基于分散式布局醫院的能源管控方法探索與實踐

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對醫療服務、醫院環境等方面也提出了更高的要求。由于場地限制，大型城區醫院往往在原有院區基礎上進行見縫插針式改擴建，以滿足社會日益增長的醫療需求。而醫院能源系統并沒有同步進行規劃調整，導致原有的用能體系和方式與不斷更新的醫院布局之間產生不匹配。

基于整體與局部，近期與遠期之間的能源平衡與協調工作，是目前醫院后勤管理的一個重點和難點?；诖吮尘?，本文對分散式布局醫院能源管理的問題、思路及解決方案進行了研究和探討。

她越走越近。但卻讓我感覺更加縹緲，宛如這空虛凄迷的夜色一般，又好像整個夜晚的情緒都凝聚在她身上。我不由微側過肩膀，想把頭轉向一邊。她的出現無疑加劇了我今夜所有的情緒：傷感、凄涼、瀟灑、孤單。

1 分散式醫院能源管理現狀與挑戰

1.1 燃氣使用

2017年，全院天然氣用量為305.2萬m

，占全院總能耗的22.3%。除食堂外，天然氣主要應用于鍋爐。醫院鍋爐房配有3臺額定蒸汽量均為10 t/h的燃氣鍋爐，產生的蒸汽用于供應整個院區的中央空調供暖、生活熱水及蒸汽消毒。能源利用及運行管理方面存在以下問題：

1)鍋爐系統的蒸汽管道長約1 300 m,管網復雜、用能分布區域廣、輸送距離遠、用能時間不一，各蒸汽支路缺少控制手段，導致各支路即使無使用需求，蒸汽仍然輸送到末端，且蒸汽管路、減壓閥、爐門、液位管、壓力管等管路無保溫措施，存在散熱，管道輸送熱損失約20%～30%。

2)醫院供暖和生活熱水熱源均為蒸汽經過容積式換熱器，存在管道輸送、汽-水換熱、冷凝水全排等各環節熱損。

3)蒸汽換熱后的約70℃的冷凝水儲存在冷凝水箱中，基本不回收熱量，排放在機房中，浪費嚴重。

4)供暖季運行2臺鍋爐，系統平均負載率約為33%；非供暖季僅運行1臺鍋爐，鍋爐平均負載率為19%，全年負載率較低，單臺鍋爐本體年平均運行效率約為80%。

(1)管理理念的差異.由于不同國家的社會文化不同，受到的地域文化影響不同，各國企業的管理理念有很大差異.如中西方企業在管理中的差異，使企業在推行企業文化、制定企業戰略過程中形成較大的文化沖突.

以醫院功能代表性建筑2號樓急診樓為例，該樓建筑面積約26 000 m

，根據用能監測系統數據，年總用電量約為570萬kWh，中央空調的用電量約占樓宇總用電量的46%，照明約占26%，手術室約占19%，地下室排風約占3%。各類設備用電占比見圖1。醫院的照明、空調、排風機等是節電重點。

1.2 電能使用

5)系統形式不合理。蒸汽的用能成本遠高于熱水使用成本；在低能位能源使用場合采用高能位能源的做法大幅增加了燃氣的消耗。

教師在練習題設計時要注重實踐性。教師應將知識與實際生活聯系在一起，增加學生的學習欲望，提高實踐能力。教師在設計練習題的過程中應選擇生活中常見的素材進行設計，讓學生產生共鳴。并且教師在設計練習題時，應對題目內容進行更改，拓展題目內容，讓學生的思維能力得到拓展，增強學生的數學思維能力以及邏輯能力。教師對題目進行創新的過程，也是增強學生創新能力的過程。教師在設計練習題時可以將問題的側重點進行改變，讓學生獲得不同的思維方向，對一道題目進行多方向的延伸，幫助學生鞏固數學知識，加深對學習內容的理解與升華。

1.公職律師與政府律師。政府律師指依法取得律師執業證書，供職并專門服務于政府及政府部門為其提供法律咨詢、辦理法律事務的國家公務員。政府律師服務的范圍為政府機關及其部門，而公職律師的服務范圍不僅限于政府機關及其部門?！缎路蓪W詞典》中“公職被界定為具有公的性質的職務總稱”。因此，“公職”的概念所覆蓋的范圍并不僅僅局限于政府機關內部的職位。根據我國的國家性質以及實踐中的做法，公職不僅包括“執行公共權力的職位”，還包括“黨政機關、各人民團體和各企事業單位中具有公共管理性質的職位”?？梢姡毬蓭熕婕暗姆秶鼮閺V泛。

精準完備的能源計量體系是強有力的管理手段之一，能夠對能源數據進行有效采集管理，在醫院運行的成本核算、能源管理方面發揮重要作用。

2)系統管道腐蝕嚴重，可能是由于未按照要求及時清洗水質所致。

以健康醫療、觀光旅游、文化科教、現代產業相結合，以國際化經營、科技化運作為支撐，堅持科教示范、低耗產業、旅游觀光、健康醫療和生活宜居協調發展，深入貫徹落實“傳承友誼，深化合作，共同發展”的指導思想，堅持生態環保標準，遵循“自然創造、文化創意、科技創新”的理念，結合“四成一體”的主題，進行系統的景城區道路整體提升改造。

3)風冷熱泵機組蒸發器表面出現結霜現象，增加導熱熱阻，降低傳熱效果，進而降低了熱泵機組及系統的制熱效果，部分機組冷凝盤積水，降低了換熱效果，使交換器基座腐銹導致出現安全問題。

不知為什么，杜思雨的頭上冒出了一層冷汗。此時他才真正覺得酒醒了，渾身有了些輕松。思雨關好房門，躺在床上，用拳一下下捶著額頭。他酒醒了，可他的頭有些痛。他在心里一遍遍責備自己。自己這究竟是怎么了？自己怎么會變成這個樣子？

4)部分冷機運行策略不合理，冷凍水進出口溫差小，很多項目實際僅在2～3 K，“大馬拉小車”的運行方式降低了冷水機組能效比COP，增加了水泵能耗。

5)污垢熱阻導致冷水機組蒸發器和冷凝器傳熱系數下降，機組性能降低。

6)全院冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔全年均有運行，且均為工頻運行，在非高峰供冷季時能耗浪費較大

。

7)部分新風機閥門銹蝕，新風量無法調節，影響了室內環境品質。

燃料在鍋爐內燃燒產生的煙氣中常伴有NOX、SOX等酸性氣體和CO2等溫室氣體，若直接排放至大氣中會造成環境污染，而在冷凝式鍋爐中，由于會產生冷凝水，酸性氣體和溫室氣體會溶于水中，從而降低了負面氣體的直接排放，減弱對環境的污染。

結合各棟建筑的不同功能特性，新華醫院的空調系統分為三種形式：螺桿式冷水機組+冷卻塔、風冷熱泵系統、分體式空調或多聯機。能源利用及運營管理方面存在問題如下：

2017年底，醫院陸續將院內19棟樓照明系統的T5直管熒光燈、T8直管熒光燈、鹵素燈、白熾燈等總計54 560支/套傳統燈具光源（含鎮流器）替換為35 327支/套各式LED燈具（含驅動器），綜合節能率約8.9%。但能源審計中發現燈具改造后，部分室內區域照度偏高，未能根據自然光照度或區域照度區別進行調節，仍存在一定的節能空間。部分大樓樓頂、地下室等區域安裝有排風機，主要用于室內通風換氣。部分安裝有定時器，每天開啟時間為7:00-18:00，但部分風機處于常開狀態，開啟后，能耗浪費比較大。

上海交通大學醫學院附屬新華醫院創建于1958年，歷經60余年發展，從1萬多m

的院區面積，發展到如今近20萬m

的建筑規模。尤其近十年來，醫院通過“就地重建或改建”方式，院區規模迅速擴大，醫療功能不斷增加。院區建筑新老并存、功能交錯，對能源系統的統一管理、高效節能提出了更高的要求?；谀壳暗慕ㄔO現狀，新華醫院結合實際，因地制宜，長短結合，科學合理地進行了一系列的能源管控實踐，并制定了能源管理的未來發展規劃，新華醫院“十三五”院區規劃圖見圖3。

尹愛群是提前結束在桂林的考察回來的，市里面開始搞“群眾路線教育”了，這是中央自上而下的一場政治活動，是要“動真格的”一次干部隊伍的整頓。省委派出了一支工作組明察暗訪，據說已經瞄準了個別領導，紀委馬上就要采取措施了。

25號樓科教大樓生活熱水由“太陽能熱水系統+輔助電加熱熱水器”共同提供，使用年限已近10年，存在漏水問題，效率衰減嚴重。同時電輔熱采用3臺30 kW電加熱器，效率較低。此外，在住院區域、門診區域及辦公區域分布了126臺電加熱飲水機，其中有些飲水機已使用10年以上，近90%的設備在8年以上，使用時間短的也使用了5年左右；內部污垢堆積，導熱慢，加熱效率降低；且多數為自來水直接加熱，未作凈化處理。

2013年5月10日中午時段，東營天氣晴朗，無云，氣溫32℃，使用數字萬用表的電流量程測量太陽能電池組對電動車蓄電池組的充電電流，測試數據見表2。

1.3 市政用水

新華醫院現有四路市政管道總進水，隨著院區的不斷擴建，室外地下給排水管線也隨之不斷增改，其中控江路進水貫穿院區南北向，為院區供水主干網，其余三路進水之間排布復雜，管線交叉給水較多。因連接工藝、地基沉降等原因，易造成水管網接頭處、法蘭連接處等開裂、破裂，醫院曾發生過管網漏損事件。雖委托專業公司進行管網探測，但只能探測明漏，暗漏無法知曉。

2 基于分散式布局醫院能源管理思路

2.1 長遠規劃、分步實施

大型城市中心區域綜合性醫院在面臨患者激增、服務規模擴大的情況下，往往采用在原址基礎上見縫插針，進行新建、改擴建，以滿足不斷擴張的醫療需求。

在新建、改擴建過程中，醫院后勤部門需要對建筑設計、建設、運維的全生命周期進行長遠規劃和分階段任務制定，使能源產生、傳輸、使用、評估全過程統籌協調，從而滿足能源的安全性、合理性、低碳性的要求。

分散式布局醫院往往新老建筑交雜，老舊建筑由于建造年代久遠，基礎資料不全或與實際不符，因此規劃的第一步還需要對原有院區的能源設施、能源流向、管線布局進行摸排，搞清楚能源的家底，為醫院能源規劃打好基礎。新華醫院地下管線三維模型見圖2。

2.2 精準計量與精細管理

1)部分螺桿式冷水機組使用年限較長，冷機實測效率僅為3.4%，衰減30%，冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔效率也過低，冷凍水泵和冷卻水泵的實際運行效率分別為63.2%和76.0%，冷卻塔的實際運行效率為30.5%。

分散式布局醫院建筑規模大、單體建筑數量多、用能范圍廣，日常管理難度高。如果沒有精準完備的計量體系，無法清晰了解能源消耗趨勢，區分耗能大戶，分析查找能源浪費點。同時分散式布局醫院局部改造頻繁，也需要通過能源計量→能耗分析→節能措施→量化評估，明確工程實施前后能耗下降情況，對預期目標達標進行判斷。

精細化管理是一種管理理念和管理技術，基于能源計量大數據，運用程序化、標準化、數據化和信息化手段，以用能模式合理化、用能作業標準化、節能行為細節化、用能計量準確化、用能審計全面化為原則，指導、管理、考核管理各用能單元，實現能源產生、使用環節的綠色、高效、安全、穩定運行

。

(5)因為SOCl2與足量NaOH溶液反應有Na2SO3生成,所以要先除去SO2-3。檢驗溶液中存在Cl-的操作方法是取少量溶液于試管中,加入過量Ba(NO3)2溶液,靜置,取上層清液,滴加稀硝酸酸化,再加入AgNO3溶液,若產生白色沉淀,則說明溶液中有Cl-。

植物內生菌用于果蔬采后病害防治時，需要注意很多問題。由于植物內生菌本身也是微生物，是否對果蔬采后生理造成一定影響，是應用過程中需要考慮的因素；利用菌體防效的內生菌菌體易受外界環境影響，導致防效不穩定；大多內生菌是利用抗菌活性成分防治病菌的，由于發酵周期長與活性成分少，提取純化技術不成熟等因素，使植物內生物菌生物保鮮劑多處于分離篩選和鑒定階段，防效實驗只局限在實驗室，成果轉化和應用率低。

2.3 數字轉型、智慧升級

隨著物聯網、BIM、大數據等新一代信息技術不斷發展，數字化能源體系管理對醫院后勤管理的作用與價值也在實踐案例中得到有效證明。分散式布局醫院由于建筑和設備設施的復雜性、多樣性及分散性，更需要對整體能源系統的安全運行、用能平衡、末端設備及室內環境進行全方位、多維度、深層次管控。

構建數字化能源管理體系，是基于醫院安全、綠色、高效、穩定的用能與設備管理需求，采集不同分類分項、區域、設備的能耗數據，監測、采集建筑特征數據、建筑業務數據、室內外環境數據、設備靜態參數、動態運行數據、運維數據，從能源流、數據流、業務流多層面分析、解決當前分散式布局醫院能源系統安全穩定、以人為本、節能高效等問題，最終實現分散式醫院精細化、智慧化的能源管理目標。

3 新華醫院能源管控實踐與未來規劃

從歷史角度來看，城市化發展過快，城鄉差距越來越大，導致鄉土文化自信缺失現象加重。在華夏幾千年的歷史上，鄉村文化是以農耕文明的形式誕生的，經過歷代王朝的統治發展，形成京都的繁華昌盛，也就是現在的城市化。由此可見城鄉差距從古時候就存在了，并隨著城市的發展和鄉村的衰退而逐漸拉大[7]。

3.1 能源管控實踐

近期實施蒸汽管網閥門控制系統建設，實現對各建筑蒸汽主干支路閥門開關控制，降低蒸汽損耗。遠期將現有集中式蒸汽鍋爐改為分散式熱水鍋爐，鍋爐房分區域設置，減少管網敷設對建筑的影響，較近的樓合并用一個鍋爐房。改造結合現有的管網輸送路徑分批進行，見圖4。將原有19號樓、2號樓、8號樓、27號樓四個換熱站區域陸續改造為熱水鍋爐機房，便于已有的空調水和生活熱水管道連接。改造前需對鍋爐房的天然氣管路配套接入做好規劃，同時應滿足電力負荷容量及消防等要求。熱水鍋爐將作為建筑冬季采暖和生活熱水熱源，食堂、供應室等蒸汽需求采用蒸汽發生器解決，8號樓溴化鋰蒸汽機受用電容量限制，改造為直燃機。全部樓宇設施改造完成后，可切斷蒸汽管網，取消蒸汽鍋爐，燃氣能效將進一步提升。

為實時掌握醫院各單體建筑能耗及各個區域動態用能情況，進行能源的科學管理，及時發現能耗浪費環節。新華醫院建立了238個電力監測點,采用三級計量方式采集用電數據。集成于醫院后勤信息化管理系統平臺內，各電表通過數據采集器及使用醫院內部網絡固定IP地址，實現采集數據從采集點到醫院后勤信息化系統的傳輸。通過醫院后勤信息化系統的能耗監測模塊可以實時清晰地了解到各建筑能源資源的消耗情況，及時對能耗監測數據進行匯總、統計、對比和分析。

新華醫院在2014年對主要使用中央空調系統的樓宇，包括1號樓、2號樓、6號樓、8號樓、9號樓及25號樓等，安裝了“分項計量系統”，通過該系統來實現對1號樓、2號樓等主要樓宇的相關用能設備進行實時監測和查看，全面掌握用能設備運行狀況和能耗情況。醫院建筑能耗與環境監測系統見圖5。

新華醫院于2017年10月-2018年3月期間，通過合同能源管理方式，對1～3號樓、5～6號樓、8～10號樓、12號樓、17～21號樓、24～27號樓和進修醫技樓共19棟樓的照明系統實施了照明燈具的改造。

具體改造內容為：將原有的T5直管熒光燈、T8直管熒光燈、鹵素燈、白熾燈等54 560支/套傳統燈具光源（含鎮流器）更改為35 327支/套各式LED燈具（含驅動器）。

改造實施后，根據不同區域燈具運行功率、運行時間和數量等參數，測算年節電量為5 515 129 kWh，相對2017年建筑總能耗，節能率為8.9%，同時相當于每年減少排放5 118 tCO

。

新華醫院25號樓的生活熱水由太陽能熱水器和輔助加熱設備電熱水器共同提供。太陽能集熱器面積為200 m

，系統采用開式熱水箱和輔助電加熱，屋頂設有效容積為14 m

的拼裝式不銹鋼熱水箱一座，水箱冷水通過水泵加壓與太陽能集熱器熱媒水進行交換預熱。根據需求熱水系統分高低區（6F及以下為低區）給水(見圖6)。

根據上海市太陽能資源和系統運行情況（不考慮集熱器熱效率差異），單位面積光熱集熱年節能量為2 047 MJ/㎡，新華醫院年節約燃氣（天然氣當量熱值16 742 kJ/m

，燃燒效率85%）約為28 769 m

，相當于減少排放62 tCO

/a。太陽能熱水系統外觀見圖7。

新華醫院從2019年開始，有重點、有計劃地構建基于BIM一體化平臺的運維管理系統，見圖8。通過BIM數字化綜合管理平臺的方式，實現對醫院的能耗、空間、安防、消防、資產、設備設施的集中統一管控。針對能耗管理，充分利用BIM特有的立體空間可視化方式，實現直觀展示能耗變化趨勢、多維度能耗排名以及異常能耗定位等功能，有效提高了能源管理的精度，提升了能源利用效率，優化了室內環境質量。

3.2 能源管控實效

通過以上綜合能源管控措施，新華醫院年綜合能耗自2018年起呈逐年下降趨勢，2018年、2019年同比分別下降1 055 tce、520 tce。年能耗費用自2016年起呈逐年下降趨勢，2018年、2019年同比分別下降9.39%、11.21%。因此，實施綜合管控措施以來，總體能耗大幅下降，能效水平得到顯著提升。

3.3 新華醫院能源管理未來發展規劃

順著牛皮糖的手指看去，原來滿山的荒草不見了，一株株枝葉茂盛的樟樹，一排排一行行，整整齊齊的簇立在山坡上。這面山坡換了個季節似的，從初冬一下又回到了春天。見了鬼。

以冷機為例，2號樓急診樓各冷水機組全年的月平均負載率見圖9。5-9月機組負載率范圍為60%～90%，非供冷季最低可達10%左右，結合螺桿式冷水機組、離心式冷水機組和磁懸浮機組的性能及經濟比較，螺桿式冷水機組比較適合本樓的運行特性。因此，計劃將2號樓急診樓的冷水機組更換成同冷量的高效節能螺桿式冷水機，初步測算改造后年節電量為592 798 kWh。

醫院對使用中央空調系統樓宇的主要用能設備安裝有自控系統，但目前大部分基本處于只監視不控制狀態。如果BA系統能進行調試和修復，使BA系統能正常運行，將大幅提升空調系統管理節能的效率和水平。

在各級區域管網的總管段、各重要節點、系統分割處以及樓宇主入口加設對應口徑的高精度智能遠傳水表，用于采集該區域的總供水量并上傳至數據中心。通過分區域的供水計量數據分析，排摸醫院供水系統具體走向，了解各系統的供水關系；在此基礎上，建立智慧水務管理平臺，在線查看并對比各個區域總表和分表的數據，了解各級管道損失情況，有效篩選出漏損管網區域，安排人力有針對性地進行修補，避免盲目查漏帶來的時間、人力浪費，提高漏損控制效率。

遠期以后勤一站式管理為導向，實現樓控管理、用能監測、資產管理及BIM、IOT等系統之間信息的互聯互通，構建基于BIM的智慧化運維管理平臺。結合AI和行業知識，充分挖掘數據資產的價值，研究建立一個完整、易于查詢的行業算法庫，主要包括診斷(問題識別)、預測和對應的備選解決方案建議。同時聯合第三方顧問單位，建立醫院數據運維分析部門，自上而下統籌智慧綠色建設的設施和數據。

4 結束語

新華醫院將基于分散式布局醫院的特點，因地制宜，精準施策，持續扎實推進節能管理的規劃、改造工作。不斷建立、完善能源管理的長效機制，鞏固能源管控各項成果。通過加強能源精細化管理，不斷提升醫院能源資源管理力度與實效，將醫院節能降耗工作推向新的發展階段，向全國能效領跑者行列邁進。

[1]路賓，米泉齡，曹勇.醫院建筑冷熱源用能的設計與優化[J].建筑科學，2010,26(8):1-4.

[2]李韜，陳澤宇，李敏，等.淺析精細化管理在醫院后勤運維節能中的作用[J].中國設備工程，2020,09:39-40.

[3]馬寧.淺析上海太陽能熱水系統的建筑應用及經濟性[J].上海節能，2018（7）:550-556.