淺談醫院智能配電能效平台在能耗管理的創新應用

摘要：本文通過分析既有醫院建築能源消耗情況，以北京某專(zhuan) 科醫院B醫院為(wei) 研究對象，統計分析其2015-2019年能源消費情況，結合數據及相關(guan) 措施分析，提出在做好能源數據監控與(yu) 統計的基礎上，實施有效的係統性技術節能與(yu) 管理節能措施，不斷提升現代醫院能源管理水平，實現節能降耗降本增效的目標。

關(guan) 鍵詞：現代醫院管理能耗分析節能措施

1引言

資源的日益消耗和環境保護帶來的壓力是製約我國長遠發展的重要瓶頸，節能降耗是我國能源發展方麵的基本國策，而需求側(ce) 的節能降耗儼(yan) 然已是重要的解決(jue) 途徑。隨著可持續發展理念不斷深入人心，建設節約型醫院的概念已逐漸普及，2017年開始我國相繼出台《關(guan) 於(yu) 建設現代醫院管理製度的指導意見》和《關(guan) 於(yu) 開展建立現代醫院管理製度試點的通知》，明確了醫院節能降耗工作要求，並將“降低萬(wan) 元收入能耗支出"納入三級公立醫院績效考核指標中，節能工作的有效開展成為(wei) 衡量醫院運營效益的重要指標，也是完善醫療體(ti) 製改革的重要保障。

另一方麵，醫療建築結構複雜，醫療設施設備種類繁多，因對生命質量和生命安全的特殊需求，眾(zhong) 多用能設施需全天24小時不間斷工作，在醫院運行中存在大量的能源和資源消耗，能耗量遠遠超過一般建築物能耗。因此，在保障醫療服務運行穩定，又滿足醫療服務不斷增長需求的同時做好節能降耗工作，是對醫療機構能源管理的重大挑戰。更由於(yu) 自2020年以來受疫情影響，醫院整體(ti) 診療量下滑，在營收額降低和防疫帶來的成本上升的雙重影響下，醫療機構作為(wei) 重點用能單位更需要節能增效、降低成本，故做好能源成本精細化管理應成為(wei) 現代醫院經營管理的重要工作之一。本文以B醫院能源統計數據為(wei) 基礎，對醫院用能情況進行了詳細分析及節能增效措施探討。

2 B醫院及建築基本情況

B醫院是一所集醫療、教學、科研、預防和保健於(yu) 一體(ti) 的全麵發展的三級甲等口腔專(zhuan) 科醫院。作為(wei) 全國僅(jin) 有的兩(liang) 個(ge) 口腔醫學（一級學科）先進。2019年門急診服務群眾(zhong) 176.02萬(wan) 人次，年收治住院病人7796人。醫院建築麵積60285平方米，主要建築物包括門診樓、綜合樓、科研樓、教學樓、行政樓及洗衣房、食堂等。

3 B醫院能耗分析

1. 能源消耗的構成及總量

為(wei) 了便於(yu) 統計分析醫院的能源消費情況，將不同種類能源參照GB/T2589-2008《綜合能耗計算通則》折算成標準煤，折算係數如表1所示。

由於(yu) B醫院2020年受肺炎疫情影響，業(ye) 務量及各項能耗整體(ti) 下降，相應數據不具有代表性，在此不做分析。本文對B醫院2015-2019年能源消費情況進行整理統計（見表2），由圖1可以看出，醫院自2015年至2019年能源消耗總量呈逐年降低趨勢，降低率為(wei) 2.3%，2019年較2015年共降低22.92%。由圖2可以看出，醫院能耗能源構成以市政熱力、電和天然氣為(wei) 主，分別占醫院總能耗的44%、31%和24%，其他種類能源消耗量僅(jin) 占醫院總能耗的1%。

1. B醫院資源投入及服務產(chan) 出的能耗評價(jia)

由圖3和圖4數據可見，B醫院2015-2019年的人均能耗和平均業(ye) 務量能耗都是呈逐年降低的趨勢，2019年數據相較於(yu) 2015年分別降低了31%和33%，均大於(yu) 醫院能源消耗總量的降低率。說明醫院的整體(ti) 是在不斷發展的，無論是院內(nei) 職工人數作為(wei) 醫院的資源投入，還是院內(nei) 業(ye) 務量作為(wei) 醫院的服務產(chan) 出都在穩步增長。故可以排除醫院規模減小或某些相關(guan) 條件作為(wei) 影響因素給數據分析帶來幹擾。

1. 能源費用支出

由圖5可知，2015-2019年B醫院能源費用從(cong) 1427.54萬(wan) 元降低至1341.89萬(wan) 元，減少了6.0%。由圖6得出，醫院電費、市政熱力費、天然氣費和水費的支出，分別占能源支出的55%、22%、13%和9%，是主要能源費用支出的四類項目；其他能源支出總和占比1%。根據近年來國務院發布的《關(guan) 於(yu) 建設現代醫院管理製度的指導意見》《關(guan) 於(yu) 開展建立現代醫院管理製度試點的通知》及《關(guan) 於(yu) 加強三級公立醫院績效考核工作的意見》等文件精神，反映醫院節能降耗工作情況的“降低萬(wan) 元收入能耗支出"指標成為(wei) 公立醫院績效考核指標之一，通過圖7數據可知，B醫院在5年間萬(wan) 元收入能耗支出逐年下降，2019年相較於(yu) 2015年降低了53.13%。

4 B醫院節能舉(ju) 措

上文提到，B醫院能源費用種類構成以市政熱力、電、天然氣和水為(wei) 主，四者在醫院能源費用的占比高達99%。因此，若要降低醫院能耗支出，實現節能降耗，必然要在這四類能源應用方麵開展節能舉(ju) 措。根據節能途徑的不同，節能措施可以分為(wei) ：技術節能與(yu) 管理節能。前者是通過采用技術手段，提高能源利用效率，達到節能目的；後者是實行科學管理及力求經濟結構省能化，合理組織生產(chan) 降低能耗。

1. 技術節能措施

在節電方麵：醫院針對現有的38台開水器，加裝自控裝置避免無效加熱，減少了日均耗電量。此舉(ju) 每年可節約電量20.52萬(wan) 度，電費按0.94元/度計算，年節約電費19.29萬(wan) 元；醫院還將電閘重新規劃，為(wei) 每個(ge) 辦公室或診室設立獨立電閘或電源，避免一閘多管，節約用電。此外，醫院通過將全部扶梯由雙速控製變為(wei) 三速控製等一係列輔助措施，做到應改盡改，以達到節約用電的效果。

在天然氣技術節能方麵：院內(nei) 天然氣的使用部門有鍋爐房、職工食堂、營養(yang) 食堂三個(ge) 部門，而鍋爐房的燃氣使用量占總量的絕大多數，達到90%，故而欲降低天然氣的能耗，須對鍋爐的整體(ti) 係統進行節能改造。為(wei) 實現節能減排，鍋爐房自2016年下半年至2017上半年進行整體(ti) 改造，使用了更為(wei) 節能的燃燒機及鍋爐配套係統，並對院內(nei) 輸氣係統跑冒滴漏的部分進行更新。通過改造2015-2019年醫院天然氣能源消耗從(cong) 989.22tce下降到640.73tce，表4為(wei) 改造前後鍋爐房天然氣使用量。

在市政熱力節能方麵：市政熱力主要為(wei) 醫院提供生活熱水、冬季空調熱源及暖氣熱水。醫院住院病房區設有獨立浴室，病人住院期間洗浴用水沒有任何限製，生活熱水浪費情況時有發生，造成了醫院不必要的運營成本。為(wei) 此醫院在病房浴室內(nei) 增加了IC卡水控製消費係統，患者持卡每日定量消費。同時，將普通沐浴花灑改為(wei) 空氣注入式沐浴花灑，空氣與(yu) 水的比例為(wei) 1:3，既達到節約熱水的目的，又不影響使用體(ti) 驗。此外醫院近年來通過不斷對全院老舊管路及閥門進行更換、普通龍頭改用節水龍頭等措施，減少跑冒滴漏事故的發生，避免維修時需要對整層樓進行泄水從(cong) 而造成的大量水及熱能資源的浪費。2015-2019年間市政熱力能源消耗從(cong) 1758.38tce下降到1183.43tce，節能效果好。

在節水減排方麵：醫院對原有的直飲水處理控製係統進行了全麵自動化升級，增加了智能化的變頻控製係統，同時對陳舊腐蝕嚴(yan) 重的管線進行了更換，並將管線進行了合理化布局，不僅(jin) 提升了直飲水水質，還大大降低了係統跑冒滴漏等故障的發生頻率，以降低水資源的浪費。此外上述病房熱水IC卡控製舉(ju) 措據測算也可節約用水2525.11m3。

1. 管理措施

將節能降耗內(nei) 容納入科室績效考核指標中。根據科室節能工作響應度及完成情況，與(yu) 科室考核相掛鉤，節能工作完成情況與(yu) 年終科室評優(you) 掛鉤，進而加強院內(nei) 全體(ti) 職工的重視程度，將節能工作真正納入醫院管理常態工作中。

設立科室節能管理員。為(wei) 將醫院節能降耗的長遠目標落實到科室與(yu) 個(ge) 人，醫院每個(ge) 科室都設立一名節能管理員，負責傳(chuan) 達及落實醫院各項節能工作的計劃、指令、政策，推進醫院節能製度與(yu) 措施在各個(ge) 科室的落實。同時組織科室人員學習(xi) 正確使用能源，對於(yu) 耗能設備設施出現的問題能夠及時發現並通知相關(guan) 維修人員，對科室內(nei) 不合理的用能方式及時製止，防止用能浪費的現象發生。在宣講方麵協助醫院進行節能宣傳(chuan) 教育，總結交流，推廣節能經驗，將節能管理工作形成院—科—個(ge) 人的結構層次，充分發揮各層級主觀能動性。

強化節能減排宣傳(chuan) 。每年6月全國節能宣傳(chuan) 周，醫院充分響應號召，開展全院節能宣傳(chuan) 活動，發放節能環保手冊(ce) 和節能法規政策手冊(ce) 等宣傳(chuan) 文件。召開節能管理培訓會(hui) ，邀請院外專(zhuan) 家麵向全院節能管理員及相關(guan) 職工進行節能培訓，科普並答疑探討節能降耗常識，起到了良好宣傳(chuan) 作用。

開展全院清潔生產(chan) 審核工作。醫院為(wei) 了響應政府號召推廣服務業(ye) 清潔生產(chan) 審核工作，也為(wei) 了全麵係統地分析醫院在能源管理中存在的問題，醫院於(yu) 2018年起開展清潔生產(chan) 審核工作，並在2019-2021年針對審核產(chan) 生的全部改進方案部署實施，製訂了新一輪清潔生產(chan) 審核工作計劃、方案實施計劃及職工的培訓計劃，其中，中高費項目包括直飲水係統改造項目、汙水處理站升級改造項目、冷水機組改造項目、能源監管係統改造升級工程、LED燈具改造，以此來保證清潔生產(chan) 的實施效果。對照《B醫院清潔生產(chan) 技術指標》表，方案實施後醫院所有指標限定值達到清潔生產(chan) 三級水平。同時建立清潔生產(chan) 管理製度及獎勵辦法，增加員工節能減排的積極性。

5 AcrelEMS-MED醫院能源管理平台

5.1平台概述

AcrelEMS-MED醫院能源管理平台充分結合《醫療建築電氣設計規範》《綠色醫院建築評價(jia) 標準》、《醫院建築能耗監管係統建設技術導則》等行業(ye) 規範、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質量、智慧用電相關(guan) 指標以及其他用能指標，並與(yu) 國家能源政策與(yu) 用能模式改革結合。能夠輔助醫院後勤管理人員進行能源供應係統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況，為(wei) 醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平台。

5.2平台組成

安科瑞醫院能源管理係統建立基於(yu) 雲(yun) 平台的“監、控、維"一體(ti) 化的能源管理係統，從(cong) 數據采集、設備控製、數據分析、異常預警、運維派單、係統架構和綜合數據服務等方麵的設計，幫助醫院後勤管理部門全麵了解醫院能源運行情況，關(guan) 注消防和電氣安全，及時預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站18luck新客户端係統、變電所運維雲(yun) 平台，配電房綜合監控係統，能耗管理係統，智能照明控製係統，智慧消防平台，電氣火災監控係統，消防設備電源監控係統，防火門監控係統，消防應急照明和疏散指示係統，充電樁管理係統，電能質量治理解決(jue) 方案，醫療隔離電源解決(jue) 方案。

5.3平台拓撲圖

5.4平台子係統

5.4.1醫院18luck新客户端解決(jue) 方案

18luck新客户端係統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，並與(yu) 保護設備和遠方控製中心及其他設備通信，實時掌握供電係統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

18luck新客户端係統主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀(yi) 表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀(yi) 表，用於(yu) 測控出線回路電氣參數和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償(chang) 裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源係統狀態進行監測。

5.4.2醫院變電所運維雲(yun) 平台解決(jue) 方案

AcrelCloud-1000電力運維雲(yun) 平台采用多功能電力傳(chuan) 感器、無線通信、邊緣計算網關(guan) 及大數據分析技術，通過智能網關(guan) 采集現場數據並存儲(chu) 在本地，再定時向雲(yun) 平台推送數據。平台采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內(nei) 通過短信和APP發出告警信號。平台通過手機APP下發運維任務到工作人員手機上，並通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷並做消缺處理。

5.4.3醫院配電房綜合監控係統解決(jue) 方案

Acrel-2000E配電室綜合監控係統，可實現開關(guan) 櫃運行監控、高壓開關(guan) 櫃帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體(ti) 監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控製等設備進行聯動控製。實現動力環境各數據的檢測與(yu) 設備控製，優(you) 化動力環境，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現配電動力環境的分布式遠程管理。

5.4.4醫院能耗管理係統解決(jue) 方案

對建築各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建築能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①　搭建醫院智慧能源管理係統的基本框架，對各個(ge) 用能環節進行實時監測；

②　排碳數據化：通過係統可實現建築單位內(nei) 人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實現建築單位內(nei) 區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位麵積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭(zheng) 排名：各個(ge) 科室能耗對比，實現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，並根據能耗監測管理係統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為(wei) 能耗運營管理部門提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，並根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀(yi) 表故障進行報警，提高係統信息化、自動化水平。

5.4.5醫院智能照明控製係統解決(jue) 方案

醫院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控製係統，在提升醫生和患者的體(ti) 驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應控製做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決(jue) 照明用電。

ASL1000智能照明控製係統可以實現場景控製、時間控製、區域控製、光照度感應控製以及紅外感應控製等多種控製方式，能有效避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

係統在配電箱內(nei) 的模塊主要有總線電源、開關(guan) 驅動器、IP網關(guan) 、耦合器、幹接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控製現場的模塊主要有光照度傳(chuan) 感器、紅外傳(chuan) 感器和智能麵板。有人經過可以設定紅外感應控製亮燈，人離開後在設定的時間內(nei) 熄燈，智能麵板等手動控製設備，可實現自動控製、現場控製和值班室遠程控製相結合。

5.4.6醫院智慧消防平台解決(jue) 方案

智慧消防雲(yun) 平台基於(yu) 物聯網、大數據、雲(yun) 計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，並對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"需求。從(cong) 火災預防，到火情報警，再到控製聯動，在統一的係統大平台內(nei) 運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平台直觀地看到每一棟建築物中各類消防設備和傳(chuan) 感器的運行狀況，並能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nei) ，相關(guan) 報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guan) 人員。

5.4.7醫院電氣火災監控係統解決(jue) 方案

電氣火災監控係統作為(wei) 火災自動報警係統的預警子係統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、剩餘(yu) 電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過現場總線構成一套完整的預防電氣火災的監控係統，數據可集成至企業(ye) 消控室監控係統。

  醫院電氣火災監控係統以建築為(wei) 單位設置，采集數據後上傳(chuan) 至值班室監控主機，實現對建築電氣安全預警。現場設置的傳(chuan) 感器監測配電係統回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發出報警信號，關(guan) 注門診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發熱等問題。

5.4.8醫院消防設備電源監控係統解決(jue) 方案

醫院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監控係統主要功能就是用於(yu) 監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

消防設備電源監控監控係統采用消防二總線，以建築為(wei) 單位設置區域分機采集消防設備電源狀態，區域分機通過二總線接收多台傳(chuan) 感器的電壓、電流信息和開關(guan) 狀態信息，以此實現對消防設備電源工作狀態的實時監視。

5.4.9醫院防火門監控係統解決(jue) 方案

醫院防火門數量比較多，由於(yu) 部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控係統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災後自動關(guan) 閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控係統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用於(yu) 監測和控製防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號，指示故障報警部位並保存故障報警信息。發生火災時，關(guan) 閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向安全區域擴散。

5.4.10醫院消防應急照明和疏散指示係統解決(jue) 方案

醫院人員流動性強，密度大，消防比較複雜，一旦發生火災，疏散指示係統非常重要。消防應急照明和指示係統可以和火災報警係統聯動，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，並可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

5.4.11醫院有源諧波治理係統解決(jue) 方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會(hui) 產(chan) 生大量諧波，諧波使電能的生產(chan) 、傳(chuan) 輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chan) 生振動和噪聲，並使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力係統局部並聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會(hui) 引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂(luan) 。對於(yu) 醫院的精密化驗設備可能會(hui) 產(chan) 生幹擾。

為(wei) 了消除配電係統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網2~31次諧波幹擾。

AnSinI係列有源電力濾波裝置，以並聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從(cong) 變流器中產(chan) 生一個(ge) 和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量並實時注入電力係統，從(cong) 而實現諧波治理和無功補償(chang) 。

5.4.12醫院充電樁係統解決(jue) 方案

醫院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理係統通過物聯網技術對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決(jue) 物業(ye) 、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁係統可實時遠程完成啟動充電、強製停止、單價(jia) 設置等控製指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付後，係統發起充電請求，控製二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警；能夠遠程控製，提供財務報表和數據分析等功能。

5.4.13醫院醫療隔離電源解決(jue) 方案

《民用建築電氣設計規範》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷後，重大醫療危險的場所，應采用電力係統不接地（IT係統）的供電方式。同時《醫院潔淨手術部建築技術規範》GB50333-2002中規定：2類醫療場所在維持患者生命，外科手術和其他位於(yu) 患者周圍的電氣裝置均應采用醫用IT係統。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心髒監控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的醫療隔離電源解決(jue) 方案是針對醫療Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重症監護室對電源安全性和可靠性的要求，並符合國家相關(guan) 標準。

5.5相關(guan) 平台部署硬件選型清單

5.5.118luck新客户端係統硬件配置