醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理平臺(tái)

黃如春,　呂政飛,　蔡　亮

(1.南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 江蘇省人民醫(yī)院, 江蘇 南京　210029;

2.南京天溯自動(dòng)化控制系統(tǒng)有限公司, 江蘇 南京　210029)

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醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理平臺(tái)

黃如春1,呂政飛1,蔡亮2

(1.南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 江蘇省人民醫(yī)院, 江蘇 南京210029;

2.南京天溯自動(dòng)化控制系統(tǒng)有限公司, 江蘇 南京210029)

摘要：針對醫(yī)院常規(guī)能源管理弊端,介紹了結(jié)合管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能的醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理平臺(tái)。搭建了涉及節(jié)能前評估、節(jié)能實(shí)施、節(jié)能后評估的完整節(jié)能評估體系,幫助管理者實(shí)時(shí)獲取建筑整體能源運(yùn)行的現(xiàn)狀及趨勢,實(shí)現(xiàn)醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院建筑; 管理節(jié)能; 技術(shù)節(jié)能; 全生命周期能耗管理平臺(tái)

0引言

近年來,隨著我國醫(yī)院數(shù)量、規(guī)模不斷擴(kuò)大,相應(yīng)的各類業(yè)務(wù)量不斷上升。為了應(yīng)對這種發(fā)展趨勢,很多醫(yī)院加大了對基礎(chǔ)設(shè)施的投入,改擴(kuò)建工程和新建工程不斷增加,同時(shí)大批高端醫(yī)療設(shè)備投入使用。為此,醫(yī)院需要建立完善的醫(yī)院能耗監(jiān)管系統(tǒng),進(jìn)行節(jié)能規(guī)劃和節(jié)能效果驗(yàn)證措施。

1醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理平臺(tái)

1.1平臺(tái)介紹

醫(yī)院建筑全生命周期能耗是指建筑從竣工驗(yàn)收直至達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限為止的這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的建筑總運(yùn)行能耗。由于建筑能耗發(fā)生在建筑全生命周期,因此建筑節(jié)能需要在建筑產(chǎn)品生產(chǎn)全生命周期的各個(gè)階段采取相應(yīng)的措施,對建筑生命周期每個(gè)階段的能耗進(jìn)行合理配置,達(dá)到全壽命周期能耗最低。

根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會(huì)(NIST)2012年的研究報(bào)告,公共建筑在整個(gè)生命周期中,運(yùn)營成本占總成本80%以上,同時(shí)人力、能源、設(shè)備三個(gè)核心成本占運(yùn)營總成本80%以上。因此,對于醫(yī)院而言,基于全生命周期的建筑能耗是能耗管理的核心環(huán)節(jié)。

醫(yī)院能耗管理的前提是建立醫(yī)院建筑能耗管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)醫(yī)院各分類分項(xiàng)以及最小考核單元的集中監(jiān)測。

根據(jù)各醫(yī)院的整體規(guī)劃設(shè)計(jì),醫(yī)院能耗管理平臺(tái)提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口,具有良好的開放性、兼容性,同時(shí)擁有多元化的數(shù)據(jù)、可與樓宇自控、污水處理、制氧等系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享,并采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫,便于數(shù)據(jù)上傳,為醫(yī)院的后勤管理建立基礎(chǔ)平臺(tái),以建立整體能耗分析管理機(jī)制和績效考評制度。該系統(tǒng)可幫助管理者實(shí)時(shí)獲取建筑整體能源運(yùn)行的現(xiàn)狀及趨勢,從日常各類能耗的環(huán)節(jié)本身發(fā)現(xiàn)用能的問題,結(jié)合醫(yī)院已有或定制化的制度,實(shí)現(xiàn)醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理。

1.2系統(tǒng)架構(gòu)

醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1　醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

該系統(tǒng)自上而下包含管理層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層三個(gè)層面。

1.2.1管理層

管理層建設(shè)范圍包括數(shù)據(jù)中心和展示中心。建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)利用現(xiàn)代化通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和大型數(shù)據(jù)庫技術(shù),實(shí)現(xiàn)對建筑的能耗數(shù)據(jù)采集、分析、處理、能耗在線監(jiān)測、動(dòng)態(tài)分析,加強(qiáng)建筑節(jié)能運(yùn)行管理,實(shí)現(xiàn)能耗采集、能效測評、能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、能效公示、節(jié)能服務(wù)等各項(xiàng)重要工作。

1.2.2網(wǎng)絡(luò)層

根據(jù)醫(yī)院的實(shí)際情況,結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和統(tǒng)一融合的設(shè)計(jì)思路,各子系統(tǒng)與系統(tǒng)后臺(tái)之間通過醫(yī)院自有信息專網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸,充分利用醫(yī)院已有的資源,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性要求。

1.2.3設(shè)備層

項(xiàng)目設(shè)備層分為以下部分:

(1) 計(jì)量子系統(tǒng)主要接入的表計(jì)包括電表、水表、能量表等。

(2) 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的終端主要為高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

(3) 重點(diǎn)設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)的終端包括干接點(diǎn)轉(zhuǎn)換模塊、液位傳感器和其他系統(tǒng)。

(4) 公共區(qū)域照明控制子系統(tǒng)的終端包括網(wǎng)關(guān)、智能面板、光照度傳感器、人體感應(yīng)傳感器、開關(guān)量模塊、面板開關(guān)、電源模塊、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、通用調(diào)光驅(qū)動(dòng)器等。

(5) 空調(diào)群控子系統(tǒng)的終端包括協(xié)議轉(zhuǎn)換器、智能控制柜、溫度探頭、壓力探頭、能量表等。

能耗數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、建筑到數(shù)據(jù)中心(或數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心(或數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站)到上一級數(shù)據(jù)中心傳輸子系統(tǒng)等部分組成。

計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集器之間應(yīng)采用符合各相關(guān)行業(yè)智能儀表標(biāo)準(zhǔn)的各種有線或無線物理接口。數(shù)據(jù)采集器應(yīng)使用基于IP協(xié)議承載的有線或者無線方式接入網(wǎng)絡(luò)。

所有終端設(shè)備及計(jì)量裝置滿足《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng) 分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》要求,保留數(shù)據(jù)采集接口,物理接口盡可能采用數(shù)據(jù)通信接口,如RS-232、RS-485、MBus等,在條件不能滿足的情況下再選擇模擬量接口、脈沖接口。通信規(guī)約盡可能選擇符合國家或行業(yè)規(guī)范的通信規(guī)約,如645規(guī)約、Modbus規(guī)約等。

2系統(tǒng)核心功能

2.1節(jié)能點(diǎn)挖掘

通過平臺(tái)的分類分項(xiàng)計(jì)量,可對醫(yī)院的用能進(jìn)行研究,挖掘可行的節(jié)能點(diǎn)。

通過平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)現(xiàn)整個(gè)醫(yī)院的節(jié)能點(diǎn)挖掘,如弱電機(jī)房24 h不關(guān)燈現(xiàn)象、醫(yī)院的后勤辦公樓在非工作時(shí)間段存在空調(diào)開啟現(xiàn)象等,為醫(yī)院的節(jié)能工作奠定基礎(chǔ)。

2.2管理節(jié)能

醫(yī)院常規(guī)的節(jié)能包括管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能。管理節(jié)能可通過定額管理和績效考核實(shí)現(xiàn)。

(1) 定額管理。部門醫(yī)院會(huì)接受上級主管部門的用能定額要求,進(jìn)行定額下發(fā)和定額監(jiān)督。定額下發(fā)需要能耗數(shù)據(jù)的支撐,而多數(shù)醫(yī)院對于各考核的用能并沒有進(jìn)行獨(dú)立計(jì)量,無法提供足夠的參考,造成定額下發(fā)的不合理;定額監(jiān)督也需要實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)的支撐。

(2) 績效考核。目前,多數(shù)醫(yī)院已建立績效管理制度,但是基本上都集中在主營業(yè)務(wù)的相關(guān)環(huán)節(jié),而針對于醫(yī)院建筑能耗相關(guān)的績效考核卻很少,即使有少數(shù)醫(yī)院已建立,但由于計(jì)量手段的缺失,實(shí)際執(zhí)行效果極差。醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院分類分項(xiàng)計(jì)量,并且針對各醫(yī)院自有的考核特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)最小考核單元的能耗遠(yuǎn)程統(tǒng)計(jì)和醫(yī)院能耗的績效考核。

2.3技術(shù)節(jié)能評估

常規(guī)的節(jié)能改造分為節(jié)能措施事前評估、節(jié)能措施實(shí)施、節(jié)能措施效果反饋三大步驟。

(1) 節(jié)能措施事前評估。節(jié)能措施事前評估是確定節(jié)能措施經(jīng)濟(jì)性的重要措施之一。衡量節(jié)能量的兩種常規(guī)計(jì)算式:

(1)

(2)

式中:W——改造項(xiàng)目帶來的節(jié)能量;

Wb、Wa——項(xiàng)目改造前、后的用能量;

η——改造項(xiàng)目的節(jié)能率。

從常規(guī)計(jì)算式可知,改造前的用能量是核算節(jié)能量的必要條件,也是事前評估的難點(diǎn)。管理平臺(tái)對改造項(xiàng)目范圍內(nèi)的用能量實(shí)時(shí)計(jì)量,實(shí)現(xiàn)改造前用能量的精確核算,可提高整個(gè)事前評估的準(zhǔn)確性。

(2) 節(jié)能措施實(shí)施。在節(jié)能措施的實(shí)施過程中都會(huì)牽涉到停電或停水等問題,影響項(xiàng)目的實(shí)施安排和進(jìn)程管理。

通過管理平臺(tái)的實(shí)施計(jì)量功能,再結(jié)合醫(yī)院的工作流程,可合理安排各項(xiàng)工作的時(shí)間,顯著降低整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 節(jié)能措施效果反饋。多數(shù)醫(yī)院都做過一些節(jié)能改造的項(xiàng)目,但很少定量核算節(jié)能措施是否能夠達(dá)到預(yù)期的效果。

節(jié)能工程的效果驗(yàn)證是一個(gè)系統(tǒng)性的過程。以最常見的LED燈改造為例,多數(shù)驗(yàn)證僅考慮照明系統(tǒng)自身的電耗,卻沒有考慮由于更換燈具造成的暖通空調(diào)的能耗變化,缺乏能源的系統(tǒng)化考量。

能耗管理平臺(tái)通過能耗計(jì)量及對比,可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的定量計(jì)量,從而評估節(jié)能措施的節(jié)能效果。

醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理系統(tǒng)可進(jìn)行節(jié)能工程用能的全方位監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)從實(shí)施決策到實(shí)施后的節(jié)能效果監(jiān)督、再到節(jié)能效果驗(yàn)證的一體化的監(jiān)督,使整個(gè)工程節(jié)能更加合理、高效。

3結(jié)語

基于國家相關(guān)部門要求以及醫(yī)院的自身發(fā)展需求,節(jié)能工作是醫(yī)院后勤的一項(xiàng)重要內(nèi)容,特別在國家醫(yī)療改革發(fā)展的大趨勢下,即使醫(yī)院作為非盈利機(jī)構(gòu),其經(jīng)營壓力也持續(xù)增加,因此醫(yī)院逐步重視節(jié)能工作。本文提出了一套基于醫(yī)院建筑全生命周期能耗管理平臺(tái)的系統(tǒng)化節(jié)能措施,可實(shí)現(xiàn)醫(yī)院后勤能源管理的綠色化、信息化、智能化、可視化、集中化。

[1]萬俊,程龍勝.商業(yè)地產(chǎn)能源綜合管理平臺(tái)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2015,7(1):40-46.

[2]沈薇.重慶大學(xué)主教樓能源管理平臺(tái)建設(shè)[D].重慶:重慶大學(xué),2006.

Full Life-circle Energy Consumption Management Platform in Hospital Building

HUANGRuchun1,LVZhenfei1,CAILiang2

(1.Jiangsu Province Hospital of the First Affuated Hospital with Nanjing Medical University, Nanjing 210029,China; 2.Nanjing Tiansu Automation Control System Co., Ltd., Nanjing 210019, China)

Abstract：Aiming at the disadvantages of conventional energy management in hospital,this paper introduced the full life-circle energy consumption management platform which combined the management energy saving and technical energy saving.A complete assessment system for energy saving was built which included the evaluation before energy saving,implementation of energy conservation and the evaluation after energy saving.It could help the managers to obtain the real-time construction present situation and trend of overall energy operation,which realizes the whole life cycle energy consumption management of hospital building.

Key words:hospital building;management energy saving; technical energy saving; full life-circle energy consumption management platform

收稿日期：2015-12-18

中圖分類號：TU 201.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1674-8417(2016)02-0062-04

呂政飛(1981—),男,工程師,從事建筑采暖與通風(fēng)技術(shù)方面的工作。

蔡亮(1981—),男,工程師,從事建筑節(jié)能、建筑電氣方面的工作。