淺談醫院能耗監控平臺研究與應用

任運業

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：綜合性醫院作為大型公共機構，能耗高的問題日益突出，構建能耗監控平臺對醫院能耗量化管理以及效果評估已經成為迫切需要。建立智能能耗監控平臺，對采集的能耗數據進行分析，實現對醫院能耗平臺監控，為醫院能源管理和用能決策提供可靠依據，扎實有效地推進醫院能源管理工作。

關鍵詞：醫院；能耗監控；節能；降耗

      醫院是集醫療、科研、教學等功能于一體的特殊的公共場合。醫院的用能人員除了固定的醫務人員、行政人員之外，還有大量就診人員及家屬等。醫院建筑物的功能也需要劃分為門診、住院、科教等，不同的功能對應的用電設備、用電功率、用電時長等都不一樣。但總體來說，醫院能耗具有設備多、用能人數多、能耗高、用能人數多且復雜、節能工作的推動難度較大的特點。特別是隨著科技的進步，醫療設備不斷的更新換代，醫院的就診環境在不斷提升和改善，給就診者帶來更好的就診體驗的同時，能耗在不斷上升。因此，在提高醫療水平和醫療環境的同時，加強能源管理，提高能源利用率，降低能源浪費，是為醫院后勤管理部門解決問題提高工作效率。管理部門需要針對醫院實際用能情況，對用電單元和用電時間進行具體分析，以制定相應的節能降耗計劃。醫院各個科處室的水電氣用能情況，則是制定計劃的基礎數據。然而，目前大部分醫院都沒有將水電氣能耗計量細化到科室，節能降耗計劃缺少實際能耗作為理論支撐，給節能管理工作增加了難度。

       我國國家衛生計生委也提倡建設節約型醫院，各醫院紛紛響應國家號召，在制定節能計劃之前，引進一套有效的能耗監測系統，對醫院各科室的水電氣能耗進行能耗監測，以掌握全院能耗動向，分析用能分布，制定節能考核指標，以達到節能降耗的目的。有了能耗監控系統，醫院管理者對本院的能耗指標的監控和管理更加容易。將系統得到的能耗分項和分析報表進行科學的分析，進而制定相關節能舉措。

       目前，醫院對水電氣能耗的統計還停留在傳統方式上，表計不全，科室能源消耗不明，樓宇能耗信息不清楚，給管理者制定決策帶來一定難度。建設能耗監控智能平臺刻不容緩。能耗監控平臺基于智能化表計，互聯網，以及操作平臺，表計將各個用能單元準確計量，通過統一的協議傳輸到服務器，管理者通過操作界面獲取能耗相關信息。能耗監控平臺可提供樓宇能耗信息，科室能耗信息及對比，并能進行橫向和縱向對比，管理者可通過訪問服務器的方式隨時隨地查看醫院能耗信息。建設能耗監控平臺后，醫院的能耗信息可多方面的展現在管理者面前，對科室精細化管理，節能措施的制定提供了真實可靠的參考依據。

2.1能耗監控平臺系統架構

     在硬件框架上能耗監測系統由3個層次的設備組成，分別是現場設備層、數據采集傳輸層和用戶管理層，3個部分的有機結合即可組成能耗監控平臺。

現場設備層主要是計量器具，包括遠傳智能水表、三相智能遠傳電表、多功能電表等，可采集實時用水量，實時用電量、實時電壓、實時電流、實時有功功率、實時無功功率、實時功率因數、實時頻率等參數[3]。

數據采集傳輸層包含諸多設備，主要的設備是數據采集器，其次是網關、光纖、通訊管理機、光纖終端盒等。數據采集傳輸層主要負責將計量器具得到的數據進行采集，并傳輸到服務器中。考慮到服務器與采集器互通的路徑可能會出現故障，還需設置網關，來負責采集器到服務器的傳輸過程中的中轉，在網絡路徑不通時，網關負責將采集器采集的信息進行暫存，在網路路徑恢復后，再傳至服務器中，確保采集的信息無遺漏。

      用戶管理層是管理者接觸的界面，通過訪問web數據服務器進入能耗監控系統。在瀏覽器中輸入服務器地址，登錄后即可查看醫院能耗信息。能耗監控平臺可查看整個醫院的實時能耗，也可顯示分科室的能耗信息，分樓棟的能耗信息；也可對不同科室的能耗數據進行對比，對不同樓棟的能耗數據進行對比。能耗監控平臺還可提供能耗相關報表，管理者可查看不同時間段的能耗統計報表信息，并能根據報表找到用能高峰時間和能耗多的科室，根據實際數據分析能耗高的原因，并制定相應的節能方案。

     醫院的供電分類十分明確，根據供電回路和負荷不同，可分為動力供電、照明供電、空調回路、醫院特殊場地供電和重要設備用電。動力供電：由于動力供電負荷較大，一般都從低壓配電房直接牽線連接，而且每個動力設施都需安裝電表進行單獨計量，安裝地點為低壓配電房。照明用電：照明用電的負荷不高，一般分為普通照明和應急照明，將每層樓的普通照明和應急照明分別安裝計量表計，每層樓科室的耗電量根據面積進行分攤。空調用電：空調系統由空調系統相關的冷熱源設備、系統輸送設備、空調末端出風設備、凈化設備等設備組成，對空調不同環節的用電設備均安裝計量表計，以進行單獨計量，保證將空調的各部分能耗信息進行準確計量。同一回路下科室的空調用電量需要根據科室面積進行分攤。特殊區域用電：將醫院能耗高的用電區域，如潔凈空調、信息中心、水泵房、ICU區，放射科，手術室等區域定為特殊區域[5]，特殊區域要求安裝獨立計量表計和相關配電箱，進行單獨能耗監控。大型醫療設備用電：大型醫療設備是醫院能耗的消耗大頭，對這些設備需要采用單獨表計進行計量，以便精細掌控能耗情況，以制定相關節能條目。

       醫院用水監測與計量主要使用帶遠程傳輸功能的水表進行計量。計量表應安裝在不影響供水系統正常工作和供水流量的位置，并且需要根據情況安裝支撐支架，避免計量表對原有管道產生更多的壓力。在水質較差的地區，還需在水表前設置便于后期維護的過濾設備，以防止影響水表的正常運行。根據醫院供水管的網分布情況，在一般的用水區域中的每個樓棟安裝一個智能水表，分樓棟進行用水量監測，普通用水科室通過面積分攤用水量。在醫院的用水區域均需安裝獨立計量表，嚴密監測用水量，如檢驗中心、醫學研究中心、空調冷卻塔補水、食堂、鍋爐房等場所。將全院用水量進行多方面監測，為管理科室對醫院分科室獨立核算開支提供可靠的數據來源。

5.1數據的采集與分析

     建立能耗監控系統后，管理者隨時查看醫院水、電、氣等能耗支出信息，可查看各用能單元下各設備的實時、歷史能耗情況，能耗監控平臺還帶有能耗超支報警等功能，可有效地輔助分析能源浪費漏洞，對科室能耗進行定量管理，以達到節能的目的。能耗監管系統的管理界面不僅可將采集到的數據直接地展現在管理者面前，還可通過后臺處理、分析，得到大量對比數據，排名詳情，報表統計數據等。

     某大型公立醫院構建涵蓋能耗監控，設備監控，后勤工單管理于一體的一站式后勤信息管理平臺。其中，能耗監控系統主要實現對水和電的能耗監測，下面詳細介紹能耗監控平臺的功能。

對2018年8月某日某大型公立醫院能耗監控系統所采集的數據進行處理和分析，可在能耗監控系統中查詢到醫院實時電、水等能源當天的用能情況，用能趨勢、同比和環比情況。當天，電耗為主要能耗，其中空調用電占34.2%，照明與插座用電占31.4%，動力用電占25.1%，特殊用電（醫療設備）占8.2%，其他用電占1%。根據醫院建筑面積、床位數，得到單位建筑面積能耗為0.02千克標準煤/m2，單位床位能耗為1.3千克標準煤/床。醫院實時能耗和能耗分類統計如圖1和圖2所示。可查看按樓宇劃分的能耗排名和按科室劃分的能耗排名情況，如圖3所示。

 

     可在報表管理中生成變壓器能耗報表、區域能耗報表、總能耗報表、部門能耗報表。還可生成水電分科室統計的任意時間段的區域能耗報表（見表1）、總能耗報表（見表2）、水電能耗分科報表（見表3）。

 

 

5.2為用能異常提供分析手段

    能耗監控系統不只是簡單的對水電氣等能耗數據進行監測，在能耗異常時還能進行報警，通過平臺數據分析，還可以提供故障定位。醫院5號樓用水量監測如圖4所示。

 

    從8月3號開始，這棟樓的耗水量直線上升，直到8月7號之后開始平穩，經與系統中設置的往年同期耗水量進行對比后，發現日均耗水量比去年同期上升了60%左右，平臺發生了報警，顯示5號樓用水量異常。管理者根據報警情況立即對5號樓周圍的管網進行排查，歷時半個月，在五號樓外面的地下水管發現爆管位置，經過搶修，用水量在9月份回落到正常范圍內。為醫院節能方案提供數據支撐能耗監管系統實時采集數據，并采集到的數據進行同比、環比分析，根據對比結果結合實際用能情況進行分析，管理者可根據不同的用能問題制定不同的節能汽車行業的高速發展加大了我國的環境壓力，為了響應當今可持續發展的戰略目標，汽車改革成為當前工作中的一個重要任務。新能源汽車逐漸成為汽車發展中的新行業，這是因為新能源汽車的研發能夠有效減少石油等不再生資源的消耗，促進汽車行業節能環保工作的不斷深入。

5.3我國新能源汽車技術的典型產品

     混合動力汽車是2種或者2種以上動力形式組合發動的新型汽車，混合動力汽車的優勢十分明顯。首先，其可依據實際需要來設置汽車內燃機的使用功率。在正常運行狀態下，汽車耗能較低，污染較少，多余的功率可用于電池充電。且在慢速行駛狀態下，可直接關閉內燃機，以電池作為驅動源，從而有效降低污染物質的排放量。另外，內燃機能夠滿足空調及取暖設備的運行需要，同時這種汽車在運行的過程中，不會出現電池過充方案。能耗監控系統可提供多方面的能耗監測。對于管理節能，醫院能源管理者可根據本單位的作息時間，對不同的作息時間段的能耗進行能耗對比分析，可掌控能耗設備的待機能耗，從而為制定提高醫院能源利用率相關管理政策提供可靠數據支撐；對于技術節能，能耗監控平臺可輔助醫院平均節能效果，通過能耗監控平臺的數據對比，醫院可選擇合適的節能產品和采取相關改造措施，改造完成后可根據能耗監控平臺提供的數據對比改造前后的能耗數據，分項計量與能耗監測系統提供的實時監測數據，又可驗證節能效果，可客觀地反映和評價節能改造效果。能耗監控平臺可提供數據采集，數據分析和故障診斷，又可密切監測節能改造效果，多方位地為管理者提供數據，使管理者能夠針對不同用能單元制定合適的節能方案，以提高醫院能效利用率。

6.1概述

     Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。

6.2應用場所

    適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

6.3系統功能

6.3.1系統概況

     平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

6.3.2用能概況

     對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。

 

6.3.3用能統計

     對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

 

6.3.4復費率統計

     復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

 

6.3.5同比分析

     對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。

 

6.3.6能源流向圖

     能源流向圖展示單棟建筑某一時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

 

6.3.7夜間能耗分析

     夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在某一時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

 

6.3.8設備管理

    設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

 

6.3.9用戶報告

    用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。