研究型醫(yī)院節(jié)能改造的思路與對(duì)策

李維城+王曉東

[摘 要]文章分析了當(dāng)前能源消費(fèi)與建筑能耗的現(xiàn)狀，介紹了醫(yī)院建筑的發(fā)展與能耗特點(diǎn)，闡述了研究型醫(yī)院的內(nèi)涵與特征，描述了其用能的要求與特點(diǎn)。從圍護(hù)結(jié)構(gòu)、冷熱源系統(tǒng)、采暖空調(diào)系統(tǒng)、配電與照明系統(tǒng)、管理環(huán)節(jié)幾個(gè)方面，指出了當(dāng)前醫(yī)院建筑所存在的能耗過高問題，并對(duì)其可開發(fā)的節(jié)能潛力進(jìn)行了分析。在研究型醫(yī)院的節(jié)能改造中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造屬于重點(diǎn)。而對(duì)于采暖空調(diào)系統(tǒng)、冷熱源系統(tǒng)、配電與照明系統(tǒng)、以及監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)選用適宜的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行處理。在管理環(huán)節(jié)的改造中，更需要合理的節(jié)能措施。同時(shí)，加強(qiáng)可再生能源的利用，不僅能夠降低醫(yī)院建筑的能耗，更有著極佳的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

[關(guān)鍵詞]醫(yī)院建筑 能源消耗 研究型醫(yī)院 節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：U211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）19-0295-02

1.當(dāng)前能源消費(fèi)與建筑能耗現(xiàn)狀分析

1.1 能源消費(fèi)現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平也有了顯著的提高。與此同時(shí)，帶來了能源消耗的持續(xù)攀升，歷年的能源消費(fèi)總量增長迅速，使得能源問題變得日益嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，自2010年以來，全球石油的日消費(fèi)增加量超過了300萬桶，天然氣與煤炭的消費(fèi)增長速度均超過了7%，生物燃料的產(chǎn)量、可再生能源電量的增速更是超過了15%。人類的生存與發(fā)展，離不開能源的供應(yīng)與支持。而我國人口數(shù)量眾多，且能源結(jié)構(gòu)不合理，利用率也相對(duì)較低。相比于其他國家而言，能源消耗的增幅較大，面臨著非常緊張的能源形勢(shì)。

1.2 建筑能耗現(xiàn)狀

在我國的能源消耗結(jié)構(gòu)中，建筑能耗占據(jù)了較大的比重，建筑的總能耗逐年攀升，占到了社會(huì)總能耗的近三分之一，建筑商品的能耗更是幾乎翻了一番。建筑能耗的增長，主要取決于兩個(gè)方面的因素。首先是為了改善建筑的室內(nèi)環(huán)境、提高建筑服務(wù)水平，同時(shí)也增加了室內(nèi)用能設(shè)備的數(shù)量。其次是由于在城市化進(jìn)程中，城市人口的數(shù)量有了顯著的增長，從而增加了建筑的用能人數(shù)。隨著城市人口數(shù)量的增長，城市能源的消費(fèi)量與廢物的排放量，也會(huì)相應(yīng)的成比例增長。相比于普通建筑，大型公共建筑的能耗往往更高，甚至能夠達(dá)到10倍的數(shù)量級(jí)。在巨大的能源消耗量面前，發(fā)展節(jié)能建筑顯得尤為迫切[1]。

2.醫(yī)院建筑的發(fā)展與能耗特點(diǎn)

公共建筑的能耗，在建筑能耗中占據(jù)的比例較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在城鎮(zhèn)建筑總面積中，公共建筑的面積所占比例不及4%，但卻消耗了30%的用電量。在城市化快速發(fā)展的大環(huán)境下，各個(gè)城市的公共建筑數(shù)量，還將會(huì)出現(xiàn)高速增長。在眾多的社會(huì)公共場所之中，醫(yī)院的功能特殊而復(fù)雜，承擔(dān)了為患者診療、休養(yǎng)、康復(fù)等綜合性功能，且數(shù)量和規(guī)模增長迅速。醫(yī)院的人員密度往往較大，且存在著流動(dòng)性強(qiáng)的特征，在人員比較密集的地方，空氣質(zhì)量普遍較差。醫(yī)院的用能系統(tǒng)也因此相對(duì)復(fù)雜，以空調(diào)方式為例，既要保證運(yùn)行時(shí)間，還有著舒適性的要求。尤其是手術(shù)室所用的工藝空調(diào)，由于備戰(zhàn)時(shí)間長的特點(diǎn)，決定了其高水平的能耗特征。隨著人們生活水平的提高，對(duì)醫(yī)療保健也有了更高的要求，由此促進(jìn)的醫(yī)院規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大。從大中型醫(yī)院的發(fā)展過程來看，對(duì)于醫(yī)院規(guī)模的擴(kuò)大往往十分重視，通過建設(shè)醫(yī)院工作用房、擴(kuò)增醫(yī)院病床數(shù)、配套購進(jìn)大型醫(yī)療設(shè)備等措施，以不斷擴(kuò)大醫(yī)院的規(guī)模。相比于其它公共建筑，醫(yī)院建筑的能耗可超出近一倍。隨著醫(yī)療機(jī)構(gòu)數(shù)量的快速增加，極大的增長了醫(yī)院的建筑能耗，導(dǎo)致醫(yī)院的運(yùn)行成本與能耗劇增[2]。

3.研究型醫(yī)院的用能要求與特點(diǎn)

3.1 研究型醫(yī)院的內(nèi)涵與特征

隨著國家在公共服務(wù)領(lǐng)域投入的持續(xù)加大，以及深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的大環(huán)境，對(duì)醫(yī)院的發(fā)展模式提出了新的要求。為了更好的為人民群眾提供優(yōu)質(zhì)的衛(wèi)生服務(wù)，開展研究型醫(yī)院建設(shè)，日益成為當(dāng)前發(fā)展的大勢(shì)所趨。研究型醫(yī)院集醫(yī)療 、教學(xué) 、科研于一體，以臨床科研為突破口，通過獲得高水平的科研成果，在提高臨床診治水平的同時(shí)，培養(yǎng)更多高層次的醫(yī)學(xué)人才，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展。建設(shè)研究型醫(yī)院，離不開高標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療設(shè)施，更需要積極轉(zhuǎn)變發(fā)展的方式。具體到能源消耗方面，要避免高耗能高污染的粗放模式，在堅(jiān)持節(jié)能降耗的理念下，積極采取有效措施，以促進(jìn)醫(yī)院綜合能耗水平的不斷降低[3]。

3.2 用能要求與特點(diǎn)

醫(yī)院的運(yùn)作離不開能源，更需要電力、醫(yī)療氣體等不間斷的能源供應(yīng)，在用能方面不僅要求安全穩(wěn)定，還追求節(jié)能省錢。一旦出現(xiàn)電力中斷、醫(yī)療氣體供應(yīng)不連續(xù)的情況，將會(huì)對(duì)患者造成生命威脅，必須確保用能設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，開展研究型醫(yī)院建設(shè)，必須確保能源供應(yīng)的安全與穩(wěn)定。在可持續(xù)發(fā)展的理念下，應(yīng)當(dāng)走節(jié)能降耗、科學(xué)管理的路線。同時(shí)堅(jiān)持以人為本的人性化理念，充分體現(xiàn)出以病人為中心。

醫(yī)院的用能系統(tǒng)，主要由醫(yī)療設(shè)備、辦公設(shè)備、照明、采暖空調(diào)、電梯、食堂等組成。不同的設(shè)備有著各自的使用規(guī)律，且有著較高的靈活性控制特點(diǎn)，運(yùn)行的時(shí)間也不一致。給用能管理工作帶來了較大的難度，需要多個(gè)專業(yè)與團(tuán)隊(duì)的指出。其中，照明、采暖空調(diào)、電梯，是醫(yī)院節(jié)能的重點(diǎn)，占到了醫(yī)院整體用能的80%以上。在日常的醫(yī)療業(yè)務(wù)管理中，應(yīng)當(dāng)積極引用新的管理技術(shù)，不斷創(chuàng)新管理機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)油、氣、水、電等資源的高效利用。不僅能夠降低運(yùn)行的成本，更實(shí)現(xiàn)了研究型醫(yī)院節(jié)能降耗的整體目標(biāo)。

4.醫(yī)院建筑存在的問題與可開發(fā)的節(jié)能潛力

4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

對(duì)于建筑年代較為久遠(yuǎn)的醫(yī)院建筑，框架和磚混，是其主要的結(jié)構(gòu)形式。由于外墻大都沒有保溫，傳熱系數(shù)相對(duì)較高。一些建筑景觀在屋頂增設(shè)了架空隔熱層保溫，僅能降低非透光部分傳熱系數(shù)。加上外窗大都采用單層透明玻璃，傳熱系數(shù)數(shù)值處于偏高水平。而新建的醫(yī)院建筑，所采用的透明玻璃幕墻面積較大，外窗外遮陽技術(shù)的應(yīng)用也相對(duì)較少。因此，大部分醫(yī)院建筑，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)，還有著很大的改進(jìn)空間?？梢酝ㄟ^在外墻增設(shè)保溫層、更換雙層中空玻璃、在采光屋頂處貼窗膜、添加外遮陽設(shè)施等方式，能夠有效的降低建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳遞，達(dá)到減少空調(diào)負(fù)荷、提高節(jié)能率的目的。

4.2 冷熱源系統(tǒng)

目前醫(yī)院的冷水機(jī)組、鍋爐，往往存在著選型偏大的問題，不僅會(huì)增加初投資，更導(dǎo)致了運(yùn)行成本的提高。冷凍水的進(jìn)出口溫差往往較小，加上不合理的冷水機(jī)組運(yùn)行策略，容易產(chǎn)生污垢熱阻而降低機(jī)組的傳熱系數(shù)與性能系數(shù)。鍋爐煙氣產(chǎn)生了大量的余熱與凝結(jié)水，目前的回收利用情況整體不佳。應(yīng)當(dāng)更換高效的鍋爐、制冷設(shè)備，按實(shí)際冷、熱的需求對(duì)冷、熱源進(jìn)行控制。引入蓄能空調(diào)技術(shù)，將高峰期的用電量有效轉(zhuǎn)移，不僅能夠提高發(fā)電機(jī)組的效率，更降低了空調(diào)系統(tǒng)的能耗，還提升了經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于可再生能源和余熱，要充分的合理利用與回收，以減少能源浪費(fèi)[4]。

4.3 采暖空調(diào)系統(tǒng)

由于醫(yī)院建筑的采暖水泵選型偏大，其工作狀態(tài)表現(xiàn)為大流量、小溫差，加上采暖空調(diào)水系統(tǒng)的水力不平衡，其輸送能效比嚴(yán)重偏高?？照{(diào)采暖系統(tǒng)的閥門、管道、分汽缸等設(shè)備，存在著嚴(yán)重的保溫層破裂現(xiàn)象，有些設(shè)備甚至沒有保溫。室內(nèi)溫度盲目提高，新風(fēng)系統(tǒng)存在堵塞，風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)的不完善，風(fēng)機(jī)功耗變頻措施，都加劇了采暖空調(diào)系統(tǒng)的耗能。水力平衡問題的解決，可以采取平衡措施，節(jié)能率可達(dá)15%左右。而采用變頻控制技術(shù)、將全熱交換器設(shè)置在排風(fēng)中、以及加強(qiáng)末端調(diào)控，都會(huì)在不同程度上達(dá)到節(jié)能的效果。

4.4 配電與照明系統(tǒng)

目前醫(yī)院的配電與照明吸引，由于偏低的變壓器負(fù)荷率，導(dǎo)致其供電品質(zhì)普遍不高。高效節(jié)能燈具的使用比例偏低，現(xiàn)場分散手動(dòng)控制，依然是照明控制的主要方式，能耗水平長期居高不下。針對(duì)到醫(yī)院電氣設(shè)備多、使用率高的特點(diǎn)，往往需要數(shù)量較多的大容量變壓器，一方面可以設(shè)置季節(jié)性的變壓器，另一方面考慮選用專用變壓器。同時(shí)，在低壓側(cè)安裝節(jié)電器，能夠有效減少運(yùn)行的鐵損與銅損，可降低約5%的建筑總能耗。此外，高效節(jié)能型光源的使用，對(duì)照明控制回路進(jìn)行調(diào)整，都能夠達(dá)到降低用電量與節(jié)能的目的。

4.5 管理環(huán)節(jié)

目前醫(yī)院對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的用能管理，為根據(jù)房間功能與使用時(shí)間的不同，實(shí)施分區(qū)、分時(shí)化的管理，分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)也尚未設(shè)置。在房間溫度的設(shè)置上，存在著夏季偏低、冬季偏高的現(xiàn)象，造成了能源的浪費(fèi)。加上醫(yī)患人員在節(jié)能意識(shí)方面的不足，缺乏有效的能源管理獎(jiǎng)懲制度，能源浪費(fèi)的現(xiàn)象屢見不鮮。應(yīng)當(dāng)采用差異化的用能管理方式，進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量改造，盡可能的避免能源的浪費(fèi)。同時(shí)，加大節(jié)能宣傳工作的力度，制定合理的規(guī)章制度，避免人為造成的不必要浪費(fèi)，進(jìn)而獲得較好的節(jié)能效益[5]。

6.基于研究型醫(yī)院的節(jié)能改造技術(shù)思路

6.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造

對(duì)于醫(yī)院建筑的墻體，可增設(shè)外墻的內(nèi)外保溫，處理好冷熱橋和結(jié)露，能夠達(dá)到較好的節(jié)能效果。而屋面節(jié)能的改造，可以架設(shè)坡屋面，并對(duì)保溫及防水構(gòu)造進(jìn)行重新鋪設(shè)。必要時(shí)重新翻修防水層，加鋪隔汽層或低吸濕率的材料，或者在屋頂種植植物。在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，門窗處于開口部位，屬于能耗較高的部位?？梢赃x用節(jié)能型的隔熱材質(zhì)更換整窗、窗扇或加窗，并采用橡塑封條增加氣密性，以提高其保溫隔熱性能與熱舒適效果。對(duì)于透明玻璃幕墻，則可采用內(nèi)外貼膜的方式進(jìn)行處理[6]。

6.2 采暖空調(diào)與冷熱源系統(tǒng)

對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的節(jié)能潛力進(jìn)行充分的挖掘，如采用增設(shè)變頻裝置、定期檢修清洗除垢等措施，不僅可以減少投入，還提供了系統(tǒng)的能效。如依然無法滿足使用需求，可以考慮更換設(shè)備。在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中，水泵是高能耗的設(shè)備，約占其耗能總量的20%。增設(shè)水泵變速控制裝置、采用葉輪切削技術(shù)、調(diào)節(jié)皮帶、進(jìn)行風(fēng)熱回收等措施，既提高了輸送效率，更節(jié)省了能耗。冷熱源系統(tǒng)的節(jié)能改造，則需要選擇適宜數(shù)量與容量的機(jī)組，以及性能系數(shù)高的設(shè)備，充分利用自然能、水蓄熱與廢熱。既降低了能耗，又滿足了不同季節(jié)的溫度需求。

6.3 配電、照明與監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

所使用的機(jī)電產(chǎn)品，如斷路器、接觸器等，不得屬于國家命令禁止的范圍。且滿足節(jié)能評(píng)價(jià)值。當(dāng)變壓器無法滿足能效限定值時(shí)，應(yīng)當(dāng)在所計(jì)算投資回收比符合要求之后，配合供電部門對(duì)其進(jìn)行更換。對(duì)于原有的監(jiān)控系統(tǒng)，可添加控制器、傳感器，或嵌入其他控制系統(tǒng)，需要原實(shí)施方的配合，開放高級(jí)密碼、對(duì)不同控制系統(tǒng)的接口進(jìn)行處理。如原控制系統(tǒng)必須廢棄，需要增加新控制系統(tǒng)，應(yīng)盡可能的保留原有的傳感器、執(zhí)行器等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，只對(duì)控制器與軟件部分進(jìn)行更換，在減少造價(jià)、加強(qiáng)能源管理的同時(shí)，節(jié)約了建筑的能耗[7]。

6.4 改造管理環(huán)節(jié)的節(jié)能措施

完善能源管理系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，可設(shè)置專職的能源管理崗位，對(duì)醫(yī)院建筑的用能情況進(jìn)行記錄與分析。實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的燈具開啟數(shù)量與照明時(shí)間。對(duì)電腦、辦公等設(shè)備，要加強(qiáng)節(jié)電管理，節(jié)約辦公用電。提高醫(yī)護(hù)人員的節(jié)能意識(shí)，強(qiáng)化節(jié)能管理制度，實(shí)現(xiàn)行為節(jié)能的目標(biāo)。通過監(jiān)測(cè)室內(nèi)CO2的濃度，合理控制新風(fēng)量，防止出現(xiàn)新風(fēng)量過大或室內(nèi)空氣品質(zhì)過差等問題。做好空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，實(shí)施空調(diào)水泵的變頻控制。既可以避免系統(tǒng)能耗的增加，還有助于室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善[8]。

6.5 加強(qiáng)可再生能源的利用

可再生能源的利用，在研究型醫(yī)院的節(jié)能改造中，是一項(xiàng)新的突破點(diǎn)。首先，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)地源熱泵的應(yīng)用，熱泵機(jī)從大地所吸收的冷量與熱量，屬于無污染、高效的能源，可以向建筑物供冷、供熱。既降低了醫(yī)院建筑的運(yùn)行成本，有著理想的節(jié)能效果，還減少了CO2的排放量，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益極佳。其次，太陽能屬于重要的可再生能源，可在醫(yī)院建筑的屋面等處，安裝太陽能集熱板、太陽能光伏系統(tǒng)，能夠節(jié)省大量的常規(guī)能源。再次，污水熱能連同熱泵機(jī)組，且運(yùn)行工況穩(wěn)定。能夠產(chǎn)生較高的能效比，可達(dá)電采暖能源利用率的3～4倍。不僅達(dá)到了節(jié)能降耗的效果，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)生活醫(yī)療污水的合理利用。

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