【解決方案】在偏遠(yuǎn)高海拔地區(qū)醫(yī)院能效該如何管理

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0 引言

  近幾年，全社會建筑面積總量在不斷增加，建筑業(yè)總產(chǎn)值高速增長，平均年漲幅保持在14.3%左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的高能耗建筑在既有建筑中占據(jù)95%的比例。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，山東地區(qū)醫(yī)院在2010～2014年期間，增幅達(dá)34%,小型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院逐步發(fā)展為體量較大的大型醫(yī)院，如圖1所示。建筑面積的增加必然帶動能耗的增長，建筑能耗強(qiáng)度持續(xù)*大，建筑面積持續(xù)增加，長此以往，能源和發(fā)展就會形成深層次的矛盾，嚴(yán)重制約國家能源調(diào)整。能耗的增加，很大程度上與設(shè)備運(yùn)行耗能大、人員密集等因素密切相關(guān)，而這些又是醫(yī)院建筑的顯著特點(diǎn)，因此在大型公共建筑中，醫(yī)療建筑能耗尤為突出。

圖1山東省醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)數(shù)

  醫(yī)院是治療疾病和恢復(fù)體質(zhì)的場所，其空間構(gòu)造、內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量、用能特點(diǎn)等與一般的公共建筑有很大的不同，加之疾病的變異和多樣性，人員在建筑內(nèi)停留的不定時性，使醫(yī)療建筑成為公共建筑中功能復(fù)雜多樣、綜合性能強(qiáng)的特殊建筑。醫(yī)療建筑能耗仍有可能繼續(xù)有所上升l²),因此醫(yī)院的建筑節(jié)能問題引起了國內(nèi)外學(xué)者一系列的相關(guān)研究和分析，醫(yī)院節(jié)能工作的順利開展，離不開醫(yī)院用能模式的分析和能耗定額的確定。

  為了加強(qiáng)醫(yī)院建筑行業(yè)節(jié)能管理，明確其能耗消費(fèi)領(lǐng)域，結(jié)合對山東地區(qū)某大型醫(yī)院的能源審計(jì)，分析能源流向，并給出了能耗消費(fèi)狀況及相關(guān)的節(jié)能建議。

1 醫(yī)院建筑的能耗構(gòu)成

  醫(yī)療建筑能源類型繁多，用能系統(tǒng)多樣，使用時間不一致，因此熟悉醫(yī)療建筑能耗分布情況，是醫(yī)院建筑節(jié)能的基礎(chǔ)。不論是公共建筑的研究，還是只是針對醫(yī)療建筑的研究，在進(jìn)行數(shù)據(jù)整理過程中，按能源種類分為電耗(照明系統(tǒng)、辦公設(shè)備、電梯、空調(diào)通風(fēng)設(shè)備、給排水系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、消毒洗衣)、天然氣耗量(衛(wèi)生熱水、采暖、空調(diào)系統(tǒng)、消毒洗衣)、油耗。

  在進(jìn)行能耗分析的過程中，為了更直觀地比較各類能耗之間的所占比重，通過將熱水、天然氣、油耗等折算為電力，即等效電法來顯示各項(xiàng)能耗指標(biāo)。

2 節(jié)能建議

  能耗數(shù)據(jù)分析是進(jìn)行節(jié)能量計(jì)算、節(jié)能潛力分析、開展節(jié)能工作的重要依據(jù)，是提高能源利用率、節(jié)能減排的重要手段。通過對該大型三級甲等醫(yī)院的能耗數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)其電力消耗仍占建筑能源消耗的主要部分，而且不管在電力消耗還是天然氣耗量中，空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗占比重，為降低能耗，有如下建議：

（1）在新建建筑過程中，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能，對在節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)頒布前建成的建筑，逐步進(jìn)行外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造，減低圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，減少熱損耗。

（2）合理設(shè)置室內(nèi)環(huán)境溫度，防止因個別病人需求導(dǎo)致夏季空調(diào)溫度過低、冬季過高的情況的發(fā)生，建議夏季空調(diào)不低于26℃,冬季≤20℃。

（3）對于醫(yī)院內(nèi)部的非節(jié)能燈具進(jìn)行節(jié)能改造，加強(qiáng)聲光兩控的燈具的使用。

（4）注意熱回收技術(shù)的運(yùn)用，過度季節(jié)盡量使用自然通風(fēng)的應(yīng)用。

（5）建立專門的能源管理機(jī)構(gòu)，設(shè)立分項(xiàng)計(jì)量裝置，更有依據(jù)地進(jìn)行電耗的節(jié)約。

3 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

3.1平臺概述

 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標(biāo)以及其他用能指標(biāo)，并與*家能源政策與用能模式改革結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進(jìn)行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運(yùn)行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實(shí)時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供了良好的技術(shù)平臺。

3.2平臺組成

 安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維”一*化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預(yù)警、運(yùn)維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，幫助醫(yī)院后勤管理部門全*了解醫(yī)院能源運(yùn)行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時預(yù)警異常情況，提高運(yùn)維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運(yùn)維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案。

4 平臺子系統(tǒng)

4.1醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

 電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、報(bào)警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制*心及其他設(shè)備通信，實(shí)時掌握供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

4.2醫(yī)院變電所運(yùn)維云平臺解決方案

 AcrelCloud-1000電力運(yùn)維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到工作人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán)，提高運(yùn)維效率，即時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。

4.3醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

 Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風(fēng)機(jī)、除*機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動控制。實(shí)現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

4.4醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

 對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時測量，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費(fèi)情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

①　搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；

②　排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、量），實(shí)現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③　區(qū)域能效比：實(shí)現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實(shí)現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；

⑥　能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實(shí)現(xiàn)能耗排名，增強(qiáng)全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦　對能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計(jì)、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報(bào)表的打印。為能耗運(yùn)營管理部門提供可靠的依據(jù)；

⑧　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報(bào)警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

4.5醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

 醫(yī)院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到0.15左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng)，在提升醫(yī)生和患者的體驗(yàn)情況下大程度使用自然光照明，通過感應(yīng)控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強(qiáng)度照明，盡量解決照明用電。

 ASL1000智能照明控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光照度感應(yīng)控制以及紅外感應(yīng)控制等多種控制方式，能*效避免公共區(qū)域的照明浪費(fèi)，還可以幫助醫(yī)院管理照明。

 系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點(diǎn)輸入模塊等。這些模塊使用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。

 安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過可以設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠(yuǎn)程控制相結(jié)合。

4.6醫(yī)院智慧消防平臺解決方案

 智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報(bào)警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運(yùn)行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報(bào)警和事件信息通過手機(jī)短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。

4.7醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

  電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的預(yù)警子系統(tǒng)，由電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)、電氣火災(zāi)監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器以及測溫式電氣火災(zāi)探測器組成，通過現(xiàn)場總線構(gòu)成一套完整的預(yù)防電氣火災(zāi)的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成至企業(yè)消控室監(jiān)控系統(tǒng)。

  醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設(shè)置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對建筑電氣安全預(yù)警。現(xiàn)場設(shè)置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實(shí)時發(fā)出報(bào)警信號，關(guān)注門診樓、住院樓、醫(yī)技樓等區(qū)域漏電或者電纜發(fā)熱等問題。

 4.8醫(yī)院消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院消防安全非常重要，消防設(shè)備比較多，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。

消防設(shè)備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設(shè)置區(qū)域分機(jī)采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)域分機(jī)通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)視。

 4.9醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災(zāi)后自動關(guān)閉常開防火門，防止煙霧擴(kuò)散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當(dāng)防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出故障報(bào)警信號，指示故障報(bào)警部位并保存故障報(bào)警信息。發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴(kuò)散。

 醫(yī)院人員流動性強(qiáng)，密度大，消防比較復(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應(yīng)急照明和指示系統(tǒng)可以和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應(yīng)急預(yù)案，提升人員逃生概率。

4.11醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

 都是諧波源，比如X光機(jī)、CT機(jī)等都會產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的精化驗(yàn)設(shè)備可能會產(chǎn)生干擾。

 為了消*配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設(shè)備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

 AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實(shí)時檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實(shí)時注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。

4.12醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案

 醫(yī)院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠(yuǎn)程充電樁系統(tǒng)可實(shí)時遠(yuǎn)程完成啟動充電、強(qiáng)制停止、單價設(shè)置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警；能夠遠(yuǎn)程控制，提供財(cái)務(wù)報(bào)表和數(shù)據(jù)分析等功能。

4.13醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案

 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈手*部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科手*和其他位于患者周圍的電氣裝置均應(yīng)采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診手*室）、手*室、心臟監(jiān)控治*室、導(dǎo)管介入室、血管照影檢查室等。

 安科瑞電氣股份有限公司的醫(yī)療隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設(shè)計(jì)的，能夠很好的滿足各類手*室和重癥監(jiān)護(hù)室對電源安全性和可靠性的要求，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5 相關(guān)平臺部署硬件選型清單

5.1電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置

5.2變電所運(yùn)維云平臺硬件配置

5.3電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.4能耗管理系統(tǒng)硬件配置方案

5.5智能照明控制系統(tǒng)硬件配置方案

5.6智慧消防平臺硬件配置方案

5.7電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.8消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.9防火門監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案

5.10消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)硬件配置方案

5.11有源諧波治理系統(tǒng)硬件配置方案

5.12充電樁運(yùn)營收費(fèi)平臺硬件配置方案

5.13醫(yī)療隔離電源解決方案硬件配置方案