東安

全國(guó)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)企業(yè)管理協(xié)會(huì)醫(yī)院物流管理發(fā)展分會(huì)副秘書長(zhǎng)

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院后勤部副主任

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院董事

復(fù)旦大學(xué)華山醫(yī)院北院后勤保障部執(zhí)行部長(zhǎng)

上海市醫(yī)院協(xié)會(huì)醫(yī)院大廈物流管理專業(yè)委員會(huì)委員

京東

榮獲“2017-2018年度全國(guó)醫(yī)院后勤優(yōu)秀管理者”“復(fù)旦大學(xué)十佳健康管理工作者”稱號(hào)

作為第一作者與高鴻飛、宋恩熙合作完成《醫(yī)院BAS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用與分析》

1.系統(tǒng)應(yīng)用背景

上海人口密度大，周邊醫(yī)療水平較高的省市患者大量涌入，導(dǎo)致醫(yī)院人流量大。醫(yī)院的特殊性對(duì)醫(yī)院各類機(jī)電設(shè)備的高效、節(jié)能、穩(wěn)定運(yùn)行提出了新的要求。要管理好醫(yī)院的機(jī)電設(shè)備，首先要了解它們的運(yùn)行狀況，在系統(tǒng)中所起的作用，以及設(shè)備的特性，這就需要有效的監(jiān)控系統(tǒng)。

隨著智能建筑的不斷建設(shè)，樓宇自動(dòng)化應(yīng)運(yùn)而生。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)不斷被應(yīng)用到各類智能建筑中，醫(yī)院就是其中之一。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)可以保證醫(yī)院機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行，降低醫(yī)院運(yùn)行的能耗成本，最大程度上有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。實(shí)現(xiàn)了“為醫(yī)院提供安全、節(jié)能的增值服務(wù)”的理念，服務(wù)于醫(yī)院的管理和功能需求，達(dá)到高效、節(jié)能、穩(wěn)定的目標(biāo)。

二、醫(yī)院概況

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱華山北院）于2012年底開(kāi)業(yè)，是上海市政府“5+3+1”項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目，是一所集醫(yī)療、教育、科研為一體的三級(jí)綜合性醫(yī)院。醫(yī)院位于上海市寶山區(qū)鏡泊湖路518號(hào)，占地176畝，建筑面積7.2萬(wàn)平方米，核定床位600張，設(shè)有內(nèi)科、外科、婦科、兒科、中西醫(yī)結(jié)合等38個(gè)科室。

三、醫(yī)院能源消耗分析

能源結(jié)構(gòu)分析

華山北院主要用電、水、天然氣。電是最大的能源消耗，主要消耗在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、空調(diào)末端設(shè)備、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備、照明系統(tǒng)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及其他設(shè)備。天然氣消耗量第二，主要消耗在燃?xì)忮仩t、供應(yīng)室設(shè)備、廚房設(shè)備。水消耗量最小，主要用于生活用水、廚房用水、綠化用水等。

從圖中可以看出，華山北醫(yī)院今年的能源消耗成本中，電力成本占比最高，為67%，其次是天然氣能源消耗成本占比27%，水成本占比6%。

電力消耗趨勢(shì)

根據(jù)目前醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，醫(yī)院考慮環(huán)境的舒適性，加大設(shè)備投入，提前啟動(dòng)空調(diào)等環(huán)境要求，導(dǎo)致華山北醫(yī)院的用電量逐年增加。從下圖可以看出，2018年上半年華山北醫(yī)院每月用電量相較2017年是逐步增加的。

主要用電系統(tǒng)分析

電力是華山北醫(yī)院的主要能源消耗。華山北醫(yī)院供電系統(tǒng)有高低壓配電站兩座，即A站和B站。A站有兩臺(tái)變壓器，容量分別為200A和200B。B站有四臺(tái)變壓器，其中兩臺(tái)容量分別為200A和200B。醫(yī)院供電系統(tǒng)輸出容量較大，而中央空調(diào)系統(tǒng)是建筑用電中最大的部分。從圖4可以看出，中央空調(diào)用電量約占總用電量的60%。醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用4臺(tái)開(kāi)利冷水機(jī)組、4臺(tái)法羅利燃?xì)忮仩t，以及水泵、冷卻塔等輔助設(shè)備。

華山北院大樓內(nèi)機(jī)電設(shè)備眾多，且分散在大樓各個(gè)區(qū)域，加之后勤管理人員數(shù)量有限，無(wú)法及時(shí)、有效、正確地操作分散在醫(yī)院各個(gè)部門的機(jī)電設(shè)備，同時(shí)管理人員還要兼顧醫(yī)院的節(jié)能減排工作，這給醫(yī)院后勤管理人員帶來(lái)很大的壓力，完成起來(lái)也是一項(xiàng)非常困難的任務(wù)。因此，需要一個(gè)系統(tǒng)對(duì)大樓內(nèi)各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行、安全狀態(tài)、能源使用和管理進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制和管理[1]。該系統(tǒng)能及時(shí)提供設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備檔案、運(yùn)行歷史、數(shù)據(jù)報(bào)表、記錄圖表等資料進(jìn)行集中分析，作為設(shè)備管理決策的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)最佳的能源控制方案，節(jié)約能源消耗，實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)工作的自動(dòng)化、科學(xué)化。

4. BAS系統(tǒng)

為了對(duì)華山北醫(yī)院耗能設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理，營(yíng)造節(jié)能、舒適、安全、高效的醫(yī)院管理環(huán)境，設(shè)計(jì)并建設(shè)了華山北醫(yī)院BAS系統(tǒng)[2]。

BAS系統(tǒng)建立在機(jī)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，采集建筑內(nèi)不同機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生的信息，實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備間的數(shù)據(jù)信息交換，并對(duì)各類信息進(jìn)行綜合處理。系統(tǒng)采用樓宇自控系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，無(wú)需任何網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，即可與各類設(shè)備自由通訊，與其他系統(tǒng)兼容，是一個(gè)完全開(kāi)放的系統(tǒng)。華山北院BAS系統(tǒng)主要對(duì)醫(yī)院內(nèi)的暖通空調(diào)設(shè)備、配電系統(tǒng)、照明設(shè)備、給排水設(shè)備等提供統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。

中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控

中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控主要對(duì)醫(yī)院制冷系統(tǒng)、傳染病樓熱泵系統(tǒng)、門診醫(yī)技樓熱泵系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理。冷熱源設(shè)備由廠家獨(dú)立控制，通過(guò)網(wǎng)關(guān)向BAS系統(tǒng)開(kāi)放，系統(tǒng)根據(jù)冷水機(jī)組的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換，可讀取所有機(jī)組信息。

BAS系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)獲取機(jī)組內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)、過(guò)熱報(bào)警、防凍報(bào)警、機(jī)組內(nèi)部溫度、接收BAS給出的冷凍水供應(yīng)溫度重設(shè)定值、接收BAS下發(fā)的啟?？刂浦噶睢⒁约捌渌杏杏玫倪^(guò)程參數(shù)。中央空調(diào)系統(tǒng)是醫(yī)院冷熱源供應(yīng)的核心部分，也是醫(yī)院的能源消耗大戶。對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控，不僅可以保證醫(yī)院冷熱源的供應(yīng)，還可以節(jié)約能源。

配電系統(tǒng)監(jiān)控

BAS系統(tǒng)不僅能對(duì)醫(yī)院的高低壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器等配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，還能對(duì)醫(yī)院電力線路的能耗進(jìn)行測(cè)量，重點(diǎn)對(duì)醫(yī)院的高耗能設(shè)備和醫(yī)用設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。

BAS系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容主要包括安全監(jiān)控、電能質(zhì)量監(jiān)控、用電監(jiān)控等。安全監(jiān)控包括開(kāi)關(guān)柜的開(kāi)關(guān)狀態(tài)及故障報(bào)警、變壓器的高溫報(bào)警、故障報(bào)警等。電能質(zhì)量監(jiān)控包括諧波測(cè)量、電壓擾動(dòng)等[4]。用電監(jiān)控包括電流、電壓、電功率、電量的測(cè)量。

配電系統(tǒng)是醫(yī)院供電系統(tǒng)的心臟，其安全運(yùn)行是醫(yī)院供電保障的重中之重。醫(yī)院的手術(shù)室、急診室、CT室等都是重點(diǎn)用電場(chǎng)所，配電系統(tǒng)的安全監(jiān)控不能處于裸露狀態(tài)，而B(niǎo)AS監(jiān)控系統(tǒng)的安裝恰好可以為醫(yī)院解決這一難題。同時(shí)還具備能源費(fèi)用分?jǐn)偂①~單核查、能耗分析（相關(guān)性分析、線性回歸模型等）、能源報(bào)表、能效分析、能效指標(biāo)考核等功能。

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控主要對(duì)醫(yī)院的空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)扇等進(jìn)行監(jiān)控和管理[3]?？照{(diào)機(jī)組、新風(fēng)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)扇分散在醫(yī)院的各個(gè)角落。系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的分布式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，DDC控制器對(duì)受控設(shè)備進(jìn)行本地監(jiān)控。這種集中管理、分散控制的模式，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型建筑機(jī)電設(shè)備的有效管理，還將控制功能分散到本地的DDC控制器，避免了以往集中控制方式的弊端。

BAS系統(tǒng)可有效監(jiān)控空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)啟?？刂?、風(fēng)機(jī)故障報(bào)警、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)、新風(fēng)閥門調(diào)節(jié)、新風(fēng)溫度、新風(fēng)濕度、送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度、過(guò)濾器報(bào)警、盤管水閥控制、盤管水閥開(kāi)關(guān)反饋、加濕控制等。

公共照明及泛光照明監(jiān)控

BAS系統(tǒng)按照時(shí)間表監(jiān)控公共區(qū)域照明及泛光照明的切換，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表，對(duì)公共通道進(jìn)行分區(qū)、分時(shí)控制；環(huán)境燈光自動(dòng)開(kāi)啟與關(guān)閉。

五、節(jié)能措施及效果分析

空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

BAS系統(tǒng)在不影響舒適度的前提下，通過(guò)計(jì)算冷凍水溫度最佳設(shè)定值及實(shí)際冷負(fù)荷，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的啟?？刂?，縮短設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)能的目的。具體節(jié)能措施如下：

1、冷凍水溫度設(shè)定：系統(tǒng)節(jié)能程序根據(jù)不同季節(jié)、每天室外溫度的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凍水出水溫度，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。

2、空調(diào)場(chǎng)所溫度設(shè)定。在醫(yī)院大廳、走廊等公共區(qū)域，適當(dāng)提高設(shè)定溫度，可以減少能耗。醫(yī)院辦公、門診區(qū)溫度設(shè)定在25℃左右，作為室內(nèi)外過(guò)渡的門廳溫度如果也設(shè)定在25℃左右，與室外溫差過(guò)大，人進(jìn)門就會(huì)感到不舒服。可設(shè)定在28℃-30℃，比室外溫度低（4-5）℃。走廊可設(shè)定在27℃-28℃。這樣，過(guò)渡到辦公、門診區(qū)，不僅讓人感覺(jué)舒適，還能有效減少不必要的能耗。

3、克服設(shè)備容量冗余。傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)計(jì)中，由于季節(jié)變化、人員及設(shè)備產(chǎn)生的熱量等變量過(guò)多，難以準(zhǔn)確計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷需求，因此在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)存在一定的設(shè)備容量冗余，采用簡(jiǎn)單的人工啟停系統(tǒng)必然造成能源浪費(fèi)。利用BAS系統(tǒng)的節(jié)能控制算法和群控方式，根據(jù)終端實(shí)際所需冷負(fù)荷，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行時(shí)間和投入臺(tái)數(shù)，保證冷量供需平衡，使冷源設(shè)備以最高效率特性運(yùn)行，避免大馬拉小車，有效克服設(shè)備容量冗余造成的能源浪費(fèi)。

4、提高室內(nèi)溫濕度的控制精度。建筑內(nèi)溫濕度的變化與建筑節(jié)能密切相關(guān)。根據(jù)美國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)資料，夏季溫度設(shè)定值若降低10℃，能耗將增加9%。因此，將建筑內(nèi)溫濕度控制在設(shè)定值精度范圍內(nèi)是建筑空調(diào)節(jié)能的另一有效措施。

能源管理和節(jié)能措施

BAS系統(tǒng)提供最佳能源管理手段，實(shí)現(xiàn)空調(diào)/新風(fēng)機(jī)組夜間通風(fēng)功能、優(yōu)化設(shè)備啟停時(shí)間、循環(huán)啟停功能、最優(yōu)運(yùn)行功能、零能耗區(qū)/負(fù)荷復(fù)位控制功能及優(yōu)化功能、不同時(shí)間段的動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行功能、節(jié)假日節(jié)能運(yùn)行模式功能等，實(shí)現(xiàn)合理的能源審計(jì)、分析、跟蹤和管理。此外，軟件根據(jù)設(shè)備以往的模式模擬設(shè)備的用電需求，從而可以預(yù)測(cè)和報(bào)告設(shè)備的異常情況。這些記錄在能源管理分析中非常有用，可以提高用戶的能源意識(shí)，有效降低能源消耗。

效果分析

華山北醫(yī)院BAS系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施，幫助醫(yī)院對(duì)用電設(shè)備安全進(jìn)行監(jiān)管，排查安全隱患；對(duì)重要醫(yī)療設(shè)備電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高設(shè)備運(yùn)行效率；對(duì)重要電源電路使用情況進(jìn)行計(jì)量，提高能源利用效率；對(duì)空調(diào)、照明系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)分散控制，節(jié)省人力及能源成本；提高管理效率18%，降低醫(yī)院年能耗約5%。

六、結(jié)論

介紹了華山北醫(yī)院各耗能系統(tǒng)及設(shè)備，分析了醫(yī)院能源結(jié)構(gòu)及能耗情況?？傮w來(lái)看，華山北醫(yī)院設(shè)備種類繁多、數(shù)量較多，位置較為分散，管理難度大、效率低，設(shè)備的安全運(yùn)行得不到保障，能耗也逐年增加。

基于此特點(diǎn)，為醫(yī)院設(shè)計(jì)并建設(shè)了BAS控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控、配電系統(tǒng)監(jiān)控、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控、公共照明及泛光照明監(jiān)控、給排水系統(tǒng)監(jiān)控、能源管理系統(tǒng)六大內(nèi)容，全院共設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)2470個(gè)，對(duì)醫(yī)院機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面深入的監(jiān)控，大大提高了醫(yī)院電氣設(shè)備的可靠性和安全性。

BAS控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)華山北醫(yī)院樓宇設(shè)備的有效控制和管理，保證了樓宇設(shè)施節(jié)能、高效、可靠、安全的運(yùn)行，滿足了醫(yī)院后勤管理的需要，為醫(yī)院后勤管理現(xiàn)代化提供了支撐。

參考：

[1] 任遠(yuǎn)洋.智能建筑及相關(guān)軟件技術(shù)研究:移動(dòng)分布式網(wǎng)絡(luò)中中間件的研究[D].西北工業(yè)大學(xué).2003.

[2] 李忠, 林木清, 譚宏業(yè). 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(BAS)在地鐵中的應(yīng)用[J]. 軌道交通, 2008, 000(008): 69-71.

[3]楊明月.酒店空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].山西建筑,2013,18:105-106.

[4]王高安.綜合醫(yī)院消防電氣設(shè)計(jì)淺析[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)工程與裝備,2013,9:53-54.