文｜施耐德電氣（中國(guó)）投資有限公司 萬(wàn)美慧 孫 琳

1 前言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)醫(yī)院的要求也日益提高。醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，診療設(shè)備配置的完善，對(duì)醫(yī)療環(huán)境人性化的需求，使得現(xiàn)代醫(yī)院建筑體量趨于龐大，功能日益復(fù)雜。隨之而來(lái)的是醫(yī)院建設(shè)初期投資、日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用和能耗的持續(xù)攀升。

建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會(huì)，是我國(guó)的基本國(guó)策，也是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。現(xiàn)代醫(yī)院建筑作為能耗大戶，當(dāng)然是節(jié)能增效的重點(diǎn)。鑒于醫(yī)院建筑的特殊性，醫(yī)院節(jié)能更需要在保證整體安全性與可靠性的前提下，提高能源使用效率，降低維護(hù)成本，保證醫(yī)院環(huán)境整體的舒適度。本文將從醫(yī)院建筑及其業(yè)務(wù)特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合筆者在目前配合節(jié)能降耗的工作中面臨的問(wèn)題，分析現(xiàn)有情況下的醫(yī)院建筑節(jié)能增效整體解決方案和改造措施，闡述如何通過(guò)能效審計(jì)，幫助醫(yī)院挖掘節(jié)能潛力，加強(qiáng)用能管理，優(yōu)化機(jī)電設(shè)備運(yùn)行，建立節(jié)能管理制度，從而持續(xù)推進(jìn)醫(yī)院的節(jié)能增效工作；同時(shí)列舉在既有醫(yī)院節(jié)能改造中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，為新建醫(yī)院建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)提供參考，以期提高新建醫(yī)院建筑的能源利用率。

2 目前醫(yī)院建筑節(jié)能工作的現(xiàn)狀

很多醫(yī)院在開展節(jié)能降耗工作時(shí)，并未對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行充分了解和能耗診斷，就著手進(jìn)行單一節(jié)能產(chǎn)品的安裝或者節(jié)能措施的實(shí)施，之后也沒有對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行持續(xù)的跟蹤記錄和管理，既無(wú)法驗(yàn)證節(jié)能效果，又無(wú)法確保獲得持續(xù)的節(jié)能效果。

眾所周知，建筑中采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)是耗能大戶，它們的能耗約占到總能耗的75%左右，所以很多醫(yī)院的節(jié)能工作都是圍繞這兩個(gè)系統(tǒng)展開的。但是，由于事前的能耗診斷和事后的跟蹤記錄及管理的缺失，許多節(jié)能工作都未能收到預(yù)期的效果。例如，對(duì)于冷凍機(jī)組允許變流量，而且設(shè)計(jì)裕量較大的系統(tǒng)而言，對(duì)冷凍系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造會(huì)有比較明顯的節(jié)能效果，但由于很多醫(yī)院的空調(diào)水系統(tǒng)存在水力不平衡現(xiàn)象，并且末端沒有合理的溫度控制，甚至存在開窗使用空調(diào)的情況，而變頻閉環(huán)控制參數(shù)及采樣點(diǎn)又選擇不當(dāng)，最終導(dǎo)致變頻器仍運(yùn)行在工頻狀態(tài)下，形同虛設(shè)，根本無(wú)法達(dá)到節(jié)能預(yù)期。又如，在某醫(yī)院現(xiàn)有病房樓的改造中，為了加強(qiáng)管理，對(duì)病房風(fēng)機(jī)盤管增加了溫度控制，但由于原有的中央空調(diào)冷凍水未做軟化處理，含有大量雜質(zhì)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)盤管冷凍水電磁閥頻繁堵塞，既浪費(fèi)了改造資金，增加了維護(hù)難度，還沒有達(dá)到節(jié)能效果。再如，采用T5節(jié)能燈具替代T8燈具，理論上講節(jié)能效果會(huì)很好，操作也很簡(jiǎn)單，但在實(shí)際使用中，往往由于目前廣泛存在的諧波、電壓波動(dòng)過(guò)大等電能質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致燈具損壞嚴(yán)重，更換極為頻繁，備件費(fèi)用高昂，綜合效果不佳。

更為糟糕的是，盲目改造在某些情況下還會(huì)引起不良后果。筆者在某醫(yī)院的能效審計(jì)中發(fā)現(xiàn)，該醫(yī)院為降低能耗，安裝了某種降壓節(jié)電設(shè)備，但由于配電系統(tǒng)中照明回路和插座回路混雜，導(dǎo)致部分對(duì)電壓敏感的移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備無(wú)法正常啟動(dòng)，嚴(yán)重影響了正常醫(yī)療工作的開展。

可見，節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從加強(qiáng)用能管理出發(fā)，統(tǒng)籌規(guī)劃，整體考慮，通過(guò)分析能耗現(xiàn)狀，結(jié)合醫(yī)院業(yè)務(wù)特點(diǎn)和設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，找到主要耗能點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理且環(huán)境和社會(huì)可以承受的綜合方案，減少?gòu)哪茉瓷a(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)中的損失和浪費(fèi)，更加有效、合理地利用能源。

3 醫(yī)院建筑能耗特點(diǎn)及節(jié)能解決方案分析

現(xiàn)代醫(yī)院建筑趨向于規(guī)模大，功能錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)環(huán)境舒適度和安全性要求高；門急診、醫(yī)技、病房、手術(shù)部、后勤保障等的能源需求及設(shè)備運(yùn)行時(shí)間要求各不相同；機(jī)電設(shè)備數(shù)量眾多，能耗中心分散、種類繁雜，如暖通空調(diào)（環(huán)境控制）、日用熱水、廚房和洗衣房、照明、醫(yī)療設(shè)備和IT設(shè)備、電梯等。尤其是病房、急診及手術(shù)部等區(qū)域，設(shè)備基本上是全年365天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，這必然導(dǎo)致耗能量和運(yùn)行費(fèi)用的大幅度增加。同時(shí)，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行必然會(huì)造成損耗加速，維護(hù)保養(yǎng)工作的難度增加，工作量及備品備件需求量增加。因此，對(duì)設(shè)備運(yùn)行管理要細(xì)化，結(jié)合各功能區(qū)域特點(diǎn)和工作時(shí)間要求，區(qū)別對(duì)待，細(xì)致劃分，在不影響需求的前提下，有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化和控制，才能真正實(shí)現(xiàn)合理的節(jié)能增效。

下面針對(duì)照明和空調(diào)系統(tǒng)這兩個(gè)高耗能系統(tǒng)，將筆者在近兩年節(jié)能項(xiàng)目實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題及解決方案加以介紹。

（1）醫(yī)院照明設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，能源需求各不相同，需按功能特點(diǎn)區(qū)別對(duì)待

筆者在實(shí)際項(xiàng)目走訪中發(fā)現(xiàn)，醫(yī)院建筑普遍存在很多區(qū)域“長(zhǎng)明燈”的現(xiàn)象。由于大多數(shù)醫(yī)院建筑的采光良好，可考慮白天采用分區(qū)域的照度控制，夜間適當(dāng)減少燈光，如在病房床頭設(shè)置床燈，在夜間固定時(shí)間集中關(guān)閉主要照明，走廊照明燈間隔開啟或者只開裝飾燈帶，不開主燈，如有需要時(shí)再以人工方式就地開啟。門診、醫(yī)生辦公室、醫(yī)技的絕大部分區(qū)域及管理用房的使用遵照正常工作時(shí)間，可通過(guò)樓宇自控系統(tǒng)或照明控制系統(tǒng)時(shí)間程序結(jié)合存在控制來(lái)進(jìn)行管理；消毒、洗衣等部分后勤保障工作需要在夜間進(jìn)行，在無(wú)人時(shí)和白天一定要做到人來(lái)燈亮，人走燈滅，避免不必要的浪費(fèi)。這些節(jié)能運(yùn)行方式都需要在設(shè)計(jì)階段劃分照明回路時(shí)就有所考慮，或在裝修改造時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

此外，逐步采用高效發(fā)光光源代替低效光源，可在節(jié)能的同時(shí)提高照度、顯色度，改善照明環(huán)境。按照筆者的經(jīng)驗(yàn)，用T5（高效熒光燈和電子鎮(zhèn)流器）替換T8（熒光燈和電感鎮(zhèn)流器），可以節(jié)電20%以上，使照度提高10%以上，還可將顯色指數(shù)由原來(lái)的70提高到85，并消除頻閃現(xiàn)象。磨砂燈泡或白熾燈選用色溫相當(dāng)?shù)墓?jié)能燈替換，在照度不降低的前提下，可以節(jié)能50%以上，且壽命提高6倍以上。

（2）醫(yī)院建筑對(duì)環(huán)境要求高，采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗巨大

采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是醫(yī)院建筑的耗能大戶，其能耗在某些醫(yī)院要占到總能耗的45%以上，這是由醫(yī)院建筑的功能需求及特點(diǎn)決定的。

首先，醫(yī)院建筑新風(fēng)量大，是普通辦公樓的2倍左右，而空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷中，新風(fēng)負(fù)荷是對(duì)能耗影響最大的部分，占空調(diào)總負(fù)荷的30%～50%。在保證空氣質(zhì)量的情況下，控制和正確使用新風(fēng)是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一?？梢岳脴怯钭钥叵到y(tǒng)中的焓值控制算法，在過(guò)渡季節(jié)及炎熱季節(jié)的夜間，充分利用自然風(fēng)，降低系統(tǒng)負(fù)荷；在其他時(shí)段，通過(guò)設(shè)置空氣質(zhì)量傳感器，在保證環(huán)境質(zhì)量的情況下，控制新風(fēng)量，減少不必要的浪費(fèi)。對(duì)于非污染區(qū)域空調(diào)機(jī)組，在條件允許的情況下，可增加熱回收裝置，預(yù)處理新風(fēng)。

其次，大量以病房區(qū)域?yàn)榇淼?，設(shè)備全年365天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的區(qū)域，因缺乏必要的管控措施，環(huán)境溫度等均由病患及家屬自行調(diào)整。筆者在走訪中發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域風(fēng)機(jī)盤管沒有溫度控制、設(shè)定溫度過(guò)低、頻繁調(diào)節(jié)、開窗吹空調(diào)等浪費(fèi)現(xiàn)象非常普遍。針對(duì)這種問(wèn)題，可以對(duì)房間風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，根據(jù)該區(qū)域環(huán)境要求，集中進(jìn)行溫度設(shè)定，并通過(guò)增加窗磁開關(guān)，在開窗后延時(shí)關(guān)閉風(fēng)機(jī)盤管，避免不必要的浪費(fèi)。

第三，藥局、掛號(hào)繳費(fèi)大廳、候診室等人員流動(dòng)性大，人流周期性強(qiáng)的區(qū)域，高峰時(shí)段人員密度大，空氣質(zhì)量和環(huán)境舒適度不容易保證。此類區(qū)域空調(diào)設(shè)計(jì)裕量通常較大，可以采用變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組，必要時(shí)通過(guò)樓宇自控系統(tǒng)集成視頻監(jiān)視系統(tǒng)，根據(jù)人員流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化控制。

此外，對(duì)溫、濕度和潔凈度控制精度要求高的區(qū)域，需要設(shè)置中、高效過(guò)濾器，以保證新風(fēng)的潔凈度，避免院內(nèi)污染；而過(guò)濾器的增加必然會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)耗能的增加，在過(guò)濾器臟污的情況下，這種能耗浪費(fèi)將更甚。針對(duì)這種情況，可充分利用樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)提醒功能，加強(qiáng)維護(hù)工作。對(duì)有恒溫、恒濕及正、負(fù)壓要求的區(qū)域，要以保證環(huán)境參數(shù)滿足要求為主要任務(wù)，如對(duì)傳染病房和隔離病房等要保持微負(fù)壓、避免病菌擴(kuò)散；對(duì)兒科病房、ICU則要保持微正壓，以避免污染。對(duì)冷凍系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，在條件允許的情況下，可以通過(guò)合理應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，節(jié)能降耗。

總之，醫(yī)院建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及措施可歸納為八類，即減少冷負(fù)荷、提高制冷機(jī)組效率、充分利用自然冷源、降低水系統(tǒng)泵類設(shè)備電耗、降低風(fēng)機(jī)電耗、自然通風(fēng)、智能控制、余熱回收。對(duì)于新建醫(yī)院建筑，如能在考慮建筑主體節(jié)能的同時(shí)，再全面考慮空調(diào)系統(tǒng)綜合節(jié)能技術(shù)以及機(jī)電設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化節(jié)能措施，能夠大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用。

（3）醫(yī)院建筑對(duì)供電連續(xù)性及電能質(zhì)量要求高

持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)是醫(yī)院安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，醫(yī)院建筑的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中已經(jīng)充分考慮了供電連續(xù)性的問(wèn)題。但是，筆者在實(shí)際項(xiàng)目調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，很多醫(yī)院的供配電設(shè)備由于不間斷運(yùn)行，無(wú)暇進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，存在一定的故障隱患；部分關(guān)鍵設(shè)備超期服役無(wú)備件，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，后果將非常嚴(yán)重。要實(shí)現(xiàn)節(jié)能，不僅要考慮降低能源消耗的直接成本，更要保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，避免因供電問(wèn)題引發(fā)的故障和事故導(dǎo)致的間接損失。

近年來(lái)，醫(yī)院建筑廣泛應(yīng)用變頻設(shè)備、節(jié)能燈、開關(guān)電源、UPS等非線性負(fù)載，由此產(chǎn)生的大量諧波電流注入到電網(wǎng)中，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變，導(dǎo)致諧波污染。筆者在實(shí)際項(xiàng)目調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，醫(yī)院建筑中諧波問(wèn)題廣泛存在，但由于醫(yī)院現(xiàn)有供電設(shè)備檢測(cè)手段有限，維護(hù)人員缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，故一直未引起關(guān)注。

諧波會(huì)導(dǎo)致電力變壓器、電纜、發(fā)電機(jī)等供電設(shè)備損耗明顯增大，絕緣提前老化；電力電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)法正常投切，電力電容器介質(zhì)損耗增大、過(guò)熱，甚至被擊穿。一方面，這些情況會(huì)危害供配電設(shè)備安全，帶來(lái)故障和事故隱患；另一方面，發(fā)熱、噪聲和損耗都是電能做無(wú)用功的表現(xiàn)，這部分能耗與基礎(chǔ)能耗相關(guān)，但并未真正被利用，是節(jié)能潛力所在。

同時(shí)，系統(tǒng)諧波電流的大量注入將引起供電電源失真度上升。用電設(shè)備會(huì)受到供電電源失真度上升的影響，帶來(lái)一系列潛在風(fēng)險(xiǎn)，例如部分精密醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)異常故障；數(shù)據(jù)傳輸間斷并伴有工頻交流噪聲，導(dǎo)致傳送錯(cuò)誤、信息丟失等；含有電感、電容器件的電路溫度升高，提前老化，使用壽命明顯縮短等；保護(hù)裝置異常動(dòng)作，開關(guān)誤動(dòng)等。這些問(wèn)題會(huì)影響醫(yī)療設(shè)備的操作精度，嚴(yán)重時(shí)將威脅病患的生命健康安全。

目前世界上最先進(jìn)的諧波治理技術(shù)是采用動(dòng)態(tài)有源濾波器，根據(jù)能源監(jiān)測(cè)和管理平臺(tái)收集到的諧波污染情況進(jìn)行選型配置，對(duì)重點(diǎn)諧波源進(jìn)行就地補(bǔ)償，或?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)有源濾波器能夠針對(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)的諧波污染情況實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)諧波補(bǔ)償，響應(yīng)速度可達(dá)到100μs，對(duì)階躍變化諧波全響應(yīng)時(shí)間小于10ms，完全能夠應(yīng)對(duì)諧波快速變化的情況；能同時(shí)濾除2～60次諧波，擁有高達(dá)20KHz的IGBT開關(guān)頻率，濾波效率高；可同時(shí)兼顧濾波和無(wú)功補(bǔ)償，不會(huì)與系統(tǒng)發(fā)生諧振；能自動(dòng)限制100%額定容量輸出，不會(huì)發(fā)生過(guò)載的危險(xiǎn)；能提供易于操作的人機(jī)界面及用戶節(jié)點(diǎn)，便于監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。這一技術(shù)對(duì)于保障醫(yī)院建筑配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免因諧波問(wèn)題引起的故障停機(jī)、設(shè)備損壞、危害病患安全等間接損失，提高系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)間接節(jié)能有一定的意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要立足醫(yī)院建筑的能耗現(xiàn)狀，綜合考慮，整體規(guī)劃，建立用能管理規(guī)章制度，按照系統(tǒng)節(jié)能方法，制訂長(zhǎng)期節(jié)能工作計(jì)劃并分步實(shí)施，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)持續(xù)有效的節(jié)能增效，為締造良好的就醫(yī)環(huán)境，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會(huì)做貢獻(xiàn)！