淺談醫(yī)院能耗監(jiān)控平臺研究與應(yīng)用

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：綜合性醫(yī)院作為大型公共機(jī)構(gòu)，能耗高的問題日益突出，構(gòu)建能耗監(jiān)控平臺對醫(yī)院能耗量化管理以及效果評估已經(jīng)成為迫切需要。建立智能能耗監(jiān)控平臺，對采集的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院能耗平臺監(jiān)控，為醫(yī)院能源管理和用能決策提供可靠依據(jù)，扎實(shí)有效地推進(jìn)醫(yī)院能源管理工作。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院；能耗監(jiān)控；節(jié)能；降耗

      醫(yī)院是集醫(yī)療、科研、教學(xué)等功能于一體的特殊的公共場合。醫(yī)院的用能人員除了固定的醫(yī)務(wù)人員、行政人員之外，還有大量就診人員及家屬等。醫(yī)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(yīng)的用電設(shè)備、用電功率、用電時長等都不一樣。但總體來說，醫(yī)院能耗具有設(shè)備多、用能人數(shù)多、能耗高、用能人數(shù)多且復(fù)雜、節(jié)能工作的推動難度較大的特點(diǎn)。特別是隨著科技的進(jìn)步，醫(yī)療設(shè)備不斷的更新?lián)Q代，醫(yī)院的就診環(huán)境在不斷提升和改善，給就診者帶來更好的就診體驗(yàn)的同時，能耗在不斷上升。因此，在提高醫(yī)療水平和醫(yī)療環(huán)境的同時，加強(qiáng)能源管理，提高能源利用率，降低能源浪費(fèi)，是為醫(yī)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(yī)院實(shí)際用能情況，對用電單元和用電時間進(jìn)行具體分析，以制定相應(yīng)的節(jié)能降耗計(jì)劃。醫(yī)院各個科處室的水電氣用能情況，則是制定計(jì)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，目前大部分醫(yī)院都沒有將水電氣能耗計(jì)量細(xì)化到科室，節(jié)能降耗計(jì)劃缺少實(shí)際能耗作為理論支撐，給節(jié)能管理工作增加了難度。

       我國國家衛(wèi)生計(jì)生委也提倡建設(shè)節(jié)約型醫(yī)院，各醫(yī)院紛紛響應(yīng)國家號召，在制定節(jié)能計(jì)劃之前，引進(jìn)一套有效的能耗監(jiān)測系統(tǒng)，對醫(yī)院各科室的水電氣能耗進(jìn)行能耗監(jiān)測，以掌握全院能耗動向，分析用能分布，制定節(jié)能考核指標(biāo)，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。有了能耗監(jiān)控系統(tǒng)，醫(yī)院管理者對本院的能耗指標(biāo)的監(jiān)控和管理更加容易。將系統(tǒng)得到的能耗分項(xiàng)和分析報表進(jìn)行科學(xué)的分析，進(jìn)而制定相關(guān)節(jié)能舉措。

       目前，醫(yī)院對水電氣能耗的統(tǒng)計(jì)還停留在傳統(tǒng)方式上，表計(jì)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(shè)能耗監(jiān)控智能平臺刻不容緩。能耗監(jiān)控平臺基于智能化表計(jì)，互聯(lián)網(wǎng)，以及操作平臺，表計(jì)將各個用能單元準(zhǔn)確計(jì)量，通過統(tǒng)一的協(xié)議傳輸?shù)椒?wù)器，管理者通過操作界面獲取能耗相關(guān)信息。能耗監(jiān)控平臺可提供樓宇能耗信息，科室能耗信息及對比，并能進(jìn)行橫向和縱向?qū)Ρ?，管理者可通過訪問服務(wù)器的方式隨時隨地查看醫(yī)院能耗信息。建設(shè)能耗監(jiān)控平臺后，醫(yī)院的能耗信息可多方面的展現(xiàn)在管理者面前，對科室精細(xì)化管理，節(jié)能措施的制定提供了真實(shí)可靠的參考依據(jù)。

2.1能耗監(jiān)控平臺系統(tǒng)架構(gòu)

     在硬件框架上能耗監(jiān)測系統(tǒng)由3個層次的設(shè)備組成，分別是現(xiàn)場設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集傳輸層和用戶管理層，3個部分的有機(jī)結(jié)合即可組成能耗監(jiān)控平臺。

現(xiàn)場設(shè)備層主要是計(jì)量器具，包括遠(yuǎn)傳智能水表、三相智能遠(yuǎn)傳電表、多功能電表等，可采集實(shí)時用水量，實(shí)時用電量、實(shí)時電壓、實(shí)時電流、實(shí)時有功功率、實(shí)時無功功率、實(shí)時功率因數(shù)、實(shí)時頻率等參數(shù)[3]。

數(shù)據(jù)采集傳輸層包含諸多設(shè)備，主要的設(shè)備是數(shù)據(jù)采集器，其次是網(wǎng)關(guān)、光纖、通訊管理機(jī)、光纖終端盒等。數(shù)據(jù)采集傳輸層主要負(fù)責(zé)將計(jì)量器具得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并傳輸?shù)椒?wù)器中?？紤]到服務(wù)器與采集器互通的路徑可能會出現(xiàn)故障，還需設(shè)置網(wǎng)關(guān)，來負(fù)責(zé)采集器到服務(wù)器的傳輸過程中的中轉(zhuǎn)，在網(wǎng)絡(luò)路徑不通時，網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將采集器采集的信息進(jìn)行暫存，在網(wǎng)路路徑恢復(fù)后，再傳至服務(wù)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(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)入能耗監(jiān)控系統(tǒng)。在瀏覽器中輸入服務(wù)器地址，登錄后即可查看醫(yī)院能耗信息。能耗監(jiān)控平臺可查看整個醫(yī)院的實(shí)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(shù)據(jù)進(jìn)行對比，對不同樓棟的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。能耗監(jiān)控平臺還可提供能耗相關(guān)報表，管理者可查看不同時間段的能耗統(tǒng)計(jì)報表信息，并能根據(jù)報表找到用能高峰時間和能耗多的科室，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)分析能耗高的原因，并制定相應(yīng)的節(jié)能方案。

     醫(yī)院的供電分類十分明確，根據(jù)供電回路和負(fù)荷不同，可分為動力供電、照明供電、空調(diào)回路、醫(yī)院特殊場地供電和重要設(shè)備用電。動力供電：由于動力供電負(fù)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(shè)施都需安裝電表進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量，安裝地點(diǎn)為低壓配電房。照明用電：照明用電的負(fù)荷不高，一般分為普通照明和應(yīng)急照明，將每層樓的普通照明和應(yīng)急照明分別安裝計(jì)量表計(jì)，每層樓科室的耗電量根據(jù)面積進(jìn)行分?jǐn)?。空調(diào)用電：空調(diào)系統(tǒng)由空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的冷熱源設(shè)備、系統(tǒng)輸送設(shè)備、空調(diào)末端出風(fēng)設(shè)備、凈化設(shè)備等設(shè)備組成，對空調(diào)不同環(huán)節(jié)的用電設(shè)備均安裝計(jì)量表計(jì)，以進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量，保證將空調(diào)的各部分能耗信息進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。同一回路下科室的空調(diào)用電量需要根據(jù)科室面積進(jìn)行分?jǐn)?。特殊區(qū)域用電：將醫(yī)院能耗高的用電區(qū)域，如潔凈空調(diào)、信息中心、水泵房、ICU區(qū)，放射科，手術(shù)室等區(qū)域定為特殊區(qū)域[5]，特殊區(qū)域要求安裝獨(dú)立計(jì)量表計(jì)和相關(guān)配電箱，進(jìn)行單獨(dú)能耗監(jiān)控。大型醫(yī)療設(shè)備用電：大型醫(yī)療設(shè)備是醫(yī)院能耗的消耗大頭，對這些設(shè)備需要采用單獨(dú)表計(jì)進(jìn)行計(jì)量，以便精細(xì)掌控能耗情況，以制定相關(guān)節(jié)能條目。

       醫(yī)院用水監(jiān)測與計(jì)量主要使用帶遠(yuǎn)程傳輸功能的水表進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量表應(yīng)安裝在不影響供水系統(tǒng)正常工作和供水流量的位置，并且需要根據(jù)情況安裝支撐支架，避免計(jì)量表對原有管道產(chǎn)生更多的壓力。在水質(zhì)較差的地區(qū)，還需在水表前設(shè)置便于后期維護(hù)的過濾設(shè)備，以防止影響水表的正常運(yùn)行。根據(jù)醫(yī)院供水管的網(wǎng)分布情況，在一般的用水區(qū)域中的每個樓棟安裝一個智能水表，分樓棟進(jìn)行用水量監(jiān)測，普通用水科室通過面積分?jǐn)傆盟?。在醫(yī)院的用水區(qū)域均需安裝獨(dú)立計(jì)量表，嚴(yán)密監(jiān)測用水量，如檢驗(yàn)中心、醫(yī)學(xué)研究中心、空調(diào)冷卻塔補(bǔ)水、食堂、鍋爐房等場所。將全院用水量進(jìn)行多方面監(jiān)測，為管理科室對醫(yī)院分科室獨(dú)立核算開支提供可靠的數(shù)據(jù)來源。

5.1數(shù)據(jù)的采集與分析

     建立能耗監(jiān)控系統(tǒng)后，管理者隨時查看醫(yī)院水、電、氣等能耗支出信息，可查看各用能單元下各設(shè)備的實(shí)時、歷史能耗情況，能耗監(jiān)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(fèi)漏洞，對科室能耗進(jìn)行定量管理，以達(dá)到節(jié)能的目的。能耗監(jiān)管系統(tǒng)的管理界面不僅可將采集到的數(shù)據(jù)直接地展現(xiàn)在管理者面前，還可通過后臺處理、分析，得到大量對比數(shù)據(jù)，排名詳情，報表統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

     某大型公立醫(yī)院構(gòu)建涵蓋能耗監(jiān)控，設(shè)備監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對水和電的能耗監(jiān)測，下面詳細(xì)介紹能耗監(jiān)控平臺的功能。

對2018年8月某日某大型公立醫(yī)院能耗監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可在能耗監(jiān)控系統(tǒng)中查詢到醫(yī)院實(shí)時電、水等能源當(dāng)天的用能情況，用能趨勢、同比和環(huán)比情況。當(dāng)天，電耗為主要能耗，其中空調(diào)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(yī)療設(shè)備）占8.2%，其他用電占1%。根據(jù)醫(yī)院建筑面積、床位數(shù)，得到單位建筑面積能耗為0.02千克標(biāo)準(zhǔn)煤/m2，單位床位能耗為1.3千克標(biāo)準(zhǔn)煤/床。醫(yī)院實(shí)時能耗和能耗分類統(tǒng)計(jì)如圖1和圖2所示?？刹榭窗礃怯顒澐值哪芎呐琶桶纯剖覄澐值哪芎呐琶闆r，如圖3所示。

 

     可在報表管理中生成變壓器能耗報表、區(qū)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(tǒng)計(jì)的任意時間段的區(qū)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(jiān)控系統(tǒng)不只是簡單的對水電氣等能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，在能耗異常時還能進(jìn)行報警，通過平臺數(shù)據(jù)分析，還可以提供故障定位。醫(yī)院5號樓用水量監(jiān)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(wěn)，經(jīng)與系統(tǒng)中設(shè)置的往年同期耗水量進(jìn)行對比后，發(fā)現(xiàn)日均耗水量比去年同期上升了60%左右，平臺發(fā)生了報警，顯示5號樓用水量異常。管理者根據(jù)報警情況立即對5號樓周圍的管網(wǎng)進(jìn)行排查，歷時半個月，在五號樓外面的地下水管發(fā)現(xiàn)爆管位置，經(jīng)過搶修，用水量在9月份回落到正常范圍內(nèi)。為醫(yī)院節(jié)能方案提供數(shù)據(jù)支撐能耗監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)時采集數(shù)據(jù)，并采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行同比、環(huán)比分析，根據(jù)對比結(jié)果結(jié)合實(shí)際用能情況進(jìn)行分析，管理者可根據(jù)不同的用能問題制定不同的節(jié)能汽車行業(yè)的高速發(fā)展加大了我國的環(huán)境壓力，為了響應(yīng)當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，汽車改革成為當(dāng)前工作中的一個重要任務(wù)。新能源汽車逐漸成為汽車發(fā)展中的新行業(yè)，這是因?yàn)樾履茉雌嚨难邪l(fā)能夠有效減少石油等不再生資源的消耗，促進(jìn)汽車行業(yè)節(jié)能環(huán)保工作的不斷深入。

5.3我國新能源汽車技術(shù)的典型產(chǎn)品

     混合動力汽車是2種或者2種以上動力形式組合發(fā)動的新型汽車，混合動力汽車的優(yōu)勢十分明顯。首先，其可依據(jù)實(shí)際需要來設(shè)置汽車內(nèi)燃機(jī)的使用功率。在正常運(yùn)行狀態(tài)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(tài)下，可直接關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)，以電池作為驅(qū)動源，從而有效降低污染物質(zhì)的排放量。另外，內(nèi)燃機(jī)能夠滿足空調(diào)及取暖設(shè)備的運(yùn)行需要，同時這種汽車在運(yùn)行的過程中，不會出現(xiàn)電池過充方案。能耗監(jiān)控系統(tǒng)可提供多方面的能耗監(jiān)測。對于管理節(jié)能，醫(yī)院能源管理者可根據(jù)本單位的作息時間，對不同的作息時間段的能耗進(jìn)行能耗對比分析，可掌控能耗設(shè)備的待機(jī)能耗，從而為制定提高醫(yī)院能源利用率相關(guān)管理政策提供可靠數(shù)據(jù)支撐；對于技術(shù)節(jié)能，能耗監(jiān)控平臺可輔助醫(yī)院平均節(jié)能效果，通過能耗監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)對比，醫(yī)院可選擇合適的節(jié)能產(chǎn)品和采取相關(guān)改造措施，改造完成后可根據(jù)能耗監(jiān)控平臺提供的數(shù)據(jù)對比改造前后的能耗數(shù)據(jù)，分項(xiàng)計(jì)量與能耗監(jiān)測系統(tǒng)提供的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，又可驗(yàn)證節(jié)能效果，可客觀地反映和評價節(jié)能改造效果。能耗監(jiān)控平臺可提供數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析和故障診斷，又可密切監(jiān)測節(jié)能改造效果，多方位地為管理者提供數(shù)據(jù)，使管理者能夠針對不同用能單元制定合適的節(jié)能方案，以提高醫(yī)院能效利用率。

6.1概述

     Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)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(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計(jì)算報告。

6.2應(yīng)用場所

    適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

6.3系統(tǒng)功能

6.3.1系統(tǒng)概況

     平臺運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動顯示。

6.3.2用能概況

     對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對比，支持當(dāng)日逐時趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計(jì)對比、總能耗同環(huán)比對比。

 

6.3.3用能統(tǒng)計(jì)

     對建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計(jì)對分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

 

6.3.4復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

     復(fù)費(fèi)率報表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

 

6.3.5同比分析

     對建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。

 

6.3.6能源流向圖

     能源流向圖展示單棟建筑指定時段內(nèi)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(biāo)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指定時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計(jì)對比，支持導(dǎo)出報表。

 

6.3.8設(shè)備管理

    設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運(yùn)行。

 

6.3.9用戶報告

    用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計(jì)各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報告可編輯。