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  2. 淺談醫院能耗分析與節能措施

    發布時間:2019-01-18 05:36          

    摘 ?要 ?隨著國民經濟的快速發展和醫療衛生事業的迅速推進,大型醫院的建設也得到了空前的發展。在所有公共機構中,醫院的使用功能最為復雜,用能系統相對最多,用能時間相對最長,用能強度相對最高。隨著醫療技術的不斷進步,診療設備的不斷更新,附加服務的不斷增加,醫院的功能仍在進一步擴展,醫院的能耗呈現不斷增長的趨勢。因此,深入分析醫院的能耗規律與存在問題,對于提高公共機構節能水平、推廣節能技術改造成果具有重要價值。本文從醫院的用能特點出發,在整理分析部分醫院能耗情況的基礎上,研究提出醫院的節能潛力和重點節能措施。

    關鍵字 ?醫院 ?能耗規律 ?節能措施 ?

    一、醫院的用能特點

    (一) 能耗種類多且用量大

    醫院能源種類繁多,一般有冷、熱、電、水、蒸汽、天然氣、煤、油及各類醫用氣體,其中,空調能耗(采暖、通風、空氣調節)和供熱能耗(熱水、蒸汽)占有很大份額,并且比例還在逐年升高。

    醫院用能時間長、用量大,除門診辦公區以外,大部分空間均是全天24小時、每周七天處于使用的狀態。除此之外,在過渡季節,并未達到開始供暖所要求的室外平均溫度時,醫院出于對醫療環境的舒適性考慮,不得不采用提前供暖、延期供暖和設置輔助熱源的方式,以滿足使用要求。

    (二) 安全性和可靠性要求高

    醫院具有人員密度大、用能系統復雜、醫療電氣設備多、基礎設備運行時間長、環境要求特殊等特點,因此,醫院建筑能源安全和空氣品質要求比其他公共建筑要求高,因而后勤保障工作要求高。另一方面,高品質的室內環境、就醫環境的熱舒適對于病人療養恢復健康是非常有益的,不可能降低熱舒適性的標準來達到節能目的。

    (三)用能負荷不均

    醫院業務科室和后勤辦公部門的工作時間不一,常見部分負荷啟動或局部能源供應的情況,因而“大馬拉小車”現象普遍存在。部分醫院的用能分布相對集中,約30-70%的用能分布在門急診部門,同時 25-40%左右的用能分布在病房住院部門。

    二、醫院能耗現狀分析

    (一) 能耗結構

    醫院的能耗結構種類復雜,包括電力、天然氣、熱力、煤、汽柴油等,將不同種類能源參照《綜合能耗計算通則(GB/T2589-2008)》折算成標準煤后,北京市20余所醫院2012年的能耗構成統計[1]如下:

    圖1 醫院能耗結構

    可以看出,醫院的能耗構成以電力、天然氣和市政熱力為主,三者占總能耗的93%。而不同地域的能耗結構有所不同,以上海市為例的南方城市醫院的電力消耗占比更大,約占能源消耗總量的65%[2]。

    (二)分項能耗

    醫院用能系統種類相對其他公共機構而言更為全面,涵蓋了空調供冷及供熱、生活熱水、照明、醫用蒸汽、動力、食堂炊事、醫療設備、辦公設備等,對上海市30余家醫院的分項能耗統計[2]如圖2:

    圖2 醫院分項能耗

    分析可知,空調系統、蒸汽系統和生活熱水系統是醫院節能空間巨大。

    (三)能源效率

    北京市、上海市、廣州市和全國800床以上醫院的單位面積能耗比較情況見圖3,對比發現:北京市所屬醫院的實際能耗水平由于氣候原因顯著高于全國平均水平,但由于業務量、營業收入顯著高于全國平均水平,因此其單位業務量能耗和單位GDP能耗均相對較低。

    圖3 單位面積年能耗(單位:kg/M2?a)?

    三、醫院能源系統各環節存在改造潛力

    由分項能耗分析可知,能耗占比較大的分項系統相應具有較大的節能潛力,各系統的常見問題可歸納如下:

    (一)冷、熱源系統常見問題

    冷水機組、鍋爐選型功率過高,部分醫院配置的設備臺數不合理,不利于負荷調節,既增加初始投資又提高了日常運行成本。

    存在較多溴化鋰冷水機組、活塞式冷水機組等,冷機能效較低。

    鍋爐無煙氣余熱回收和冷凝水回收系統。

    冷水機組的冷凍水進出口溫差小,很多項目實際僅在2-3K,增加水泵能耗。

    冷水機組運行策略不合理,包括:“大馬拉小車”的運行方式降低了冷水機組能效比COP;冷水機組出口溫度設定不合理,常年設置額定出水溫度等。

    污垢熱阻導致冷水機組蒸發器和冷凝器傳熱系數下降,機組性能系數降低。

    (二)輸配系統常見問題

    冷凍、冷卻、采暖水泵選型偏大,水泵處于大流量、小溫差工作狀態。

    采暖空調水系統水力不平衡。

    采暖空調水泵定流量運行,水泵無變頻措施或變頻失效,輸送系數(單位水流量的水泵能耗)高于標準規定。

    大泵與小泵并聯運行,揚程不匹配導致小泵無法出力。

    (三)電氣、照明及辦公設備常見問題

    常見過度照明現象,照度值遠遠超過國家標準相關規定,

    變壓器負荷率偏低。

    空調控制系統不完善甚至沒有。

    光源和燈具的選擇不合理,未使用高效節能燈具。

    建筑的樓宇智能化水平較低,大部分仍只是局限于安防、門禁系統,而對于建筑內其他機電設備(空調、照明、給排水等)基本無有效智能控制系統或控制系統處于癱瘓狀態。

    (四)末端系統常見問題

    存在盲目提高室內溫度要求的現象。

    新風系統基本不可調,無熱回收裝置;部分新風系統存在新風口堵塞現象,不能滿足新風要求。

    風機盤管水系統未設置電動兩通閥或閥門失效。

    風機功耗過大,無變頻措施。

    末端風口布置不合理,室內冷熱不均。

    (五)圍護結構常見問題

    圍護結構保溫隔熱性能差,大部分建筑采用普通單層玻璃,雙層玻璃和鍍膜玻璃只占較少一部分。

    新建醫院建筑為追求外立面效果,建筑師采用大比例的透明玻璃幕墻。

    外窗外遮陽技術應用少。

    既有醫院建筑的窗框多為普通鋁合金窗框,未采取斷熱措施。

    四、醫院能耗監測和數據管理存在優化潛力

    不同于其他公共建筑,醫院通常是包含諸多功能的建筑群,包括住院樓、門急診樓、醫技樓、行政樓、后勤樓、科研樓、職工食堂、職工宿舍等等,不同類型建筑的能耗強度及用能系統各不相同,因此,醫院的能耗監測的系統復雜性和工作量遠超其它單一功能性公共機構。為此,能耗監測、數據采集和數據分析管理工作存在以下優化潛力:

    需要對醫院每棟建筑的用能情況進行逐一調查并分析全院集中供能系統的運行情況,進而掌握醫院建筑的用能數據,了解醫院建筑用能存在的問題及節能潛力。

    (一)需要逐步改進醫院能源監測的基礎條件,包括:

    1、對建筑年代較早的醫院采取分科室或樓層計量能耗。

    2、增加能源計量器具投入,特別是增配二、三級監測儀表。

    3、對已安裝樓層電表和水表的醫院,增加抄錄人員配備和系統監控。

    4、逐步提高監測信息自動化采集水平,加強數據自動收集和統計分析功能。

    5、定期對全院管網和管路進行熱成像檢測,及時發現能源消耗點進行封堵。

    (二)醫院管理節能存在提升潛力

    1、根據不同功能房間使用時間對空調系統進行分區、分時管理。

    2、適時開啟冷凍水的冷水機組旁通系統。

    3、準確設置輔助房間(庫房、衛生間等)的溫度標準,避免能源浪費。

    4、系統性提高醫務人員的行為節能意識和能力。

    5、節約用車管理,對單位公車進行有效的制度管理。

    6、對使用較長年限的鍋爐和燃燒器進行合理更換達到環保局排放標準。

    五、醫院節能措施建議

    (一)因地制宜實施節能技術改造

    由于醫院用能主要集中在空調系統、生活熱水系統、照明系統等。在這些用能系統中,不合理使用情況較多,因此也是節能潛力較大的環節和節能改造的重點。表1歸納出目前可供選擇的節能技術以及相應的投資回收期。

    表1 醫院節能改造技術概覽

    設備系統

    節能改造技術

    投資回收期

    照明系統

    光伏發電項目

    3-5

    更換節能燈具

    1-2

    空調系統

    更換高效制冷機

    5-8

    水泵變頻

    2-4

    鍋爐改市政熱力

    2-4

    煙氣余熱回收

    2-5

    蒸汽冷凝水回收

    1-4

    建筑圍護結構改造

    1-2

    供暖末端控制

    1-2

    更換高效空調產品

    0.5-1

    節水

    恒流起泡器(節水器類)

    -

    刷卡淋浴

    -

    自動感應水龍頭

    -

    中水改造

    -

    變配電系統

    更換節能型變壓器

    1-3

    機電系統

    升降電梯節能

    2-4

    供暖系統

    熱源節能改造

    3-5

    熱網節能改造

    3-5

    (二)嚴格執行醫院能源管理相關標準體系

    近幾年,隨著國家和社會對醫院建筑用能特殊性的認識,一些專門針對醫院建筑的標準陸續頒布實施,詳見表2。各醫院應從有效控制醫院重大安全風險、服務質量風險和高能耗風險等三大風險出發,將實際的節能管控措施落實到空調通風、變配電(含照明)、鍋爐、醫用氣體、給排水(含醫療污水)、電梯六類醫院基礎設備的運行管理上[3]。

    表2 醫院能源管理相關標準

    標準

    狀態

    2015年8月1日起實施

    WS 434-2013《醫院電力系統運行管理》

    2014年2月1日起實施

    WS 435-2013《醫院醫用氣體系統運行管理》

    2014年2月1日起實施

    2014年2月1日起實施

    WS 437-2013《醫院供熱系統運行管理》

    2014年2月1日起實施

    2016年8月1日起實施

    DB11/T 1338-2016《醫院合理用能指南》

    2016年8月1日起實施

    《市屬醫院后勤管理規范標準》

    2014年11月1日起實施

    《北京市屬醫院基礎運行設備管理規范》

    2016年10月1日起實施

    (三)加強用能基礎數據的監測

    醫院能源管理的前提是建立能耗分項計量系統,對醫院整體的耗能情況一目了然,便于找出醫院的能耗異常的部分,及時分析節能目標完成情況,針對存在問題,及時突出對策建議,制定能源使用的相應制度與規劃。醫院應在能耗分項計量的基礎上建立醫院能源監測系統,對節能目標完成進度滯后或重點項目未按要求完成的,實施預警,通過采取預警示、黃牌警示等措施,防止出現目標完成時松時緊、前松后緊或完不成的情況。

    (四)研究制定低成本的管理節能方案

    對于非新建的醫院建筑,進行冷熱源、圍護結構的升級改造是較為困難的,一是缺少原有系統的運行的基礎數據,二是大規模的系統改造勢必會影響醫院的運營并且花費較大,投資回收期較長。所以對非新建的醫院制定有效的能源管理制度、規范日常能源使用的行為才是更為貼合實際情況的措施。

    除了后勤、基建等管理部門的人員外,醫護人員的節能行為在日常醫院運行管理中也十分重要。如,醫院建筑具有高大空間的特點,應該合理開啟門窗,夏天可充分利用自然風的夜間通風,減少白天的空調能耗,所以夏季或過渡季節時,醫護人員在關燈鎖門前,可提前將辦公室的窗戶打開;夏季太陽輻射較強時,及時拉窗簾或者打開百葉等內遮陽,減少空調負荷;冬季采用散熱器供暖時,盡量避免散熱器周圍的堆放雜物或上表面覆蓋物品。向醫護人員宣傳各項節能措施,建立節能獎懲考核機制,定期以科室、部門以及控制區域為單位上報節能措施落實情況,將節能政策落到實處。

    (五)公車節約管理

    北京市各醫院應嚴格執行市醫管局下發的最新公務用車使用管理制度。嚴禁用公車辦私事,在集中活動時盡量合乘公務用車。加強車輛調派合理性、科學性,當多位領導同到一處或一地開會或工作,能合并用車的盡量合用車;提倡集體公務活動集中乘車,非緊急公務外出盡量乘坐公交車,在辦公區附近的公務活動,提倡步行或騎自行車往返;嚴格執行車輛燃油管理辦法,建立公務用車油耗臺賬制度,定期統計單車行駛里程和耗油量狀況,推行單車能耗核算制度,提倡低能耗行駛,單車油耗控制在核定標準內;加強公車燃油管理,努力實行“一車一卡”定點,定車加油制度,降低燃油消耗。實行車輛定點加油,定點維修和定點保險。

    (六)節能績效管理

    結合醫院績效管理部門的獎懲制度,因地制宜的制定符合本院情況的科室節能績效考核,對于合理督促醫院科室對節能減排工作認真重視起到了非常好的效果。醫療行業除了門急診量就是大型設備能源消耗比重大,如果能把設備和能源消耗分解到科室就解決了績效考核科室分配的原則,通過增加能源計量表來測算本科室大型設備及能源消耗來起到輔助科室能源消耗的數據采樣,既而能夠更加精確的計算科室消耗。每月按照能源消耗進行分類排名,通過計算績效考核科室工作量和能源消耗因子以及實際能源消耗量,算出全院科室節能降耗排名,排名靠前的給予獎勵,排名靠后的給予懲罰,季度有匯總,全年對節能降耗突出的科室給予年度表彰。

    參考文獻

    [1] 王珊等. 北京市21家市屬醫院基礎用能設備能耗現狀及節能建議. 暖通空調,2017(2).

    [2] 寇玉德. 淺析上海醫院綜合節能改造. 暖通空調,2016(8).

    [3] 白雪冬. 我國公共建筑節能研究——以綜合性醫院節能為例. 北京:北京建筑工程學院,2009.

    本文作者:北京積水潭醫院 ?劉麟

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