“互联网+”绿色医院建设节能技术综述

秦荣昌

QIN Rong-chang

（北京泰豪智能工程有限公司）

(Beijing Tellhow Intelligent Engineering Company Limited)

“互联网+”绿色医院建设节能技术综述

秦荣昌

QIN Rong-chang

（北京泰豪智能工程有限公司）

(Beijing Tellhow Intelligent Engineering Company Limited)

医院作为高能耗的公共建筑之一，大约是普通建筑的2～3倍。面对构成复杂的医院建筑能耗，在当前国内、国际节能环保的环境下，借助“互联网+”推动绿色医院建设已成大势所趋。本文着重从绿色建筑建设、绿色能源建设、绿色环境建设、绿色管理建设4个方面，对创建绿色医院的关键技术进行阐述，提出在依托“互联网+”技术构建绿色医院能源管控体系的同时，绿色医院建设应大力开发可再生能源，从而实现医院的可持续发展。

节能技术；可持续发展；医院

【Keywords】energy saving technology; sustainable development; hospital

1　引言

医院作为城市基础配套的公共建筑，是城市的绿色生命线，然而医院却是高能耗的公共建筑之一，据相关调查表明，医院建筑是普通公共建筑能耗的2-3倍。如何确保医院在提供高质量的医疗服务的同时，最大限度地节约能源，提高医院能源利用率，推动节能减排创建绿色医院，已经成为摆在医院管理工作面前的一道难题，更关系到医院的可持续发展。

住房和城乡建设部发布第1003号公告，批准《绿色医院建筑评价标准》为国家标准，编号为GB/T 51153—2015，自2016年8月1日起实施。根据《绿色医院建筑评价标准》的核心内容，绿色医院建设包括“绿色建筑，绿色能源，绿色环境，绿色管理”4大要素，围绕这几大要素进行的绿色医院建设技术也体现出“健康空间、低能消耗、舒适环境、智能管控”等特点。

2　医院绿色建筑建设

医院建筑结构设计应从医院建筑功能出发，在满足复杂的医疗流程工艺的前提下，做到洁污分明，体现人流、物流的便捷性，最大限度发挥医院各个区的功能，让医疗区域、医疗资源和设备达到最佳的配置。

建筑物体形系数越大，建筑物消耗的能量就越多，所以，医院建筑形体上应该尽量减少凹凸的设计，使得医院建筑与外界的接触最少。目前很多国外的医院建筑采取圆塔形，这样建筑与外界的接触最少，达到最好的节能效果。

另外，在有遮阳措施下，加大外窗的可开启面积，为利用自然通风创造条件，减少机械通风的使用频率。

在医院建筑进行材料选择时，要多采用节能、可再利用、健康环保的新型建筑材料，如：保温隔热材料、新型化学建材和各种废物的加工利用等。

3　医院绿色能源建设

根据对医院建筑内能源消耗分类的研究，在医院全年能耗中，空调制冷与采暖系统能源消耗占到总耗能的约40%～50%，照明占到约10%～20%，全年能耗的15%～20%用于生活热水、医用、厨房用蒸汽等。所以，医院照明系统及空调系统的节能建设对绿色医院整体建设意义重大。以下就医院照明系统及空调系统的节能建设核心技术进行论述。

3.1照明系统

3.1.1高效节能光源技术

要降低医院照明系统的能耗，根据照明用电量的公式，首先要提高照明效率，选择高效的光源，目前调研的数据显示，多数医院的室内照明灯具以T8为主，LED或T5灯具的替代是实现照明系统节能的关键技术路径。

LED或T5灯具具有不同的特性和使用场合，灯具的替代上也要根据实际需求有所选择。

T5灯具相对LED灯具，采购成本低，使用成本高，因此，采用T5灯具替代的节能改造方法，前期投入较小，但其节能效果较LED灯具要低。

3.1.2智能照明控制技术

照明系统的节能除了选择节能光源、灯具的同时，还要有智能化的照明控制系统。

智能照明系统利用计算机网络技术、无线通讯及传感技术等，通过日程控制器、热线传感器和照度传感器等传感器件，组成分布式无线或有线照明控制系统，通过预设定的程序，根据某一区域的用途、功能、使用时间段及室外光照度情况等来自动控制医院照明的开启和照度。

智能照明系统通过对医院内各个区域的照明灯具进行系统的集中远程控制，满足了医院对不同区域灯光实际使用需求，加强了对医院各区域照明用电的科学管理，提高了照明系统的使用效率和灯具的使用寿命，减少了医院照明的运维费用，从而大大降低了医院的照明能耗。

3.2空调系统节能技术

在医院能耗中，空调系统占据一半以上的比例。大部分医院建于2005年以前，热工性能差，制冷/供暖负荷大。医院空调系统的能耗比普通建筑能耗高的主要原因是室内空气指标标准高、新风量大、运行时间长，各房间对空气环境的需求都不尽相同，特别是净化手术室部分的高效、亚高效过滤器也间接增加了新风阻力，增加了能耗。以下列举几项空调系统节能降耗的关键技术：

3.2.1智能模糊控制技术

中央空调智能模糊控制系统采用先进的计算机技术、模糊控制技术、系统集成技术和变频调速技术 , 实现了中央空调冷媒流量系统运行的智能模糊控制, 科学地解决了中央空调能量供应按末端负荷需要提供，在保障空调效果舒适性的前提下，最大限度地减少了空调系统的能源浪费，达到了最佳节能目的。

智能模糊控制系统不仅对中央空调冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机等各个环节进行全面控制，而且采用系统集成技术将各个控制系统在物理上、逻辑上和功能上互连在一起，实现它们之间的信息综合、资源共享，在1个计算机平台（模糊控制器）上进行集中控制和统一管理，实现中央空调全系统的整体协调运行和综合性能优化。

以冷冻水系统的控制示例：冷冻水系统采用最佳输出能量控制。当环境温度、空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至模糊控制器，模糊控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，实时计算出末端空调负荷所需的制冷量，以及各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的最佳值，并以此调节各变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在模糊控制器给出的最优值。

3.2.2变频控制技术

现阶段主流的中央空调系统变频控制技术主要应用于压缩机变频控制和冷冻、冷却水泵变频控制。

压缩机进行变频控制，实现了主机随室内负荷的变化而变化，始终处于最佳运行状态，可以实现年均节能30%以上。在采用多机并联制冷方式在非满负荷工况下运行时，开机先运行全部压缩机，当冷冻水出水温度降至 8℃以下后，满负荷工作1～1.5h后再关闭部分压缩机，剩余压缩机变频运行维持制冷量，此时，冷冻水出水温度会在 9～12℃波动，依然能够满足制冷需要，节能效果显著。

冷冻、冷却水泵采用变频控制技术主要是根据水泵输送能耗的变化即流量的变化来改变冷冻（却）水系统中循环水泵的电机转速的方法来实现的。常见的变流量控制方式主要有压差变流量控制、温差变流量控制。

3.2.3冰蓄冷技术

冰蓄冷空调技术的原理是在电力负荷低谷期启动压缩机运转，采用制冷机冷却冰水制冰，利用制冷介质的显热或潜热特性，用一定方式将冷量存储起来。在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，需要使用空调，而又不适宜运转冷机组的时间，即可让夜间所储存的冰溶化，吸收空调冰水的热量，把储存的冷量释放出来，达到冰水冷却的效果，如此即可将白天尖峰时段的冷气用电量，转移至夜间用电低谷时段，以满足建筑物空调的需要。

冰蓄冷中央空调技术转移高峰电力、开发低谷用电、优化资源配置、保护生态环境，节省运行费用，降低运行成本。

3.2.4地源热泵技术

地源热泵是以大地为热源对建筑物进行空气调节的节能新技术。应用地源热泵系统可夏季供冷、冬季供暖。由于地源热泵可显著降低运行费用，已受到越来越广泛的关注，被认为是最有前途的空调系统之一。地源热泵系统又分为土壤源（GCHP）热泵和水源热泵。

地源热泵利用地下浅层地热资源（包括地下水、土壤或地表水等），通过输入少量的高品位能源（如电能），即可实现热量从低温热源向高温热源的传递，地能分别在冬季和夏季作为低温热源和高温热源。在冬季，把地能中的能量“取”出来，提高温度后，供给室内的热用户；在夏季，把室内的热量“取”出来，释放到地层当中去。

图1　医院建筑能源管理平台构架图

4　医院绿色环境建设

根据最新《绿色医院建筑评价标准》，绿色医院环境评价除了照明、噪声外，空气参数是一项重要的评价指标。

我国部分建筑的室内空气污染要比室外严重2～3倍，而这种情况，在医院更加严重。医院人口众多，人流复杂，细菌、病毒到处有，消毒药水、药剂气味使得医院的空气污染愈加严重。为了健康和安全，医院的室内环境的净化建设势在必行。

2012年卫生部颁发的《医院空气净化管理规范》提出了6种非自然通风医院环境空气净化技术措施：

1）集中空调通风系统（含净化消毒装置）；

2）空气洁净技术；

3）循环风紫外线消毒器；

4）静电吸附式空气消毒器；

5）紫外灯照射消毒；

6）能使消毒后空气中的细菌总数≤4/15 CFU /5min，直径9cm的其他空气消毒产品。

医院不同部门、不同功能区域可采用不同空气净化技术：

手术部一般采用循环风紫外线空气消毒器或静电吸附式空气消毒器；紫外线灯照射消毒等。

普通病房一般采用静电吸附式空气净化空调系统。

对于呼吸道传染病患者出院后病室的消毒则采用紫外线灯照射消毒或化学消毒技术。

5　医院绿色管理建设

医院绿色管理建设分3个层面，首先，要建立、健全医院的节能降耗规章制度，提高全员绿色环保、节能的意识。其次，依靠医院建筑能耗管理系统平台的技术手段对全院的能耗分项计量、实时监测、统计与动态分析，为节能降耗提供良好的数据支撑。最后，通过建立基于BIM的建筑设备可视化管理平台，通过对医院建筑设备的可视化管理，提高医院建筑设备日常运维效率，减少人员、时间消耗，降低运维总成本。

5.1医院建筑能耗管理平台

医院耗能种类繁多，除了冷、热、电、水、燃气、燃油外，还有各种医疗气体。医院各种设备使用规律各不相同，且运行时间长。因此医院能耗构成复杂，能耗管理难度大，针对这一特点，建立一套符合《医院建筑能耗监管系统建设导则（试行）》的医院建筑能耗管理平台（见图1）尤为重要。

医院建筑能源管理平台利用各种能源计量设备、通过无线网络技术、工业控制技术和计算机软件技术等，实现医院能耗的分类计量（如：电、水量、应用气体、热能等）及分项计量（如：空调用电、动力用电、照明插座用电、生活热水等），实现能源在线监测、能耗分析管理、能耗报警、能耗成本核算、重点能耗跟踪分析等功能，评估医院的节能潜力，提高医院能耗管理水平。

5.2基于BIM的建筑设备可视化管理平台

医院机电设备数量、种类繁多，目前医院机电设备的运营管理和维护，还是采用传统的设备运行管理方法，依托纸质资料和二维图形等信息来支撑设备的运营管理和维护，这种方式费工、费时、费力，并且容易出错。

BIM（建筑信息模型）技术是1个数据丰富，面向对象的智能化、参数数字化的模型架构，具有可视化、信息集成、信息共享、模拟性强等特点。

基于BIM的建筑设备可视化管理平台利用BIM 信息整合的特点，将设备各类信息整合到BIM 模型中，进行设备信息集成，实现信息的快速查询和统计，利用BIM 技术3D 可视化的特点，对建筑设备的运行维护状态、成本超支情况、设备处置决策等信息进行可视化的表达与展示，同时，使设备维护管理人员快速识别、记录、修改、更新设备位置及状态信息，制定合理的运行维护计划，分配专人专项维护工作，跟踪一些重要设备的维护工作历史记录，做出设备使用预警判断，大大提高了维护效率，节约了人力物力成本。

BIM中包含的大量建筑设备信息能够顺利导入现有的资产管理系统，这对于资产管理而言，大大减少了系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入。此外，由于传统的资产管理系统本身无法准确定位资产位置，通过BIM结合RFID的资产标签芯片还可以使资产在建筑物中的定位及相关参数信息一目了然，实现精确定位，快速查询，减少了资产管理的人力、物力的消耗。

图2　建筑设备BIM图与现场对比

6　结语

基于围护结构、绿色照明、空调自控、空气净化4大节能技术进行绿色医院建设的同时，还应依托云计算、大数据、物联网、“互联网+”等相关信息技术，构建线上医院建筑能耗管控平台、基于BIM的建筑设备可视化管理平台，实现医院能耗管控的互联化、信息化、智慧化，形成完整的绿色医院能耗管控体系。“互联网+”下的绿色医院建设在节能降耗的同时也要开源，根据医院当地的气候条件、自然资源，加大可再生能源如：太阳能、风能、地热能等的开发和利用，以减少对有机能源的依赖。

[1] 胡振中，陈祥祥，王亮,等，基于BIM的机电设备智能管理系统【J】.土木建筑工程信息技术，2013（1）：86-88.

[2] 张俊. 医院电气能源管理与技能措施【J】.科技与企业，2013（24）：89-90.

[3] 朱永松，罗蒙，甘宁,等.大型综合性医院节能挂历的分析与对策【J】.中国医院，2011,15（2）：73-75.

“Internet +” Green Hospital Building Energy-Saving Technology Overview

【Abstract】As one of the high energy consumption of public buildings, hospital is about 2-3 times that of ordinary buildings. In front of the complex building energy consumption in the domestic and international energy conservation and environmental protection of the environment, promoting green hospital construction with the help of “Internet +”has become the trend of The Times. This article has expounded the key technologies for creating the green hospital emphatically from the green building construction, green construction, green environment and green management. The green hospital construction should vigorously develop renewable energy, realize the sustainable development of hospital, based on “Internet +” technology of building green hospital energy control system.