能耗管理分析系統(tǒng)在醫(yī)療衛(wèi)生建筑中的應(yīng)用

1 概述

近些年我國的醫(yī)療事業(yè)發(fā)展迅速，引進(jìn)了相當(dāng)多的高科技醫(yī)療設(shè)備，醫(yī)療向大型化、集團(tuán)化發(fā)展，醫(yī)療技術(shù)水平可與歐美等發(fā)達(dá)國家相媲美，同時(shí)帶來的則是能源消耗的直線上升，消耗的能源包括電、油、氣、水等，能源消耗量大。醫(yī)院屬于公共建筑，因此，對(duì)于醫(yī)院行業(yè)的能耗管理系統(tǒng)，我們希望達(dá)到的目的是在保證一定的安全性、舒適度和便利度的條件下實(shí)現(xiàn)在能源的消耗量下降的同時(shí)提高能源使用的品質(zhì)。在提高品質(zhì)的過程中，也在一定程度上節(jié)省了能源的消耗，提高了能源的使用效率，做到能源消耗過程中從質(zhì)和量兩方面的改善。

2 醫(yī)療衛(wèi)生建筑能耗特點(diǎn)

與辦公樓宇、商場、賓館酒店等公共建筑相比較，醫(yī)院的能源消耗指標(biāo)相對(duì)較高。第一，用能設(shè)備的種類多，涵蓋醫(yī)院建筑、辦公建筑、醫(yī)療設(shè)備、辦公設(shè)備、交通工具等；第二，具有單位多、分類廣、特點(diǎn)不同、層次復(fù)雜等特點(diǎn)；第三，醫(yī)院耗能涉及水、電、熱力、煤氣、天然氣、燃油等各種資源。尤其用電負(fù)荷大，占總能源消耗的80%左右，并且用電負(fù)荷的起伏變化也很大，因?yàn)榧竟?jié)交替、氣候變化、晝夜輪回、人流量變化等因素的影響，用能整體具有不恒定的特點(diǎn)，從節(jié)能的角度考慮，節(jié)能空間也是巨大的。

因此，這種情況下，要實(shí)施精細(xì)化管理，必然要全面了解醫(yī)院的各部位的能耗情況，掌握各類能源在時(shí)間、空間上的分布規(guī)律，借助一定的輔助分析工具對(duì)醫(yī)院的能耗進(jìn)行指標(biāo)量化。所以亟需對(duì)醫(yī)院的能耗實(shí)施分項(xiàng)計(jì)量和對(duì)能源消耗情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這是所有節(jié)能管理工作的基礎(chǔ)。

3 醫(yī)療衛(wèi)生建筑能耗管理系統(tǒng)的可行性分析

隨著GB 50189—2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，能耗管理系統(tǒng)已在全世界范圍內(nèi)的大型公共建筑中成功應(yīng)用，并且?guī)砹肆己玫慕?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。醫(yī)療衛(wèi)生建筑能耗管理系統(tǒng)是一個(gè)大型的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，它采用通用的軟件平臺(tái)、一致的硬件架構(gòu)、統(tǒng)一的人機(jī)界面，通過對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的集成和互聯(lián)，建立了一個(gè)高度共享的信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)各部門系統(tǒng)的信息互通與資源共享，從而提高了醫(yī)院日常管理與調(diào)度工作的效率和部門運(yùn)營的整體服務(wù)水平。

另外，通過智能通信管理器將數(shù)據(jù)信息上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)。采用這種方式不僅能確保采集的設(shè)備電能數(shù)據(jù)能夠及時(shí)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)，而且可靠性高、系統(tǒng)構(gòu)成簡單、經(jīng)濟(jì)，便于集中管理。在此基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)可靠的能耗管理軟件、硬件，完全可以建立一套完整的、具有先進(jìn)水平的醫(yī)療衛(wèi)生建筑能耗管理系統(tǒng)。

4 能耗管理分析系統(tǒng)在上海華山醫(yī)院病房新建工程中的應(yīng)用

4.1項(xiàng)目概況

上海華山醫(yī)院病房樓是一幢醫(yī)用建筑，建筑面積約為2萬平方米。根據(jù)配電系統(tǒng)管理和能耗監(jiān)測(cè)的要求，需要對(duì)樓內(nèi)的高壓進(jìn)線、低壓配出線和各樓層內(nèi)配電箱進(jìn)行電力監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)病房樓內(nèi)用電量和用水量的在線監(jiān)測(cè)，方便對(duì)該建筑群的能耗管理，以保證用電的安全、高效。

Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)采集方式包括人工采集方式和自動(dòng)采集方式。通過人工采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑基本情況數(shù)據(jù)采集指標(biāo)和其它不能通過自動(dòng)方式采集的能耗數(shù)據(jù)，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過自動(dòng)采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動(dòng)計(jì)量裝置實(shí)時(shí)采集，通過自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

4.2組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、能效管理系統(tǒng)軟件三部分組成。

1、數(shù)據(jù)采集層

通過安裝在能耗監(jiān)測(cè)儀表箱（柜）中的帶數(shù)字接口的智能電力儀表，實(shí)施對(duì)負(fù)荷用電量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功無功電能、諧波、環(huán)境與開關(guān)狀態(tài)、事件記錄等用電參數(shù)。監(jiān)測(cè)對(duì)象包括：電力需求側(cè)中低壓饋線回路、主要耗能機(jī)電設(shè)備、醫(yī)院內(nèi)其他耗能設(shè)施。同時(shí)也可以對(duì)用水量、用氣量、熱量等通過電子式流量表、電子式熱量表等現(xiàn)場智能計(jì)量裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。根據(jù)現(xiàn)場條件和系統(tǒng)應(yīng)用的要求，采集的數(shù)據(jù)也可以取自用戶的其他智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。

2、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

通過在能耗監(jiān)測(cè)儀表箱（柜）中安裝的能耗智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，實(shí)時(shí)采集能耗計(jì)量儀表的數(shù)據(jù)，并且通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎谋O(jiān)控中心。無需遠(yuǎn)距離布線，施工簡單可靠。智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供多種接入方式，支持包括RS-485/RS-232總線、光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、433M無線、GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N方式。

3、用電及能效管理系統(tǒng)軟件

完成數(shù)據(jù)采集、校驗(yàn)、分析、處理、輸出、系統(tǒng)維護(hù)、授權(quán)使用權(quán)限分級(jí)控制等；并可將現(xiàn)場運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、故障信息等傳送到企業(yè)決策人員。

4.3 設(shè)備參數(shù)列表

4.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

4.5系統(tǒng)功能

4.5.1系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)由能源監(jiān)控平臺(tái)、交換機(jī)、多功能電表、通訊轉(zhuǎn)換器、遠(yuǎn)程水表等設(shè)備組成，本系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的功能為水、電耗的集抄。

4.5.2支持統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的電力、水等能源數(shù)據(jù)的采集和管理，能耗數(shù)據(jù)采集無需在多個(gè)不同系統(tǒng)中集成，能量監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)包含豐富的功能，能夠?qū)ㄖ锘蚪ㄖ褐懈黝惸茉?/SPAN>（電、水）進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)一管理并提供能耗數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、分析和挖掘、持續(xù)優(yōu)化。

4.5.3系統(tǒng)采集來自智能測(cè)控單元裝置送來的參數(shù)，包括每個(gè)用電回路的實(shí)時(shí)電能值和各種告警信息，各水表的用水量等，并實(shí)時(shí)顯示采集上來的各個(gè)參數(shù)。

4.5.4各能源管理組逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗值報(bào)告，幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值。

4.5.5系統(tǒng)支持基于Internet的遠(yuǎn)程瀏覽，不同的能源管理部門可在不同的地點(diǎn)同時(shí)查看所需能源的消耗情況。

4.6 系統(tǒng)功能及軟件界面

4.6.1分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)具備歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等的存儲(chǔ)功能，存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)保存時(shí)間大于三年。系統(tǒng)同時(shí)具備將分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)按“需要發(fā)送至上級(jí)數(shù)據(jù)中心的能源數(shù)據(jù)”的要求發(fā)送至上級(jí)數(shù)據(jù)中心的功能。界面如圖1。

4.6.2能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)具備良好的開放性，可對(duì)用戶需求進(jìn)行功能擴(kuò)展，在基本分析功能的基礎(chǔ)上為用戶定制個(gè)性化報(bào)表和分析模板；系統(tǒng)具有報(bào)警管理功能，負(fù)責(zé)報(bào)警及事件的傳送、報(bào)警確認(rèn)及報(bào)警記錄功能以便告知用戶或供用戶查詢；系統(tǒng)具備權(quán)限管理、系統(tǒng)日志及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。界面如圖2。

4.6.3用能情況的同、環(huán)比分析

對(duì)各分類、分項(xiàng)能耗（標(biāo)準(zhǔn)煤量或千瓦時(shí)）和單位面積能耗（標(biāo)準(zhǔn)煤量或千瓦時(shí)）進(jìn)行按月、年同比或環(huán)比分析。可預(yù)置、顯示、查詢和打印常用建筑能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表。界面如圖3。

4.6.4建筑能耗數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)對(duì)分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集匯總后，可生成各種數(shù)據(jù)圖表、餅圖、柱狀圖等，實(shí)時(shí)反映和對(duì)比各項(xiàng)采集數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢(shì)和分布情況。系統(tǒng)可按總能耗和單位面積能耗進(jìn)行逐日、逐月、逐年匯總，并以坐標(biāo)曲線等各形式顯示、查詢和打印。界面如圖4。

圖1 分類、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 圖2 能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

圖3 用能情況的同、環(huán)比分析 圖4 建筑能耗數(shù)據(jù)分析

4.6.5 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問功能

系統(tǒng)以Web發(fā)布后可進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問。平臺(tái)，、JQuery技術(shù)開發(fā)，可通過Internet訪問，具有跨平臺(tái)的特性，用戶可通過各種移動(dòng)終端（筆記本、平板電腦、手機(jī)等）訪問。界面如圖5。

圖5 跨平臺(tái)跨網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問

4.7結(jié)語

上海華山醫(yī)院采用Acrel-5000能耗管理技術(shù)，建立了對(duì)整個(gè)醫(yī)院設(shè)施能源系統(tǒng)的全面監(jiān)視管理，通過對(duì)負(fù)載能耗設(shè)備的能耗與能效數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)能耗的有效監(jiān)測(cè)管理，提供了用戶能源管理系統(tǒng)運(yùn)營管理的有效工具和能耗成本管理工具，為進(jìn)一步的節(jié)能增效措施提供分析手段，預(yù)期效果已開始初步顯現(xiàn)：

Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)通過全時(shí)的全區(qū)域分類數(shù)據(jù)的上傳，不僅降低了大面積、大體量設(shè)施能耗的管理強(qiáng)度，還提供各種分類的報(bào)表，能耗曲線和趨勢(shì)分析，提高運(yùn)營管理的效率。

Acrel-5000通過對(duì)照明、空調(diào)、通風(fēng)等各類負(fù)載自動(dòng)生成細(xì)節(jié)分項(xiàng)數(shù)據(jù)，為管理上提供了強(qiáng)有力的成本管理控制工具。

通過實(shí)踐證明，Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用，帶來了很直觀的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效果，以及良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，不僅對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，對(duì)于其他大型公共建筑、綜合建筑群、工業(yè)企業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、大型園區(qū)等都有很好的借鑒意義。

［1］ 龍惟定.建筑節(jié)能與建筑能效管理.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

［2］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè).2013.01.版