合同能源管理在医院建筑节能改造中的应用

高燕

上海市嘉定区妇幼保健院

0 引言

在低碳环保、可持续发展为基本国策的时代背景下，节能减排是城市建设及城市改造过程中的关键一环。据统计，我国单位面积的建筑能耗是发达国家的3～4倍，在我国大多数城市中，90%以上的公共建筑存在能耗过高的问题，年平均能耗强度可达80～400 kWh/m2，其中照明及暖通空调能耗是主要部分。因此，针对既有建筑特别是公共建筑开展节能改造是实现节能减排目标的关键工作内容，而开展合同能源管理则是充分调动用能单位节能改造积极性，并有效利用市场资源，最终落实节能减排目标的有效途径。医院建筑作为典型的公共建筑类型之一，具有用能需求多样、用能系统复杂、单位面积能耗强度高等特点，因此采用合同能源管理模式进行节能改造，充分借助市场资金及节能服务公司的技术优势，是实现节能减排目标、建立节约型公共结构的重要手段。

本文对合同能源管理的概念内涵、发展现状、扶持政策、改造技术以及常见的商业模式进行概述，并以医院建筑改造项目为案例，对其合同能源管理的实施方案、商业模式、以及风险管控进行介绍，旨在为我国公共建筑特别是医院建筑的节能改造提供参考依据。

1 合同能源管理概述

1.1 概念内涵

合同能源管理（Energy Performance Contracting，简称EPC，在国内又称Energy Management Contracting，即EMC）起源于20世纪70年代的美国，其内涵是指由专业的节能服务公司与用能单位签订能源服务合同，为用能单位提供节能诊断、融资、改造、运维等服务，并以节能效益分享的方式回收投资成本并获得合理利润的商业服务模式。该模式对用能单位而言，不仅可以降低其节能改造的投资成本与技术风险，还可以充分调动其开展节能改造的积极性[1]。

1.2 发展现状

近年来，随着城镇化进程的不断加快，我国经济社会的发展越来越受到环境、资源的制约，节能减排工作的重要性愈发显著，针对存量既有建筑开展合同能源管理是落实节能减排目标的有效途径。我国自20世纪90年代初开始探索合同能源管理在国内的应用，在世界银行和全球环境基金（GEF）的支持下，通过示范、引导和推广，节能服务产业迅速发展，专业化的节能服务公司不断增多，服务范围已扩展到工业、建筑、交通、公共机构等多个领域[2]。据统计，截止到2016年，我国的合同能源管理产值已达到1 250．26亿元，项目投资额已达到412．43亿元，实现的节能量已达到1 648．39万tce[3]。

1.3 相关政策

国家发改委等部门于2010年发布了《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展意见》（国办发[2010]25号），财政部相应出台了《合同能源管理财政奖励资金管理暂行办法》（财建[2010]249号）。各地政府也针对合同能源管理相应出台了支持政策，以上海市政府为例，近年已陆续发布了《上海市加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展实施意见的通知》（沪府办发[2010]21号）、《上海市合同能源管理项目财政奖励办法》（沪经信法[2010]833号）、《上海市年节能减排（应对气候变化）专项资金管理办法》（沪府办发[2017]9号）、《上海市工业节能和合同能源管理项目专项扶持办法》（沪经信法[2017]220号）、《上海市公共机构合同能源管理项目管理办法》（沪府办规[2018]17号）等文件，从政策引导及资金扶持上给予大力支持，以促进合同能源管理及节能服务产业的健康快速发展。

1.4 改造技术

既有建筑节能改造是一项系统工程，主要涉及建筑围护结构改造、暖通空调系统改造、照明灯具系统改造、生活热水系统改造、能源管理及楼宇自控系统改造等多个技术领域。对住宅建筑而言，建筑围护结构（如屋顶、外窗等）是主要的改造对象，而对大型公共建筑而言，机电用能系统则是改造的重点。例如，医院建筑的能源消耗主要以电力、空调、热水为主，用能需求量大且用能特性较为稳定，因此其节能改造的重点对象是空调系统及生活热水系统，改造内容主要涉及供能主机系统、输配管网系统、末端控制系统、节能运行管理等方面。此外，将传统灯具替换为LED节能灯具已是节能改造的常规内容之一，根据医院的用能特性，将其与智能控制系统相结合，可有效降低医院的照明能耗。

1.5 商业模式

历经多年的发展，合同能源管理在我国已形成了较为成熟的商业应用模式，主要包括三种类型，即节能效益分享型、节能量保证型、能源费用托管型[1]。节能效益分享型是指节能改造工程的投入按照节能服务公司与用能单位的约定共同承担或由节能服务公司单独承担，当项目完成后，用能单位在一定的合同期内，按比例与节能公司分享由项目产生的节能效益。节能量保证型是指由用能单位独立投资，节能服务公司向用能单位提供节能服务并承诺保证项目节能效益。能源费用托管型是指用能单位委托节能服务公司出资进行节能改造及运行管理，并按照双方约定将能源费用交由节能服务公司管理，同时节省下来的能源费用归属节能服务公司的。上述三种合同能源管理的商业模式也可以根据具体情况形成多种复合型商业模式，近年绿色金融的快速发展也进一步促进了合同能源管理模式的不断完善及成熟[4]。

2 医院建筑合同能源管理案例简介

本文以上海市嘉定区妇幼保健院为例，对其采用合同能源管理的改造方案、商业模式、实施流程、经济效益以及存在问题进行简要分析，旨在为我国医院建筑采用合同能源管理模式进行节能改造的进一步推广提供参考。

2.1 项目概况

上海市嘉定区妇幼保健院始创于1950年，是一所集医疗、保健、科研及教学为一体的现代化二级甲等妇幼保健专科医院。医院于2012年整体搬迁至嘉定新城，院区总建筑面积3．4万m2，院区共建设2栋楼，其中主楼由门诊综合楼、妇幼所楼、医技住院楼组合而成，辅楼为医院餐厅。门诊综合楼与妇幼所楼为地上三层，医技住院楼为地上八层，地下一层为设备用房及车库。院区核定床位300张，常驻人数为636人，年门急诊量约46万人次，院区的实景如图1所示，总平面示意图如图2所示。

图1 上海市嘉定妇幼保健院实景图

图2 上海嘉定妇幼保健院总平面示意图

上海市嘉定妇幼保健院的主要用能类别包括电力、天然气和水，主要用能系统包括暖通空调系统、生活热水系统、照明系统、电梯系统、给排水系统、变配电、医疗设备和其他系统。其中，空调冷源采用3台制冷量为810 kW的螺杆式冷水机组，配备4台功率为30 kW的冷冻水泵（已采用变频装置）及4台功率为30 kW的冷却水泵（采用工频运行）。空调热源采用2台制热量为2 100 kW的燃气热水锅炉，配备4台功率为7．5 kW的循环热水泵。生活热水系统与空调热源共用2台锅炉，采用容积式换热器制取生活热水。空调末端采用风机盘管加新风系统，部分区域采用多联机系统及分体式空调系统。医院照明灯具采用传统灯具，灯具类型主要为T8格栅灯、节能筒灯。医院原本设有BA系统，但未进行有效维护，在改造前已无法使用，空调及生活热水系统的启停控制及运行参数设定主要通过人工操作进行管理。此外，医院设有分项计量能耗监测系统，但无法实现分楼层及分科室计量。据统计，医院在改造前一年的能源费用约500万元。

2.2 改造方案

近年来，随着医院的能源系统逐渐老化，设备效率也逐渐下降。为了加强医院的节能管理，降低能耗消耗水平，创建绿色节能医院，进一步发挥医疗公共机构在节能减排方面的示范作用，医院专门聘请专业的节能服务公司对院区的能源系统进行了节能改造，具体实施的改造内容包括空调系统、生活热水系统、照明灯具、能耗监测及楼宇BA系统等方面改造。其中，空调系统改造采用了12台高效风冷热泵机组（单台制冷量为135 kW，制热量为140 kW）替换原有的空调冷热源设备。生活热水系统改造采用了3台高效空气源热泵热水机组（单台制热量为80 kW）替换原有的生活热水系统。照明灯具系统将原有的T8格栅灯、节能筒灯替换为LED节能灯具。能耗监测系统在原始系统的基础上进行了分楼层及分科室计量。楼宇BA系统进行了整体修复，并针对新增系统进行了集成设置，可实现对各设备的远程统一控制。在改造过程中，将空调系统的原始末端控制器（机械式温控器）替换为联网型液晶温控器，并将其集成到BA系统中，实现智能群控。此外，增设一套节能宣传展示系统，用于播放医院节能改造相关视频，倡导行为节能并宣传节能相关知识。医院的总体改造情况如图3所示。

2.3 商业模式

图3 节能改造方案示意图

医院的节能改造工作始于2018年3月，历经前期的能源审计、方案设计、招标采购、施工安装、系统调试等工作内容，最终于2019年9月完成了竣工验收。此次改造采用节能效益分享型与节能量保证型相结合的合同能源管理模式，前期项目改造的投资成本由节能服务公司独立承担，合同分享期为9年。截止目前，改造后医院的能源系统已投入运营100余天，预期年节能率可达到15%以上，年可节省费用约100万元，年可节约329．1tce。在节能效益分享期内，若因医院的建筑业态、用能设备、运行规律、极端天气等不可预见因素导致能耗发生较大变化时，可对该部分能耗进行修正，进而核算实际节能率。此外，在分享期内，由节能服务公司负责改造系统的日常运营及维护，当分享期结束后，改造的设备资产移交医院管理，节能效益则由医院独享。

2.4 风险管控

节能改造项目采用合同能源管理存在多种不确定性风险因素[5]，例如包括技术风险、组织管理风险、节能量风险等。上海市嘉定妇幼保健院的节能改造工作在实施过程中也存在各种风险问题，例如前期改造方案的设计不够完善导致实际改造投资成本增加，原始竣工资料缺失导致现场实施难度加大，施工阶段需要停水停电可能会影响医院的正常运营，新增设备需要采用吊装方式进行安装存在安全隐患，运营阶段存在节能量不确定性等问题。

采用合同能源管理模式进行节能改造是一项系统工程，涉及到前期勘查、方案设计、招标采购、施工安装、竣工调适、运维管理以及后评估等全过程工作，而医院建筑的用能需求及运营特性又有其特殊性，在节能改造过程中不可避免的存在诸多现实困难及风险因素，在节能改造流程中每一个环节的决策失误都会影响到后续工作，从而对最终的节能效益造成影响。因此，为有效规避上述风险隐患，在医院建筑实施节能改造的前期需要充分收集项目信息，需要对改造方案进行充分论证，确保改造方案的合理性与经济性。在施工期间需要充分考虑并评估施工改造对医院运营造成的影响，采取有效措施从而尽可能规避各类安全风险隐患。在运营阶段需要有效落实系统调试工作，加强医院的后勤运维水平，在保障医院正常安全运营的基础上充分挖掘各类用能系统的运行节能潜力，并不断完善优化医院的后勤运维管理制度及工作流程，同时加强医院内部的节能宣传工作，最终为达到预期的节能效益奠定坚实的基础。

3 结语

医院建筑采用合同能源管理进行节能改造，可以在低成本投资的条件下实现能源系统的更新换代，借助节能服务公司的技术优势，可以有效提升医院的后勤运维管理水平，在实现节能效益的同时，也有助于医院树立绿色节约型公共机构的社会形象，因此有必要在全社会进行大力推广。与此同时，医院采用合同能源管理进行节能改造也存在各类风险因素，关于在项目实施的全过程中如何采取有效措施以充分应对这些风险因素还有待进一步探索。