浅谈医院能耗监控平台研究与应用

 

摘要：综合性医院作为大型公共机构，能耗高的问题日益突出，构建能耗监控平台对医院能耗量化管理以及效果评估已经成为迫切需要。建立智能能耗监控平台，对采集的能耗数据进行分析，实现对医院能耗平台监控，为医院能源管理和用能决策提供可靠依据，扎实有效地推进医院能源管理工作。

关键词：医院；能耗监控；节能；降耗

      医院是集医疗、科研、教学等功能于一体的特殊的公共场合。医院的用能人员除了固定的医务人员、行政人员之外，还有大量就诊人员及家属等。医院建筑物的功能也需要划分为门诊、住院、科教等，不同的功能对应的用电设备、用电功率、用电时长等都不一样。但总体来说，医院能耗具有设备多、用能人数多、能耗高、用能人数多且复杂、节能工作的推动难度较大的特点。特别是随着科技的进步，医疗设备不断的更新换代，医院的就诊环境在不断提升和改善，给就诊者带来更好的就诊体验的同时，能耗在不断上升。因此，在提高医疗水平和医疗环境的同时，加强能源管理，提高能源利用率，降低能源浪费，是为医院后勤管理部门解决问题提高工作效率。管理部门需要针对医院实际用能情况，对用电单元和用电时间进行具体分析，以制定相应的节能降耗计划。医院各个科处室的水电气用能情况，则是制定计划的基础数据。然而，目前大部分医院都没有将水电气能耗计量细化到科室，节能降耗计划缺少实际能耗作为理论支撑，给节能管理工作增加了难度。

       我国国家卫生计生委也提倡建设节约型医院，各医院纷纷响应国家号召，在制定节能计划之前，引进一套有效的能耗监测系统，对医院各科室的水电气能耗进行能耗监测，以掌握全院能耗动向，分析用能分布，制定节能考核指标，以达到节能降耗的目的。有了能耗监控系统，医院管理者对本院的能耗指标的监控和管理更加容易。将系统得到的能耗分项和分析报表进行科学的分析，进而制定相关节能举措。

       目前，医院对水电气能耗的统计还停留在传统方式上，表计不全，科室能源消耗不明，楼宇能耗信息不清楚，给管理者制定决策带来一定难度。建设能耗监控智能平台刻不容缓。能耗监控平台基于智能化表计，互联网，以及操作平台，表计将各个用能单元准确计量，通过统一的协议传输到服务器，管理者通过操作界面获取能耗相关信息。能耗监控平台可提供楼宇能耗信息，科室能耗信息及对比，并能进行横向和纵向对比，管理者可通过访问服务器的方式随时随地查看医院能耗信息。建设能耗监控平台后，医院的能耗信息可多方面的展现在管理者面前，对科室精细化管理，节能措施的制定提供了真实可靠的参考依据。

2.1能耗监控平台系统架构

     在硬件框架上能耗监测系统由3个层次的设备组成，分别是现场设备层、数据采集传输层和用户管理层，3个部分的有机结合即可组成能耗监控平台。

现场设备层主要是计量器具，包括远传智能水表、三相智能远传电表、多功能电表等，可采集实时用水量，实时用电量、实时电压、实时电流、实时有功功率、实时无功功率、实时功率因数、实时频率等参数[3]。

数据采集传输层包含诸多设备，主要的设备是数据采集器，其次是网关、光纤、通讯管理机、光纤终端盒等。数据采集传输层主要负责将计量器具得到的数据进行采集，并传输到服务器中。考虑到服务器与采集器互通的路径可能会出现故障，还需设置网关，来负责采集器到服务器的传输过程中的中转，在网络路径不通时，网关负责将采集器采集的信息进行暂存，在网路路径恢复后，再传至服务器中，确保采集的信息无遗漏。

      用户管理层是管理者接触的界面，通过访问web数据服务器进入能耗监控系统。在浏览器中输入服务器地址，登录后即可查看医院能耗信息。能耗监控平台可查看整个医院的实时能耗，也可显示分科室的能耗信息，分楼栋的能耗信息；也可对不同科室的能耗数据进行对比，对不同楼栋的能耗数据进行对比。能耗监控平台还可提供能耗相关报表，管理者可查看不同时间段的能耗统计报表信息，并能根据报表找到用能高峰时间和能耗多的科室，根据实际数据分析能耗高的原因，并制定相应的节能方案。

     医院的供电分类十分明确，根据供电回路和负荷不同，可分为动力供电、照明供电、空调回路、医院特殊场地供电和重要设备用电。动力供电：由于动力供电负荷较大，一般都从低压配电房直接牵线连接，而且每个动力设施都需安装电表进行单独计量，安装地点为低压配电房。照明用电：照明用电的负荷不高，一般分为普通照明和应急照明，将每层楼的普通照明和应急照明分别安装计量表计，每层楼科室的耗电量根据面积进行分摊。空调用电：空调系统由空调系统相关的冷热源设备、系统输送设备、空调末端出风设备、净化设备等设备组成，对空调不同环节的用电设备均安装计量表计，以进行单独计量，保证将空调的各部分能耗信息进行准确计量。同一回路下科室的空调用电量需要根据科室面积进行分摊。特殊区域用电：将医院能耗高的用电区域，如洁净空调、信息中心、水泵房、ICU区，放射科，手术室等区域定为特殊区域[5]，特殊区域要求安装独立计量表计和相关配电箱，进行单独能耗监控。大型医疗设备用电：大型医疗设备是医院能耗的消耗大头，对这些设备需要采用单独表计进行计量，以便精细掌控能耗情况，以制定相关节能条目。

       医院用水监测与计量主要使用带远程传输功能的水表进行计量。计量表应安装在不影响供水系统正常工作和供水流量的位置，并且需要根据情况安装支撑支架，避免计量表对原有管道产生更多的压力。在水质较差的地区，还需在水表前设置便于后期维护的过滤设备，以防止影响水表的正常运行。根据医院供水管的网分布情况，在一般的用水区域中的每个楼栋安装一个智能水表，分楼栋进行用水量监测，普通用水科室通过面积分摊用水量。在医院的用水区域均需安装独立计量表，严密监测用水量，如检验中心、医学研究中心、空调冷却塔补水、食堂、锅炉房等场所。将全院用水量进行多方面监测，为管理科室对医院分科室独立核算开支提供可靠的数据来源。

5.1数据的采集与分析

     建立能耗监控系统后，管理者随时查看医院水、电、气等能耗支出信息，可查看各用能单元下各设备的实时、历史能耗情况，能耗监控平台还带有能耗超支报警等功能，可有效地辅助分析能源浪费漏洞，对科室能耗进行定量管理，以达到节能的目的。能耗监管系统的管理界面不仅可将采集到的数据直接地展现在管理者面前，还可通过后台处理、分析，得到大量对比数据，排名详情，报表统计数据等。

     某大型公立医院构建涵盖能耗监控，设备监控，后勤工单管理于一体的一站式后勤信息管理平台。其中，能耗监控系统主要实现对水和电的能耗监测，下面详细介绍能耗监控平台的功能。

对2018年8月某日某大型公立医院能耗监控系统所采集的数据进行处理和分析，可在能耗监控系统中查询到医院实时电、水等能源当天的用能情况，用能趋势、同比和环比情况。当天，电耗为主要能耗，其中空调用电占34.2%，照明与插座用电占31.4%，动力用电占25.1%，特殊用电（医疗设备）占8.2%，其他用电占1%。根据医院建筑面积、床位数，得到单位建筑面积能耗为0.02千克标准煤/m2，单位床位能耗为1.3千克标准煤/床。医院实时能耗和能耗分类统计如图1和图2所示。可查看按楼宇划分的能耗排名和按科室划分的能耗排名情况，如图3所示。

 

     可在报表管理中生成变压器能耗报表、区域能耗报表、总能耗报表、部门能耗报表。还可生成水电分科室统计的任意时间段的区域能耗报表（见表1）、总能耗报表（见表2）、水电能耗分科报表（见表3）。

 

 

5.2为用能异常提供分析手段

    能耗监控系统不只是简单的对水电气等能耗数据进行监测，在能耗异常时还能进行报警，通过平台数据分析，还可以提供故障定位。医院5号楼用水量监测如图4所示。

 

    从8月3号开始，这栋楼的耗水量直线上升，直到8月7号之后开始平稳，经与系统中设置的往年同期耗水量进行对比后，发现日均耗水量比去年同期上升了60%左右，平台发生了报警，显示5号楼用水量异常。管理者根据报警情况立即对5号楼周围的管网进行排查，历时半个月，在五号楼外面的地下水管发现爆管位置，经过抢修，用水量在9月份回落到正常范围内。为医院节能方案提供数据支撑能耗监管系统实时采集数据，并采集到的数据进行同比、环比分析，根据对比结果结合实际用能情况进行分析，管理者可根据不同的用能问题制定不同的节能汽车行业的高速发展加大了我国的环境压力，为了响应当今可持续发展的战略目标，汽车改革成为当前工作中的一个重要任务。新能源汽车逐渐成为汽车发展中的新行业，这是因为新能源汽车的研发能够有效减少石油等不再生资源的消耗，促进汽车行业节能环保工作的不断深入。

5.3我国新能源汽车技术的典型产品

     混合动力汽车是2种或者2种以上动力形式组合发动的新型汽车，混合动力汽车的优势十分明显。首先，其可依据实际需要来设置汽车内燃机的使用功率。在正常运行状态下，汽车耗能较低，污染较少，多余的功率可用于电池充电。且在慢速行驶状态下，可直接关闭内燃机，以电池作为驱动源，从而有效降低污染物质的排放量。另外，内燃机能够满足空调及取暖设备的运行需要，同时这种汽车在运行的过程中，不会出现电池过充方案。能耗监控系统可提供多方面的能耗监测。对于管理节能，医院能源管理者可根据本单位的作息时间，对不同的作息时间段的能耗进行能耗对比分析，可掌控能耗设备的待机能耗，从而为制定提高医院能源利用率相关管理政策提供可靠数据支撑；对于技术节能，能耗监控平台可辅助医院平均节能效果，通过能耗监控平台的数据对比，医院可选择合适的节能产品和采取相关改造措施，改造完成后可根据能耗监控平台提供的数据对比改造前后的能耗数据，分项计量与能耗监测系统提供的实时监测数据，又可验证节能效果，可客观地反映和评价节能改造效果。能耗监控平台可提供数据采集，数据分析和故障诊断，又可密切监测节能改造效果，多方位地为管理者提供数据，使管理者能够针对不同用能单元制定合适的节能方案，以提高医院能效利用率。

6.1概述

     Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源计算，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上管理节能工作的部门报送能源计算报告。

6.2应用场所

    适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。

6.3系统功能

6.3.1系统概况

     平台运行状态，当月能耗折算、地图导航，各能耗逐时、逐月曲线，当日，当月能耗同比分析滚动显示。

6.3.2用能概况

     对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比，支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗同环比对比。

 

6.3.3用能统计

     对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计，支持报表数据导出EXCEL，支持选择建筑数据进行生成柱状图。

 

6.3.4复费率统计

     复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。

 

6.3.5同比分析

     对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。

 

6.3.6能源流向图

     能源流向图展示单栋建筑时段内各类能源从源头到末端的的能源流向，支持按原始值和折标值查看。

 

6.3.7夜间能耗分析

     夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在时段工作时间与非工作时间用能统计对比，支持导出报表。

 

6.3.8设备管理

    设备管理包括，设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备，确保设备的运行。

 

6.3.9用户报告

    用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，针对用电提供单独的复费率用能分析，报告可编辑。