上海市市级医院建筑能耗评价指标及影响因素研究

何晓燕

上海市建筑科学研究院有限公司

0 引言

医院建筑能耗远高于其他公共建筑，通过制定能耗定额,开展能耗对标，能帮助医院找出差距，发现用能存在的问题，指导合理用能。上海市2012年颁布实施的《市级医疗机构建筑合理用能指南》DB31/T 553-2012（以下简称2012版指南）规定了不同类型医院的能耗对标值，为“十二五”、“十三五”市级医院开展能效对标、挖掘节能潜力提供了重要支撑。伴随中国医疗卫生体制改革的不断深入，各级医院的基本建设也进入了前所未有的新高潮，大型仪器设备大量投入使用，诊疗能力大幅提升，人们的就医环境和医疗条件有了显著的改善。但医院建筑能耗随之大幅度地增长。2018年30家市级医院建筑能耗为27 万tce，较2008 年增加了41.3%，同时在这10 年间，建筑面积和门急诊人次分别增加了51%和110%。本文根据近年来医院能耗的动态发展变化，结合现有能源消耗数据颗粒度，在《2012 版指南》的基础上，重点分析建筑用能评价指标和影响因素，对用能指南的修订提出有关思路。

1 医疗机构能耗评价指标研究

1.1 国内外能耗指标调研

国内外医疗机构能耗评价指标通常采用单位建筑面积能耗指标，如德国VDL 3807 标准根据医院床位数区间给出医院供热能耗和供电能耗指标（单位：kWh/(m2·a)），在国内，浙江、湖南、山东等省按医疗机构等级分类（一级、二级、三级）给出能耗定额标准，北京、济等南市按综合医院和专科医院分类给出建筑合理用能指标等。

1.2 市级医院单位业务量能耗指标研究

与其他建筑不同，医院建筑能耗除受到建筑规模的影响，还与床位数和门急诊人次等业务规模密切相关。为进一步求证是否存在比单位建筑面积能耗更合适的指标，本文重点分析了单位床位能耗、单位门急诊人次能耗、单位医疗量能耗及单位医疗业务量能耗密度（单位建筑面积能耗/年总医疗量）等单位业务量指标，数据样本为2018年度全市30家市级医院的建筑面积、门急诊人次、床位数、年总医疗量（年门急诊人次/3+年实际占用总床日数，单位为当量床日）、床日数、手术人次、病种难度系数（CMI）和年总能耗等进行分析，结论如下：

1)平均床位能耗为7.33 tce/床，最大值（14.23）为最小值的2.09倍；

2)平均门急诊人次能耗为4.09 kgce/人次，最大值（18）是最小值的0.24倍；

3)平均单位医疗量能耗为707.92 kgce/百当量床日，最大值（2 044.24）是最小值的（70.86）的倍；

4)单位医疗业务量能耗密度为1.078 kgce/m2·万当量床日, 但最大值（10.021）是最小值的（0.289）倍。

可见，不同医院的单位床位能耗、门急诊人次能耗、百当量床日能耗、单位医疗业务量能耗密度数值差异过大，横向不具有可比性，难以用医院建筑用能评价指标。

本文重点说明单位医疗业务量能耗密度比指标，该指标综合考虑了医院建筑面积和医疗业务量两个因素，此因素能全面反映医院的用能水平。前文提及的医院之间的数据差异性，分析其原理不难发现其局限性。单位医疗业务量能耗密度计算公式可表示为：

式中：

EM—单位医疗业务量能耗密度，单位：kgce/（m2·万当量床日）；

E—总能耗，单位：kgce；

S—建筑面积,单位：m2；

P—综合业务量，单位为当量床日。

案例分析：假设医院A 和医院B 总能耗（E）相等，医院A 的E 为100 m2，P 为60 当量床日；医院B的E为300 m2，P为20当量床日，则医院A和医院B的EM皆相等，即两者单位医疗业务量能耗密度相当。但显然，医院A 利用较小的建筑面积诊治了更多病人，医疗效率更高,社会效益更好，如采用该评价指标则对医院A 有一定的不公平性。因此，单位医疗业务量能耗密度等更适合于医院开展纵向的自我评价和比较，其他单位业务量能耗指标亦是如此。

1.3 市级医院单位面积能耗指标研究

2018年度全市30家市级医院单位面积能耗如图1所示，呈正态分布。从图2中的Q-Q图可以看出，各数据点近似在同一条直线上。经过Kolmogorov-Smirnov 检验，显著性水平为0.2,大于0.05[1]。因此，可认为样本建筑的单位面积能耗服从正态分布。确定研究对象的概率分布函数后，可以采用目前使用较多的限额水平法、上下四分位法等对研究对象进行统计分析后，根据实际情况确定合适的用能指标水平。

图1 单位面积能耗直方图

图2 单位面积能耗Q-Q图

1.4 医院的分类水平研究

医院由于类型不同，科室设置及业务特点都存在差异，如果未对医院进行分类水平研究，则对实际医院用能对标缺乏指导性。《2012版指南》考虑到中医医院数量较少（4 家），且科室设置与综合医院接近，因此把医院机构分为综合医院和专科医院两类。用能评价指标分为建筑类主要指标和业务类指标辅助评价。建筑类指标为单位建筑面积能耗（kgce/(m2·a)），业务类辅助指标为单位床位建筑面积(m2/床）和单位建筑面积门急诊人次（人次/ m2）,两个辅助指标相互作用形成四种分类(分别对应四个象限)。其核心是单位面积所承担的业务量越多，其允许能耗指标相应提高。两者关系如图3所示：

图3 能耗密度与业务密度对应关系

根据《2012版指南》对2018年综合医院能耗数据分析，发现随着医院近年来业务发展，上述对应关系发生了细微变化，集中体现在中医医院。中医医院业务密度最大，即单位床位建筑面积密度最高且单位建筑面积门急诊人次最多，但能耗水平明显低于综合医院（如图4 所示），因此中医医院不适合并入综合医院，能耗指标应单独设置。

图4 不同类型医院单位面积能耗箱体图

此外，分析发现四象限中，部分象限目前样本缺失或过少，因此影响因子的设置也需重新考虑。

2 市级医院能耗影响因素研究

2.1 定额指标主要影响因素分析

采用统计分析法分析不同类别医院年综合能耗与业务量的复相关系数R 平方值后，得出结论见表1。

由表1可见：

1）综合医院建筑总能耗与总建筑面积、实有床位数、实际占用床日数由高到低具有较高的相关性；而建筑面积又与实有床位数高度相关，为避免重复，二者选其一，可选择实有床位数作为主影响因子。

2）中医医院建筑总能耗与总建筑面积、实有床位数、实际占用床日数、手术人次、病种难度CMI 由高到低具有较高的相关性，而建筑面积又与实有床位数高度相关，可选择实有床位数作为主影响因子。

表1 医院建筑综合能耗与相关业务量的相关系数分析

3）专科医院建筑总能耗与总建筑面积具有较高的相关性，与各业务量参数相关性均不高，其中由高到低与总医疗量、门急诊人次、手术人次相关性略高，而总医疗量包含了门急诊人次和手术人次，可选择建筑面积、总业务量作为主影响因子。

上述基于统计学的分析结论与医院实际情况基本保持一致。

1）综合医院和中医医院造成能耗差别的重点在于住院区的大小，住院区24 小时运行，能耗显著高于门诊等间歇运行楼宇。而住院区的大小又和床位数密切相关，床位数增加又引起手术室等能耗增加，因此床位数是重要影响因子。

2）专科医院不同于综合专科医院，不同诊疗病种业务类型差异较大。如口腔病防治院床位数和手术量都为0，因此影响因子不能单独取门急诊人次或实际占用总床日数，手术量也难以作为统一的影响因子，而选择综合业务量（当量床日）较合适。

上述影响因素的作用可通过细化分类后以区别指标值，如综合医院可根据实有床位数分为两类，如表2所示。

表2 综合医院可比单位建筑面积年综合能耗评价指标9+

2.2 其他影响因素

在样本量有限的情况下，能耗影响因素的设置不应完全依赖于统计学的结果，还需要结合机构业务特点进行深化，使其具有公平性、合理性和可操作性。通过和医院相关部门沟通及实地调研，手术量也是影响能耗的重要因素，目前综合医院和中医医院两种类别具备修正条件。

综合医院单位面积能耗与年手术人次的相关系数仅为0.248 1，因此不能按手术人次进行线性修正，但年手术人次对能耗确实有一定的影响，根据分析结论，当年手术人次≥中位值9 万时修正单位面积能耗，修正因子为0.909。

中医医院单位面积能耗与年手术人次 病种难度CMI之乘积具有高度相关性，相关系数为0.818 6，相关性极高，同等级中医医院之间年手术人次和病种难度CMI 是影响能耗的重要因素。根据数据回归分析结论，当年手术人次和病种难度系数CMI的乘积大于 20 000 时，能耗修正值ΔeZY=-(S×CMI-20000)×0.0003 。 如A 医 院129 894 m2，年手术量57 753 人次，单位面积能耗为74.30 kgce/（m2·a），B 医院139 130 m2，手术量为23 904，单耗58.87 kgce/（m2·a）。如不进行修正，则A 医院的能效较差。但事实上两家医院近几年都开展了多项节能技改项目，能效有较大提升且基本相当。根据修正方法，对A 医院手术量等进行修正，修正后单位面积能耗调整为65.39 kgce/（m2·a）。

3 小结

1）医院建筑能耗除受到建筑规模的影响，还与床位数和门急诊人次等业务规模密切相关，但单位建筑面积能耗仍然是最合适的能耗评价指标。

2）医院由于类型不同，科室设置及业务特点都存在差异，为方便评价管理及考虑科学性、可操作性及公平性原则，医院机构用能水平分析可分为综合医院、中医医院和专科医院三类对象。

3）综合医院和中医医院可将床位数作为影响因子，专科医院可将建筑面积、总医疗量（当量床日）作为影响因子。

4）由于全市市级医院样本量有限，无法开展大数据分析，未来可联合长三角区域医院开展用能水平研究，实现数据对接，统一区域标准。