安科瑞(ruì) 陳聰

摘要：為減(jiǎn)少醫療建(jiàn)築能耗，優(yōu)化醫院能(néng)源管理，基於智慧醫院的要求，通(tōng)過(guò)分析(xī)廣州(zhōu)市番(fān)禺(yú)區 醫院的(dí)能耗(hào)特性，對(duì)醫(yī)院空(kōng)調係統，空調與窗戶聯動控製(zhì)係(xì)統，屋頂光伏係(xì)統等(děng)智能(néng)樓宇分係(xì)統(tǒng)進(jìn)行(háng)節(jié)能建(jiàn)模(mó)分析，建(jiàn)議采(cǎi)取(qǔ)醫院(yuàn)信息化(huà)建(jiàn)設，可(kě)再生(shēng)能源(yuán)改造，精細化管(guǎn)理等(děng)措施，預計實(shí)施後(hòu)每年可(kě)以(yǐ)節(jié)約(yuē)用電(diàn)256萬(wàn)kW·h，相當(dāng)於節省315t標準煤，減少(shǎo)CO2排放量(liáng)873t，對於(yú)城市(shì)既有醫療建(jiàn)築(zhù)的節能改進(jìn)和能源智慧(huì)管理(lǐ)具(jù)有較(jiào)強的(dí)示範作用
。

關鍵(jiàn)詞：智慧(huì)醫(yī)院；綜(zōng)合智能樓宇；精細化(huà)管理(lǐ)；節能減排；光伏(fú)發電

0引言

隨(suí)著(zhuó)社會經(jīng)濟的快速發展(zhǎn)，我(wǒ)國(guó)的能源(yuán)消(xiāo)費(fèi)呈現(xiàn)增(zēng)長態(tài)勢
。據(jù)統(tǒng)計2018年(nián)全國建築(zhù)運(yùn)行(háng)能(néng)耗達到(dào)10億t標準煤，占全國能源消(xiāo)費總(zǒng)量比(bǐ)重為(wéi)百(bǎi)分(fēn)之21.7，碳(tàn)排(pái)放(fàng)21.1億t（以CO2計，下(xià)同），占(zhān)全(quán)國(guó)能源碳(tàn)排(pái)放的比重百分之21.9[1]
。大(dà)型(xíng)公共建築是(shì)建築能(néng)源消(xiāo)耗(hào)的(dí)高(gāo)密度(dù)領域，醫院(yuàn)建築的(dí)能耗是一般(bān)公共建(jiàn)築的(dí)3～4倍[2]
。2020年度(dù)廣(guǎng)東(dōng)省(shěng)公立(lì)醫院單(dān)位(wèi)建築(zhù)麵積(jī)能(néng)耗(hào)17.17kg標(biāo)準煤(méi)/m2，人(rén)均綜(zōng)合(hé)能耗達280.82kg標準煤，遠(yuǎn)高(gāo)於場館，學校等(děng)公共建築，是廣(guǎng)東(dōng)省(shěng)中(zhōng)小(xiǎo)學建築能(néng)耗的5倍(bèi)
。隨(suí)著(zhuó)國家“雙碳”戰略的推動，醫院建築(zhù)運(yùn)行節能工作(zuò)迫(pò)在(zài)眉睫(jié)[3]
。

當前(qián)醫(yī)院采用(yòng)的(dí)節能(néng)措施主(zhǔ)要圍繞設備(bèi)改(gǎi)造(zào)和更新(xīn)[4]
。林愛麟(lín)[5]摸查了(liǎo)長沙市(shì)醫(yī)院建築(zhù)能耗，提出(chū)采用(yòng)提升(shēng)冷熱源運(yùn)行效率，合(hé)理配置空調(tiáo)及(jí)通風係統等(děng)措(cuò)施來降低(dī)醫(yī)院(yuàn)能(néng)耗(hào)；姜(jiāng)海勇(yǒng)等(děng)[6]以深圳市(shì)孫(sūn)逸仙(xiān)心(xīn)血管(guǎn)醫(yī)院(yuàn)為(wéi)例(lì)，通(tōng)過空調主(zhǔ)機(jī)係統(tǒng)等節能改造達到(dào)降耗(hào)效(xiào)果(guǒ)
。沈(shěn)洪(hóng)等[7]分(fēn)析了(liǎo)中山大(dà)學附屬腫瘤醫(yī)院(yuàn)燃(rán)油蒸(zhēng)汽鍋(guō)爐技改，同時配(pèi)合智(zhì)能群(qún)控係統
。以(yǐ)上(shàng)研(yán)究主(zhǔ)要考慮(lǜ)設(shè)備(bèi)因(yīn)素(sù)，較(jiào)少(shǎo)考(kǎo)慮(lǜ)人的用(yòng)能(néng)行(háng)為
。方婷婷[8]選(xuǎn)取廣州地區(qū)6個典(diǎn)型醫(yī)院建築，提出落實能源管理(lǐ)製(zhì)度等節(jié)能建(jiàn)議(yì)，包括運(yùn)用(yòng)製度(dù)對(duì)人員行(háng)為進行約(yuē)束，但因(yīn)為人的行為較難預測(cè)，實施效(xiào)果難以保證
。

智(zhì)慧醫院(yuàn)的建(jiàn)設立(lì)足(zú)於信息化，互聯(lián)網，物聯(lián)網，通過對醫(yī)院(yuàn)資(zī)源的(dí)合(hé)理配(pèi)置達(dá)到(dào)智慧管(guǎn)理的(dí)效果[9-10]
。其(qí)中，運用(yòng)物(wù)理(lǐ)信息技術進(jìn)行精細化(huà)管理的理念(niàn)為醫院能源係(xì)統管(guǎn)理(lǐ)提(tí)供了新的方(fāng)向
。本文以(yǐ)廣州市(shì)番禺(yú)區(qū) 醫院(yuàn)為研(yán)究對(duì)象，分(fēn)析醫(yī)院能耗特(tè)性和主(zhǔ)要耗(hào)能因(yīn)素(sù)，提出(chū)基於(yú)智慧能源(yuán)管(guǎn)理的(dí)節能措施，並對節能(néng)措施(shī)的影響(xiǎng)因素(sù)進(jìn)行敏感性(xìng)分(fēn)析
。

1醫院(yuàn)能耗(hào)特(tè)性(xìng)分(fēn)析

醫院建築的能(néng)耗(hào)總(zǒng)量(liáng)因醫院(yuàn)類(lèi)型，等(děng)級，地理(lǐ)位置(zhì)等因(yīn)素而不同，但(dàn)具體的(dí)醫院在功能和能(néng)源(yuán)結(jié)構(gòu)確(què)定後(hòu)，通常有(yǒu)著較(jiào)穩(wěn)定的(dí)能(néng)耗[11]
。本文以華南地(dì)區某綜合(hé)醫院為(wéi)例分析醫院的能(néng)源消耗情況
。

廣州(zhōu)市(shì)番禺(yú)區(qū) 醫院(yuàn)是(shì)一所大型綜(zōng)合公立(lì)醫(yī)院，占(zhān)地14.7萬(wàn)m2，有建(jiàn)築樓8棟，總(zǒng)建(jiàn)築麵積23.5萬(wàn)m2，實(shí)際開放床位(wèi)1479張，2020年總(zǒng)診(zhěn)療達176.8萬次(cì)
。該醫(yī)院能(néng)源消(xiāo)耗的類主要(yào)為(wéi)電(diàn)能消(xiāo)耗和燃料消(xiāo)耗
。2020年度用(yòng)電(diàn)量達2489萬kW·h，

天(tiān)然氣(qì)消(xiāo)費(fèi)量3068m3，汽油(yóu)消費量(liáng)59656L，柴油消(xiāo)費量240L，全(quán)院(yuàn)年能(néng)源消費(fèi)量(liáng)折算標煤3152t標準煤(méi)，電能消費(fèi)占(zhān)醫(yī)院(yuàn)總(zǒng)能(néng)消(xiāo)耗(hào)的百分之97.07
。醫(yī)院電能消費(fèi)可分(fēn)為(wéi)醫療(liáo)設備和後(hòu)勤服務設備，其中後(hòu)勤服務設備(bèi)包括(kuò)暖(nuǎn)通空調，照明係(xì)統(tǒng)，電梯(tī)，安防，

辦公用(yòng)電等(děng)
。該醫(yī)院地(dì)處南亞熱(rè)帶，氣(qì)候(hòu)分(fēn)區(qū)屬於夏熱(rè)冬(dōng)暖(nuǎn)，冬季無(wú)供(gōng)暖(nuǎn)需求，空調係(xì)統主要用於夏(xià)季供冷(lěng)
。

醫院(yuàn)空調(tiáo)能耗全年(nián)平均(jūn)占比百分之45.83，6，7，8月份(fèn)占(zhān)比(bǐ)達(dá)百(bǎi)分之51以(yǐ)上(shàng)
。醫院空調能耗(hào)逐月分(fēn)布(bù)情(qíng)況(kuàng)見表(biǎo)1
。

根(gēn)據使用(yòng)目的(dí)，醫院(yuàn)空(kōng)調(tiáo)可(kě)分為舒適性空調(tiáo)和工(gōng)藝性空調[12]
。舒適性(xìng)空(kōng)調(tiáo)主要為(wéi)室內人員提供(gōng)舒(shū)適環(huán)境(jìng)，包(bāo)括病房，辦(bàn)公室(shì)等(děng)公(gōng)共活(huó)動區域(yù)
。工藝性空調應(yīng)用(yòng)在對(duì)空氣(qì)質量(liáng)有嚴(yán)格(gé)要(yào)求(qiú)的空間(jiān)，包(bāo)括(kuò)手術室(shì)，麻(má)醉科(kē)等(děng)區(qū)域
。醫院(yuàn)空調係(xì)統耗能(néng)量(liáng)前(qián)五(wǔ)的區(qū)域(yù)見圖(tú)1，

分(fēn)別是(shì)病房（含辦公室(shì)區域(yù)），手術(shù)室和麻(má)醉(zuì)科，門診(zhěn)，消(xiāo)毒供應(yīng) ，急(jí)診(zhěn)
。其中病房(fáng)（含(hán)辦公(gōng)室區(qū)域(yù)）占空調係統用能的百分之35.8，大大高於手術室等(děng)區域
。

此(cǐ)外(wài)，醫院的能源均為外(wài)部購置，成(chéng)本居高(gāo)不下
。醫院的(dí)能源供(gōng)應(yīng)結構較為(wéi)單一，電(diàn)能百(bǎi)分之100由(yóu)市電供(gōng)應，不利(lì)於醫院能源係統(tǒng)安全
。根(gēn)據(jù)綠(lǜ)色醫(yī)院(yuàn)建築(zhù)的(dí)建(jiàn)設理(lǐ)念，需要(yào)符合低碳環(huán)保(bǎo)的(dí)要(yào)求
。

2醫院節(jié)能措施(shī)建(jiàn)模(mó)

由醫院能耗特(tè)性(xìng)分析可知(zhī)，醫院能源(yuán)係(xì)統節(jié)能(néng)應從(cóng)減少(shǎo)能(néng)源(yuán)消耗和改(gǎi)善(shàn)能(néng)源(yuán)供應結構著(zhuó)手(shǒu)
。以(yǐ)電能為主(zhǔ)的能(néng)源消費中(zhōng)，空調能(néng)耗占能耗的(dí)大部分
。其中(zhōng)，醫院工(gōng)藝性(xìng)空(kōng)調需要為(wéi)診(zhěn)療服(fú)務(wù)提(tí)供(gōng)支撐(chēng)，不適(shì)宜(yí)進行(háng)大幅(fú)度(dù)改造(zào)
。醫院(yuàn)舒適性(xìng)空(kōng)調(tiáo)中(zhōng)，病房(fáng)（含(hán)辦(bàn)公室(shì)區域(yù)）應(yīng)作為節(jié)能(néng)對(duì)象(xiàng)
。在(zài)日常實踐(jiàn)中發現，病(bìng)房(fáng)和(hé)辦公(gōng)室區域(yù)，人為(wéi)不節能(néng)行為(wéi)會(huì)造成(chéng)空(kōng)調(tiáo)非必(bì)要的能(néng)耗(hào)
。例(lì)如(rú)，在病(bìng)房區(qū)域(yù)，部分(fēn)病(bìng)人節能(néng)意識(shí)差(chà)，將空(kōng)調溫度調至(zhì)很低(dī)；部分病人擔

心(xīn)室內(nèi)空(kōng)氣流(liú)通狀況(kuàng)不(bù)佳，在空(kōng)調(tiáo)運行期間將窗(chuāng)戶打(dǎ)開通(tōng)風(fēng)；辦(bàn)公(gōng)區域(yù)，辦公室(shì)人員時常有下(xià)班忘(wàng)記(jì)關空(kōng)調等(děng)現(xiàn)象
。醫院(yuàn)人(rén)員(yuán)構(gòu)成復(fù)雜(zá)，節能(néng)理念難(nán)以統(tǒng)一(yī)，靠(kào)製度(dù)約(yuē)束(shù)人的(dí)行為不可控(kòng)因素過多
。因(yīn)此(cǐ)，考(kǎo)慮基於智慧醫院管理的(dí)智能(néng)樓宇建設，構建空調監控係統，空(kōng)調與窗戶聯動(dòng)控(kòng)製係(xì)統模型(xíng)，同時(shí)挖掘醫院可(kě)再生能源資(zī)源的(dí)潛力，構建(jiàn)屋(wū)頂光伏係統(tǒng)模(mó)型(xíng)
。

2.1空(kōng)調(tiáo)智(zhì)慧監(jiān)控(kòng)係統

結(jié)合(hé)國務院(yuàn)執行(háng)公(gōng)共建(jiàn)築(zhù)空(kōng)調溫(wēn)度控(kòng)製(zhì)標(biāo)準的(dí)通(tōng)知和(hé)夏季(jì)病房內(nèi)病人舒適性要(yào)求，空調係統(tǒng)設定的(dí)溫度取27℃較為適(shì)宜(yí)[13]，而現(xiàn)實中(zhōng)，用(yòng)戶多將(jiāng)病(bìng)房(fáng)空調設(shè)定溫(wēn)度遠低(dī)於(yú)27℃
。因(yīn)此，在考慮用戶(hù)偏(piān)好(hǎo)的前提下(xià)，通過空(kōng)調智慧監控(kòng)係(xì)統(tǒng)對(duì)病(bìng)房內空調溫度(dù)範圍(wéi)進(jìn)行調(tiáo)控，空調(tiáo)智慧(huì)監(jiān)控(kòng)係統(tǒng)設定(dìng)如下(xià)：

1）實(shí)時采集室內(nèi)，室外(wài)氣溫(wēn)；

2）規(guī)定空調設(shè)定溫(wēn)度值(zhí)tn；

3）病房內用戶(hù)輸入自(zì)己的偏(piān)好(hǎo)溫度(dù)ti；

4）當(dāng)外界(jiè)氣(qì)溫高(gāo)於(ti+3)℃時(shí)，病(bìng)房空(kōng)調開啟，且(qiě)溫度設定為ti；

5）當(dāng)用戶輸(shū)入的(dí)偏好溫(wēn)度(dù)ti低(dī)於tn時，病房空調自動設定為tn
。

模型假(jiǎ)設用(yòng)戶(hù)用(yòng)能(néng)行為與(yǔ)監(jiān)控係(xì)統邏輯一致，傾向於在(zài)外界氣(qì)溫高於(yú)用戶的偏好溫度(dù)3℃時開(kāi)啟空(kōng)調(tiáo)
。南(nán)方地區(qū)除夏季(jì)持續高溫外，過(guò)渡(dù)季節氣溫較多處於(yú)25～30℃間，因此該係統(tǒng)能有效監控病(bìng)房(fáng)內空(kōng)調(tiáo)開(kāi)啟(qǐ)次數(shù)和設定溫度
。根據(jù)Meteonorm軟件導出的(dí)廣(guǎng)州市2020年(nián)全(quán)年8785h氣象(xiàng)數據(jù)，廣州市全年有(yǒu)1444h≥30℃，3122h≥27℃，4185h≥25℃
。若(ruò)用戶偏好溫(wēn)度(dù)為22℃，則與(yǔ)設定溫度(dù)值(zhí)27℃相比，全年(nián)空調開啟(qǐ)時長相(xiāng)差巨大(dà)
。用(yòng)戶偏(piān)好(hǎo)溫(wēn)度較低，令室內外(wài)溫(wēn)差(chà)加大(dà)，從(cóng)而(ér)增加空(kōng)調運行(háng)能(néng)耗
。計(jì)算(suàn)能(néng)耗(hào)改變比(bǐ)例時(shí)，可以(yǐ)假設外(wài)界環境除(chú)氣溫(wēn)以(yǐ)外(wài)的因(yīn)素不(bù)變，將空調係(xì)統(tǒng)能耗(hào)簡(jiǎn)化為(wéi)室(shì)內外(wài)空(kōng)氣(qì)焓(hán)差(chà)
。在(zài)改(gǎi)善(shàn)空調開啟(qǐ)時(shí)長(cháng)和空氣焓差共同作(zuò)用(yòng)下，節約的(dí)能(néng)耗計算(suàn)如(rú)下(xià)：

式中：ηt為每年(nián)因空調溫度控(kòng)製而(ér)節約(yuē)的(dí)空(kōng)調能耗比例(lì)， ；η0為病(bìng)房(fáng)空調能(néng)耗占醫院總(zǒng)體空(kōng)調能耗(hào)比(bǐ)例， ；Q為(wéi)未(wèi)實(shí)施(shī)節(jié)能措施(shī)前每年病房空調係統能(néng)耗(hào)，kW·h；Qrt為(wéi)實(shí)施節(jié)能(néng)措施後(hòu)每年病房空(kōng)調係統能耗(hào)，kW·h；ko為每年室(shì)外氣(qì)溫(wēn)≥(ti+3)℃的時間(jiān)，h；ki為(wéi)每(měi)年(nián)室外(wài)氣溫(wēn)≥(tn+3)℃的時間，h；hw為室(shì)外空(kōng)氣逐時(shí)比焓(hán)，kJ/kg；hn為室(shì)內空(kōng)氣時(shí)比焓，kJ/kg；Pt為在(t1,t2)溫(wēn)度區間空調(tiáo)溫(wēn)度設(shè)定的取值概(gài)率
。

2.2空調(tiáo)與(yǔ)窗(chuāng)戶聯動控製係(xì)統

當(dāng)開啟空調房間的窗(chuāng)戶(hù)打開時，在熱壓和風壓的(dí)作用(yòng)下(xià)，室(shì)內(nèi)冷空氣(qì)逸出(chū)，室外熱空氣進(jìn)入，使(shǐ)房(fáng)間(jiān)的冷負(fù)荷增加(jiā)
。結合醫院(yuàn)“智慧管(guǎn)理”的(dí)精細(xì)化管(guǎn)理，加強醫院設(shè)備在綫管理，可建設(shè)空(kōng)調(tiáo)係(xì)統(tǒng)與窗戶聯動控(kòng)製係(xì)統，監(jiān)控窗戶(hù)啟閉狀態(tài)，當(dāng)空調運(yùn)行(háng)和(hé)窗戶開啟2個條件(jiàn)同時滿足(zú)時(shí)，通過(guò)能(néng)源(yuán)管(guǎn)理係(xì)統關(guān)閉(bì)房(fáng)間(jiān)空調，由此調(tiáo)節病房內空調用(yòng)能行為(wéi)
。為簡化(huà)計(jì)算，忽(hū)略(lüè)冷(lěng)熱空(kōng)氣焓差，假(jiǎ)設從窗戶進(jìn)入(rù)的是與室內(nèi)新風溫(wēn)度相同的冷空氣(qì)，通過實施(shī)該係統(tǒng)前(qián)後(hòu)的(dí)係統風量變化(huà)計算節約的(dí)空(kōng)調能耗比例
。新(xīn)風量能耗(hào)隻占(zhān)空(kōng)調能(néng)耗(hào)的一(yī)部分(fēn)，但在(zài)外界

條(tiáo)件(jiàn)不(bù)變(biàn)的情況下，新風(fēng)量的有(yǒu)限改變不(bù)會大幅影(yǐng)響新風量(liáng)負荷占空調冷(lěng)負(fù)荷的比例
。且真實的熱空氣(qì)進入房(fáng)間後會(huì)額外增(zēng)加空調能耗，因(yīn)此，該簡化不(bù)影響(xiǎng)措(cuò)施(shī)的能耗節約比例計算
。節約的(dí)能耗(hào)計(jì)算如下(xià)：

ηw=ηnew(1－Grw/G)×100 (4)

G=Go×T×N×Kw+Gr×D×N(5)

Grw=Gr×D×N(6)

式中：ηw為每年因控製開窗行為(wéi)而節(jié)約的(dí)空(kōng)調(tiáo)能(néng)耗比(bǐ)例(lì)， ；ηnew為新風量部分占空調(tiáo)冷負(fù)荷(hé)的(dí)比例(lì)， ；Grw為實施空調(tiáo)與(yǔ)窗戶聯(lián)動控製(zhì)係(xì)統(tǒng)後(hòu)每(měi)年病房(fáng)空調係統(tǒng)總(zǒng)新(xīn)風量，m3；Go為(wéi)通過開窗(chuāng)戶流通的空氣量，m3/s；T為(wéi)開(kāi)空調時(shí)開窗時長(cháng)，h；N為(wéi)房間數，個；Gr為(wéi)一個房(fáng)間(jiān)的新風換氣(qì)量(liáng)，m3/s；D為(wéi)開(kāi)空調(tiáo)時長(cháng)，s；Kw為(wéi)有開(kāi)窗現(xiàn)象的(dí)病房(fáng)比(bǐ)例，
。

為(wéi)便於研(yán)究(jiū)窗戶流通的(dí)空氣量，將(jiāng)一個(gè)開窗的房間簡化(huà)為(wéi)單側開(kāi)口箱體
。通(tōng)過窗(chuāng)戶(hù)的單側通風(fēng)量為熱壓和風壓作用下的流(liú)通(tōng)量(liáng)
。熱壓(yā)是指因(yīn)室(shì)內外(wài)溫(wēn)度(dù)不同造成室內外空氣(qì)密度(dù)差而(ér)產生(shēng)的壓差
。風(fēng)壓是指室內外風(fēng)速作(zuò)用下產生(shēng)的壓(yā)差，假設窗(chuāng)戶為單(dān)開(kāi)口自然(rán)通風(fēng)，且(qiě)為穩態流(liú)動(dòng)
。單側通(tōng)風量計算公(gōng)式[14]為：

式中：Gh為熱(rè)壓(yā)作用下(xià)的(dí)自(zì)然(rán)通(tōng)風(fēng)量，m3/s；Cd為(wéi)係(xì)數(shù)，取0.61；A為窗戶開啟麵積(jī)，m2；H為開(kāi)口高(gāo)度，m；ΔT為室(shì)內外空(kōng)氣(qì)溫度差，K；T為室內(nèi)外空氣平(píng)均熱力(lì)學(xué)溫(wēn)度，K；Gw為(wéi)風壓(yā)作(zuò)用(yòng)下(xià)的自然通風(fēng)量(liáng)，m3/s；Aeff為有效開(kāi)口麵積，m2；U為開(kāi)口(kǒu)處(chǔ)的風(fēng)速(sù)，m/s
。

2.3綜(zōng)合發電和樓(lóu)頂(dǐng)遮(zhē)陽(yáng)的屋(wū)頂光(guāng)伏係(xì)統(tǒng)

太陽能(néng)光(guāng)伏板是常見的分布式可(kě)再生(shēng)能源
。通過(guò)增加發電(diàn)途徑，可以改(gǎi)善(shàn)能源供應，降低(dī)能源(yuán)成本(běn)
。通(tōng)常該(gāi)技(jì)術措(cuò)施的節能效果(guǒ)是根據光伏發電(diàn)量估算(suàn)，而光伏板對(duì)於建築(zhù)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)則(zé)被忽(hū)略(lüè)
。根(gēn)據對(duì)設備設(shè)施的智慧(huì)管(guǎn)理與(yǔ)規劃，設計屋(wū)頂(dǐng)太(tài)陽能光(guāng)伏(fú)板鋪(pū)設方案，可以(yǐ)達(dá)到發(fā)電(diàn)和樓頂(dǐng)遮(zhē)陽的(dí)雙重效果
。

在屋頂，光(guāng)伏(fú)板對(duì)太(tài)陽輻射(shè)進行直(zhí)接遮擋(dǎng)，相(xiāng)當於(yú)增(zēng)加了(liǎo)熱(rè)阻，減少到(dào)達室(shì)內的(dí)熱流量
。光伏板架空通(tōng)風層(céng)中(zhōng)空氣對流運(yùn)動也能帶走部(bù)分熱量，減少(shǎo)到(dào)達屋頂(dǐng)的(dí)熱(rè)流量，為簡化計(jì)算，忽略(lüè)不(bù)計(jì)
。因(yīn)遮陽減(jiǎn)少的(dí)能耗(hào)比(bǐ)例計算公(gōng)式為：

式中：q1為采(cǎi)取遮陽措施(shī)前(qián)單位麵(miàn)積(jī)因太陽輻(fú)射產生從室(shì)外(wài)到(dào)室內(nèi)的(dí)熱流量(liáng)，W/m2；q2為采(cǎi)取遮(zhē)陽措施後單位麵(miàn)積(jī)因太(tài)陽(yáng)輻(fú)射(shè)產(chǎn)生從(cóng)室外到(dào)室內的熱流量，W/m2；Ro為屋麵總熱(rè)阻，m2·K/W；ΔR為光伏板附加的熱(rè)阻，m2·K/W；A為(wéi)屋頂房間數(shù)量(liáng)占全部房(fáng)間的比例(lì)，
。

通過(guò)光(guāng)伏(fú)板(bǎn)發(fā)電產生(shēng)的電量計算(suàn)公(gōng)式(shì)為：

ηpv,p=Ppv/Q=Ipv×S×p×T(13)

式(shì)中：Ppv為光伏板年發(fā)電(diàn)量(liáng)，kW·h；Ipv為單(dān)位光伏板的額定發電(diàn)功率，kW/m2；S為屋頂(dǐng)可鋪設光伏(fú)板(bǎn)麵積，m2；p為(wéi)光(guāng)伏板發(fā)電(diàn)效(xiào)率， ；T為年太陽能(néng)可利用(yòng)小時數，h
。

由式(10)～式(shì)(13)，則該項(xiàng)措(cuò)施每年可節(jié)省空(kōng)調能耗比例為：

ηpv=ηpv,r+ηpv,p(14)

綜(zōng)合(hé)以上(shàng)節(jié)能(néng)措施，共(gòng)節約(yuē)能耗比(bǐ)例為：

ηc=ηt+ηw+ηpv(15)

3節能效果與(yǔ)敏感性分(fēn)析

廣(guǎng)州地區(qū)夏(xià)季(jì)室(shì)外(wài)空氣逐(zhú)時(shí)計算焓值可根(gēn)據GB50019—2015《工(gōng)業(yè)建築供暖通風(fēng)與空氣調節設計(jì)規範(fàn)》查(chá)得
。醫(yī)院(yuàn)空調(tiáo)係統設定(dìng)的特(tè)定溫度tn取(qǔ)27℃，室內相對(duì)濕度取60
。據(jù)調查統計(jì)，廣(guǎng)州地區典型的家庭情景(jǐng)裏開機時臥(wò)室和(hé)客廳(tīng)開啟空(kōng)調的平均(jūn)溫23.35℃[15]
。假設(shè)用(yòng)戶(hù)設(shè)定(dìng)空(kōng)調(tiáo)溫度ti遵(zūn)循(xún)正態(tài)分布，取N(23,22)，取值區間為(15℃,35℃)
。

開窗行為是(shì)個(gè)體(tǐ)不(bù)確定行(háng)為，在空調房間(jiān)的(dí)開窗行為是一(yī)種特定情景的開(kāi)窗行為[16]
。夏熱冬冷(lěng)地(dì)區(qū)夏季空(kōng)調開啟(qǐ)時窗(chuāng)戶(hù)開啟率有11.1 [17]，可(kě)認(rèn)為(wéi)此(cǐ)行為規(guī)律在夏(xià)熱冬(dōng)暖地(dì)區適(shì)用
。取開(kāi)窗(chuāng)時長(cháng)為開空調時(shí)長(cháng)的一(yī)半
。單(dān)間病房新風量Gr取0.0556m3/s
。窗(chuāng)戶開啟(qǐ)麵積(jī)A取(qǔ)1.2m×0.6m，開口(kǒu)的高度H取1.2m，有效開口麵(miàn)積Aeff取窗口(kǒu)麵積A的一半(bàn)
。室(shì)內外(wài)空氣(qì)溫度差ΔT取5K，室(shì)內(nèi)外空(kōng)氣平(píng)均(jūn)溫度T取302.5K，開(kāi)口(kǒu)處的(dí)風(fēng)速U取2m/s
。

根據夏(xià)熱(rè)冬暖地(dì)區居住建(jiàn)築(zhù)節能設計標準，屋(wū)頂熱阻Ro取0.91m·2K/W，ΔR取0.3m·2K/W
。A取14 ，COP取3.5
。單(dān)位光(guāng)伏(fú)板的額定發電功率(shuài)Ipv取(qǔ)1kW/m2，屋頂可鋪(pū)設(shè)光(guāng)伏板麵(miàn)積S取2000m2，光(guāng)伏(fú)板發(fā)電效率p取(qǔ)15.4 ，年(nián)太(tài)陽能可利用小時數T取(qǔ)2200h
。

經(jīng)計(jì)算(suàn)，采取以上節能措施後(hòu)，全(quán)年預計可(kě)減少用電(diàn)256萬kW·h，折(zhē)合(hé)節省(shěng)標(biāo)煤(méi)315t，減少CO2排放量873t，說(shuō)明(míng)節能措施(shī)具有良好(hǎo)的經濟(jì)效(xiào)益和(hé)環境效益
。

各項(xiàng)節能措施從(cóng)設(shè)備的智慧管(guǎn)理，人(rén)的(dí)行為控(kòng)製和(hé)可再生能源利用等方(fāng)麵進(jìn)行節能(néng)，節能(néng)效(xiào)果各有不(bù)同
。采取節(jié)能措施後，醫(yī)院能耗(hào)比(bǐ)例(lì)見圖(tú)2
。由(yóu)圖可看(kàn)出，節能措施(shī)共節(jié)約醫院能耗22.47
。其中(zhōng)，空調溫(wēn)度(dù)控(kòng)製占(zhān)12 ，光伏板綜合節(jié)能占(zhān)7 ，開(kāi)窗行為(wéi)控(kòng)製占(zhān)3 ，說明空調(tiáo)溫度(dù)控(kòng)製起了重要(yào)作用(yòng)
。空調溫度(dù)控製和(hé)光伏(fú)板綜合(hé)節(jié)能(néng)措(cuò)施(shī)可在已建成(chéng)醫院(yuàn)進(jìn)行(háng)局部改造(zào)，開(kāi)窗行(háng)為(wéi)控(kòng)製需要加強(qiáng)醫(yī)院(yuàn)運行管(guǎn)理
。

在對節(jié)能措施(shī)的效(xiào)果(guǒ)分析中，為減少不(bù)確定因(yīn)素，作了一(yī)定程度的簡化(huà)和估計(jì)
。現對(duì)部分(fēn)數(shù)據作(zuò)敏感(gǎn)性(xìng)分析(xī)：

1. 對用(yòng)戶(hù)降低空(kōng)調(tiáo)設定溫(wēn)度(dù)或(huò)提(tí)前開(kāi)啟空(kōng)調的行(háng)為進行分(fēn)析時(shí)，取空(kōng)調設定溫度為正態分布(bù)N(23,22)
   。當標準(zhǔn)差和均值分別變化時，室(shì)內(nèi)設(shè)定溫度概(gài)率分(fēn)布見(jiàn)圖3
   。

當標準差變化為1，2，2.5時(shí)，計算得到節約(yuē)空(kōng)調(tiáo)能耗比(bǐ)例(lì)分(fēn)別(bié)為(wéi)11.5 ，12.1 ，12.6 ，差(chà)別(bié)不大(dà)
。當(dāng)均(jūn)值(zhí)變化為(wéi)23，24，25時(shí)，計(jì)算(suàn)得到節約空(kōng)調能(néng)耗比例分別(bié)為12.1 ，10.6 ，9.1 ，均值的變(biàn)化對結果影(yǐng)響較標(biāo)準(zhǔn)差(chà)變化(huà)帶(dài)來(lái)的影(yǐng)響較大
。根據日常(cháng)經驗(yàn)，僅(jǐn)有20 的人將空調調至(zhì)25℃是較為(wéi)保(bǎo)守的估(gū)計，此時節(jié)約(yuē)空(kōng)調能(néng)耗比(bǐ)例(lì)仍然較(jiào)高
。

2）對空(kōng)調開(kāi)啟(qǐ)時開啟(qǐ)窗戶的行為(wéi)進行分(fēn)析時，開窗的(dí)病房(fáng)比例，通(tōng)風麵(miàn)積，室(shì)內外溫差均取值一(yī)定(dìng)
。當開窗(chuāng)病(bìng)房(fáng)比例(lì)為(wéi)11 ，通風(fēng)麵積取0.64m2，室內(nèi)外溫差取5℃時(shí)，節約空(kōng)調(tiáo)能耗(hào)比(bǐ)例(lì)為(wéi)3.34 ，此數(shù)據為(wéi)綜合各(gè)種(zhǒng)開窗情況的(dí)平均情況
。當(dāng)開窗的(dí)病房(fáng)比(bǐ)例(lì)從8 變(biàn)化到10 時，節(jié)約(yuē)空(kōng)調能耗比例(lì)從(cóng)2.41 變化到3.01
。當通風麵積從50 變(biàn)化到80 時(shí)，節約(yuē)空(kōng)調能(néng)耗(hào)比(bǐ)例(lì)從2.36 變(biàn)化(huà)到(dào)2.68
。當室(shì)內(nèi)外(wài)溫(wēn)差為3℃時(shí)，節約(yuē)空(kōng)調能(néng)耗比(bǐ)例為(wéi)2.97
。可知(zhī)開窗的病房比例(lì)和通風麵積(jī)對能(néng)耗比(bǐ)例(lì)有(yǒu)一(yī)定(dìng)影響，室內外溫差影響(xiǎng)較(jiào)小(xiǎo)
。

4安科(kē)瑞醫院EMS能(néng)效管理係統

4.1平台拓撲圖

4.2醫院能耗管(guǎn)理(lǐ)係統解決(jué)方案(àn)

對(duì)建(jiàn)築(zhù)各(gè)類耗(hào)能設備能(néng)耗數(shù)據進行實(shí)時測量(liáng)，對采集數據(jù)進行統(tǒng)計和(hé)分析
。能(néng)夠(gòu)合理(lǐ)的確(què)定各科(kē)室建(jiàn)築能耗經(jīng)濟指(zhǐ)標(biāo)及績(jì)效(xiào)考核指(zhǐ)標(biāo)，發現能源使用規(guī)律和(hé)能(néng)源浪(làng)費情(qíng)況，提高(gāo)人員主(zhǔ)動節(jié)能(néng)的(dí)意識
。

①　搭建醫院(yuàn)智慧(huì)能(néng)源管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統的基本(běn)框(kuàng)架，對(duì)各(gè)個(gè)用能(néng)環節進(jìn)行實(shí)時(shí)監測(cè)；

②　排碳數(shù)據化：通過(guò)係統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建(jiàn)築(zhù)單(dān)位內(nèi)人均(jūn)能(néng)耗(hào)分析（包(bāo)括(kuò)水，電(diàn)，能量(liáng)），實(shí)現低碳(tàn)辦公(gōng)數據化；

③　區域能效(xiào)比：實現建築單(dān)位內(nèi)區(qū)域能耗(hào)對比(bǐ)，方便能耗(hào)考核；

④　同(tóng)期能(néng)效比(bǐ)：實(shí)現(xiàn)同年(nián)，同(tóng)期(qī)，同一(yī)區域能耗(hào)對(duì)比，方(fāng)便(biàn)節(jié)能數據分析；

⑤　能(néng)耗評估(gū)管(guǎn)理(lǐ)：按照(zhào)能源(yuán)消(xiāo)耗定(dìng)額標準約束(shù)值，標準(zhǔn)值(zhí)，引導值進行(háng)分析單位(wèi)麵(miàn)積能耗和人(rén)均(jūn)能耗指標；

⑥　能耗(hào)競爭(zhēng)排名：各個科室能耗對比，實(shí)現能(néng)耗排名，增強全院(yuàn)工(gōng)作(zuò)人員的節能意識；

⑦　對(duì)能耗的使(shǐ)用數據進行綜合(hé)的(dí)分(fēn)析(xī)，統計，打印(yìn)和查詢等功能(néng)，並(bìng)根(gēn)據能(néng)耗(hào)監測管理(lǐ)係統的需要可(kě)選擇不(bù)同樣(yàng)式報表的打(dǎ)印
。為(wéi)能(néng)耗運營管理(lǐ)部門提供可靠的依據；

⑧　能(néng)耗數據采集，隨(suí)時(shí)查詢，並(bìng)根(gēn)據采集(jí)數據(jù)進行統計(jì)分析(xī)，監(jiān)測異(yì)常(cháng)能源用(yòng)量，對能源智(zhì)能儀表故障(zhàng)進(jìn)行(háng)報(bào)警，提(tí)高係(xì)統信息化，自(zì)動化(huà)水平(píng)
。

能耗(hào)管控係統(tǒng)硬(yìng)件配(pèi)置方案(àn)

4.3醫(yī)院智能照明控(kòng)製係(xì)統(tǒng)解決(jué)方(fāng)案(àn)

醫院人流(liú)比較(jiào)密集，科室(shì)較(jiào)多(duō)，照明(míng)用電在(zài)醫院(yuàn)電(diàn)能消(xiāo)耗(hào)中約占到15 左右(yòu)
。所(suǒ)以合理使用(yòng)照明控製係統(tǒng)，在提(tí)升(shēng)醫生(shēng)和患(huàn)者(zhě)的(dí)體驗情(qíng)況(kuàng)下(xià)大(dà)程(chéng)度使(shǐ)用(yòng)自(zì)然光照(zhào)明(míng)，通過(guò)感(gǎn)應控(kòng)製(zhì)做(zuò)到(dào)人來(lái)燈亮(liàng)，人走(zǒu)燈滅或保(bǎo)持(chí)地(dì)強(qiáng)度(dù)照明(míng)，盡量(liáng)解決照明用(yòng)電(diàn)
。

ASL1000智能(néng)照明(míng)控(kòng)製(zhì)係統(tǒng)可以實(shí)現場景控(kòng)製，時間(jiān)控製，區域(yù)控製，光照度感應(yīng)控(kòng)製以及紅(hóng)外感應(yīng)控製(zhì)等(děng)多種控(kòng)製方式，能有(yǒu)效(xiào)避免(miǎn)公(gōng)共區域(yù)的(dí)照明(míng)浪費(fèi)，還可以幫(bāng)助(zhù)醫院管(guǎn)理照明(míng)
。

係統在配(pèi)電箱(xiāng)內(nèi)的模塊(kuài)主要有總綫電源(yuán)，開關(guān)驅動器，IP網(wǎng)關，耦(ǒu)合器(qì)，幹接(jiē)點輸入(rù)模塊等
。這(zhè)些(xiē)模塊(kuài)使(shǐ)用(yòng)35mm標(biāo)準(zhǔn)導軌安裝(zhuāng)
。

安(ān)裝在控(kòng)製現(xiàn)場的(dí)模塊主(zhǔ)要有(yǒu)光(guāng)照(zhào)度傳(chuán)感(gǎn)器，紅外(wài)傳感器和智能麵(miàn)板
。有(yǒu)人經過(guò)可以設(shè)定紅(hóng)外(wài)感應控製亮燈(dēng)，人離(lí)開(kāi)後(hòu)在設(shè)定的(dí)時間(jiān)內(nèi)熄燈(dēng)，智能(néng)麵(miàn)板(bǎn)等(děng)手動控製設(shè)備，可實現(xiàn)自(zì)動(dòng)控製(zhì)，現場控製(zhì)和(hé)值班室(shì)遠程控(kòng)製相結合
。

智能照明控(kòng)製係統硬(yìng)件配置方(fāng)案

4結(jié)論(lùn)

1）醫院能源消(xiāo)費以電能(néng)為(wéi)主(zhǔ)的能(néng)源(yuán)消費中(zhōng)，空調(tiáo)能耗占能耗的(dí)大部分，其中病(bìng)房（含(hán)辦公(gōng)室區域）占空(kōng)調係統(tǒng)用能的35.8 ，具(jù)有較大的(dí)節能潛力
。

2）空調(tiáo)智慧(huì)監控係統通(tōng)過管理病房內溫(wēn)度，使(shǐ)之維持在(zài)特(tè)定(dìng)的溫(wēn)度區間，可以降低(dī)醫院(yuàn)能(néng)耗12 ；空(kōng)調與窗戶(hù)聯動控製係(xì)統通(tōng)過控製和減少(shǎo)人(rén)的(dí)開(kāi)窗(chuāng)行為(wéi)，可以(yǐ)降低(dī)醫院(yuàn)能(néng)耗3 ；屋頂(dǐng)光伏(fú)係(xì)統(tǒng)可以(yǐ)實(shí)現綜合(hé)發(fā)電和(hé)樓頂遮(zhē)陽(yáng)，從(cóng)而降低醫(yī)院能耗7
。

3）通過(guò)建(jiàn)設智慧能(néng)源管理係統，預計實(shí)施後每(měi)年可(kě)以(yǐ)減少用電(diàn)256萬kW·h，相當於(yú)節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤315t，減(jiǎn)少CO2排放量(liáng)873t，節能(néng)經濟效益和(hé)環境效益顯著(zhù)
。

4）室(shì)內設定(dìng)溫度(dù)對(duì)能(néng)耗的影響顯(xiǎn)著(zhù)，空調(tiáo)溫度設為25℃時(shí)節約空(kōng)調(tiáo)能耗比例(lì)達(dá)到(dào)9.1 ；開(kāi)窗的病(bìng)房比例和通(tōng)風麵積(jī)對(duì)能耗(hào)比(bǐ)例(lì)有(yǒu)一定影響，室內外溫(wēn)差的影(yǐng)響則較(jiào)小
。

本文基於(yú)智(zhì)慧(huì)醫院的建設要(yào)求(qiú)，主(zhǔ)要探(tàn)索了(liǎo)醫(yī)院智(zhì)慧(huì)管理在能(néng)源係統中(zhōng)的應(yīng)用(yòng)，分析(xī)的(dí)節能措(cuò)施(shī)主要集中在智能(néng)樓(lóu)宇(yǔ)與用(yòng)戶的互(hù)動
。在接下(xià)來(lái)的(dí)研(yán)究中(zhōng)，需(xū)要進(jìn)一步(bù)研(yán)究智能(néng)設(shè)備(bèi)管(guǎn)理(lǐ)和智(zhì)慧醫(yī)療在能(néng)源(yuán)係統中(zhōng)的(dí)應用(yòng)
。

參考文獻：

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