医院建筑全生命周期能耗管理平台

黄如春,　吕政飞,　蔡　亮

(1.南京医科大学第一附属医院 江苏省人民医院, 江苏 南京　210029;

2.南京天溯自动化控制系统有限公司, 江苏 南京　210029)



医院建筑全生命周期能耗管理平台

黄如春1,吕政飞1,蔡亮2

(1.南京医科大学第一附属医院 江苏省人民医院, 江苏 南京210029;

2.南京天溯自动化控制系统有限公司, 江苏 南京210029)

摘要：针对医院常规能源管理弊端,介绍了结合管理节能和技术节能的医院建筑全生命周期能耗管理平台。搭建了涉及节能前评估、节能实施、节能后评估的完整节能评估体系,帮助管理者实时获取建筑整体能源运行的现状及趋势,实现医院建筑全生命周期能耗管理。

关键词：医院建筑; 管理节能; 技术节能; 全生命周期能耗管理平台

0引言

近年来,随着我国医院数量、规模不断扩大,相应的各类业务量不断上升。为了应对这种发展趋势,很多医院加大了对基础设施的投入,改扩建工程和新建工程不断增加,同时大批高端医疗设备投入使用。为此,医院需要建立完善的医院能耗监管系统,进行节能规划和节能效果验证措施。

1医院建筑全生命周期能耗管理平台

1.1平台介绍

医院建筑全生命周期能耗是指建筑从竣工验收直至达到设计使用年限为止的这个时间段内的建筑总运行能耗。由于建筑能耗发生在建筑全生命周期,因此建筑节能需要在建筑产品生产全生命周期的各个阶段采取相应的措施,对建筑生命周期每个阶段的能耗进行合理配置,达到全寿命周期能耗最低。

根据美国国家标准与技术协会(NIST)2012年的研究报告,公共建筑在整个生命周期中,运营成本占总成本80%以上,同时人力、能源、设备三个核心成本占运营总成本80%以上。因此,对于医院而言,基于全生命周期的建筑能耗是能耗管理的核心环节。

医院能耗管理的前提是建立医院建筑能耗管理系统,实现医院各分类分项以及最小考核单元的集中监测。

根据各医院的整体规划设计,医院能耗管理平台提供统一标准的接口,具有良好的开放性、兼容性,同时拥有多元化的数据、可与楼宇自控、污水处理、制氧等系统进行数据共享,并采用标准的数据库,便于数据上传,为医院的后勤管理建立基础平台,以建立整体能耗分析管理机制和绩效考评制度。该系统可帮助管理者实时获取建筑整体能源运行的现状及趋势,从日常各类能耗的环节本身发现用能的问题,结合医院已有或定制化的制度,实现医院建筑全生命周期能耗管理。

1.2系统架构

医院建筑全生命周期能耗管理系统网络拓扑图如图1所示。

图1　医院建筑全生命周期能耗管理系统网络拓扑图

该系统自上而下包含管理层、网络层和设备层三个层面。

1.2.1管理层

管理层建设范围包括数据中心和展示中心。建筑能耗监测系统利用现代化通信技术、嵌入式技术和大型数据库技术,实现对建筑的能耗数据采集、分析、处理、能耗在线监测、动态分析,加强建筑节能运行管理,实现能耗采集、能效测评、能耗统计、能源审计、能效公示、节能服务等各项重要工作。

1.2.2网络层

根据医院的实际情况,结合经济性和统一融合的设计思路,各子系统与系统后台之间通过医院自有信息专网来实现数据的传输,充分利用医院已有的资源,实现系统建设的经济性要求。

1.2.3设备层

项目设备层分为以下部分:

(1) 计量子系统主要接入的表计包括电表、水表、能量表等。

(2) 视频监控子系统的终端主要为高清网络摄像头。

(3) 重点设备监控子系统的终端包括干接点转换模块、液位传感器和其他系统。

(4) 公共区域照明控制子系统的终端包括网关、智能面板、光照度传感器、人体感应传感器、开关量模块、面板开关、电源模块、开关驱动器、通用调光驱动器等。

(5) 空调群控子系统的终端包括协议转换器、智能控制柜、温度探头、压力探头、能量表等。

能耗数据传输系统由数据采集子系统、建筑到数据中心(或数据中转站)传输子系统、数据中心(或数据中转站)到上一级数据中心传输子系统等部分组成。

计量装置和数据采集器之间应采用符合各相关行业智能仪表标准的各种有线或无线物理接口。数据采集器应使用基于IP协议承载的有线或者无线方式接入网络。

所有终端设备及计量装置满足《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统 分项能耗数据采集技术导则》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》要求,保留数据采集接口,物理接口尽可能采用数据通信接口,如RS-232、RS-485、MBus等,在条件不能满足的情况下再选择模拟量接口、脉冲接口。通信规约尽可能选择符合国家或行业规范的通信规约,如645规约、Modbus规约等。

2系统核心功能

2.1节能点挖掘

通过平台的分类分项计量,可对医院的用能进行研究,挖掘可行的节能点。

通过平台的实时监测实现整个医院的节能点挖掘,如弱电机房24 h不关灯现象、医院的后勤办公楼在非工作时间段存在空调开启现象等,为医院的节能工作奠定基础。

2.2管理节能

医院常规的节能包括管理节能和技术节能。管理节能可通过定额管理和绩效考核实现。

(1) 定额管理。部门医院会接受上级主管部门的用能定额要求,进行定额下发和定额监督。定额下发需要能耗数据的支撑,而多数医院对于各考核的用能并没有进行独立计量,无法提供足够的参考,造成定额下发的不合理;定额监督也需要实时能耗数据的支撑。

(2) 绩效考核。目前,多数医院已建立绩效管理制度,但是基本上都集中在主营业务的相关环节,而针对于医院建筑能耗相关的绩效考核却很少,即使有少数医院已建立,但由于计量手段的缺失,实际执行效果极差。医院建筑能耗监管系统实现医院分类分项计量,并且针对各医院自有的考核特点,实现最小考核单元的能耗远程统计和医院能耗的绩效考核。

2.3技术节能评估

常规的节能改造分为节能措施事前评估、节能措施实施、节能措施效果反馈三大步骤。

(1) 节能措施事前评估。节能措施事前评估是确定节能措施经济性的重要措施之一。衡量节能量的两种常规计算式:

(1)

(2)

式中:W——改造项目带来的节能量;

Wb、Wa——项目改造前、后的用能量;

η——改造项目的节能率。

从常规计算式可知,改造前的用能量是核算节能量的必要条件,也是事前评估的难点。管理平台对改造项目范围内的用能量实时计量,实现改造前用能量的精确核算,可提高整个事前评估的准确性。

(2) 节能措施实施。在节能措施的实施过程中都会牵涉到停电或停水等问题,影响项目的实施安排和进程管理。

通过管理平台的实施计量功能,再结合医院的工作流程,可合理安排各项工作的时间,显著降低整个项目实施的风险。

(3) 节能措施效果反馈。多数医院都做过一些节能改造的项目,但很少定量核算节能措施是否能够达到预期的效果。

节能工程的效果验证是一个系统性的过程。以最常见的LED灯改造为例,多数验证仅考虑照明系统自身的电耗,却没有考虑由于更换灯具造成的暖通空调的能耗变化,缺乏能源的系统化考量。

能耗管理平台通过能耗计量及对比,可以实现节能的定量计量,从而评估节能措施的节能效果。

医院建筑全生命周期能耗管理系统可进行节能工程用能的全方位监控,实现从实施决策到实施后的节能效果监督、再到节能效果验证的一体化的监督,使整个工程节能更加合理、高效。

3结语

基于国家相关部门要求以及医院的自身发展需求,节能工作是医院后勤的一项重要内容,特别在国家医疗改革发展的大趋势下,即使医院作为非盈利机构,其经营压力也持续增加,因此医院逐步重视节能工作。本文提出了一套基于医院建筑全生命周期能耗管理平台的系统化节能措施,可实现医院后勤能源管理的绿色化、信息化、智能化、可视化、集中化。

[1]万俊,程龙胜.商业地产能源综合管理平台[J].现代建筑电气,2015,7(1):40-46.

[2]沈薇.重庆大学主教楼能源管理平台建设[D].重庆:重庆大学,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

中图分类号：TU 201.5

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2016)02-0062-04

吕政飞(1981—),男,工程师,从事建筑采暖与通风技术方面的工作。

蔡亮(1981—),男,工程师,从事建筑节能、建筑电气方面的工作。