既有醫(yī)院建筑能耗管理體系的建設(shè)與實(shí)施

李學(xué)豐 馬世果 青島山大齊魯醫(yī)院

1 前言

隨著人類社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對居住環(huán)境的需求也越來越大。在醫(yī)療、教育、科研等社會(huì)公益活動(dòng)中所用到的場所都是建筑設(shè)施，而建筑能耗問題也成為目前社會(huì)上普遍關(guān)注的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國的醫(yī)院建筑能耗總量約占總能耗的40%。隨著我國城鎮(zhèn)化快速發(fā)展及建筑技術(shù)的不斷提高和完善，醫(yī)院建筑能耗問題已日益突出，醫(yī)院建筑節(jié)能是當(dāng)今節(jié)能減排事業(yè)的重要內(nèi)容之一。因此，醫(yī)院建筑能耗監(jiān)控體系建設(shè)顯得尤為重要和迫切。本文介紹了近年來醫(yī)院建筑節(jié)能研究與實(shí)踐的最新成果。

2 國內(nèi)醫(yī)院建筑節(jié)能現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國建筑行業(yè)也發(fā)展迅速。尤其是在能源危機(jī)日益嚴(yán)峻的環(huán)境下，建筑行業(yè)中所產(chǎn)生的二氧化碳排放量也在不斷增加。醫(yī)療建筑作為社會(huì)生活中的重要組成部分，其使用能源是我國醫(yī)療事業(yè)發(fā)展中的重要一環(huán)，如何將建筑能效發(fā)揮到極致，成為當(dāng)下建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能工作要考慮的問題。

從實(shí)際情況來看，我國醫(yī)療建筑節(jié)能工作目前尚處于起步階段，主要體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)、規(guī)劃和建造等方面。我國醫(yī)院建筑能耗在能源消耗中占較大比例，目前大部分醫(yī)院只有節(jié)能的設(shè)計(jì)，沒有科學(xué)合理的節(jié)能技術(shù)方案。由于不能很好地應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)和科學(xué)可靠的系統(tǒng)，醫(yī)院建筑使用節(jié)能技術(shù)效果不佳，無法達(dá)到節(jié)能要求。

2.1 設(shè)計(jì)

醫(yī)院建筑是重要的能源消耗場所，其節(jié)能性能直接影響著醫(yī)院建筑的能效水平，醫(yī)院建筑的設(shè)計(jì)是節(jié)能工作第一步，也是最重要的一步。雖然我國現(xiàn)在大多數(shù)醫(yī)院都能夠按要求完成設(shè)計(jì)工作，但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中缺乏科學(xué)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)無法達(dá)到能耗最低要求，在目前環(huán)境日益嚴(yán)峻的形勢下，不利于對醫(yī)院建筑節(jié)能工作進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

我國大部分地區(qū)尚未建立獨(dú)立意義上的醫(yī)院設(shè)計(jì)體系。目前國內(nèi)多數(shù)醫(yī)院沒有完善的醫(yī)院設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，許多醫(yī)院僅依靠自己制定，并不符合實(shí)際情況。由于缺乏必要而有效的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和約束機(jī)制，導(dǎo)致醫(yī)院建筑用能嚴(yán)重不合理。由于我國各個(gè)地區(qū)醫(yī)療條件不同，傳統(tǒng)意義上醫(yī)院并沒有全面滿足各項(xiàng)節(jié)能指標(biāo)要求的標(biāo)準(zhǔn)體系，所以醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)方案缺乏科學(xué)性與合理性。

2.2 規(guī)劃

規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)醫(yī)療建筑能效的根本，也是決定建筑節(jié)能效果的關(guān)鍵因素。我國在醫(yī)院建筑節(jié)能工作方面，總體上尚處于起步階段，但在具體規(guī)劃中已經(jīng)開始實(shí)施建筑節(jié)能項(xiàng)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(dòng)式能源管理和主動(dòng)式能源管理兩方面入手。被動(dòng)式能源管理主要體現(xiàn)在技術(shù)上，對于區(qū)域氣候和能源需求等方面沒有足夠的了解，在實(shí)踐中缺乏科學(xué)性。對于被動(dòng)式能源管理來說，通常只有室內(nèi)采暖、制冷和通風(fēng)系統(tǒng)存在能量損失，導(dǎo)致能耗增加；而對于主動(dòng)式能源管理來說，除了熱力學(xué)損失外，還需要量化分析能源消耗。主動(dòng)式能源管理需具備實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。

2.3 建造

目前醫(yī)院建筑節(jié)能技術(shù)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(jié)能的要求，使得建筑能耗很難達(dá)到節(jié)能要求。因此，醫(yī)院建筑內(nèi)部能耗和外部能耗之間形成了一個(gè)矛盾。由于國內(nèi)許多醫(yī)院建在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，且人口密集，為了滿足人們醫(yī)療需求，醫(yī)院建筑在設(shè)計(jì)之初就將能耗考慮進(jìn)去。

在建造過程中，醫(yī)院建筑內(nèi)部與外部能耗不能得到有效隔離，從而導(dǎo)致醫(yī)院內(nèi)部能源消耗高。例如，在傳統(tǒng)的建筑外墻保溫過程中，如果不能保證建筑內(nèi)光照強(qiáng)度高于外遮陽系數(shù)的1.0以上，就會(huì)消耗大量的熱量。對于需要保溫、通風(fēng)、采光等多方面要求的居住環(huán)境而言，醫(yī)院內(nèi)部無法采用高效空調(diào)系統(tǒng)，也不能使用普通風(fēng)扇來改善醫(yī)院內(nèi)部環(huán)境溫度和空氣質(zhì)量。

2.4 管理

在節(jié)能工作的管理方面，由于對節(jié)能概念的理解不到位，缺乏專業(yè)的節(jié)能知識，導(dǎo)致能耗控制的目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。例如，由于對節(jié)能技術(shù)的不了解，對能耗管理系統(tǒng)和管理模式不熟悉，致使節(jié)能方案難以落地，節(jié)能指標(biāo)難以控制。在人員方面，由于缺乏必要的節(jié)能知識和技能，很多醫(yī)務(wù)人員不知道如何使用節(jié)能技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了許多問題。

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

3 國內(nèi)醫(yī)院建筑節(jié)能存在的問題

3.1 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)缺乏，不利于節(jié)能管理體系的實(shí)施

目前，我國醫(yī)療建筑的能耗標(biāo)準(zhǔn)較多，包括GB 50240—2002《建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 50231—2002《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別適用于民用建筑和辦公建筑，但在醫(yī)院建筑中，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不能滿足實(shí)際工作需要。

以國內(nèi)某醫(yī)院為例，其節(jié)能管理體系對環(huán)境、人流量、室內(nèi)溫度等方面都有要求，同時(shí)還需要對建筑基礎(chǔ)情況有一定了解，所以在醫(yī)院建筑過程中只能采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行管理。而國外醫(yī)院建筑則采用更為先進(jìn)的信息技術(shù)，如GPS定位系統(tǒng)、自動(dòng)消防系統(tǒng)、智能傳感器等。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要針對這些方面展開詳細(xì)規(guī)劃。

3.2 信息系統(tǒng)與實(shí)際情況脫節(jié)，給節(jié)能管理帶來困難

根據(jù)我國的建筑節(jié)能管理標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能指標(biāo)應(yīng)在一定范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整。但由于節(jié)能指標(biāo)種類較多，且醫(yī)院建筑面積不同，計(jì)算方法也不一樣，其計(jì)算方法只能根據(jù)具體情況確定，難以做到全覆蓋，所以對某些重要數(shù)據(jù)開展監(jiān)測時(shí)，需要通過人工計(jì)算等方式確定能耗指標(biāo)是否準(zhǔn)確。

醫(yī)院建筑能耗管理工作涉及多方面內(nèi)容，而由于我國節(jié)能指標(biāo)信息缺乏系統(tǒng)規(guī)范化，各個(gè)地區(qū)存在一定差異，導(dǎo)致分析數(shù)據(jù)時(shí)存在一定的偏差和缺失。而且各地區(qū)對醫(yī)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(jiān)測評價(jià)體系，要求相關(guān)人員采集大量數(shù)據(jù)作為評價(jià)指標(biāo)并進(jìn)行計(jì)算。但因相關(guān)科室業(yè)務(wù)水平參差不齊，在計(jì)算過程中也存在偏差，在實(shí)際運(yùn)用中造成了很大困難。

3.3 能耗管理人員水平參差不齊

醫(yī)院建筑的節(jié)能管理工作涉及的專業(yè)知識十分廣泛。在實(shí)際工作中，不少醫(yī)院建筑從業(yè)人員沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，只是單純根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)施管理，不了解各種類型建筑物能源消耗的特點(diǎn)，缺乏專業(yè)知識。同時(shí)由于人員管理不到位，能耗管理人員往往缺乏專業(yè)知識，無法準(zhǔn)確把握對能耗的分析，只能根據(jù)他人分析出的結(jié)論判斷當(dāng)前能源消耗狀況。這樣一來，在工作中就會(huì)出現(xiàn)盲目的操作。

此外，由于從業(yè)人員素質(zhì)參差不齊，不僅影響了能耗分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jié)能又不安全、不穩(wěn)定（包括供暖水系統(tǒng)、制冷/供暖系統(tǒng)）、無限制使用（包括空調(diào)外機(jī)）等能源消耗模式，使得能耗分析工作缺乏科學(xué)性、針對性和系統(tǒng)性，從而影響到能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與調(diào)整。

3.4 計(jì)量器具合理性問題

醫(yī)院的能源消耗主要包括水、電、氣等。在醫(yī)院的能源消耗管理中，計(jì)量設(shè)備是醫(yī)院能源管理的一個(gè)重要組成部分。但是，在實(shí)際運(yùn)用中，卻存在著一些不合理的地方，如：經(jīng)費(fèi)投入不夠，安裝位置不正確，沒有定期維護(hù)設(shè)備等。以某醫(yī)院的能源消耗管理信息化系統(tǒng)為例，醫(yī)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(shí)間上的偏差、能量采集不及時(shí)、分析不準(zhǔn)確，存儲(chǔ)不完善。

系統(tǒng)的規(guī)范化建設(shè)，需要對各個(gè)系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一的監(jiān)控與管理。在系統(tǒng)建設(shè)的早期階段，由于技術(shù)人員沒有建立統(tǒng)一的規(guī)范，導(dǎo)致了系統(tǒng)的低級重復(fù)開發(fā)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)成本上升；由于缺乏規(guī)范化的系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過程，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的分析出現(xiàn)了偏差，不能正確地反映出醫(yī)院的能源消耗。

4 醫(yī)院建筑能耗管理的建設(shè)方案

為了達(dá)到醫(yī)院建筑能耗管理的預(yù)期效果，醫(yī)院應(yīng)建立一套科學(xué)、合理的節(jié)能管理體系。該能耗管理體系通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)，對建筑內(nèi)部的設(shè)備、材料等展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的電氣制冷設(shè)備進(jìn)行空調(diào)能耗監(jiān)控。對現(xiàn)有房屋，全面開展空氣質(zhì)量監(jiān)測，嚴(yán)格把控新風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能改造、智能熱計(jì)量和智能溫控系統(tǒng)運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益目標(biāo)。

醫(yī)院建筑能耗管理體系建設(shè)應(yīng)包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：（1）建立數(shù)據(jù)庫：醫(yī)院建筑能效綜合管理項(xiàng)目應(yīng)通過數(shù)據(jù)庫對各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)匯總；（2）制定目標(biāo)：設(shè)定綜合目標(biāo)并對各目標(biāo)加以分解考核；（3）制定流程：制定各項(xiàng)節(jié)能措施方案并落實(shí)；（4）實(shí)施效果評價(jià)：對節(jié)能效果較為顯著的區(qū)域，可在一定時(shí)間內(nèi)使各項(xiàng)能耗指標(biāo)明顯下降，改善設(shè)備運(yùn)行狀況。

4.1 建立能耗管理體系

根據(jù)醫(yī)院建筑項(xiàng)目的實(shí)際情況，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)以及現(xiàn)有房屋空調(diào)設(shè)備的節(jié)能改造，以達(dá)到節(jié)能的效果。針對空調(diào)設(shè)備，可采用先進(jìn)的電氣制冷設(shè)備實(shí)現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能。使用空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)以改善建筑內(nèi)氣流組織，提高熱效率，達(dá)到節(jié)能減排目的。

在醫(yī)院建筑中采用智能熱計(jì)量和智能溫控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑物室內(nèi)溫度的自動(dòng)控制為研究熱點(diǎn)之一。對空調(diào)設(shè)備采用集中式控制系統(tǒng)；加強(qiáng)對各房間新風(fēng)空調(diào)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和計(jì)算；通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、改造室內(nèi)空調(diào)設(shè)備及相關(guān)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)建筑物節(jié)能效果；加強(qiáng)對能源管理項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃中各項(xiàng)目標(biāo)分解細(xì)化；通過實(shí)施節(jié)能措施效果評價(jià)手段，達(dá)到節(jié)能效益目標(biāo)。同時(shí)，結(jié)合能耗管理項(xiàng)目的特點(diǎn)及實(shí)際情況制定相應(yīng)計(jì)劃方案。

4.2 加強(qiáng)節(jié)能規(guī)劃

醫(yī)院應(yīng)根據(jù)國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，以及醫(yī)院建筑節(jié)能改造的實(shí)際情況，制定本年度的醫(yī)院建筑節(jié)能改造規(guī)劃，并制定相應(yīng)的實(shí)施方案，將項(xiàng)目的實(shí)施目標(biāo)與預(yù)期效果聯(lián)系起來。根據(jù)該目標(biāo)及預(yù)期效果制定總體醫(yī)院建筑節(jié)能改造規(guī)劃，并將其分解到各科室及各個(gè)病房科室，明確各科室及病房科室要完成的節(jié)能目標(biāo)和具體項(xiàng)目。

在確定整個(gè)系統(tǒng)必須達(dá)到的節(jié)能目標(biāo)時(shí)，應(yīng)明確具體項(xiàng)目是否可以通過技術(shù)改造形式實(shí)現(xiàn)，而不能采取盲目引進(jìn)外部節(jié)能項(xiàng)目的辦法進(jìn)行節(jié)能改造。同時(shí)，可通過多種渠道收集各種有用和有價(jià)值的信息源和數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫分析匯總節(jié)能數(shù)據(jù)，為后期制定節(jié)能改造方案提供科學(xué)依據(jù)與參考素材。

4.3 建設(shè)專業(yè)化團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)宣傳節(jié)能意識

醫(yī)院后勤信息化建設(shè)要強(qiáng)化人才的培訓(xùn)與引進(jìn)，組建信息化后勤隊(duì)伍，建立完善的考核體系，加強(qiáng)信息化培訓(xùn)，提高后勤管理信息化水平。與信息化、設(shè)備設(shè)施升級、先投資后產(chǎn)出的方式相比，節(jié)能意識的宣傳是一種可持續(xù)發(fā)展的方式。通過日常培訓(xùn)、宣傳教育、看板標(biāo)語等形式，對醫(yī)護(hù)人員進(jìn)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(jié)約的觀念，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自身的行為規(guī)范。

4.4 合理安裝計(jì)量器具，逐步完善測量設(shè)施建設(shè)

計(jì)量是節(jié)約能源的根本，是提高企業(yè)經(jīng)營水平的必要前提。在設(shè)備投資上，需要根據(jù)醫(yī)院現(xiàn)有能源設(shè)備的實(shí)際情況和今后的發(fā)展需要，對設(shè)備投資進(jìn)行合理的投資。設(shè)備的選型要從安全性、兼容性、可靠性、精確度、擴(kuò)展性等方面予以綜合考慮，以滿足醫(yī)院的長期發(fā)展需求。在建設(shè)初期，要充分考慮能源管理信息系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)展性。

能源消耗的資料管理具體包括以下幾個(gè)方面：（1）在供、配電設(shè)施中，通過對變電站原供電監(jiān)控系統(tǒng)的能量消耗進(jìn)行分析；（2）對需要分開計(jì)量的電力用戶，可利用RS485等通信接口和串口服務(wù)器，并利用MODBUS通信協(xié)議向數(shù)據(jù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)；（3）對于無法斷電計(jì)量的地區(qū)，采用卡式電流互感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的合理安全采集。

5 結(jié)束語

由于醫(yī)院建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展滯后，其能源利用效率仍需進(jìn)一步提高。因此，要在確保醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能減排和能源效益最大化的基礎(chǔ)上，不斷地優(yōu)化和提升醫(yī)院建筑能耗管理水平和效率，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。目前，建筑節(jié)能已成為國際趨勢。隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)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(yī)院對建筑物的節(jié)能設(shè)計(jì)存在較多誤區(qū)。因此，建立一套適合我國國情環(huán)境下的醫(yī)院建筑能源管理體系非常重要。同時(shí)要保證系統(tǒng)具有較高的計(jì)算精度、較高的可視化、較高分辨率、低功耗、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。