研究型医院节能改造的思路与对策

李维城+王晓东

[摘 要]文章分析了当前能源消费与建筑能耗的现状，介绍了医院建筑的发展与能耗特点，阐述了研究型医院的内涵与特征，描述了其用能的要求与特点。从围护结构、冷热源系统、采暖空调系统、配电与照明系统、管理环节几个方面，指出了当前医院建筑所存在的能耗过高问题，并对其可开发的节能潜力进行了分析。在研究型医院的节能改造中，围护结构的节能改造属于重点。而对于采暖空调系统、冷热源系统、配电与照明系统、以及监控系统，应当选用适宜的节能技术进行处理。在管理环节的改造中，更需要合理的节能措施。同时，加强可再生能源的利用，不仅能够降低医院建筑的能耗，更有着极佳的经济与环境效益。

[关键词]医院建筑 能源消耗 研究型医院 节能改造

中图分类号：U211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0295-02

1.当前能源消费与建筑能耗现状分析

1.1 能源消费现状

随着经济的快速发展，人们的生活水平也有了显著的提高。与此同时，带来了能源消耗的持续攀升，历年的能源消费总量增长迅速，使得能源问题变得日益严峻。据统计数据显示，自2010年以来，全球石油的日消费增加量超过了300万桶，天然气与煤炭的消费增长速度均超过了7%，生物燃料的产量、可再生能源电量的增速更是超过了15%。人类的生存与发展，离不开能源的供应与支持。而我国人口数量众多，且能源結构不合理，利用率也相对较低。相比于其他国家而言，能源消耗的增幅较大，面临着非常紧张的能源形势。

1.2 建筑能耗现状

在我国的能源消耗结构中，建筑能耗占据了较大的比重，建筑的总能耗逐年攀升，占到了社会总能耗的近三分之一，建筑商品的能耗更是几乎翻了一番。建筑能耗的增长，主要取决于两个方面的因素。首先是为了改善建筑的室内环境、提高建筑服务水平，同时也增加了室内用能设备的数量。其次是由于在城市化进程中，城市人口的数量有了显著的增长，从而增加了建筑的用能人数。随着城市人口数量的增长，城市能源的消费量与废物的排放量，也会相应的成比例增长。相比于普通建筑，大型公共建筑的能耗往往更高，甚至能够达到10倍的数量级。在巨大的能源消耗量面前，发展节能建筑显得尤为迫切[1]。

2.医院建筑的发展与能耗特点

公共建筑的能耗，在建筑能耗中占据的比例较大。据统计数据表明，在城镇建筑总面积中，公共建筑的面积所占比例不及4%，但却消耗了30%的用电量。在城市化快速发展的大环境下，各个城市的公共建筑数量，还将会出现高速增长。在众多的社会公共场所之中，医院的功能特殊而复杂，承担了为患者诊疗、休养、康复等综合性功能，且数量和规模增长迅速。医院的人员密度往往较大，且存在着流动性强的特征，在人员比较密集的地方，空气质量普遍较差。医院的用能系统也因此相对复杂，以空调方式为例，既要保证运行时间，还有着舒适性的要求。尤其是手术室所用的工艺空调，由于备战时间长的特点，决定了其高水平的能耗特征。随着人们生活水平的提高，对医疗保健也有了更高的要求，由此促进的医院规模的持续扩大。从大中型医院的发展过程来看，对于医院规模的扩大往往十分重视，通过建设医院工作用房、扩增医院病床数、配套购进大型医疗设备等措施，以不断扩大医院的规模。相比于其它公共建筑，医院建筑的能耗可超出近一倍。随着医疗机构数量的快速增加，极大的增长了医院的建筑能耗，导致医院的运行成本与能耗剧增[2]。

3.研究型医院的用能要求与特点

3.1 研究型医院的内涵与特征

随着国家在公共服务领域投入的持续加大，以及深化医药卫生体制改革的大环境，对医院的发展模式提出了新的要求。为了更好的为人民群众提供优质的卫生服务，开展研究型医院建设，日益成为当前发展的大势所趋。研究型医院集医疗 、教学 、科研于一体，以临床科研为突破口，通过获得高水平的科研成果，在提高临床诊治水平的同时，培养更多高层次的医学人才，从而实现医院的可持续发展。建设研究型医院，离不开高标准的医疗设施，更需要积极转变发展的方式。具体到能源消耗方面，要避免高耗能高污染的粗放模式，在坚持节能降耗的理念下，积极采取有效措施，以促进医院综合能耗水平的不断降低[3]。

3.2 用能要求与特点

医院的运作离不开能源，更需要电力、医疗气体等不间断的能源供应，在用能方面不仅要求安全稳定，还追求节能省钱。一旦出现电力中断、医疗气体供应不连续的情况，将会对患者造成生命威胁，必须确保用能设备的稳定运行。因此，开展研究型医院建设，必须确保能源供应的安全与稳定。在可持续发展的理念下，应当走节能降耗、科学管理的路线。同时坚持以人为本的人性化理念，充分体现出以病人为中心。

医院的用能系统，主要由医疗设备、办公设备、照明、采暖空调、电梯、食堂等组成。不同的设备有着各自的使用规律，且有着较高的灵活性控制特点，运行的时间也不一致。给用能管理工作带来了较大的难度，需要多个专业与团队的指出。其中，照明、采暖空调、电梯，是医院节能的重点，占到了医院整体用能的80%以上。在日常的医疗业务管理中，应当积极引用新的管理技术，不断创新管理机制，以实现对油、气、水、电等资源的高效利用。不仅能够降低运行的成本，更实现了研究型医院节能降耗的整体目标。

4.医院建筑存在的问题与可开发的节能潜力

4.1 围护结构

对于建筑年代较为久远的医院建筑，框架和砖混，是其主要的结构形式。由于外墙大都没有保温，传热系数相对较高。一些建筑景观在屋顶增设了架空隔热层保温，仅能降低非透光部分传热系数。加上外窗大都采用单层透明玻璃，传热系数数值处于偏高水平。而新建的医院建筑，所采用的透明玻璃幕墙面积较大，外窗外遮阳技术的应用也相对较少。因此，大部分医院建筑，其围护结构的性能参数，还有着很大的改进空间。可以通过在外墙增设保温层、更换双层中空玻璃、在采光屋顶处贴窗膜、添加外遮阳设施等方式，能够有效的降低建筑围护结构的热传递，达到减少空调负荷、提高节能率的目的。

4.2 冷热源系统

目前医院的冷水机组、锅炉，往往存在着选型偏大的问题，不仅会增加初投资，更导致了运行成本的提高。冷冻水的进出口温差往往较小，加上不合理的冷水机组运行策略，容易产生污垢热阻而降低机组的传热系数与性能系数。锅炉烟气产生了大量的余热与凝结水，目前的回收利用情况整体不佳。应当更换高效的锅炉、制冷设备，按实际冷、热的需求对冷、热源进行控制。引入蓄能空调技术，将高峰期的用电量有效转移，不仅能够提高發电机组的效率，更降低了空调系统的能耗，还提升了经济效益。对于可再生能源和余热，要充分的合理利用与回收，以减少能源浪费[4]。

4.3 采暖空调系统

由于医院建筑的采暖水泵选型偏大，其工作状态表现为大流量、小温差，加上采暖空调水系统的水力不平衡，其输送能效比严重偏高。空调采暖系统的阀门、管道、分汽缸等设备，存在着严重的保温层破裂现象，有些设备甚至没有保温。室内温度盲目提高，新风系统存在堵塞，风机盘管水系统的不完善，风机功耗变频措施，都加剧了采暖空调系统的耗能。水力平衡问题的解决，可以采取平衡措施，节能率可达15%左右。而采用变频控制技术、将全热交换器设置在排风中、以及加强末端调控，都会在不同程度上达到节能的效果。

4.4 配电与照明系统

目前医院的配电与照明吸引，由于偏低的变压器负荷率，导致其供电品质普遍不高。高效节能灯具的使用比例偏低，现场分散手动控制，依然是照明控制的主要方式，能耗水平长期居高不下。针对到医院电气设备多、使用率高的特点，往往需要数量较多的大容量变压器，一方面可以设置季节性的变压器，另一方面考虑选用专用变压器。同时，在低压侧安装节电器，能够有效减少运行的铁损与铜损，可降低约5%的建筑总能耗。此外，高效节能型光源的使用，对照明控制回路进行调整，都能够达到降低用电量与节能的目的。

4.5 管理环节

目前医院对空调系统的用能管理，为根据房间功能与使用时间的不同，实施分区、分时化的管理，分项计量系统也尚未设置。在房间温度的设置上，存在着夏季偏低、冬季偏高的现象，造成了能源的浪费。加上医患人员在节能意识方面的不足，缺乏有效的能源管理奖惩制度，能源浪费的现象屡见不鲜。应当采用差异化的用能管理方式，进行分项计量改造，尽可能的避免能源的浪费。同时，加大节能宣传工作的力度，制定合理的规章制度，避免人为造成的不必要浪费，进而获得较好的节能效益[5]。

6.基于研究型医院的节能改造技术思路

6.1 围护结构的节能改造

对于医院建筑的墙体，可增设外墙的内外保温，处理好冷热桥和结露，能够达到较好的节能效果。而屋面节能的改造，可以架设坡屋面，并对保温及防水构造进行重新铺设。必要时重新翻修防水层，加铺隔汽层或低吸湿率的材料，或者在屋顶种植植物。在外围护结构中，门窗处于开口部位，属于能耗较高的部位。可以选用节能型的隔热材质更换整窗、窗扇或加窗，并采用橡塑封条增加气密性，以提高其保温隔热性能与热舒适效果。对于透明玻璃幕墙，则可采用内外贴膜的方式进行处理[6]。

6.2 采暖空调与冷热源系统

对现有设备的节能潜力进行充分的挖掘，如采用增设变频装置、定期检修清洗除垢等措施，不仅可以减少投入，还提供了系统的能效。如依然无法满足使用需求，可以考虑更换设备。在整个空调系统中，水泵是高能耗的设备，约占其耗能总量的20%。增设水泵变速控制装置、采用叶轮切削技术、调节皮带、进行风热回收等措施，既提高了输送效率，更节省了能耗。冷热源系统的节能改造，则需要选择适宜数量与容量的机组，以及性能系数高的设备，充分利用自然能、水蓄热与废热。既降低了能耗，又满足了不同季节的温度需求。

6.3 配电、照明与监控系统的节能技术

所使用的机电产品，如断路器、接触器等，不得属于国家命令禁止的范围。且满足节能评价值。当变压器无法满足能效限定值时，应当在所计算投资回收比符合要求之后，配合供电部门对其进行更换。对于原有的监控系统，可添加控制器、传感器，或嵌入其他控制系统，需要原实施方的配合，开放高级密码、对不同控制系统的接口进行处理。如原控制系统必须废弃，需要增加新控制系统，应尽可能的保留原有的传感器、执行器等标准信号，只对控制器与软件部分进行更换，在减少造价、加强能源管理的同时，节约了建筑的能耗[7]。

6.4 改造管理环节的节能措施

完善能源管理系统的运行机制，可设置专职的能源管理岗位，对医院建筑的用能情况进行记录与分析。实现照明系统的自动控制，实现最优化的灯具开启数量与照明时间。对电脑、办公等设备，要加强节电管理，节约办公用电。提高医护人员的节能意识，强化节能管理制度，实现行为节能的目标。通过监测室内CO2的浓度，合理控制新风量，防止出现新风量过大或室内空气品质过差等问题。做好空调系统的维护保养，实施空调水泵的变频控制。既可以避免系统能耗的增加，还有助于室内空气品质的改善[8]。

6.5 加强可再生能源的利用

可再生能源的利用，在研究型医院的节能改造中，是一项新的突破点。首先，应当加强地源热泵的应用，热泵机从大地所吸收的冷量与热量，属于无污染、高效的能源，可以向建筑物供冷、供热。既降低了医院建筑的运行成本，有着理想的节能效果，还减少了CO2的排放量，经济与环境效益极佳。其次，太阳能属于重要的可再生能源，可在医院建筑的屋面等处，安装太阳能集热板、太阳能光伏系统，能够节省大量的常规能源。再次，污水热能连同热泵机组，且运行工况稳定。能够产生较高的能效比，可达电采暖能源利用率的3～4倍。不仅达到了节能降耗的效果，还实现了对生活医疗污水的合理利用。

参考文献

[1] 周聪.医院建筑综合节能改造技术的探讨与研究[J].绿色建筑.2016/03.

[2] 田伟，李瑞杰，周志仁.上海医院建筑节能改造案例分析[J].建筑科学.2011/04.

[3] 王延军.论研究型医院的内涵、特征和建设路径[J].解放军医院管理杂志2.011/05.

[4] 俞卫刚，沈晋明.医院节能改造误解及释疑[J].中国医院建筑与装备.2013/04.

[5] 庄明轩.节能改造在医院的应用[J].机电工程技术.2012/12.

[6] 袁向东，郭凇含.绿色医院与整体节能改造[J].现代医院.2012/03.

[7] 屈敏，徐新美.医院建筑节能改造现状与创新[J].建材与装饰.2016/43.

[8] 和卫彦，李兴盛，杨涛.综合性医院建筑的节能探讨[J].粉煤灰综合利用.2011/02.