上海三甲综合医院能耗和用能规律分析

上海三甲综合医院能耗和用能规律分析朱惠同济大学摘要：选取了上海市3家新建三甲综合性医院作为研究对象，分别对其_整年度能源消耗进行研究分析，以此来归纳总结类似医院建筑典型季节和典型日的能源消耗变化规律，并从研究分析结果中提炼出医院建筑负荷测算表，可作为燃气分布式能源系统和其他类似节能产品的容量选型依据。关键词：医院能耗；单位建筑面积能耗；电能消耗占比系数；燃气消耗占比系数DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.04.010AnalysisonThird-LevelGrade-AComprehensiveHospitalEnergyConsumptionandEnergyUtilizationinShanghaiZhuHuiTongjiUniversityAbstract:Thearticlechoosesthreenewly-builtthird-levelgrad-Acomprehensivehospitalsasstudyexampleandanalyzesannualenergyconsumptiontoconcludeinductivesummaryofsimilarhospitalarchitectureincludingenergyconsumptionchangesfeaturesoftypicalseasonandtypicalday.Theauthorputsforwardhospitalarchitectureloadmeasuringtablefromstudyanalysisresulttoprovidereferencetocapacityselectionofgas-fireddistributedenergysystemandothersimilarenergysavingproduct.Keywords:HospitalEnergyConsumption,EnergyConsumptionPerArea,ElectricPowerConsumptionRatioCoefficient,Gas-FiredConsumptionRatioCoefficient朱惠现阶段上海三甲综合医院能耗和用能规律分析上海节能医院是我们社会结构中的重要一环，是保障民众身体健康的重要场所，作为一个集诊疗、康复、修养为一体的社会公共服务机构，全年24h不间断运营，使得医院建筑总体能耗远远高于其他公共建筑。这些年随着国家对建筑节能和环保的不断重视，像医院这类高耗能建筑应当采取行之有效的节能減排措施。目前，新建和改建医院在前期项目可行性论证过程中就已考虑相关节能措施，而在设备配置和系统设计过程中，设计人员必须准确预测建筑物的用能情况和负荷变化趋势。随着计算机的应用普及，如今国内的建筑负荷计算可借助相关软件，对不同类型建筑物的能耗数据进行模拟计算，但是在应用时需要输入复杂的参数和定义边界条件，使之失去普遍代表意义。为了能够准确的反应出目前医院建筑实际运营能耗情况，本文通过对上海“5+3+1”工程中的3家新建三甲医院运营能耗进行一年的跟踪调查，3家医院的投运时间都在3年以上，医院能耗基本趋于稳定。通过对这些实际运行数据的分析，最终获得医院建筑单位面积能耗、典型季节和典型曰的能源消耗变化趋势，并将相关结果转化成负荷测算表格。1医院单位面积年能耗分析根据研究需要，选取的3家医院分别为同一时期建设，分布在不同区域和不同规模的综合性医院，分别为医院A、医院B和医院C。选取这3家医院去年全年的能耗历史数据（见表1)，并且根据当量热值计算，燃气消耗量按照每立方米天表1医院电力和燃气用量统计表析2.1医院逐月用电量分析通过对医院每月用电数据的跟踪记录，可以得到三家医院全年用电量和用电变化趋势，如图1所^^。2017年第04期SHANGHAIENERGYCONSERVATION219n/A电能消耗量/kWh燃气消耗量/m3月1刀医院A医院B医院C医院A医院B医院C1月900240943519484540148114760711717452月8397601001935331100129624637951498353月720320100376043260010083568714865254月6649607011104654304297352546628455月5908407837307980003138337708316426月932680141407310585402435224724494247月1226160185180316493404008726331752478月1109200178957617469903123613356766039月11278401397635106141029253232967654010月85564087719085309030622371897265011月73588187608566157033711478427573412月662080133679078036011515541892129190医院建筑面积/m2单位面积电耗/kWh-(m2y)-1单位面积总能耗/kWh-(m2y)-1医院A82500125.64212.9医院B96000145.6196.4医院C10000103.2203.7如表3所示，3家医院的单位建筑面积总能耗最低为196.4kWh/m2y，最高212.9kWh/m2y，平均总能耗约为204.3kWh/m2y，虽然3家被调查的医院年总能耗和建筑面积存在一定差异，但是从医院单位建筑面积年总能耗角度分析，三家医院的实际能耗相近，收集的数据能够客观的反映出目前上海医院的耗能水平，而医院B由于采用了地源热泵空调系统作为节能手段，所以单位建筑年总能耗最低。2医院逐月用能分然气热值9.53kWh(现场采样分析结果）转换成热值形式，得到各家医院的综合能耗总量，汇总于表2中。表2医院能源消耗量医院天然气年消耗总量/m3电力年消耗总量/kWh能耗总量/kWh医院A7573451036560017560378医院B5134641397720618855114医院C10579801032297020373780如表2所示，医院的能源消耗主要是天然气和电力两种，而且由于医院规模不同和用能设备不同，3家医院之间的实际能源消耗量也有明显差异，为了能够直观的分析各医院的能耗使用情况，以单位面积年能耗的形式分别列于表3中。表3医院单位面积能耗节能技术与产品ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGIESANDPRODUCTS上海节能No.042017图1医院全年电力消耗量/kWh由图1可知，医院A和医院C的用电变化趋势基本一致，1〜5月和11〜12月医院用电相对平稳，6〜10月为医院的用电高峰期，其中7月和8月用电量最大，主要是夏季电空调运行导致。医院B的冬季用电不同于其他两家医院，在12月以后明显上升，其主要原因是冬季采用了地源热泵和燃气锅炉进行采暖，所以在冬季12月到来年3月间的用电量没有大幅下降。根据图1中3家医院的逐月电力消耗数据，采用分摊比例的方式将每月用电与年用电总量进行比较，分别将每月电负荷占比系数列于表4中。将表4中的医院电力消耗比例系数与曰本医院建筑能耗预测手册中医院电力负荷预测系数进行比较，如图2所示，由此可知，日本用于测算医院每月电力负荷比例系数变化幅度较小，而三家医院的实际电力负荷比例系数在非夏季变化幅度不大，在夏季制冷期间明显上升而且远远高于曰本的测算比例系数，通过这两组数据的对比可以发现，我们的用电情况与日本相比还是存在很大差异。2.2医院逐月用气量分析图2为3家医院的每月天然气用量变化趋势图。由图可知，医院A和医院C的用气变化趋势基本一致，冬季用气量较大，主要是采暖季采用燃烧天然气的方式进行采暖。医院B冬季燃气低于其他两家医院，主要是医院B米暖米用了地源热泵和天然气锅炉补充的方式，夏季为燃气用量最低，主要用于制取生活热水和少量蒸汽。由图3可知，三家医院全年天然气消耗量变化趋势，通过计算可得出每月天然气占全年用能的比例系数。天然气低位热值取34.3MJ/m3，计算结果列于表5中。2.3医院逐日电负荷分析由图1可知，医院全年用电负荷存在较大的峰谷差，而造成这一现象的主要原因跟气候变化表4医院月电负荷占比系数%月份电负荷占比(医院A)电负荷占比(医院B)电负荷占比(医院C)平均电负荷占比1月8.686.754.696.712月8.107.173.216.163月6.957.184.196.114月6.425.024.515.315月5.705.617.736.356月9.0010.1210.259.797月11.8313.2515.9813.698月10.7012.8016.9213.489月10.8810.0010.2810.3910月8.256.288.267.6011月7.106.276.416.5912月6.399.567.567.844F|i5刃£j|7J|图2医院月用电比例图节能技术与产品220ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGIESANDPRODUCTS朱惠现阶段上海三甲综合医院能耗和用能规律分析上海节能图3医院全年天然气消耗量以得到医院在夏期、过渡期和采暖期中24h各时点的负荷占比系数，如表6所示。2.4医院热水负荷分析医院生活热水分析，主要根据医院每月热水锅炉所消耗的天然气总量，模拟计算出每月生活热水负表5医院月燃气能耗占比%月份燃气占比(医院A)燃气占比(医院B)燃气占比(医院C)1月8.03.88.02月7.03.27.03月5.53.54.04月2.32.72.95月1.71.91.56月1.31.22.37月2.21.33.58月1.70.73.69月1.61.23.610月1.71.93.411月1.82.43.512月6.22.16.0有关，根据上海气候变换特征，分别选取1月、4月和8月的电负荷作为医院用电负荷典型月份进行分析，并对医院典型月内的24小时用电情况跟踪分析。图4是医院一月份每日的逐时用电情况，图5是医院4月份每日逐时用电情况，图6是医院8月份每日逐时用电情况。根据图4、图5、图6中典型月份的电负荷变化情况，大致可以得出医院的电力负荷变化具有一定的规律。通过平均每个时点的电力负荷，可表6医院24h电力负荷系数%时刻夏季平均(8月）过度季平均(4月）冬季平均(1月）0:003.73.63.61:003.63.53.62:003.63.53.63:003.63.53.64:003.63.53.65:003.73.63.76:004.14.24.27:004.54.84.88:004.64.84.89:004.84.94.910:004.85.15.011:004.95.04.812:004.64.74.613:004.84.74.614:004.74.74.615:004.64.64.516:004.44.54.517:004.14.24.118:004.04.04.019:004.03.93.920:003.93.83.821:003.83.73.722:003.73.63.723:003.73.63.7合计100100100图41月24h趋势图图54月24h趋势图图68月24h趋势图2017年第04期SHANGHAIENERGYCONSERVATION221ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGIESANDPRODUCTS上海节能No.042017表7医院生活热水用量月份锅炉用气量/m3热水负荷/kWh月热水量/t日均用水量/t占全年能耗百分比/%1月3203927479952521751.62月2820924194646241541.43月2954225338348421611.44月2350920163938541281.15月2068517741233911131.06月2430420845839841331.27月2452321033140