武汉市部分三甲医院建筑能耗分析

2017年第9期（总第45卷第319期)建筑节能■节能改造与技术doi：10.3969/j.issn.1673-7237.2017.09.023武汉市部分三甲医院建筑能耗分析$刘朝阳\卢洲2’3，胡平放3，雷飞3，朱娜3，江章宁3(1.湖北省地质局武汉水文地质工程地质大队，武汉430051;2.湖北安源安全环保科技有限公司，武汉430040;3.华中科技大学，武汉430074)摘要：医院建筑能耗较大，分析其能耗状况、构成及影响因素对节能工作有积极意义。选取武汉市部分三级甲等医院作为研究对象，调查获取了各医院的能耗数据，分析了各医院的能耗特点，并分析了建筑能耗与建筑面积、住院床位数和门诊人数的关系，得到建筑能耗关于建筑面积与床位数的线性回归方程及各因素对建筑能耗影响程度，对医院建筑能耗评价指标提出建议。关键词：医院建筑；能耗特点；能耗评价指标中图分类号：TU20文献标志码：A文章编号：1673-7237(2017)09-0110-04AnalysisofEnergyConsumptionofSomeGrade-AHospitalBuildingsinWuhanLIUChao-yang1,LUZhou2,3,HUPing-fang3,LEIFei,ZHUNa,JIANGZhang-ning3(1.HubeiInstituteofHydrogeologyandEngineeringGeology,Wuhan430051,China；2.HubeiAnyuanSecurityandEnvironmentProtectionTechnologyCo.,LTD,Wuhan430040,China；3.HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract：Thebuildingenergyconsumptionofhospitalisrelativelylarge.Theanalysisfortheenergyconsumption,constitutionandinfluencingfactorhasadvantagefortheenergysaving.ThispaperstudiessomeGrade-AhospitalsinWuhanandanalyzesenergyconsumingcharacteristics.Bycollectingtheenergyconsumingdataofeachhospital,thispaperanalyzestherelationshipbetweenthebuildingenergyconsumingandthefactorsincludingbuildingsize,hospitalbednumberandoutpatientnumber,concludesthelinearregressionequationbetweenbuildingsizeandhospitalbednumber,andpointsouthoweachfactorimpactsthebuildingenergyconsumingbygivingtheevaluatingindicatorofthehospitalbuildingenergyconsuming.Keywords：hospitalbuilding；energyconsumingcharacteristics；evaluatingindicatorofenergy0引言据调查，医院的能耗超出一般公共建筑0.6〜1倍，节能潜力很大[1]。医院的设备种类多样，各种设备对运行时间的要求也大不相同，其中有些设备定时运行，部分设备需要一天24小时、一年365天持续运行，这就要求医院要保证全天24h能源输送不中断，所以配备应急电源且两路供电是必不可少的。如今部分医院除配备常规空调系统外，还需配备净化空调系统，诸如负压病房、无菌病房、ICU病房及各种手术室等。武汉地区医院使用的净化空调系统一般为风**收稿日期:2017-01-27;修回日期:2017-05-04*基金项目：武汉市城建委科技计划顶目（201538,201448)冷热泵空调系统。各类精密仪器所处的环境，也都要求十分苛刻[2]。美国和英国都对本国医院的能耗情况做出过调查和研究。美国学者通过统计得出，美国医院主要的用能形式为电和天然气，其调查结果为平均用电量296.01kW.h/(m2•a)，平均天然气用量为33.47m3/(m2[3]。英国学者采用相同的方法对英国部分医院的能耗情况作了调查，分析得出医院节能潜力至少为15%[4]。本文在详细调查武汉12家三级甲等医院的能耗情况的基础上，对影响医院能耗的主要因素进行了重点分析，以期能为医院的节能改造提供参考依据。110刘朝阳，等：武汉市部分三甲医院建筑能耗分析1武汉市某医院的能源审计1.1建筑基本概况武汉市某医院总建筑面积2万m2，该大楼地上19层，地下1层，围护结构主要为框架结构，外墙采用100mmGRC板贴面，200mm加气混凝土砌块，20mm砂浆抹面，传热系数为0.754W/(m2.K)，无玻璃幕墙，无屋顶天窗，外窗为单层白玻配塑钢窗框，东、南、西、北外墙窗墙比为〇.31、0.55、0.61、0.27s;1.2建筑物用能系统概况该医院各分项的能耗情况见表1，各分项用电情况见图1。各用能系统情况如图1所示表1各分项能耗名称采暖空调系统照明系统室内设备系统综合服务系统特殊区域系统总量电/万kW.h62.9914.1452.93115.9816.11262.15用电百分比/%24.05.420.244.36.1100.0水/万t10.63燃池/t380汗:燃油总量中，生活热水约耗120t，采暖及空调约耗260t。特殊区域(1)照明能耗包含建筑物内各种灯具能耗，不含建筑物周围路灯的照明能耗。(2)室内设备能耗包含电脑能耗、打印机能耗、电视机能耗、冰箱能耗、饮水机能耗、微波炉能耗及开水器能耗。(3)综合服务设备能耗包含生活水泵能耗、电梯能耗及生活热水能耗。(4)采暖空调能耗包含空调末端能耗、空调机房主机能耗、水泵能耗，以及锅炉房锅炉主机能耗及采暖泵的能耗。(5)特殊区域能耗主要为医院大型医疗设备能耗Q由表1可以得出，将所消耗的电和柴油折算成标准煤为875.84tee,折算成等效电为712.642kW.ha(耗电量与消耗标准煤转换标准为〇.1229kgee/kW*h电量，柴油消耗量与消耗标准煤转换标准为1.457kgee/kg柴油;耗电量与消耗标准等效电转换标准为1kW*h/kW*h电量，柴油消耗量与消耗标准等效电转换标准为11.855kW*h/kg柴油从图1可以看出，综合服务系统所占能耗最大，为44%;其次是采暖空调系统，所占比例为24%。2武汉地区部分医院能耗情况分析2.1医院概况随着我国经济不断发展，我国医疗水平也相应大幅度提高，为了改善各医院的医疗环境，各医院纷纷着手扩建®。医院规模的扩大随之带来了医院能耗水平的上升Q有调查显示，在医院总能耗中，医院建筑能耗占比约27%[€Q在保障医疗水平的前提下降低能源消耗俨然是医院建筑能源管理的关键问题^本文共选择了武汉市12家医院作为调查对象。医院的建筑面积在2.8万〜27.9万m2之间，平均建筑面积7.31万m2，门诊量平均为85.05万人，平均床位数1278张^调查的医院信息包括：医院性质、医疗规模、设备类型、建筑面积、2013年的能源账单等。2.2医院能耗特点医院建筑运行能耗按能源种类划分，医院建筑运行能耗大致可分为柴油、煤、电、天然气等0武汉市12家医院大部分用能均以电和天然气为主，只有其中|家医院的用能为电和柴油。将天然气和柴油折算为等价电，电耗在能源消耗中所占比例如表2所示。2013年，被调查的专业性医院和综合性医院消耗的电力总量分别占医院总能耗的74.6%和57.84%，还有一家医院所需的能源全部为电。数据显示，专业性医院的平均用电比例大于综合性医院。总体样本的平均用电比例为60.63%。柴油消耗量与消耗标准等效电转换标准为11.855kW•h/kg柴油；天然气消耗量与消耗标准等效电转换标准为7.131kW•h/m3天然气。2.3医院用能规模根据不同的等级和性质，对武汉12家医院2013年的用能规模进行了统计，统计指标包括医院综合能耗与单位建筑面积综合能耗，同时还统计了同类医院的平均能耗，如表3、图2和图3所示。由表3不难看出，能耗量与医院的性质和等级存在一定关联。就平均能耗来说，综合性医院在综合能耗、单位建筑面积综合能耗指标上均高于专业性医院。由图2、3可看出，三甲医院的总能耗存在较大差异，但除少数医院外，大部分医院单位建筑面积能耗差异较小。凹刘朝阳，等：武汉市部分三曱医院建筑能耗分析表2电耗在能源消耗中所占比例医院序号医院类型空调冷源年耗电量/100万kW.h天然气，100万m3转换为等效电/100万kW.h电耗在总能耗中所占比例/%A综合性双工况螺杆机+蓄冷;螺杆机组;风冷热泵2.62387.12536.8B综合性螺杆机+风冷热泵+分体空调4.910.5478.81155.7C综合性螺杆机+离心机;风冷热泵4.50.5278.25854.5D专业性直燃式溴化锂+螺杆机+风冷热泵1.4707.470100E综合性螺杆机+离心机+风冷热栗4.440.6358.96849.5F综合性螺杆机+风冷热泵7.3820.64812.00361.5G综合性直燃式溴化锂6.61.14614.77244.7H综合性满液式螺杆冷水机组6.3640.56810.41461.1I综合性螺杆机+离心机+风冷热泵13.421.5724.61654.5J综合性直燃式溴化锂+风冷热泵12.3440.53816.18076.3K专业性螺杆机+风冷热泵7.6951.11415.63949.2L综合性直燃式溴化锂117.253.18139.92783.8*万kg柴油。表32013年调查医院能耗平均值医院类型医院等级综合能耗/(x104kgce)单位建筑面积综合能耗/(kgce/m2)综合性三级甲等174.97734.999专业性三级甲等160.82522.968400350300〇250X200狴150m10050-I〇„图2调查医院综合能耗70rU60504030溫m蔣u鶼20概§10^11[llhllliII医院图3单位建筑面积综合能耗3医院建筑能耗及其影响因素分析3.1各地医院能耗评价指标与一般公共建筑相比，我国现代匿院建筑在环境控制、用能状况、空间构造等方面具有多样性、.复杂性和综合性等多种特征。在统一的医院能耗评价指标不完善的情况下，我国各地关于医皖建筑能耗评价做?去存在区别P浙江规定:医院能耗评价指标按三级医院二级及以下医院分两个档次规范，主要指标包括单位面积综合电耗、单位面积综合能耗[7]。湖南规定:医院能耗评价指标按三级医院二级医院、一级医院分3个档次规范，_时依据各年度门诊人数设置I修II系数，主要指标包括单位面积综合电耗、单位面积综合能耗上海规定:医院能耗评价主要以床日能耗釐为指标7床日能耗量=年能源总消耗量/(年床日数+年门急诊量/3)[7]s武汉提出：单位床位能耗量为医院能耗评价的主、要指标，并根据年床位利用率增加修正办法^。经分析，单凭单位面积综合能耗指标无法体现医疗条件的改善、医疗技术的进步、住院天数的减少、门急诊量的增加、治愈率的提高等菌蒙;而仅凭单位床位能耗量(或床日能耗量）指标难以体现医院设施条件、面积规模、功能任务、医疗服务质量等洱素。3.2能耗与建筑面积、门诊量和床位数之间的相关关系本文采用多元线性回，归的方法对影响医院能耗的3个因素，即建筑面积、门诊量和住院床位数进行分析，医院各个参数见表4所示。经过太量计算分析疴发现，若将3个因素均考虑进去，很难得出能耗和这3个因素之间较合理的线性关系。子是考虑这3个因素之间的两两组合，经过多次尝试，发现能耗作为因变量，门诊量和建筑面积共同作为:自变量，或门诊量和