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现代化医院建筑能源管理 [复制链接]

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相较于其他现代化建筑类型,医院作为服务大众的卫生机构,其使用的能源种类多,且较为复杂,主要包括水、电、蒸汽以及各种医用气体,其中诸如采暖、空气调剂及通风这类空调能耗和热水、蒸医院能源消耗之中占了较大比例,相关资料显示,其占比已经高达60%,并呈现逐年上升的趋势。

一、医院的用能特征

1.用能系统全天候运转

医院建筑之所以有着较大的能源消耗,医院的医疗救治服务全天候运转这一因素。医院的各类医疗保健服务设施,其中只有约20%的设施平均每天使用8~10小时,而其余的设施则几乎都是24小时不间断使用。医院诊疗区域空间方面,除办公区域外,绝大多数诊疗空间都属于全天候不间断运转的状态,当遇到春夏、秋冬过渡季节时,医院室内外温湿度差异大,医院为了营造一个舒适或符合特定要求的医疗环境,医院正常运营产生不利的影响,就会采取提前供冷以及提前供暖这类调节手段,医院的能源消耗大幅增加。

2.医疗环境特殊性、舒适性有着较高的要求

一般而言,医院在对室内医疗环境进行控制时主要从两个方面入手,一方面是针对数量众多、范围广泛的普通病房、诊室,往往会选择季节性舒适空调的应用;另一方面则是针对数量相对较少,且有着较高无菌要求的手术室、ICU、无菌病房这类重要、特殊科室,会采取全年进行空气调节的方式来对科室中的温湿度进行特殊、有效的控制。究其原因,主要是特殊、良好、舒适的医疗环境有助于保证医疗救治水平和患者疗养恢复。医院为了满足医疗环境特殊性、舒适性的要求,其能源消耗水平随之上涨,若通过降低医疗环境特殊性、舒适性标准来实现节能这一目标,医院的基本理念、社会责任背道而驰。因医院能源管理系统,通过各种渠道让全体工作人员的节能意识得以提升就显得尤为重要。

3.热水需求量大

医院作为特殊建筑,在空气调节、医疗器械杀菌消毒、病房等方面有必需的供热量,其中热水供应系统占据了较大的比重,且在近几年呈现出逐年上升的趋势,根据相关资料显示,医院热水供应在总能量供应中的占比已经达到了20%以上。医院所供应的热水主要有机电系统热水供应以及卫生热水供应这两个方面,其医院不同部门之中有着关键的作用。所供应的卫生热水一般维持在60℃,这样才能够满足相关人员对热水的需求。医院热水供应现状来看,集中热水供应系统应用较为广泛,虽然供应效率有所提升,但造成了较为严重的浪费现象,例如,在完成热水配水装置的运转之后,所获取的热水温度在短时间之内无法满足既定的标准,必须要放掉部分冷水之后才能够正常使用,这部分冷水也被称为无效冷水。

4.医疗及辅助设施有着较高的能源消耗

医院建筑能耗中也占据了一定的比重。在时代不断进步的背景之下,医院已经逐步应用了先进的医疗设备及信息设备,这类设备有着较大的散热量,且不同设备对于温度、湿度等环境因素的要求存在着较大的差异,医院为了确保设备能够稳定运转,一般会为其设置专门的功能房,并添加独立的空调系统,医院能源消耗大幅上升。一般而言,大部分专业医疗设备都是以电能为主要能源消耗种类,而对医疗设备进行消毒净化都需要通过高压蒸汽的消耗,因此电能、医院医疗及辅助设备所消耗能源的主力军。

二、医院建筑能源管理与节能存在的问题

1.大部分医疗建筑在设计时缺乏节能理念

伴随着人民生活水平的不断提升,人们对医疗环境也有了新要求,医院建筑,往往层高、灯光、供冷供暖、等都无法满足发展需求,在陈旧的建筑中,很多使用能源的能源管理也不方便,医院能源损耗。这就是因为大部分医疗建筑在设计之初缺乏节能理念,当时仅仅是为了医疗卫生服务的基本功能实现,因此对能源管理和节能都未统筹考虑。

2.医院能源管理制度不完善

医院能源浪费的原因之一就是能源管理制度不完善。医院作为大众医疗行业,医院的医疗质量,能源管理作为后勤部门,并没有被特别重视,甚至还因为管理复杂而被忽视。一方面,医院大部分人没有认识到能源管理的重要性,在工作过程中,忽视了节能的作用。另一方面,能源管理没有完善的管理制度,也没有专门的管理条例,医院的用能设备,缺乏全面节能监管措施,医院能源资源损耗比较严重。

3.医院缺乏能源管理的专业人手

没有专门的能源管理人员,是医院能源损耗的又一原因。医院能源管理人员,医院后勤管理,医院领导和社会重视,远没有医护人员的重视度高。在实际能源管理时,缺乏专业人手展开节能工作,大部分人在工作中浮于表面,而实际工作并没有落实到细节中。缺乏专业的能源管理团队,无法有效地对能源管理实施、监管和总结,进而医院能源管理比较松散。

4.节能技术应用范围不足

医院的用能设备非常多,除了建筑内照明等基础设施外,还有各种检验设备,日常运行的能源损耗较大。近年,我国陆续研发出很多节能的新技术,不断地更新节能的新设施,但是,受医院运营和人力资源等因素的影响,节能技术、节能设施的应用范围并不广泛,医院未考虑引进新的节能技术和节能设备,医院的全面发展。

5.职工、病患节能意识不强

医院职工的节能意识较弱,在日常的工作中不注重能源、医疗等方面的资源节约,患者也存在相似问题。因为职工和患者缺乏公共节能意识,过多的浪费能源,医院能源浪费。

三、医院能源数据采集方案

1.用配电数据采集方案

1.1用电分项模型

用电分项模型

医院建筑用电分项能耗包括照明插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电四大项。

照明插座用电一级子项包括照明用电、插座用电;

空调用电一级子项包括冷热站用电、空调末端用电、净化系统用电、大型独立空调用电;动力用电一级子项包括电梯用电、水泵用电、通风机用电;

特殊用电一级子项包括信息中心用电、厨房用电、急诊区用电、门诊区用电、病房区用电、护理单元用电、手术部用电、中心供应用电、重症监护病房用电、科室计量、冷冻机房用电、水泵房用电、锅炉房用电、其他用电。

1.2.一级总计量配电室进出线(变配电监测、用电总量)

监控对象:配电室低压侧,10kV/0.4kV变配电室所有进出线回路。

采集信号类型:三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、电能量。

采集方法:通过变配电监控系统交换数据,或者通过监控仪表以RS总线方式、采用标准Modbus协议通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器;

1.3.二级楼层或各功能区域用电计量

监控对象:医院内部所有功能区域和楼层总配电箱。

采集信号类型:三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、电能量。

采集方式:监控仪表以RS总线方式、采用标准Modbus协议通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器;

1.4.三级科室用电计量

监控对象:医院内部各科室用电。

采集信号类型:电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、电能量。

采集方式:监控仪表以RS总线方式、采用标准Modbus协议通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器;

2.用水能耗采集方案

2.1.用水分项模型

用水分项模型

医院用水分项能耗包括门诊用水、病房用水、后勤用水、办公用水四大项。

门诊用水一级子项包括就诊人数、直供冷水;

病房用水一级子项包括床位数、直供冷水、增压供冷水、生活热水、中水;

后勤用水一级子项包括锅炉房用水、洗衣房用水、洗衣房中水、营养厨房用水、污水处理站用水、真空泵房用水、氧气站用水、绿化用水;

办公用水一级子项包括人数、自来水直供用水。

2.2.一级总表计量

采集对象:给水泵房。

采集信号类型:累计耗水量。

采集方法:通过远传计量系统数据交换,或者智能水表以RS/M-Bus总线方式通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

2.3.二级功能区域用水计量

采集对象:所有用水功能区域。

采集信号类型:累计耗水量。

采集系统:通过远传计量系统数据交换,或者智能水表以RS/M-Bus总线方式通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

2.4.三级科室用水计量

采集对象:各科室用水计量。

采集信号类型:累计耗水量。

采集方法:通过远传计量系统数据交换,或者智能水表以RS/M-Bus总线方式通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

3.用冷/热能耗采集方案

对中央空调的冷水和空调热水进行冷/热能量采集,即分别对冷热源入口计量、出口和分区能量计量。

3.1.一级总表计量

采集对象:能源中心入户主管道(冷水和热水)、换热站换热总出口和分支管道(冷水和热水)。

采集信号类型:冷能量、热能量

采集方法:通过远传计量系统数据交换,或者智能热表以RS/M-Bus总线方式通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

3.2.二级区域能量计量

采集对象:医院内各部分功能区域空调主管道。

采集信号类型:冷能量、热能量。

采集方法:通过远传计量系统数据交换,或者智能热表以RS/M-Bus总线方式通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

3.3.三级科室能量计量

采集对象:各科室风机盘管。

采集信号类型:冷能量、热能量。

采集方法:通过远传计量系统数据交换,或者智能热表以RS/M-Bus总线方式通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

4.燃气、汽油、柴油能耗采集方案

对于燃气、汽油、柴油能耗,平台仅通过手动录入的方式对总量进行计量。

采集对象:燃气表、汽油柴油消耗报表。

采集信号量类型:天然气能耗、汽油能耗、柴油能耗。

采集方法:手动录入能耗数据至能耗监管平台。

5.空气质量数据采集方案

采集对象:医院公共区域及各科室空气质量。

采集信号类型:温度、湿度、PM2.5、CO2、VOC

采集方法:环境传感器以RS/M-Bus总线或LoRa无线方式通过数据采集装置,经由搭建的局域网络上传至能耗监管平台服务器。

四、能源管理系统方案

1.能耗监测与分析。该功能具有能源看板、综合能源监控、重点用能设备能耗分析、用能诊断、指标管理、报警功能、定额考核等功能。

2.环境监测与分析:医院公共区域及各科室的温度、湿度、PM2.5、CO2、VOC等空气品质进行实时监测,并以图形化的方式展示

3.特色功能

3.1.照明节能控制

采用智能照明控制后,可使照明系统全自动运行,系统将按照预先设置切换到若干不同的基本工作状态,如“白天”、“晚上”、“周末”、“清洁”等,根据一天中不同时间,不同用途精心地进行灯光的场景预设置,使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景,使人产生新颖的视觉效果。

由于智能照明控制能够通过合理的管理,根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照亮度的设置,不需要照明的时候,保证将灯关掉;在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮,智能照明控制模块能用最经济的能耗提供最舒适的照明。

3.2.开水炉/热水器节能控制

根据情况对建筑中的开水炉和热水器按照预先设置不同的状态,满足用户对建筑中的开水炉/热水器进行智能控制(远程控制),支持手动控制和自动控制,手动控制即在系统中对应的开水炉/热水器进行开启或者关闭,自动控制即自对开水炉/热水器进行定时开关配置,比如“工作日”、“白天”、“晚上”、“周末”或者指定的具体的任何时间,开水炉/热水器在相应的时间开启或者关闭,保证建筑中的开水炉/热水器在没人的时候全部关闭,实现节能的效果。

3.3.中央空调系统监控与能效分析

集中监管中央空调控制系统所有受控设备的报警信息,集中显示重要设备的运行状态;提供远程操作功能,使用户可通过能源管理系统远程监视中央空调设备现场情况。

通过采集中央空调冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔的用电参数及冷热量计量数据,进行中央空调系统冷机COP、冷冻水输送系数、冷却水输送系数等能效分析,促使中央空调更高效节能运行。

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