李維城+王曉東

[摘 要]文章分析了當前能源消費與建筑能耗的現(xiàn)狀，介紹了醫(yī)院建筑的發(fā)展與能耗特點，闡述了研究型醫(yī)院的內涵與特征，描述了其用能的要求與特點。從圍護結構、冷熱源系統(tǒng)、采暖空調系統(tǒng)、配電與照明系統(tǒng)、管理環(huán)節(jié)幾個方面，指出了當前醫(yī)院建筑所存在的能耗過高問題，并對其可開發(fā)的節(jié)能潛力進行了分析。在研究型醫(yī)院的節(jié)能改造中，圍護結構的節(jié)能改造屬于重點。而對于采暖空調系統(tǒng)、冷熱源系統(tǒng)、配電與照明系統(tǒng)、以及監(jiān)控系統(tǒng)，應當選用適宜的節(jié)能技術進行處理。在管理環(huán)節(jié)的改造中，更需要合理的節(jié)能措施。同時，加強可再生能源的利用，不僅能夠降低醫(yī)院建筑的能耗，更有著極佳的經濟與環(huán)境效益。

[關鍵詞]醫(yī)院建筑 能源消耗 研究型醫(yī)院 節(jié)能改造

中圖分類號：U211 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）19-0295-02

1.當前能源消費與建筑能耗現(xiàn)狀分析

1.1 能源消費現(xiàn)狀

隨著經濟的快速發(fā)展，人們的生活水平也有了顯著的提高。與此同時，帶來了能源消耗的持續(xù)攀升，歷年的能源消費總量增長迅速，使得能源問題變得日益嚴峻。據統(tǒng)計數(shù)據顯示，自2010年以來，全球石油的日消費增加量超過了300萬桶，天然氣與煤炭的消費增長速度均超過了7%，生物燃料的產量、可再生能源電量的增速更是超過了15%。人類的生存與發(fā)展，離不開能源的供應與支持。而我國人口數(shù)量眾多，且能源結構不合理，利用率也相對較低。相比于其他國家而言，能源消耗的增幅較大，面臨著非常緊張的能源形勢。

1.2 建筑能耗現(xiàn)狀

在我國的能源消耗結構中，建筑能耗占據了較大的比重，建筑的總能耗逐年攀升，占到了社會總能耗的近三分之一，建筑商品的能耗更是幾乎翻了一番。建筑能耗的增長，主要取決于兩個方面的因素。首先是為了改善建筑的室內環(huán)境、提高建筑服務水平，同時也增加了室內用能設備的數(shù)量。其次是由于在城市化進程中，城市人口的數(shù)量有了顯著的增長，從而增加了建筑的用能人數(shù)。隨著城市人口數(shù)量的增長，城市能源的消費量與廢物的排放量，也會相應的成比例增長。相比于普通建筑，大型公共建筑的能耗往往更高，甚至能夠達到10倍的數(shù)量級。在巨大的能源消耗量面前，發(fā)展節(jié)能建筑顯得尤為迫切[1]。

2.醫(yī)院建筑的發(fā)展與能耗特點

公共建筑的能耗，在建筑能耗中占據的比例較大。據統(tǒng)計數(shù)據表明，在城鎮(zhèn)建筑總面積中，公共建筑的面積所占比例不及4%，但卻消耗了30%的用電量。在城市化快速發(fā)展的大環(huán)境下，各個城市的公共建筑數(shù)量，還將會出現(xiàn)高速增長。在眾多的社會公共場所之中，醫(yī)院的功能特殊而復雜，承擔了為患者診療、休養(yǎng)、康復等綜合性功能，且數(shù)量和規(guī)模增長迅速。醫(yī)院的人員密度往往較大，且存在著流動性強的特征，在人員比較密集的地方，空氣質量普遍較差。醫(yī)院的用能系統(tǒng)也因此相對復雜，以空調方式為例，既要保證運行時間，還有著舒適性的要求。尤其是手術室所用的工藝空調，由于備戰(zhàn)時間長的特點，決定了其高水平的能耗特征。隨著人們生活水平的提高，對醫(yī)療保健也有了更高的要求，由此促進的醫(yī)院規(guī)模的持續(xù)擴大。從大中型醫(yī)院的發(fā)展過程來看，對于醫(yī)院規(guī)模的擴大往往十分重視，通過建設醫(yī)院工作用房、擴增醫(yī)院病床數(shù)、配套購進大型醫(yī)療設備等措施，以不斷擴大醫(yī)院的規(guī)模。相比于其它公共建筑，醫(yī)院建筑的能耗可超出近一倍。隨著醫(yī)療機構數(shù)量的快速增加，極大的增長了醫(yī)院的建筑能耗，導致醫(yī)院的運行成本與能耗劇增[2]。

3.研究型醫(yī)院的用能要求與特點

3.1 研究型醫(yī)院的內涵與特征

隨著國家在公共服務領域投入的持續(xù)加大，以及深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的大環(huán)境，對醫(yī)院的發(fā)展模式提出了新的要求。為了更好的為人民群眾提供優(yōu)質的衛(wèi)生服務，開展研究型醫(yī)院建設，日益成為當前發(fā)展的大勢所趨。研究型醫(yī)院集醫(yī)療 、教學 、科研于一體，以臨床科研為突破口，通過獲得高水平的科研成果，在提高臨床診治水平的同時，培養(yǎng)更多高層次的醫(yī)學人才，從而實現(xiàn)醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展。建設研究型醫(yī)院，離不開高標準的醫(yī)療設施，更需要積極轉變發(fā)展的方式。具體到能源消耗方面，要避免高耗能高污染的粗放模式，在堅持節(jié)能降耗的理念下，積極采取有效措施，以促進醫(yī)院綜合能耗水平的不斷降低[3]。

3.2 用能要求與特點

醫(yī)院的運作離不開能源，更需要電力、醫(yī)療氣體等不間斷的能源供應，在用能方面不僅要求安全穩(wěn)定，還追求節(jié)能省錢。一旦出現(xiàn)電力中斷、醫(yī)療氣體供應不連續(xù)的情況，將會對患者造成生命威脅，必須確保用能設備的穩(wěn)定運行。因此，開展研究型醫(yī)院建設，必須確保能源供應的安全與穩(wěn)定。在可持續(xù)發(fā)展的理念下，應當走節(jié)能降耗、科學管理的路線。同時堅持以人為本的人性化理念，充分體現(xiàn)出以病人為中心。

醫(yī)院的用能系統(tǒng)，主要由醫(yī)療設備、辦公設備、照明、采暖空調、電梯、食堂等組成。不同的設備有著各自的使用規(guī)律，且有著較高的靈活性控制特點，運行的時間也不一致。給用能管理工作帶來了較大的難度，需要多個專業(yè)與團隊的指出。其中，照明、采暖空調、電梯，是醫(yī)院節(jié)能的重點，占到了醫(yī)院整體用能的80%以上。在日常的醫(yī)療業(yè)務管理中，應當積極引用新的管理技術，不斷創(chuàng)新管理機制，以實現(xiàn)對油、氣、水、電等資源的高效利用。不僅能夠降低運行的成本，更實現(xiàn)了研究型醫(yī)院節(jié)能降耗的整體目標。

4.醫(yī)院建筑存在的問題與可開發(fā)的節(jié)能潛力

4.1 圍護結構

對于建筑年代較為久遠的醫(yī)院建筑，框架和磚混，是其主要的結構形式。由于外墻大都沒有保溫，傳熱系數(shù)相對較高。一些建筑景觀在屋頂增設了架空隔熱層保溫，僅能降低非透光部分傳熱系數(shù)。加上外窗大都采用單層透明玻璃，傳熱系數(shù)數(shù)值處于偏高水平。而新建的醫(yī)院建筑，所采用的透明玻璃幕墻面積較大，外窗外遮陽技術的應用也相對較少。因此，大部分醫(yī)院建筑，其圍護結構的性能參數(shù)，還有著很大的改進空間?？梢酝ㄟ^在外墻增設保溫層、更換雙層中空玻璃、在采光屋頂處貼窗膜、添加外遮陽設施等方式，能夠有效的降低建筑圍護結構的熱傳遞，達到減少空調負荷、提高節(jié)能率的目的。

4.2 冷熱源系統(tǒng)

目前醫(yī)院的冷水機組、鍋爐，往往存在著選型偏大的問題，不僅會增加初投資，更導致了運行成本的提高。冷凍水的進出口溫差往往較小，加上不合理的冷水機組運行策略，容易產生污垢熱阻而降低機組的傳熱系數(shù)與性能系數(shù)。鍋爐煙氣產生了大量的余熱與凝結水，目前的回收利用情況整體不佳。應當更換高效的鍋爐、制冷設備，按實際冷、熱的需求對冷、熱源進行控制。引入蓄能空調技術，將高峰期的用電量有效轉移，不僅能夠提高發(fā)電機組的效率，更降低了空調系統(tǒng)的能耗，還提升了經濟效益。對于可再生能源和余熱，要充分的合理利用與回收，以減少能源浪費[4]。

4.3 采暖空調系統(tǒng)

由于醫(yī)院建筑的采暖水泵選型偏大，其工作狀態(tài)表現(xiàn)為大流量、小溫差，加上采暖空調水系統(tǒng)的水力不平衡，其輸送能效比嚴重偏高?？照{采暖系統(tǒng)的閥門、管道、分汽缸等設備，存在著嚴重的保溫層破裂現(xiàn)象，有些設備甚至沒有保溫。室內溫度盲目提高，新風系統(tǒng)存在堵塞，風機盤管水系統(tǒng)的不完善，風機功耗變頻措施，都加劇了采暖空調系統(tǒng)的耗能。水力平衡問題的解決，可以采取平衡措施，節(jié)能率可達15%左右。而采用變頻控制技術、將全熱交換器設置在排風中、以及加強末端調控，都會在不同程度上達到節(jié)能的效果。

4.4 配電與照明系統(tǒng)

目前醫(yī)院的配電與照明吸引，由于偏低的變壓器負荷率，導致其供電品質普遍不高。高效節(jié)能燈具的使用比例偏低，現(xiàn)場分散手動控制，依然是照明控制的主要方式，能耗水平長期居高不下。針對到醫(yī)院電氣設備多、使用率高的特點，往往需要數(shù)量較多的大容量變壓器，一方面可以設置季節(jié)性的變壓器，另一方面考慮選用專用變壓器。同時，在低壓側安裝節(jié)電器，能夠有效減少運行的鐵損與銅損，可降低約5%的建筑總能耗。此外，高效節(jié)能型光源的使用，對照明控制回路進行調整，都能夠達到降低用電量與節(jié)能的目的。

4.5 管理環(huán)節(jié)

目前醫(yī)院對空調系統(tǒng)的用能管理，為根據房間功能與使用時間的不同，實施分區(qū)、分時化的管理，分項計量系統(tǒng)也尚未設置。在房間溫度的設置上，存在著夏季偏低、冬季偏高的現(xiàn)象，造成了能源的浪費。加上醫(yī)患人員在節(jié)能意識方面的不足，缺乏有效的能源管理獎懲制度，能源浪費的現(xiàn)象屢見不鮮。應當采用差異化的用能管理方式，進行分項計量改造，盡可能的避免能源的浪費。同時，加大節(jié)能宣傳工作的力度，制定合理的規(guī)章制度，避免人為造成的不必要浪費，進而獲得較好的節(jié)能效益[5]。

6.基于研究型醫(yī)院的節(jié)能改造技術思路

6.1 圍護結構的節(jié)能改造

對于醫(yī)院建筑的墻體，可增設外墻的內外保溫，處理好冷熱橋和結露，能夠達到較好的節(jié)能效果。而屋面節(jié)能的改造，可以架設坡屋面，并對保溫及防水構造進行重新鋪設。必要時重新翻修防水層，加鋪隔汽層或低吸濕率的材料，或者在屋頂種植植物。在外圍護結構中，門窗處于開口部位，屬于能耗較高的部位?？梢赃x用節(jié)能型的隔熱材質更換整窗、窗扇或加窗，并采用橡塑封條增加氣密性，以提高其保溫隔熱性能與熱舒適效果。對于透明玻璃幕墻，則可采用內外貼膜的方式進行處理[6]。

6.2 采暖空調與冷熱源系統(tǒng)

對現(xiàn)有設備的節(jié)能潛力進行充分的挖掘，如采用增設變頻裝置、定期檢修清洗除垢等措施，不僅可以減少投入，還提供了系統(tǒng)的能效。如依然無法滿足使用需求，可以考慮更換設備。在整個空調系統(tǒng)中，水泵是高能耗的設備，約占其耗能總量的20%。增設水泵變速控制裝置、采用葉輪切削技術、調節(jié)皮帶、進行風熱回收等措施，既提高了輸送效率，更節(jié)省了能耗。冷熱源系統(tǒng)的節(jié)能改造，則需要選擇適宜數(shù)量與容量的機組，以及性能系數(shù)高的設備，充分利用自然能、水蓄熱與廢熱。既降低了能耗，又滿足了不同季節(jié)的溫度需求。

6.3 配電、照明與監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)能技術

所使用的機電產品，如斷路器、接觸器等，不得屬于國家命令禁止的范圍。且滿足節(jié)能評價值。當變壓器無法滿足能效限定值時，應當在所計算投資回收比符合要求之后，配合供電部門對其進行更換。對于原有的監(jiān)控系統(tǒng)，可添加控制器、傳感器，或嵌入其他控制系統(tǒng)，需要原實施方的配合，開放高級密碼、對不同控制系統(tǒng)的接口進行處理。如原控制系統(tǒng)必須廢棄，需要增加新控制系統(tǒng)，應盡可能的保留原有的傳感器、執(zhí)行器等標準信號，只對控制器與軟件部分進行更換，在減少造價、加強能源管理的同時，節(jié)約了建筑的能耗[7]。

6.4 改造管理環(huán)節(jié)的節(jié)能措施

完善能源管理系統(tǒng)的運行機制，可設置專職的能源管理崗位，對醫(yī)院建筑的用能情況進行記錄與分析。實現(xiàn)照明系統(tǒng)的自動控制，實現(xiàn)最優(yōu)化的燈具開啟數(shù)量與照明時間。對電腦、辦公等設備，要加強節(jié)電管理，節(jié)約辦公用電。提高醫(yī)護人員的節(jié)能意識，強化節(jié)能管理制度，實現(xiàn)行為節(jié)能的目標。通過監(jiān)測室內CO2的濃度，合理控制新風量，防止出現(xiàn)新風量過大或室內空氣品質過差等問題。做好空調系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，實施空調水泵的變頻控制。既可以避免系統(tǒng)能耗的增加，還有助于室內空氣品質的改善[8]。

6.5 加強可再生能源的利用

可再生能源的利用，在研究型醫(yī)院的節(jié)能改造中，是一項新的突破點。首先，應當加強地源熱泵的應用，熱泵機從大地所吸收的冷量與熱量，屬于無污染、高效的能源，可以向建筑物供冷、供熱。既降低了醫(yī)院建筑的運行成本，有著理想的節(jié)能效果，還減少了CO2的排放量，經濟與環(huán)境效益極佳。其次，太陽能屬于重要的可再生能源，可在醫(yī)院建筑的屋面等處，安裝太陽能集熱板、太陽能光伏系統(tǒng)，能夠節(jié)省大量的常規(guī)能源。再次，污水熱能連同熱泵機組，且運行工況穩(wěn)定。能夠產生較高的能效比，可達電采暖能源利用率的3～4倍。不僅達到了節(jié)能降耗的效果，還實現(xiàn)了對生活醫(yī)療污水的合理利用。

參考文獻

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