节能改造驱动下医院新老建筑能源统一

文｜李思童 张鑫缘 陈鹏 丁宇楠

以公立医院能源统一管理为视角，系统地梳理管理过程中存在的难点，并从技术和管理两个角度提出解决办法。

公立医院是社会医疗保障的重要组成部分，公立医院能源管理对环境保护和经济效益具有重要意义。随着公立医院建筑的更新和扩建，新老建筑的能源统一管理已经成为医院能源管理中的重要问题。

新老建筑各种能源的统一管理可以通过整体协调实现能源优化、能源互联互通，新老建筑之间的能源供应可以相互补充，从而提高能源利用效率、能源供应的安全性，避免单点故障。本文以公立医院能源统一管理为视角，系统地梳理管理过程中存在的难点，并从技术和管理两个角度提出解决办法。

统一管理的现实难点

能源的统一管理是指将不同类型的能源资源，如天然气、电、水、油等，整合为一个综合的管理体系，实现能源资源的高效利用和可持续发展。对于医院这种公共机构来说，主要通过整合医院内部各种能源资源、制定规划、监测和控制能源消耗、实施节能措施、推动可持续发展等手段来满足这一需求。

中国自改革开放以来，为适应经济社会快速发展需要，推进能源全面、协调、可持续发展，已成为世界上最大的能源生产消费国和能源利用效率提升最快的国家。在我国各种建筑类型中，传统的大型公共建筑由于具有能耗占比大、能源强度高等特点，成为这一方向上的重点改进目标之一。

而在公共建筑中，公立医院的能耗要远高于一般的公共建筑；同时，因建筑用能设备和系统种类繁多、用能时间和要求不尽相同，具有能源需求形式多样、用能密度大、能源需求量峰谷差异大、负荷利用小时数高、用能经济成本高等特点。为保障医院安全运行，很多能源须不间断供应，具有能源供应质量高、稳定性强的需求特点。

随着近年来多院区的建设、医疗资源均衡化需求的提出、医院业务量的增长，部分医院陆续新建、改建、扩建，新老建筑建造的时间差距较大，特别是历史悠久的公立医院，其建筑建设年限往往跨度更长，较老的建筑可追溯到新中国成立前。公立医院新老建筑各种能源的统一管理，具有一定的难度和挑战性。

统一管理的解决思路

用能规划

公立医院新老建筑各种能源的统一管理应建立在对原有系统及设备状况充分调研的基础上，在规划前期充分了解医院每个用能点的实际需求、系统及设备的现状以及原有运行记录。从规划角度来看，首先要搭建多能互补的建筑能源系统，而用能规划是第一步。随着清洁能源使用理念的推广和可再生能源的发展，光热供暖、光伏发电、风力发电等可再生能源利用设备已较为普及，但受天气影响，其发电量或蓄热量具有较强的间歇性和随机波动性，与建筑实际的用能需求难以匹配。因此，为搭建多能互补的建筑能源系统，需要充分考虑公立医院内不同能源的特点，合理规划不同能源的使用，以达到既满足建筑使用中的能耗需求又有效提升建筑节能效率的效果。以太阳能的利用为例，一方面可利用太阳能和空气能制取生活热水，另一方面可建设光伏发电系统，以降低医院碳排放量。

规划好用能系统架构后，进一步须做好建筑能耗监测和精确分析，建立高效精确的建筑能源管理系统。

过去公立医院管理人员往往采用传统方法进行能耗统计与分析，数据较为简单且精确度不高。医院内部设备的数量、规格、型号、功率、位置、用能种类等各不相同，统计较为复杂。在不同时间段新老建筑建设的过程中，由于对医院用能的重视程度不同，导致不同时期建筑的能源计量标准不同，例如有的新建筑的能源统计可以具体到每个房间，而老建筑的能源统计只能具体到每个建筑单体。后勤能源设备的智能化设施分散在各个子系统，信息化程度参差不齐。由于这些原因，能源统计获取的数据量庞大、数据类型多种多样，进行能源梳理的工作量和工作难度都较高，这在一定程度上阻碍了能源管理工作的开展，难以实现能耗精细化管理。尤其是对于新老不一的建筑群来说，传统的建筑能耗统计无法满足多栋建筑综合能源管理的需求。

因而，实现能耗分项计量是建立建筑能源管理系统的重要基础，这就要求医院为所有缺少计量的用能节点安装分项计量装置，按照能源类型、能源用途、区域分别计量，并可以根据实际需要对能耗情况进行分时段计量。采集的数据传输到统一监管平台后进行分析，实现对能源数据的实时动态管理以及能耗设备运行状况的实时监测。基于能耗监测和分析结果，可以准确详细地掌握能源消费结构、建筑能源利用效率，并对建筑的节能潜力作出诊断，从而进一步提出提升改造方案，如水泵电机能效提升、厨房升级改造、分体空调集控系统建设、智慧医院能源资源在线监管平台建设等。

图1 建筑能源种类及需求

可借助节能量“面积拆分法”，对节能量进行初步核定，并为后续的规划实施提供借鉴参考。

技术支持

为了满足医院正常的医疗、教学、科研、办公等需求，同时做好医院的能源管理工作，公立医院能源管理人员既要做好新老建筑的能源管理，又要做好新建、改扩建建筑的能源管理设计。能源管理要做到精细化，既要满足使用需求，又要控制成本。随着公立医院业务量的增长和医院建筑的新建、改扩建，在现有建筑能源管理的基础上，亟须引入一种高效率、低成本、可以实现大规模建筑集群能源消耗实时监测与数据收集分析的新型技术。

物联网的发展为建筑群能源管理领域带来了新的可能：基于物联网技术的高频率、自动化的实时数据采集，可以破解以往获取能耗数据难、获取并分析能耗数据时间周期长、排查异常监测点位困难等难点，从而有效降低医院管理成本，这是医院能源管理改变落后现状的一个重要发展方向。

基于物联网的能源管理平台可以满足建筑能源管理的多层次需求，此外，可以基于该平台进行应用的拓展开发，如建筑耗能设备远程管理、通过便携设备实时查看能耗情况等，为公立医院管理人员开展工作提供便利。

管理理念

医院节能管理是指在不影响医教研等医院正常活动的基础上，对医院机电设备运行效率、建筑物保温等技术方面的因素和使用者习惯、组织领导、制度体系等管理方面的因素进行优化，从而达到节能降耗的目的。

从管理理念着手，能源统一管理须建立一套科学完备的能源利用监督、管理、评价体系，力求节省人力物力、远期支出成本，创造良好的经济效益和社会效益。主要可以从以下几个方面发力。

一是系统化管理。新老建筑的各种能源统一管理应从系统性角度出发，将整个医院的各种能源活动整合起来，形成一个主动的、全面的和可持续发展的管理系统，全面推动节能降耗。委托专业节能服务公司引入合同能源管理模式是一种可行性较高的方案。针对用能系统的问题及节能潜力，实施技术改造，并融入管理节能，全面降低能源消耗总量、提高能源利用效率。

二是智能化管理。随着信息技术的发展，运用智能化平台对能源设备的运行状态和能耗数据进行实时监测、分析，对能源管理流程、设备运行进行梳理优化，最终实现对新老建筑各种能源的自动化和现代化管理，是一个显著的趋势。

三是动态化管理。当前的技术手段可使管理者随时随地通过电脑或手机获取实时的能源数据，进而迅速作出决策。动态化管理将保障能源管理的时效性，降低由滞后管理造成的损失。

统一管理的效益分析

从相关文献中选取郑州、上海、广州的三家新近进行过能源改造的医院为例。

郑州某医院于2020年对水、电、蒸汽、医用气体等多个系统进行了针对性改造，并建立了统一高效的能耗监控平台。通过能耗监控系统及各项节能措施的采用，该院单位面积综合能耗从2019年的19.93kgce/m3降低到16.46kgce/m3，下降了17.38%。

上海某医院于2018年7月—2019年1月进行了针对锅炉供暖系统、生活热水系统、蒸汽系统及中央空调制冷系统的综合节能改造，改造后年节约1 237.35tce，年综合节能率达到21.3%。

广州某医院于2020年6月—2020年11月先后进行了包括水、电、空调等系统在内的设备设施节能改造，太阳能+空气源热泵集中热水、光伏发电、绿色充电桩等可再生能源利用项目建设，分体空调集控系统、能耗监测平台等辅助管理系统建设。采用医院整体历史能耗对比法进行测算，项目改造后综合节能率达到16.92%。

三家公立医院分别通过对自身能耗的诊断分析和潜力判断，提出了适用的节能技术改造方案，进行改造后的节能率在16%～22%区间内，体现了公立医院建筑能源统一管理的先进性。在保证医院正常运行的前提下，通过用能规划、技术支持、管理理念三方面的手段实现能源统一管理需求，可有效降低医院能源支出、提升建筑能源利用效率、提升医院综合效益。

在我国“十四五”规划中，对节能减排提出了明确的要求：要加快公共机构既有建筑围护结构、供热、制冷、照明等设施设备节能改造。公立医院作为公共机构中的能耗大户，其新老建筑的能源统一管理显得尤为重要。

实现能源科学化信息化管理、提高能源利用效率、降低实际能源消耗，是节能管理的重要目标。在这一背景下，建筑能耗监测系统和建筑能源管理系统都已在不同的领域中开展了一定的应用。将物联网技术引入建筑能耗监测体系，对现有建筑能源管理系统的技术升级和智能化发展具有非常重要的意义，在应对公立医院复杂的能源使用情况方面具有广阔的应用前景。随着物联网技术不断进步，可以预见，建筑能源管理体系也会变得更加完善。

链接

近些年来，我国公共建筑领域也越来越多地关注能源的统一管理，但关于公立医院能源统一管理的研究较少。

◆上海中金能源投资有限公司以上海某综合医院合同能源管理项目为典型案例，提出了适用于医院建筑综合节能改造的节能量验证方法，为公共建筑合同能源管理项目的实施提供了参考和借鉴。

◆厦门大学附属中山医院与福州大学的学者对厦门市三级医院的能源消耗及合同能源管理情况进行了调研。

◆中南大学湘雅三医院的研究人员引入合同能源管理模式，通过实施深度的节能措施实现了医院能源结构的优化。

◆上海市中医医院的研究人员基于医院建筑总体布局的特点,分析了不同能源布局的特征及医院能源精细化管理体系建设路径。

◆杭州市第七人民医院的学者建议医院通过节约型公共机构示范单位的创建对不同类型能源的利用设施进行全方位的梳理与技术改造,在提升设施节能效率的同时,从节能理念、管理模式、考评体系等多维度对全院用能科室与职工开展系统性的普及宣教,把节能理念贯穿于医院日常经营和高质量发展的全过程。

◆广州市番禺区中心医院与华南理工大学的学者基于智慧医院的建设要求，探索分析了医院智慧管理在能源系统中的应用及智能楼宇与用户的互动相关的节能措施。

以上这些研究虽然涉及医院能源的整体管理，但是角度各异，并非从医院能源的统一管理这个角度出发，没有系统地研究、总结医院能源统一管理的相关理论、经验。