医疗建筑综合能效管理平台

孙 靖

[施耐德电气(中国)有限公司, 上海 200062]



医疗建筑综合能效管理平台

孙 靖

[施耐德电气(中国)有限公司, 上海 200062]

介绍了医疗建筑综合能效管理平台的硬件架构、软件界面架构,分析了综合能效管理平台的设计与工程实施流程。提出医疗建筑综合能效管理平台是与医疗流程相结合的跨系统平台,需在架构和设计上打通医疗流程、能源供给、能源计量、主要能耗设备监控以及关键区域控制等多个系统,以保障能源使用的效果和效率。

医疗建筑; 综合能效管理平台; 硬件架构; 软件界面架构

孙 靖(1977—),男,博士,从事绿色建筑能效解决方案方面的工作。

0 引 言

医疗建筑每天不间断运行,存在大量高能耗的医学、影像设备,同时需要满足各种洁净度、压差、消毒等需求,因此其能耗及可靠性要求远高于普通商业或公共建筑。

GB 50314—2015《智能建筑设计标准》[1]医疗建筑部分中,明确在原有GB 50314—2006“建筑设备管理系统”中单独加入“建筑能效监管系统”,与“建筑设备监控系统”并列,表明政府在医疗建筑领域对于建筑设备运行精细化管理的重视,并且向着以能源和设备管理相结合的方向引导。然而,目前在实际操作过程中,建筑设备监控系统和建筑能效监管系统往往仍单独建设,导致这两个系统数据不通,衡量指标不一致,建筑能效监管平台仍停留在能源分项计量加部分统计信息面板层面,难以指导设备运行和管理[2-3]。

医疗建筑综合能效管理平台是与医疗流程相结合的跨系统平台,需要在架构和设计上打通医疗流程、能源供给、能源计量、主要能耗设备监控以及关键区域控制等多个系统,从而使能源、设备高效地服务于医疗流程。

1 医疗建筑综合能效管理平台架构设计

搭建医疗建筑综合能效管理平台需要打通多个系统的数据和流程。为避免多个系统之间数据相互整合的复杂性,从总体架构角度考虑,建议将各子系统整合到能源管理(能源供应侧管理)、设备管理(能源需求侧管理)以及医疗流程管理(行业应用)三大系统,然后再集成这三大系统,形成统一、供需双向、与行业应用结合的综合能效管理平台[4-5]。

(1) 能源管理系统。以电力管理系统为基础(鉴于电力是绝大多数医疗建筑的主要能源),整合能源计量及其他能源管理系统,实现能源的供给可靠性、能源管理以及能源网络设备资产管理等功能 。医疗建筑能源管理系统功能如表1所示。

表1 医疗建筑能源管理系统功能

(2) 设备管理系统。以建筑设备监控系统为基础(建筑设备监控系统监控暖通等高能耗系统,具有很强的集成和定制化能力),集成照明控制、病房控制以及洁净区域控制等高能耗设备监控系统,实现设备实时监控、环境监控以及必要的系统集成等功能。医疗建筑设备管理系统功能如表2所示。

表2 医疗建筑设备管理系统功能

(3) 医疗流程管理。医疗系统中大量的软件对医疗流程进行管理,鉴于应用于能效的信息、流程主要与门诊量、病床占用量以及手术室排班流程等相关,建议统一以医疗信息系统为接口,传输相关信息。

综合能效管理平台以建筑设备监控系统为基础,整合能源管理系统和医疗流程信息。医疗建筑综合能效管理平台架构如图1所示。

图1 医疗建筑综合能效管理平台架构

2 监控软件界面功能架构设计

医疗建筑综合能效管理平台集成众多子系统,需要对数据进行重新组合和再加工,满足不同使用者的需求。

按角色分类,医院中日常使用综合能效管理平台的人员主要包括后勤主管及以上的管理人员、负责各区域的巡回管理护士或护士长、各区域内工作的医护人员等。各专业的相关物业保障人员、专业工程师一般不会直接使用综合能效管理平台,利用各子系统的监控平台,已能完成各自系统的常规运维任务,只需对综合能效管理平台中定义的各项可靠性、控制效果以及系统/设备效率负责,出现异常时及时解决问题。

监控软件界面功能架构如图2所示。

图2 监控软件界面功能架构

以下仅给出综合能效管理平台部分界面,在具体项目中应根据实际情况和需求进行选择。

后勤主管以上的管理人员一般无需关注每个子系统的细节,关注重点是整合后的信息反映能源、设备以及空间的总体效率,当发现异常或不合理后,再关注设备细节或要求相关物业运维人员采取相关行动,从而优化后勤运营。

能源、设备以及空间效率管理的一些界面如下:

(1) 能耗效率总览,包括总体财务目标及能耗密度管理,电、水、汽系统综合评价,能源需量管理。能源效率界面如图3所示。

(2) 设备效率总览,包括区域设备状态概览、设备报警管理、设备综合效率管理。设备效率界面如图4所示。

(3) 空间效率概览,包括医疗运营数据集成及空间利用效率分析、单位医疗指标能耗分析。空间效率界面如图5所示。

图3 能源效率界面

图4 设备效率界面

图5 空间效率界面

负责各区域的巡回管理护士或护士长,以及具体在各区域内工作的医护人员对于平台交互界面的需求因区域而有所不同。本文结合手术室展现部分界面。

手术室集成监控界面如图6所示,包括洁净环境综合监控及节能控制(换气率状态切换等)、电力系统监控及报警(IT供电、绝缘监测、UPS等)、其他信息集成(如医用气体状态灯等)。

图6 手术集成监控界面

手术室综合管理界面如图7所示,包括手术室状态及主要运行参数管理;手术数量及时长辅助管理;手术室能效水平管理。

图7 手术室综合管理界面

手术室信息面板界面如图8所示,包括手术室环境监控及设定、手术室供电及供气故障报警、手术计时及相关报告。

图8 手术室信息面板界面

3 综合能效管理平台设计及工程实施流程整合

综合能效管理平台架构解决了数据互联互通,界面结构解决了数据整理,还需考虑各子系统在医疗建筑中的特殊应用。只有在设计及工程实施流程上进行流程整合,才能在实际使用过程中实现各系统的数据统一。

传统的设计及工程实施通常分系统独立进行,由于各专业的理解差异,形成的数据分类不一致,系统与系统之间耦合度差,甚至根本无法进行数据交叉对比、分析和优化。

如能源计量,部分国家及地方分项计量系统设计标准已经对总能耗、分项能耗、一级能耗节点、二级能耗节点,以及末端能耗大于多少时宜单独计量进行了定义。然而在实际实施过程中存在以下问题:

(1) 资金和投入产出关系,往往只能做到一级能耗节点覆盖,二级能耗节点需要进行优化设计。从配电回路和设备类型上考虑,往往无法达到最优。如根据设备功率,原设计中对大量消防动力设备进行了计量,计量点数占13.6%。实际上,消防动力使用频次极低,一般不会纳入能效考核指标,仅在变电所节点设置分类能耗统计,其他计量节点最多考虑就地非联网计量。同一项目中,原设计并未对空调末端进行二级能耗计量,然而空调末端使用状况往往是暖通空调效率的考核重点。根据统计分析,除风机盘管外(风机盘管由于数量众多,一般无法实现精确计量,可根据运行时间和风机档速进行估算考核),新风机组和空调机组中47%风机功率大于5 kW(根据项目实际情况分析后,计量点分界划分在5 kW,而非部分标准推荐的10 kW),这些设备占到所有新风机组和空调机组总能耗的78.7%,即在总计量点数中增加6.5%的投资,就可以实现空调末端设备78.7%的二级计量,为优化控制提供依据。

(2) 进一步细化,还可以分辨这些新风机组及空调机组的服务区域。对于服务区域负荷变化较大的设备,建议进行变频控制和重点计量。计量范围不仅包括风机电量计量,同时还包括热计量,从而可以用单元能源消耗量、空调末端能效比等能效指标衡量空调末端控制和管理的优劣,实现关键指标导向型的精细化闭环管理。

(3) 电能质量监控和电力计量可以通过同一套采集平台实现。因此,在表具的选择上还应区分进线、馈线、普通计量、特殊区域(如影像区域、手术室)等,针对不同区域对表具提出不同的计量、收费、电能质量追踪、故障分析及精度需求。

因此,要设计计量及电能质量监控系统,需要综合考虑计量、电能质量、建筑设备、楼宇自控、环境监测以及医疗区域或流程等需求。

医疗建筑综合能效管理平台设计及工程实施流程整合的关键是在项目全生命周期中(从项目定位到验收认证)整体把控整个平台架构、功能、接口规范以及系统逻辑关系的解决方案架构师,从区域、不同使用者角色的角度考虑,将项目咨询顾问的绿色/行业目标以及各子系统的具体设计/执行联系起来。

医疗建筑综合能效管理平台的设计及工程实施流程整合如图9所示。

图9 医疗建筑综合能效管理平台的设计及工程实施流程整合

4 结 语

医疗建筑综合能效管理平台可以有效地实现能源供应与需求双向管理,结合医疗流程,保障医疗建筑能源使用的效果和效率。本文提出的总体平台架构和界面架构是根据国内外多个实际项目的需求、实践及经验总结归纳而成的,在实际项目中由于各项目的具体情况不同要进行适当功能增减或调整。在整个项目过程中设计、执行流程的整合至关重要,其中把控整个平台架构、功能、接口规范以及系统之间逻辑关系的解决方案架构师对项目成功起到了很大作用。

[1] 智能建筑设计标准:GB 50314—2015[S].

[2] Chris Robots.绿色医院电气设计指南[M].北京:中国电力出版社,2014.

[3] 综合医院建筑设计规范:GB 51039—2014[S].

[4] 国家机关办公建筑和大型公共建筑用电分项计量系统设计标准:DB 33/1090—2013[S].

[5] 空气调节系统经济运行:GB/T 17981—2007[S].

Comprehensive Energy Efficiency Management Platform in Hospital Building

SUN Jing

[Schneider Electric(China) Co., Ltd., Shanghai 200062, China]

This paper introduced the hardware architecture and software interface architecture of comprehensive energy efficiency management platform in hospital building.The design and project implementation process of comprhensive energy efficiency management platform were analyzed.It is pointed out that the comprehensive energy efficiency management platform is a multi-operation system platform which combines with the medical processes.Considering on the architecture and design of comprhensive energy efficiency management platform,it is necessary to get through many systems including medical process,source supply,soure metering,main energy consumption devices monitoring,and critical regions controlling,in order to ensure the effect and efficiency of energy use.

hospital building; comprehensive energy efficiency management platform; hardware arhitecture; software interface architecture

TU 201.5

B

1674-8417(2016)09-0033-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.09.008

2016-06-29