引入合同能源管理模式是一種可行性較高的方案。針對用能系統的問題及節能潛力，實施技術改造，并融入管理節能，全面降低能源消耗總量、提高能源利用效率。

二是智能化管理。隨著信息技術的發展，運用智能化平臺對能源設備的運行狀態和能耗數據進行實時監測、分析，對能源管理流程、設備運行進行梳理優化，最終實現對新老建筑各種能源的自動化和現代化管理，是一個顯著的趨勢。

三是動態化管理。當前的技術手段可使管理者隨時隨地通過電腦或手機獲取實時的能源數據，進而迅速作出決策。動態化管理將保障能源管理的時效性，降低由滯后管理造成的損失。

統一管理的效益分析

從相關文獻中選取鄭州、上海、廣州的三家新近進行過能源改造的醫院為例。

鄭州某醫院于2020年對水、電、蒸汽、醫用氣體等多個系統進行了針對性改造，并建立了統一高效的能耗監控平臺。通過能耗監控系統及各項節能措施的采用，該院單位面積綜合能耗從2019年的19.93kgce/m3降低到16.46kgce/m3，下降了17.38%。

上海某醫院于2018年7月—2019年1月進行了針對鍋爐供暖系統、生活熱水系統、蒸汽系統及中央空調制冷系統的綜合節能改造，改造后年節約1 237.35tce，年綜合節能率達到21.3%。

廣州某醫院于2020年6月—2020年11月先后進行了包括水、電、空調等系統在內的設備設施節能改造，太陽能+空氣源熱泵集中熱水、光伏發電、綠色充電樁等可再生能源利用項目建設，分體空調集控系統、能耗監測平臺等輔助管理系統建設。采用醫院整體歷史能耗對比法進行測算，項目改造后綜合節能率達到16.92%。

三家公立醫院分別通過對自身能耗的診斷分析和潛力判斷，提出了適用的節能技術改造方案，進行改造后的節能率在16%～22%區間內，體現了公立醫院建筑能源統一管理的先進性。在保證醫院正常運行的前提下，通過用能規劃、技術支持、管理理念三方面的手段實現能源統一管理需求，可有效降低醫院能源支出、提升建筑能源利用效率、提升醫院綜合效益。

在我國“十四五”規劃中，對節能減排提出了明確的要求：要加快公共機構既有建筑圍護結構、供熱、制冷、照明等設施設備節能改造。公立醫院作為公共機構中的能耗大戶，其新老建筑的能源統一管理顯得尤為重要。

實現能源科學化信息化管理、提高能源利用效率、降低實際能源消耗，是節能管理的重要目標。在這一背景下，建筑能耗監測系統和建筑能源管理系統都已在不同的領域中開展了一定的應用。將物聯網技術引入建筑能耗監測體系，對現有建筑能源管理系統的技術升級和智能化發展具有非常重要的意義，在應對公立醫院復雜的能源使用情況方面具有廣闊的應用前景。隨著物聯網技術不斷進步，可以預見，建筑能源管理體系也會變得更加完善。

鏈接

近些年來，我國公共建筑領域也越來越多地關注能源的統一管理，但關于公立醫院能源統一管理的研究較少。

◆上海中金能源投資有限公司以上海某綜合醫院合同能源管理項目為典型案例，提出了適用于醫院建筑綜合節能改造的節能量驗證方法，為公共建筑合同能源管理項目的實施提供了參考和借鑒。

◆廈門大學附屬中山醫院與福州大學的學者對廈門市三級醫院的能源消耗及合同能源管理情況進行了調研。

◆中南大學湘雅三醫院的研究人員引入合同能源管理模式，通過實施深度的節能措施實現了醫院能源結構的優化。

◆上海市中醫醫院的研究人員基于醫院建筑總體布局的特點,分析了不同能源布局的特征及醫院能源精細化管理體系建設路徑。

◆杭州市第七人民醫院的學者建議醫院通過節約型公共機構示范單位的創建對不同類型能源的利用設施進行全方位的梳理與技術改造,在提升設施節能效率的同時,從節能理念、管理模式、考評體系等多維度對全院用能科室與職工開展系統性的普及宣教,把節能理念貫穿于醫院日常經營和高質量發展的全過程。

◆廣州市番禺區中心醫院與華南理工大學的學者基于智慧醫院的建設要求，探索分析了醫院智慧管理在能源系統中的應用及智能樓宇與用戶的互動相關的節能措施。

以上這些研究雖然涉及醫院能源的整體管理，但是角度各異，并非從醫院能源的統一管理這個角度出發，沒有系統地研究、總結醫院能源統一管理的相關理論、經驗。