浅析武汉某大型医院的能耗分析及节能管理措施研究

浅析武汉某大型医院的能耗分析及节能管理措施研究

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：在武汉地区的空调季节，因为天气的原因，大型综合医院的能耗是十分惊人的，如何分析医院的能耗分布并据此做出有针对性的能耗管控，对于节约医院资金、降低成本和减少能耗浪费都具有重大意义

关键词:能耗分析；节能管理；措施

0引言

随着我国医疗卫生事业的发展，医院的建筑规模和医疗设备都有了很大程度的改善，同时医院的能源消耗也在不断增加，如何在保障医疗质量的基础上进行节能减排成为了医院能源管理面临的一个重要课题。2019年1月16日，国务院办公厅下发了《关于加强三级公立医院绩效考核工作的意见》，这是以国字号名义下发的直接针对三级公立医院绩效考核的指导性文件。文件明确将“万元收入能耗支出”作为医院成本管控的重要指标，主要目的就是控制成本、降低能耗、避免能源浪费。为此我院在对自身能源消耗分析的基础上，采用了一些有效的节能管理措施，取得了良好的效果。

1医院的能耗费用数据分析

经过对医院前三年的平均能耗数据分析，可以发现武汉的空调季分为夏季制冷和冬季采暖，从能源的消耗数据上也可以明确的看到7月和1月为两个能耗的高峰，4月则多为能耗较低的月份。经过深入思考后，可建立简单的能耗计算模型，近似认为4月为医院医疗设备和照明耗能的月平均值，其他月份减去4月的能耗部分则全部为空调能耗，从中可以看出全年空调能耗超过医院总能耗的40%，有的月份如7月和1月空调能耗占到65%以上。

2医院的能耗问题分析

根据上述分析可以得出，空调能耗是医院的耗能大户，控制和降低了空调能耗，医院的能耗就会有明显的下降。围绕上述论点，医院后勤组织技术人员对医院空调从设备选型、施工方式及工艺流程到使用管理方法进行了逐一的分析，发现存在较多的问题。

（1）医院当初在建设时规划比较宏大，考虑到了后期多个建筑的整体规划，在先期设计施工中心制冷机房的时候，提前选择了预留后期其他建筑冷量的制冷机组，但在建设完成制冷机房后，由于医院战略调整和建设资金的原因，导致后期建设无法实现，原有的制冷机组选型过大，能耗浪费比较严重。此外，当初机组的选型在现在看来较为老旧，为离心制冷机组，虽然性能稳定，技术成熟，但目前更新的磁悬浮制冷机组的技术更为先进，节能会更为明显。

（2）在前期医院建设制冷机房的时候，因为施工组织不紧凑，施工计划不完善，导致制冷设备到货安装时夏天空调季也临近，原计划布置冷却塔的屋面不能确认满足承载冷却塔载荷，导致冷却塔应急安装在马路另一侧地面上。因冷却塔与机组的高差不足和距离较远原因，冷却塔一直进水和补水不畅，致使机组冷却效果不佳，耗能严重。

（3）为了美化医院立面环境，解决医院空中管道架空纵横，电缆网线密布的混乱情况，在未详细分析调研和方案论证的基础上，仓促施工将所有空中管线入地，意图干净医院蓝天。但实际我院紧邻武汉长江，地下水位很高，一年后地下管道保温层进水，导致空调管道常年被地下水直接浸泡，夏季制冷时降温了地下水，冬季采暖又加热了地下水，能耗比较严重，且由于不是采用的共同沟模式，修理也变得比较困难。

（4）医院职工普遍缺乏空调节能意识，感觉能耗浪费跟自己毫无关系，但病房太热和太冷却影响了自身的环境舒适度，因此每年空调的开启时间毫无规律，仅根据临床的投诉和院领导的命令来完成。空调开启后，公共区域的门窗无人管理，患者抽烟和其他原因开窗通风十分常见，能耗浪费随处可见。

3医院的节能措施

（1）设备的选型和及时更新。医院的能耗设备设施在设计选型时，需要根据当时实际情况进行选择，不要过于贪大求全，对于未来不确定的建设规划，应该谨慎考虑预留余量，必要时可以采用模块化机组设计等方式预留后期建设接口。对于我院现在存在的实际选型较大，机组使用时间又较短不便报废更换的情况，综合考虑后选择购置了一台磁悬浮制冷机组与之并联，选型功率则按目前建筑的实际负荷计算，将原有机组设备作为备用机组，一方面通过新机组降低实际使用能耗，另一方面用旧机组保证在新机组故障时的病房冷源安全。

同时对医院目前使用年限较长的罐式换热器进行修理，作为备用。另外并联采购一套板式换热器作为主要采暖设备，换热效率明显提高，无论噪音还是易用性都明显改善，且解决了“一供一备用”的能源安全问题。

施工方案及工艺流程的改进。由于上述医院地下管道埋设的不利因素，在精心设计规避正面，兼顾施工隐蔽和建筑物立面美观后，医院将地下埋设的空调管道重新架空并保温，对实在不能架空的路段则采用多层套管密封保温的方式，降低了管网的能耗浪费。

针对医院冷却塔存在的进水不畅的问题，医院在请专业的检测单位对房屋结构承载检测加固后，将冷却塔移到了制冷机房的屋顶上。通过利用屋面的高差，冷却水可以自流进制冷机组，解决了管路长和水流少的问题。冷却塔的能耗降低了，机组的效率也提高了，同时还节约出来了一大片的土地做停车位。

房屋维护结构的保暖效果也直接的影响到空调能耗的高低，除了在设计时考虑建筑物的保温材料以外，平时进出的大门、公共场所的窗户都需要做保温隔热处理，如安装隔热门帘、风幕、过厅或双门隔断等；天井的玻璃屋面在太阳的直射下耗能严重，可以采用在空调季铺设防晒网等方式做隔热处理，

（3）管理的规范和落地。第一，邀请医疗、护理、院感及客户服务部门进行探讨，兼顾国家公布的空调开启条件，综合制定适合我院的空调开启标准，用客观的指标要求后勤按条件及时操作。同时对全院职工进行能耗费用的讲解，增强职工的主动节能意识。第二，对于不好管控的公共区域，安排物业人员进行巡视，制定就近的保洁或保安管理负责制度，落实公共区域门窗及时关闭管理，减少能源浪费。同时安排质量控制人员对临床和职能部门进行巡视，加强监管，加大考核力度。第三，制冷班组的操作人员需要随时关注制冷机组进出水温的变化，做好动态调整。锅炉班人员需要在注意锅炉安全的情况下，根据天气等因素调整锅炉燃烧效果，控制排污及燃烧时段，降低燃气消耗。第四，对后勤操作人员提出的合理建议积极采纳，对操作班组主动管控的行为和节能效果给予及时的奖励。

4实施节能措施的效果

经过近一年的持续改造优化，各类设备设施的运行更加的流畅合理，医院能源安全有了备用保障，节能效果也十分突出。经统计上述综合措施实行后，本年度能耗同比降低了15%，降低能耗100万元左右，为医院节约了较大的经费。同时通过一年的节能管理和不断的节能意识教育，临床医护人员的节能意识大大增强，不仅日常随手关灯关窗，而且对后勤的能源管理十分理解和配合，达到了年初制定的综合节能的预期目标。

5Acrel-EIOT能源物联网云平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

（2）应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

（3）平台结构

（4）平台功能

◆电力集抄

电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。

变压器监控

配电图

◆能耗分析

能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。

能耗概况

◆预付费管理

1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；

2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；

3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；

4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；

5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；

6）报表中心：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出。

预付费看板

◆充电桩管理

通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。

充电桩看板

◆智能照明

智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。

监控页面

◆安全用电

安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现及时的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。

◆智慧消防

通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理“精细化”的实际需求。

（5）系统硬件配置

分类	产品型号	外观	产品功能
无线测温	ARTM-Pn		可监测电压、电流、频率、有功功率、无功功率、电能，可接收60个无线温度传感器温度
ATC600		ATC600有2种工作模式：终端(-C)、中继(-Z)，可根据项目布局选择配置。可接收240个无线温度传感器温度
光伏监控	AGF

	光伏电池串开路报警，可以配合组串电压进行综合判断；带3路开关量状态监测，用于采集直流断路器、防雷器等输出空接点状态；一次电流采用穿孔方式接入，安装方便；测量元件采用霍尔传感器，隔离测量电流20A；电压测量功能可测量母线电压DC1500V
电力监控	AEM96

	三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出
APM系列

	全电量测量，四象限电能，复费率电能，仪表内部温度测量，总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量及需量(包含时间戳)。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月值和上月值(包含时间戳)。中文显示，有功电能0.2s级。
预付费	DDSY

	单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。
DTSY

	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。有功电能计量（正、反向），A、B、C分相正向有功电能，支持4个时区、2个时段表、14个日时段、4个费率需量及发生时间，实时需量，历史冻结数据购电记录；8位段式LCD显示、背光显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能0.5s级。
智能抄表	ADL200

	单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。总电能计量（反向计入正向），3个月历史电能数据冻结存储；8位段式LCD显示；有功电能脉冲输出；有功电能精度1级，无功电能2级。
ADL400		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量。（正、反向）有功、无功电能计量；A、B、C分相正向有功电能计量；2-31次谐波电压电流；12位段式LCD显示、背光显示，电能精度0.5s级。
ADW210		4路三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率值记录；需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持12路开关量输入4路开关量输出；支持12路测温4路剩余电流测量；有功电能精度1级。
ADW300

	三相电压、电流、功率、功率因数、频率测量；电压电流相角、电压电流不平衡度测量；电压电流2-31次分次谐波及总畸变测量；当月及上三月的电压、电流、功率值记录；需量及上十二月历史需量记录；事件记录、复费率、四象限电能及历史电能记录；支持4路开关量输入、2路开关量输出；支持4路测温；支持1路剩余电流测量；支持本地显示及按键设置；有功电能精度1级。 通讯方式：支持RS485通讯、Lora无线通讯、4G通讯；WIFI通讯
直流电能表	DJSF1352		1.精度：1级或0.5级，带±12V电压输出用于霍尔传感器供电 2.测量：电压、电流、功率、正反向电能，支持双路计量。
电气	ARCM300-Z		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，2 路开关量输入，支持断电报警上传
AAFD-DU

	监测故障电弧、漏电、温度 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出
充电桩	ACX系列		充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 支持投币、刷卡，扫码、免费充电，
AEV_AC007

	额定功率7kW,单相三线制，防护等级IP65,具备防雷保护、过载保护、短路保护、漏电保护、智能监测、智能计量、远程升级，支持刷卡、扫码、即插即用。 通讯方式：4G、蓝牙、Wifi
智慧照明	ASL200

遥控输出 两路无源干接点（开关量）输入 两路无源常开触点（开关量）输出

6结语

医院是人流量较大的公共场所，患者和医护人员对于节能没有太大的关注，相对临床收入来说后勤能耗的支出不太显眼，但医院能耗的管控不仅有利于降低医院的成本支出，增加医院的收益，而且也减少了社会资源的浪费，对医院和社会效益均具有很大的积极意义。

参考文献

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[5]企业微电网设计与应用手册2022.05版.

[6]汤志刚.武汉某大型医院的能耗分析及节能管理措施研究

审核编辑 黄宇