安(ān)科瑞 劉(liú)邁

　　摘(zhāi)要(yào)：為(wéi)減(jiǎn)少醫療建築能耗(hào)，優化醫院(yuàn)能源管理(lǐ)，基(jī)於智慧醫院的要求(qiú)，通過分析廣(guǎng)州市(shì)番禺(yú)區(qū) 醫院的能耗特(tè)性，對(duì)醫院空調(tiáo)係統，空調(tiáo)與窗戶聯動(dòng)控製係統，屋(wū)頂光伏係統等智能(néng)樓(lóu)宇分(fēn)係(xì)統進行節能建模分(fēn)析，建議采(cǎi)取醫院信息化建設，可(kě)再生(shēng)能(néng)源改造，精細(xì)化(huà)管(guǎn)理(lǐ)等(děng)措施(shī)，預(yù)計實(shí)施後每年可以(yǐ)節(jié)約用(yòng)電(diàn)256萬kW·h，相(xiāng)當(dāng)於節省(shěng)315t標(biāo)準煤(méi)，減少CO2排放(fàng)量(liáng)873t，對於城市(shì)既(jì)有(yǒu)醫(yī)療(liáo)建築的(dí)節(jié)能(néng)改進和能源智(zhì)慧(huì)管(guǎn)理具有較強的(dí)示範作用(yòng)
。

　　關鍵詞：智(zhì)慧(huì)醫院(yuàn)；綜合(hé)智能樓宇；精細化(huà)管理；節能減(jiǎn)排；光伏發電

　　0引言

　　隨著(zhuó)社會(huì)經(jīng)濟的(dí)快速(sù)發展(zhǎn)，我(wǒ)國的(dí)能源消(xiāo)費呈(chéng)現(xiàn)增長態勢
。據統(tǒng)計2018年全國建築運行能耗達到(dào)10億t標準煤，占全(quán)國(guó)能源消(xiāo)費(fèi)總量比重(zhòng)為百(bǎi)分(fēn)之(zhī)21.7，碳(tàn)排放(fàng)21.1億t（以(yǐ)CO2計，下(xià)同），占(zhān)全(quán)國能(néng)源碳排(pái)放的比(bǐ)重(zhòng)百分之21.9[1]
。大(dà)型(xíng)公(gōng)共建(jiàn)築是建(jiàn)築能源消耗(hào)的高密(mì)度領(lǐng)域，醫(yī)院建築(zhù)的能耗(hào)是一(yī)般(bān)公共建築的3～4倍(bèi)[2]
。2020年度廣(guǎng)東(dōng)省(shěng)公立(lì)醫院(yuàn)單(dān)位建築(zhù)麵積能耗17.17kg標準(zhǔn)煤/m2，人(rén)均綜合能(néng)耗達(dá)280.82kg標準(zhǔn)煤，遠(yuǎn)高於場(cháng)館(guǎn)，學(xué)校等公共建築，是(shì)廣東(dōng)省中小學(xué)建(jiàn)築能耗的(dí)5倍(bèi)
。隨著國(guó)家“雙碳(tàn)"戰(zhàn)略的推(tuī)動(dòng)，醫院建築運(yùn)行(háng)節(jié)能工作(zuò)迫在(zài)眉睫(jié)[3]
。

　　當前(qián)醫院采(cǎi)用(yòng)的(dí)節(jié)能措施主(zhǔ)要(yào)圍(wéi)繞設(shè)備改造和更(gēng)新[4]
。林愛麟[5]摸(mō)查了(liǎo)長沙市醫院建築(zhù)能耗(hào)，提出(chū)采用提升(shēng)冷(lěng)熱源(yuán)運行效(xiào)率，合(hé)理(lǐ)配(pèi)置(zhì)空(kōng)調(tiáo)及通(tōng)風(fēng)係統(tǒng)等措施來降低(dī)醫(yī)院能(néng)耗；姜海勇(yǒng)等[6]以(yǐ)深圳(zhèn)市(shì)孫逸仙(xiān)心(xīn)血管醫(yī)院為(wéi)例，通(tōng)過(guò)空(kōng)調主機(jī)係統等(děng)節(jié)能改(gǎi)造(zào)達(dá)到降耗(hào)效果
。沈洪(hóng)等[7]分析(xī)了中山大(dà)學附(fù)屬(shǔ)腫瘤(liú)醫院燃油蒸汽鍋爐技(jì)改，同時(shí)配合智(zhì)能群(qún)控係統
。以上研究主要考慮設備(bèi)因(yīn)素，較(jiào)少考(kǎo)慮(lǜ)人(rén)的用能(néng)行為
。方婷(tíng)婷[8]選(xuǎn)取廣州(zhōu)地(dì)區6個(gè)典(diǎn)型(xíng)醫院(yuàn)建(jiàn)築，提(tí)出(chū)落實能(néng)源管(guǎn)理製度(dù)等(děng)節能建議(yì)，包括(kuò)運用(yòng)製(zhì)度對人員行(háng)為(wéi)進行(háng)約(yuē)束(shù)，但因為(wéi)人的行為(wéi)較難預測，實施(shī)效果難(nán)以(yǐ)保證(zhèng)
。

　　智(zhì)慧醫(yī)院的建(jiàn)設立足於信(xìn)息化(huà)，互聯(lián)網，物聯(lián)網，通過(guò)對醫院(yuàn)資(zī)源(yuán)的(dí)合理配置(zhì)達到智慧(huì)管理(lǐ)的效(xiào)果[9-10]
。其中(zhōng)，運用物理(lǐ)信息技(jì)術(shù)進(jìn)行精(jīng)細(xì)化管(guǎn)理的理(lǐ)念為(wéi)醫院能(néng)源係統(tǒng)管理(lǐ)提供(gōng)了新(xīn)的(dí)方向
。本文(wén)以廣州市番禺區(qū) 醫院為研(yán)究(jiū)對象，分析醫院能耗(hào)特性和主要(yào)耗(hào)能(néng)因(yīn)素(sù)，提出基於智(zhì)慧能(néng)源(yuán)管理(lǐ)的節能措(cuò)施，並(bìng)對(duì)節能措(cuò)施的影響因素(sù)進行敏(mǐn)感性(xìng)分析(xī)
。

　　1醫院(yuàn)能(néng)耗特(tè)性(xìng)分(fēn)析

　　醫院(yuàn)建(jiàn)築(zhù)的(dí)能耗(hào)總量(liáng)因(yīn)醫(yī)院(yuàn)類型，等級，地(dì)理位(wèi)置(zhì)等因素(sù)而(ér)不同(tóng)，但具體的醫院(yuàn)在(zài)功(gōng)能和能(néng)源結構確(què)定(dìng)後，通常(cháng)有著較穩定的能耗[11]
。本(běn)文(wén)以(yǐ)華南(nán)地區(qū)某綜合(hé)醫院為例(lì)分析醫院的能源(yuán)消耗(hào)情況(kuàng)
。

　　廣州(zhōu)市番禺區(qū) 醫院是一所大型綜(zōng)合(hé)公立(lì)醫(yī)院，占地(dì)14.7萬(wàn)m2，有(yǒu)建築樓8棟(dòng)，總建築(zhù)麵積23.5萬m2，實(shí)際(jì)開放床位1479張，2020年(nián)總(zǒng)診(zhěn)療達176.8萬次
。該(gāi)醫(yī)院(yuàn)能源(yuán)消耗的(dí)類(lèi)主(zhǔ)要為電能(néng)消耗和燃料消(xiāo)耗
。2020年(nián)度用電(diàn)量達2489萬kW·h，

　　天(tiān)然氣消(xiāo)費(fèi)量(liáng)3068m3，汽(qì)油消費(fèi)量59656L，柴油消費(fèi)量(liáng)240L，全院(yuàn)年能源(yuán)消(xiāo)費(fèi)量折(zhē)算(suàn)標煤3152t標準煤，電能消費占醫院總(zǒng)能(néng)消(xiāo)耗的(dí)百(bǎi)分(fēn)之97.07
。醫院電(diàn)能消費可(kě)分為(wéi)醫(yī)療(liáo)設備和(hé)後勤(qín)服(fú)務設備，其(qí)中後勤服務設備包括(kuò)暖通空調，照明係(xì)統，電梯，安防，

　　辦(bàn)公用(yòng)電(diàn)等
。該醫院地(dì)處(chǔ)南亞熱(rè)帶，氣候分區屬於夏熱冬(dōng)暖(nuǎn)，冬(dōng)季(jì)無供暖(nuǎn)需求，空調係(xì)統(tǒng)主要用於夏季(jì)供冷
。

　　醫(yī)院(yuàn)空調(tiáo)能耗(hào)全年(nián)平(píng)均(jūn)占比百分(fēn)之(zhī)45.83，6，7，8月(yuè)份占比達(dá)百(bǎi)分之51以上
。醫院空(kōng)調(tiáo)能耗逐月分(fēn)布(bù)情況見表1
。

　　根(gēn)據使用目的，醫院空調可分為舒適(shì)性空調(tiáo)和(hé)工藝(yì)性空(kōng)調(tiáo)[12]
。舒適性空調主(zhǔ)要(yào)為(wéi)室內(nèi)人(rén)員(yuán)提供(gōng)舒(shū)適(shì)環(huán)境(jìng)，包(bāo)括病(bìng)房，辦公室(shì)等公(gōng)共(gòng)活(huó)動區域
。工(gōng)藝性空調應(yīng)用在(zài)對(duì)空氣質量有(yǒu)嚴格要求(qiú)的(dí)空間，包(bāo)括(kuò)手(shǒu)術室，麻(má)醉科(kē)等(děng)區(qū)域(yù)
。醫院空調(tiáo)係統耗(hào)能(néng)量前(qián)五的區域(yù)見圖(tú)1，

　　分(fēn)別(bié)是病房（含(hán)辦公室區域），手術室和麻醉(zuì)科(kē)，門診，消毒供應 ，急(jí)診(zhěn)
。其中(zhōng)病房（含(hán)辦(bàn)公(gōng)室區域）占空調(tiáo)係統用(yòng)能的百分(fēn)之(zhī)35.8，大(dà)大高於手術室等(děng)區(qū)域(yù)
。

　　此(cǐ)外(wài)，醫院的能源(yuán)均為外(wài)部(bù)購(gòu)置，成本(běn)居高不下
。醫院(yuàn)的(dí)能(néng)源(yuán)供(gōng)應結構(gòu)較(jiào)為單一(yī)，電(diàn)能(néng)百分之(zhī)100由市電(diàn)供應(yīng)，不利於(yú)醫(yī)院能源係(xì)統(tǒng)安(ān)全
。根(gēn)據(jù)綠(lǜ)色(sè)醫院建築的建(jiàn)設(shè)理念，需要符合低(dī)碳(tàn)環保的(dí)要求
。

　　2醫院節(jié)能(néng)措施(shī)建(jiàn)模

　　由醫院(yuàn)能耗(hào)特(tè)性分析可(kě)知(zhī)，醫院能(néng)源(yuán)係(xì)統節(jié)能(néng)應從減(jiǎn)少能(néng)源消耗和改(gǎi)善能源供應結構(gòu)著(zhuó)手
。以(yǐ)電(diàn)能為(wéi)主的能源(yuán)消費中(zhōng)，空調能(néng)耗占(zhān)能耗(hào)的大(dà)部(bù)分
。其中(zhōng)，醫院(yuàn)工藝(yì)性空調需(xū)要為(wéi)診(zhěn)療(liáo)服務提(tí)供支(zhī)撐，不(bù)適宜(yí)進(jìn)行(háng)大幅度(dù)改造(zào)
。醫院舒(shū)適(shì)性空(kōng)調中(zhōng)，病(bìng)房（含辦公(gōng)室(shì)區(qū)域(yù)）應作為(wéi)節能(néng)對(duì)象(xiàng)
。在日常實踐中發(fā)現，病(bìng)房和(hé)辦公室區域，人為(wéi)不節能行為(wéi)會造成(chéng)空調(tiáo)非必要(yào)的(dí)能耗
。例(lì)如，在病(bìng)房區(qū)域，部(bù)分(fēn)病人節能(néng)意識(shí)差，將空(kōng)調(tiáo)溫度(dù)調至很(hěn)低(dī)；部分(fēn)病人(rén)擔(dān)

　　心(xīn)室(shì)內空氣流通狀(zhuàng)況不佳(jiā)，在空調運(yùn)行期(qī)間將(jiāng)窗戶(hù)打(dǎ)開(kāi)通風；辦(bàn)公區域，辦公室(shì)人員(yuán)時(shí)常(cháng)有(yǒu)下(xià)班忘記關空調等現象
。醫院(yuàn)人員構(gòu)成復(fù)雜，節能(néng)理(lǐ)念難以統一(yī)，靠製度約束人(rén)的行為(wéi)不(bù)可控因素(sù)過(guò)多
。因此(cǐ)，考慮基於智慧醫院管理的(dí)智(zhì)能樓宇(yǔ)建(jiàn)設，構建空調監(jiān)控(kòng)係(xì)統，空調(tiáo)與窗(chuāng)戶聯動控製(zhì)係(xì)統模(mó)型(xíng)，同(tóng)時挖(wā)掘醫院可(kě)再(zài)生能(néng)源(yuán)資源(yuán)的潛(qián)力，構建屋頂(dǐng)光(guāng)伏(fú)係統(tǒng)模(mó)型(xíng)
。

　　2.1空(kōng)調智慧監控係統

　　結(jié)合國務(wù)院(yuàn)執行(háng)公(gōng)共建築空調(tiáo)溫度控(kòng)製標(biāo)準的通知(zhī)和(hé)夏季病(bìng)房內病人舒(shū)適(shì)性(xìng)要求，空(kōng)調係統(tǒng)設(shè)定(dìng)的(dí)溫(wēn)度取27℃較為適宜[13]，而現(xiàn)實(shí)中，用(yòng)戶(hù)多(duō)將病房(fáng)空(kōng)調(tiáo)設定溫(wēn)度遠低於(yú)27℃
。因(yīn)此，在考慮(lǜ)用(yòng)戶偏好(hǎo)的前(qián)提下，通過空調智(zhì)慧(huì)監(jiān)控係統對(duì)病房內(nèi)空(kōng)調溫(wēn)度範圍進行(háng)調控，空(kōng)調智慧監(jiān)控係(xì)統設定(dìng)如(rú)下：

　　1）實時采(cǎi)集室(shì)內(nèi)，室外氣(qì)溫(wēn)；

　　2）規定空調設(shè)定溫度值(zhí)tn；

　　3）病房(fáng)內(nèi)用戶輸(shū)入自(zì)己(jǐ)的(dí)偏好溫(wēn)度ti；

　　4）當(dāng)外界(jiè)氣(qì)溫高(gāo)於(ti+3)℃時(shí)，病(bìng)房(fáng)空(kōng)調(tiáo)開啟(qǐ)，且(qiě)溫度設(shè)定為(wéi)ti；

　　5）當用(yòng)戶輸(shū)入的偏好溫(wēn)度ti低於tn時，病(bìng)房空調自動設(shè)定(dìng)為tn
。

　　模(mó)型假設用戶用能(néng)行(háng)為與(yǔ)監(jiān)控(kòng)係(xì)統邏輯一(yī)致，傾(qīng)向於在(zài)外界氣溫高於用(yòng)戶的偏好溫(wēn)度3℃時開(kāi)啟空(kōng)調(tiáo)
。南(nán)方地區除夏季(jì)持(chí)續高溫外，過渡(dù)季節氣溫較(jiào)多處(chǔ)於(yú)25～30℃間(jiān)，因此(cǐ)該(gāi)係統能(néng)有效監控病房內空調(tiáo)開(kāi)啟(qǐ)次數和設定(dìng)溫度
。根據Meteonorm軟(ruǎn)件導出(chū)的(dí)廣州(zhōu)市2020年全(quán)年8785h氣(qì)象數(shù)據，廣州市(shì)全(quán)年(nián)有1444h≥30℃，3122h≥27℃，4185h≥25℃
。若(ruò)用戶(hù)偏好溫度(dù)為22℃，則與(yǔ)設(shè)定溫度值(zhí)27℃相比，全(quán)年空(kōng)調開(kāi)啟時長相(xiāng)差巨大
。用(yòng)戶偏(piān)好溫(wēn)度較低(dī)，令(líng)室(shì)內(nèi)外(wài)溫差(chà)加大(dà)，從(cóng)而增加空調運行(háng)能(néng)耗
。計(jì)算能耗(hào)改變(biàn)比例時，可(kě)以假(jiǎ)設外界環(huán)境除氣溫(wēn)以外(wài)的因(yīn)素(sù)不變，將空調係統(tǒng)能耗簡化(huà)為室(shì)內外空(kōng)氣(qì)焓(hán)差(chà)
。在改(gǎi)善(shàn)空(kōng)調開(kāi)啟(qǐ)時(shí)長和(hé)空氣焓差共同作用下，節(jié)約的能耗計算(suàn)如(rú)下(xià)：

　　式(shì)中(zhōng)：ηt為(wéi)每(měi)年(nián)因(yīn)空調溫(wēn)度(dù)控製(zhì)而(ér)節約(yuē)的空(kōng)調能(néng)耗比例， ；η0為(wéi)病房空(kōng)調能(néng)耗占醫院(yuàn)總體(tǐ)空(kōng)調能耗(hào)比(bǐ)例， ；Q為未實施(shī)節(jié)能(néng)措施前每年病房空(kōng)調(tiáo)係(xì)統能耗(hào)，kW·h；Qrt為實(shí)施節(jié)能(néng)措施後(hòu)每年(nián)病房(fáng)空(kōng)調(tiáo)係統能耗(hào)，kW·h；ko為(wéi)每年室外(wài)氣溫≥(ti+3)℃的(dí)時(shí)間，h；ki為每(měi)年室(shì)外氣(qì)溫(wēn)≥(tn+3)℃的(dí)時間，h；hw為室外(wài)空(kōng)氣(qì)逐(zhú)時比(bǐ)焓，kJ/kg；hn為(wéi)室內空(kōng)氣時(shí)比(bǐ)焓(hán)，kJ/kg；Pt為在(zài)(t1,t2)溫度區間(jiān)空(kōng)調溫(wēn)度設定(dìng)的取值概率
。

　　2.2空調(tiáo)與窗(chuāng)戶聯(lián)動(dòng)控製係統

　　當開啟(qǐ)空(kōng)調(tiáo)房間(jiān)的窗(chuāng)戶打(dǎ)開時，在熱壓和風壓(yā)的作用下(xià)，室內(nèi)冷空氣(qì)逸出，室(shì)外熱空氣(qì)進入(rù)，使(shǐ)房間的(dí)冷負荷增加
。結合醫院“智慧(huì)管(guǎn)理"的精(jīng)細化(huà)管理(lǐ)，加(jiā)強醫(yī)院(yuàn)設備(bèi)在(zài)綫管(guǎn)理，可(kě)建設空調係統(tǒng)與窗(chuāng)戶聯動控製(zhì)係統，監控窗(chuāng)戶啟(qǐ)閉狀態(tài)，當(dāng)空調運(yùn)行和窗戶開(kāi)啟(qǐ)2個(gè)條件同時(shí)滿足時，通過(guò)能源(yuán)管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統關閉房間(jiān)空調，由此調(tiáo)節(jié)病房(fáng)內(nèi)空(kōng)調用(yòng)能(néng)行(háng)為
。為簡(jiǎn)化(huà)計算，忽略(lüè)冷(lěng)熱空(kōng)氣焓差(chà)，假(jiǎ)設(shè)從窗戶進入的是(shì)與(yǔ)室內(nèi)新風溫度(dù)相(xiāng)同的冷(lěng)空氣(qì)，通(tōng)過實(shí)施該係統(tǒng)前(qián)後(hòu)的係統風量變(biàn)化計算(suàn)節(jié)約(yuē)的空(kōng)調(tiáo)能耗(hào)比(bǐ)例(lì)
。新(xīn)風(fēng)量(liáng)能(néng)耗隻(zhī)占(zhān)空調能耗的一部(bù)分(fēn)，但在(zài)外界

　　條件(jiàn)不變(biàn)的情況下，新(xīn)風量的(dí)有(yǒu)限(xiàn)改變不會大(dà)幅(fú)影(yǐng)響(xiǎng)新風(fēng)量(liáng)負荷(hé)占(zhān)空調冷(lěng)負(fù)荷的比例(lì)
。且(qiě)真(zhēn)實的熱空氣(qì)進入房(fáng)間後會(huì)額(é)外增(zēng)加空調(tiáo)能(néng)耗，因此，該簡(jiǎn)化不影響措施的能(néng)耗節約比(bǐ)例計(jì)算
。節約(yuē)的(dí)能(néng)耗(hào)計(jì)算(suàn)如下(xià)：

　　ηw=ηnew(1－Grw/G)×100 (4)

　　G=Go×T×N×Kw+Gr×D×N(5)

　　Grw=Gr×D×N(6)

　　式中(zhōng)：ηw為每年因控(kòng)製開窗行為而(ér)節約(yuē)的(dí)空調能耗(hào)比例(lì)， ；ηnew為新(xīn)風量(liáng)部分占(zhān)空(kōng)調冷負荷(hé)的比例， ；Grw為(wéi)實(shí)施空調(tiáo)與(yǔ)窗戶聯動控(kòng)製係統(tǒng)後(hòu)每(měi)年(nián)病房空(kōng)調(tiáo)係統總新(xīn)風量(liáng)，m3；Go為通過(guò)開(kāi)窗(chuāng)戶(hù)流(liú)通的(dí)空氣量，m3/s；T為(wéi)開空調時開(kāi)窗時長(cháng)，h；N為(wéi)房間數，個；Gr為(wéi)一(yī)個(gè)房間(jiān)的新(xīn)風換(huàn)氣(qì)量，m3/s；D為(wéi)開空調(tiáo)時(shí)長(cháng)，s；Kw為有開窗現(xiàn)象(xiàng)的(dí)病房(fáng)比(bǐ)例(lì)， 
。

　　為便於研究窗戶(hù)流通(tōng)的空氣(qì)量(liáng)，將一個(gè)開窗(chuāng)的(dí)房(fáng)間(jiān)簡化(huà)為單側開口箱(xiāng)體
。通過窗(chuāng)戶的單(dān)側(cè)通風量為(wéi)熱壓和風壓作(zuò)用下的(dí)流(liú)通量(liáng)
。熱壓是指(zhǐ)因室內(nèi)外(wài)溫度不(bù)同(tóng)造(zào)成室內外空氣(qì)密度(dù)差(chà)而產(chǎn)生(shēng)的壓差
。風(fēng)壓是指(zhǐ)室內外(wài)風速(sù)作用下產(chǎn)生(shēng)的壓(yā)差，假設窗戶(hù)為單開(kāi)口自(zì)然通風(fēng)，且為(wéi)穩(wěn)態流動
。單(dān)側通風(fēng)量計(jì)算公式(shì)[14]為：

　　式中：Gh為熱(rè)壓(yā)作(zuò)用下的自(zì)然通風量，m3/s；Cd為係(xì)數(shù)，取(qǔ)0.61；A為(wéi)窗戶開(kāi)啟麵(miàn)積，m2；H為開口高度，m；ΔT為(wéi)室(shì)內(nèi)外空氣溫度差(chà)，K；T為室內外空氣平(píng)均熱力學溫(wēn)度，K；Gw為(wéi)風壓作用下的(dí)自然通風量(liáng)，m3/s；Aeff為有效開口(kǒu)麵(miàn)積，m2；U為開(kāi)口處(chǔ)的風速，m/s
。

　　2.3綜合發電和(hé)樓頂遮(zhē)陽(yáng)的(dí)屋(wū)頂(dǐng)光伏係統(tǒng)

　　太陽能光伏板是常(cháng)見的分布(bù)式可再生(shēng)能(néng)源
。通(tōng)過增(zēng)加發(fā)電途徑(jìng)，可(kě)以改善能(néng)源(yuán)供應(yīng)，降低能源成(chéng)本(běn)
。通常該技術措(cuò)施(shī)的節能(néng)效(xiào)果是根據光(guāng)伏發(fā)電量估算(suàn)，而光(guāng)伏(fú)板對(duì)於(yú)建築(zhù)的(dí)影響則被(bèi)忽略
。根(gēn)據對(duì)設(shè)備(bèi)設施(shī)的(dí)智(zhì)慧管理與(yǔ)規(guī)劃，設(shè)計屋頂(dǐng)太陽(yáng)能(néng)光(guāng)伏板鋪設(shè)方(fāng)案，可(kě)以達到發(fā)電(diàn)和樓(lóu)頂遮(zhē)陽(yáng)的(dí)雙重效果(guǒ)
。

　　在屋頂(dǐng)，光(guāng)伏板對(duì)太陽輻(fú)射進(jìn)行直(zhí)接遮擋，相當(dāng)於(yú)增加(jiā)了熱阻(zǔ)，減(jiǎn)少到達室(shì)內的(dí)熱流量(liáng)
。光伏(fú)板架空(kōng)通風層中(zhōng)空(kōng)氣對(duì)流運動(dòng)也(yě)能帶走部分熱(rè)量(liáng)，減(jiǎn)少(shǎo)到達(dá)屋頂(dǐng)的熱流(liú)量(liáng)，為簡化(huà)計算，忽略不計
。因遮(zhē)陽(yáng)減(jiǎn)少(shǎo)的能耗比例計(jì)算(suàn)公式(shì)為：

　　式中：q1為(wéi)采(cǎi)取遮陽(yáng)措(cuò)施前單位麵積(jī)因(yīn)太(tài)陽(yáng)輻(fú)射產(chǎn)生從室外到室內的熱流量(liáng)，W/m2；q2為(wéi)采取(qǔ)遮(zhē)陽(yáng)措施(shī)後單(dān)位麵(miàn)積因(yīn)太陽輻(fú)射產(chǎn)生從(cóng)室外(wài)到室內的(dí)熱流量，W/m2；Ro為屋(wū)麵總熱阻(zǔ)，m2·K/W；ΔR為(wéi)光伏板附(fù)加的(dí)熱阻，m2·K/W；A為屋頂(dǐng)房(fáng)間數量(liáng)占全(quán)部房間的(dí)比(bǐ)例(lì)， 
。

　　通(tōng)過(guò)光(guāng)伏板(bǎn)發電(diàn)產(chǎn)生(shēng)的(dí)電量(liáng)計算公(gōng)式(shì)為：

　　ηpv,p=Ppv/Q=Ipv×S×p×T(13)

　　式中：Ppv為(wéi)光(guāng)伏板(bǎn)年發電量(liáng)，kW·h；Ipv為單位(wèi)光(guāng)伏(fú)板(bǎn)的(dí)額(é)定發(fā)電(diàn)功(gōng)率，kW/m2；S為屋頂可鋪設光伏(fú)板(bǎn)麵(miàn)積，m2；p為(wéi)光(guāng)伏板發電效(xiào)率(shuài)， ；T為年(nián)太陽能可利用小時(shí)數，h
。

　　由(yóu)式(10)～式(13)，則該項措施每(měi)年(nián)可(kě)節(jié)省(shěng)空調能耗比(bǐ)例(lì)為：

　　ηpv=ηpv,r+ηpv,p(14)

　　綜(zōng)合以(yǐ)上節能措施，共(gòng)節(jié)約(yuē)能耗(hào)比例為：

　　ηc=ηt+ηw+ηpv(15)

　　3節能效果與(yǔ)敏感(gǎn)性(xìng)分析

　　廣(guǎng)州地(dì)區夏季(jì)室外(wài)空氣(qì)逐時(shí)計算焓(hán)值可根據(jù)GB50019—2015《工(gōng)業(yè)建築供(gōng)暖(nuǎn)通風與空氣調(tiáo)節(jié)設計(jì)規(guī)範》查(chá)得
。醫院(yuàn)空調係統設定(dìng)的特定溫度(dù)tn取(qǔ)27℃，室(shì)內相(xiāng)對濕(shī)度取(qǔ)60 
。據調查統計，廣(guǎng)州(zhōu)地(dì)區(qū)典型(xíng)的家庭情景裏(lǐ)開機時臥室(shì)和客廳開啟空調的平均(jūn)溫23.35℃[15]
。假(jiǎ)設用(yòng)戶(hù)設定(dìng)空(kōng)調(tiáo)溫度ti遵循(xún)正(zhèng)態分(fēn)布，取(qǔ)N(23,22)，取(qǔ)值區間(jiān)為(wéi)(15℃,35℃)
。

　　開窗(chuāng)行(háng)為是個體不(bù)確定行為(wéi)，在空調房間(jiān)的開(kāi)窗行為是一(yī)種(zhǒng)特定(dìng)情景(jǐng)的(dí)開窗(chuāng)行(háng)為[16]
。夏熱冬冷(lěng)地(dì)區夏季空調開(kāi)啟時(shí)窗(chuāng)戶開啟率有(yǒu)11.1 [17]，可認為(wéi)此行為(wéi)規(guī)律在(zài)夏(xià)熱冬(dōng)暖(nuǎn)地區(qū)適用
。取(qǔ)開(kāi)窗時(shí)長為(wéi)開空調時(shí)長的(dí)一半
。單(dān)間病房(fáng)新風(fēng)量Gr取(qǔ)0.0556m3/s
。窗(chuāng)戶開(kāi)啟(qǐ)麵積A取(qǔ)1.2m×0.6m，開(kāi)口的高(gāo)度H取1.2m，有(yǒu)效開口(kǒu)麵積(jī)Aeff取窗(chuāng)口(kǒu)麵(miàn)積A的一(yī)半
。室(shì)內外空氣溫(wēn)度(dù)差ΔT取5K，室(shì)內外空(kōng)氣(qì)平均(jūn)溫度T取302.5K，開(kāi)口處(chǔ)的風速(sù)U取2m/s
。

　　根據夏(xià)熱冬暖地區居(jū)住(zhù)建築節(jié)能設計(jì)標(biāo)準，屋頂(dǐng)熱阻Ro取0.91m·2K/W，ΔR取(qǔ)0.3m·2K/W
。A取(qǔ)14 ，COP取(qǔ)3.5
。單(dān)位光(guāng)伏板的額定發電功率(shuài)Ipv取(qǔ)1kW/m2，屋頂可鋪設(shè)光(guāng)伏(fú)板麵(miàn)積S取(qǔ)2000m2，光伏板發電效(xiào)率p取15.4 ，年(nián)太陽能可(kě)利(lì)用小(xiǎo)時(shí)數T取2200h
。

　　經(jīng)計(jì)算，采取以(yǐ)上節能措施後，全(quán)年預(yù)計可(kě)減少用(yòng)電(diàn)256萬(wàn)kW·h，折合(hé)節(jié)省(shěng)標煤315t，減(jiǎn)少CO2排放(fàng)量(liáng)873t，說明節能措施具(jù)有良好(hǎo)的(dí)經(jīng)濟(jì)效益和(hé)環(huán)境(jìng)效(xiào)益
。

　　各(gè)項(xiàng)節(jié)能措(cuò)施從(cóng)設備(bèi)的智(zhì)慧(huì)管理，人(rén)的行(háng)為控製和可(kě)再生能(néng)源(yuán)利用(yòng)等(děng)方(fāng)麵(miàn)進行(háng)節(jié)能(néng)，節(jié)能(néng)效果各有(yǒu)不(bù)同(tóng)
。采取(qǔ)節能(néng)措(cuò)施後，醫院能耗(hào)比(bǐ)例見(jiàn)圖2
。由(yóu)圖可看出，節能措(cuò)施(shī)共節約醫(yī)院能(néng)耗(hào)22.47 
。其中(zhōng)，空(kōng)調溫(wēn)度(dù)控(kòng)製占(zhān)12 ，光伏板(bǎn)綜合(hé)節能占7 ，開窗(chuāng)行為控製占3 ，說明空調(tiáo)溫(wēn)度控製起了(liǎo)重要作用
。空調(tiáo)溫(wēn)度控製和(hé)光(guāng)伏板(bǎn)綜合節能(néng)措施(shī)可在已(yǐ)建成醫(yī)院進(jìn)行(háng)局(jú)部改造，開窗行(háng)為控製需(xū)要(yào)加強(qiáng)醫(yī)院運(yùn)行管理(lǐ)
。

　　在對節能(néng)措施(shī)的效果分析(xī)中(zhōng)，為減少(shǎo)不確定因(yīn)素(sù)，作了一(yī)定(dìng)程(chéng)度(dù)的(dí)簡化和估計(jì)
。現對(duì)部(bù)分(fēn)數(shù)據作敏感性分析：

　　對用(yòng)戶(hù)降低空調設(shè)定(dìng)溫(wēn)度(dù)或提前開啟空調的行(háng)為進行分析時，取空調(tiáo)設定(dìng)溫度為正(zhèng)態分布(bù)N(23,22)
。當(dāng)標(biāo)準差和(hé)均(jūn)值分別變化(huà)時，室內(nèi)設定溫度概率分布見圖(tú)3
。

　　當(dāng)標(biāo)準差(chà)變化為(wéi)1，2，2.5時，計算(suàn)得到節約空調能(néng)耗(hào)比例(lì)分(fēn)別為(wéi)11.5 ，12.1 ，12.6 ，差別不大
。當均(jūn)值變化(huà)為23，24，25時，計算(suàn)得(dé)到節約空調(tiáo)能耗比例(lì)分別為12.1 ，10.6 ，9.1 ，均(jūn)值的變化(huà)對(duì)結(jié)果(guǒ)影響較(jiào)標準差變(biàn)化帶(dài)來(lái)的(dí)影響(xiǎng)較大
。根據日常經驗，僅(jǐn)有(yǒu)20 的人將空(kōng)調(tiáo)調至(zhì)25℃是(shì)較為保守的(dí)估計(jì)，此時節(jié)約(yuē)空調(tiáo)能(néng)耗比例(lì)仍然較(jiào)高
。

　　2）對空(kōng)調(tiáo)開(kāi)啟時開啟窗(chuāng)戶的(dí)行為(wéi)進行分析(xī)時(shí)，開窗的(dí)病房(fáng)比例，通(tōng)風麵積，室內外溫差均取值(zhí)一(yī)定(dìng)
。當開(kāi)窗病(bìng)房比例(lì)為11 ，通風麵積取0.64m2，室內(nèi)外溫(wēn)差取(qǔ)5℃時(shí)，節(jié)約空調能耗(hào)比(bǐ)例為(wéi)3.34 ，此(cǐ)數據為綜合(hé)各(gè)種(zhǒng)開(kāi)窗情況(kuàng)的(dí)平均情況
。當開窗(chuāng)的病(bìng)房比(bǐ)例從8 變化到(dào)10 時，節(jié)約(yuē)空調(tiáo)能耗比例(lì)從2.41 變(biàn)化(huà)到3.01 
。當(dāng)通(tōng)風麵積從50 變化到80 時，節約空調能耗(hào)比(bǐ)例從(cóng)2.36 變化到2.68 
。當(dāng)室內外溫差(chà)為3℃時，節約空(kōng)調能(néng)耗比(bǐ)例為(wéi)2.97 
。可知(zhī)開窗(chuāng)的病(bìng)房比例和通風(fēng)麵積(jī)對能耗比(bǐ)例有一(yī)定(dìng)影響(xiǎng)，室內外(wài)溫差(chà)影(yǐng)響較(jiào)小(xiǎo)
。

　　4安(ān)科瑞醫(yī)院(yuàn)EMS能效管理係(xì)統

　　4.1平台拓(tuò)撲(pū)圖(tú)

4.2醫院能(néng)耗管(guǎn)理係統解(jiě)決方(fāng)案(àn)

　　對建(jiàn)築各類(lèi)耗能(néng)設備能(néng)耗(hào)數(shù)據(jù)進行(háng)實時測(cè)量，對采(cǎi)集數(shù)據(jù)進(jìn)行統計和分(fēn)析(xī)
。能夠(gòu)合(hé)理的(dí)確定各(gè)科室(shì)建築(zhù)能(néng)耗(hào)經濟(jì)指(zhǐ)標及績效考核指(zhǐ)標(biāo)，發現(xiàn)能源使(shǐ)用規(guī)律(lǜ)和(hé)能(néng)源(yuán)浪(làng)費情(qíng)況，提(tí)高(gāo)人(rén)員(yuán)主動(dòng)節(jié)能(néng)的意(yì)識(shí)
。

　　①　搭(dā)建醫院(yuàn)智(zhì)慧能(néng)源管理係(xì)統(tǒng)的基(jī)本框架，對(duì)各(gè)個(gè)用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測；

　　②　排(pái)碳(tàn)數(shù)據化：通(tōng)過係(xì)統(tǒng)可實現建築單位(wèi)內(nèi)人(rén)均能(néng)耗分析(xī)（包(bāo)括(kuò)水(shuǐ)，電，能量(liáng)），實現低碳辦(bàn)公數據化(huà)；

　　③　區(qū)域(yù)能(néng)效比：實(shí)現(xiàn)建(jiàn)築單(dān)位內(nèi)區(qū)域(yù)能耗(hào)對比(bǐ)，方(fāng)便(biàn)能(néng)耗(hào)考(kǎo)核；

　　④　同期能效比(bǐ)：實現同年，同期，同一(yī)區(qū)域能(néng)耗(hào)對比，方便(biàn)節能數據(jù)分(fēn)析(xī)；

　　⑤　能耗評(píng)估管(guǎn)理(lǐ)：按(àn)照能源(yuán)消耗定額(é)標(biāo)準約束(shù)值，標(biāo)準(zhǔn)值(zhí)，引導值(zhí)進行(háng)分析單位麵(miàn)積能(néng)耗(hào)和(hé)人均能耗(hào)指標；

　　⑥　能耗競(jìng)爭排(pái)名：各(gè)個(gè)科室能耗(hào)對比(bǐ)，實現(xiàn)能(néng)耗排名，增(zēng)強全院工作人員的節能(néng)意(yì)識(shí)；

　　⑦　對(duì)能耗(hào)的使(shǐ)用數據進(jìn)行綜合(hé)的分析(xī)，統計(jì)，打印(yìn)和查(chá)詢等功(gōng)能，並根據(jù)能耗(hào)監(jiān)測管(guǎn)理係統的需要可選(xuǎn)擇不(bù)同樣式(shì)報表的(dí)打印
。為(wéi)能(néng)耗運(yùn)營管(guǎn)理部(bù)門提(tí)供可靠的(dí)依據；

　　⑧　能耗數(shù)據采(cǎi)集，隨(suí)時查(chá)詢(xún)，並根據采(cǎi)集(jí)數據進行統計分(fēn)析(xī)，監測(cè)異常能(néng)源用量(liáng)，對(duì)能源智能儀(yí)表故障(zhàng)進(jìn)行報(bào)警(jǐng)，提高(gāo)係(xì)統信(xìn)息(xī)化(huà)，自(zì)動(dòng)化水平(píng)
。

能(néng)耗管(guǎn)控(kòng)係統硬(yìng)件配(pèi)置方案

　　4.3醫(yī)院智能(néng)照(zhào)明控製(zhì)係(xì)統(tǒng)解決(jué)方案(àn)

　　醫(yī)院人流(liú)比較密集(jí)，科(kē)室(shì)較多(duō)，照明用(yòng)電在醫院(yuàn)電能(néng)消(xiāo)耗(hào)中約占(zhān)到15 左(zuǒ)右
。所以(yǐ)合理使用照明控製(zhì)係統，在提升醫(yī)生和患(huàn)者的(dí)體驗(yàn)情(qíng)況(kuàng)下大程度使(shǐ)用自(zì)然光照(zhào)明，通(tōng)過(guò)感(gǎn)應(yīng)控製(zhì)做(zuò)到人來燈(dēng)亮(liàng)，人走燈(dēng)滅或保持地強度照明，盡量(liáng)解決(jué)照(zhào)明用電
。

　　ASL1000智能照明控(kòng)製(zhì)係統(tǒng)可以實現(xiàn)場(cháng)景控製，時間控(kòng)製，區域控製，光照度感應控(kòng)製以(yǐ)及紅(hóng)外(wài)感應控製(zhì)等多種控製方式，能有效避(bì)免公(gōng)共(gòng)區(qū)域的(dí)照明浪(làng)費，還可以幫助醫(yī)院管理(lǐ)照明(míng)
。

　　係統在(zài)配電箱內(nèi)的模塊(kuài)主要有總(zǒng)綫(xiàn)電源(yuán)，開關(guān)驅動器(qì)，IP網關(guān)，耦合(hé)器(qì)，幹接(jiē)點(diǎn)輸入模(mó)塊等
。這些模(mó)塊(kuài)使(shǐ)用35mm標準(zhǔn)導(dǎo)軌(guǐ)安(ān)裝(zhuāng)
。

　　安裝(zhuāng)在控(kòng)製(zhì)現(xiàn)場的(dí)模(mó)塊(kuài)主要(yào)有光照(zhào)度(dù)傳感器(qì)，紅外(wài)傳感器(qì)和智能(néng)麵板
。有人(rén)經過可以設(shè)定(dìng)紅外感應控(kòng)製亮燈(dēng)，人離開後在(zài)設定的時(shí)間內(nèi)熄燈(dēng)，智能麵板等手動控製設(shè)備，可實(shí)現自(zì)動控(kòng)製(zhì)，現(xiàn)場控製和(hé)值(zhí)班(bān)室(shì)遠程控製相(xiāng)結(jié)合(hé)
。

智能照(zhào)明控(kòng)製(zhì)係(xì)統(tǒng)硬件配置方(fāng)案(àn)

　　4結論

　　1）醫(yī)院能源消費以電能(néng)為(wéi)主(zhǔ)的(dí)能源消費(fèi)中(zhōng)，空(kōng)調(tiáo)能(néng)耗占(zhān)能耗(hào)的(dí)大部(bù)分，其(qí)中病(bìng)房（含(hán)辦公室(shì)區(qū)域(yù)）占空(kōng)調係統用能的(dí)35.8 ，具有(yǒu)較(jiào)大(dà)的節能潛(qián)力(lì)
。

　　2）空(kōng)調(tiáo)智慧監控係(xì)統(tǒng)通(tōng)過管(guǎn)理(lǐ)病(bìng)房內溫度(dù)，使之(zhī)維持在特定(dìng)的(dí)溫(wēn)度區(qū)間，可以降(jiàng)低醫(yī)院能耗(hào)12 ；空調與(yǔ)窗戶(hù)聯動(dòng)控製(zhì)係(xì)統(tǒng)通過(guò)控(kòng)製(zhì)和(hé)減(jiǎn)少人的開窗(chuāng)行(háng)為(wéi)，可以降低醫院(yuàn)能耗3 ；屋(wū)頂(dǐng)光伏(fú)係(xì)統(tǒng)可(kě)以(yǐ)實(shí)現(xiàn)綜(zōng)合(hé)發電和(hé)樓頂遮(zhē)陽，從(cóng)而降低醫院能耗(hào)7 
。

　　3）通(tōng)過建設智慧(huì)能源(yuán)管(guǎn)理(lǐ)係統(tǒng)，預(yù)計實施後(hòu)每(měi)年可以(yǐ)減少用(yòng)電256萬kW·h，相當(dāng)於節省標準煤315t，減少(shǎo)CO2排(pái)放量873t，節能經濟效益和環境(jìng)效益(yì)顯(xiǎn)著
。

　　4）室內設(shè)定(dìng)溫度(dù)對能(néng)耗的影(yǐng)響顯著，空(kōng)調(tiáo)溫度設為(wéi)25℃時節約(yuē)空調能耗(hào)比例(lì)達(dá)到9.1 ；開窗(chuāng)的(dí)病(bìng)房比(bǐ)例(lì)和(hé)通風麵積(jī)對能耗比(bǐ)例有一定影響(xiǎng)，室內外(wài)溫(wēn)差的(dí)影響則較(jiào)小
。

　　本文(wén)基(jī)於智慧醫院(yuàn)的建設要(yào)求(qiú)，主要探索了(liǎo)醫(yī)院智慧管(guǎn)理在能(néng)源係統中(zhōng)的(dí)應用，分(fēn)析(xī)的(dí)節(jié)能措施主(zhǔ)要集(jí)中在智能樓宇與(yǔ)用戶的(dí)互動
。在(zài)接(jiē)下(xià)來的研(yán)究中，需要進(jìn)一(yī)步研(yán)究(jiū)智(zhì)能(néng)設(shè)備管理(lǐ)和(hé)智(zhì)慧(huì)醫(yī)療在能源係(xì)統中(zhōng)的(dí)應(yīng)用(yòng)
。

　　參(cān)考(kǎo)文獻(xiàn)：

　　基(jī)於智(zhì)慧能(néng)源管(guǎn)理的醫院(yuàn)節(jié)能(néng)措施分(fēn)析

　　中國建築(zhù)節能協(xié)會.中國建(jiàn)築(zhù)能耗研究(jiū)報告2020[J].建築節(jié)能(néng)(中(zhōng)英

　　文),2021,49(2):1-6.

　　[3]安科瑞企(qǐ)業微電(diàn)網設計與(yǔ)應用手(shǒu)冊2020.06版．

　　[4]安科(kē)瑞用戶變電站(zhàn)變(biàn)配電監(jiān)控解決方案2021.10