医疗机构在当前双碳背景下的节能降碳浅析

北京大学肿瘤医院  陶鹲

背景

当前，全球气候变化问题日益严峻，作为积极应对的全球一员，我国已经制定了“双碳”发展战略。

医院作为大型公共机构，其用能系统相对复杂，并且由于医疗服务的特殊性和连续性，使得医院的用能系统在全部公共机构中是最为复杂的。主要的用能系统包括空调采暖系统、电梯系统和照明系统、用水系统、供配电电力系统等。

在医院的所有能耗中，电能消耗占比最高，这主要是因为医疗设备对电能的高度依赖，如各类诊断设备、手术设备、照明设备以及空调设备等。同时，随着医疗技术的不断进步，诊疗设备的不断更新，使得医院的电能消耗呈现逐年增长的趋势。

其次是燃气的消耗，主要包括供暖、生活热水、消毒、烹饪等设施。这部分的能耗也不容忽视，尤其是在冬季，供暖所消耗的燃气会显著增加。

此外，值得注意的是，虽然医院总建筑面积只占公共建筑总面积的2.8%，但其能耗却要占公共建筑总能耗的6.2%左右。这也反映了医院在建筑设计、运营管理等方面还有很大的节能潜力可以挖掘。

工作思路

医疗机构作为服务业的组成部分，在经营过程中存在大量的能源和资源消耗，在所有公共机构中，医院的使用功能最为复杂，用能系统相对最多，用能时间相对最长，用能强度相对最高，据统计医院能耗是一般公共机构的1.6~2倍。

综合医院用能种类繁多，冷、热、电、水、蒸汽、天然气、医用气体。其中，采暖、通风、空气调节和供热能耗占有很大份额。其中，空调能耗（采暖、通风、空气调节）和供热能耗(热水、蒸汽）占有很大份额，已达到总能耗的60%左右，并且比例还在不断提高。

医院建筑本身就属于规模较大的公共建筑，在运营的过程中会有很高的能耗消耗。对现今既有医院建筑的能耗进行检测，是为了能够尽可能找出医院能耗中的可节省点，使医院既保证运营又能够最大限度节能，以此促进经济和社会的发展，对环境的保护和能源的节省都有非常重要的意义。

1、医院用能系统普遍存在的问题

（1）供暖系统存在的问题

医院供暖普遍利用燃气热水锅炉或者蒸汽锅炉，因锅炉房常年运行，锅炉使用强度相较纯供暖锅炉使用强度大，致使锅炉故障率逐年递增，维修成本上升。

同时，2022年8月22日北京市发布《北京市新增产业的禁止和限制目录（2022年版）》，政策指出全市层面禁止新建和扩建“热力生产和供应中燃煤、燃油热力生产，燃气独立供暖系统”。

《禁止和限制目录》中描述：新建供热项目应采用新能源和可再生能源供热,或采用新能源和可再生能源耦合常规能源供热。新能源和可再生能源热源包括地热能（含浅层地热和中深层地热）、再生水（污水）源热能、空气源热能、城市和工业余热（含数据中心余热、燃气锅炉和燃气热电厂的烟气余热、其他工业产生的余热）、生物质热源（含垃圾焚烧供热和其他生物质供热）、绿电（含蓄热）和太阳能等；耦合常规能源供热方案中新能源和可再生能源设施装机占比不小于项目总装机的60%，常规能源作为调峰或辅助热源。

北京市十部门联合印发的《关于全面推进新能源供热高质量发展的实施意见》(京发改〔2023〕1309号)指出，到2025年，新能源供热领域制度不断完善、管理更加规范、规模稳步提升，力争全市新能源供热面积累计达到1.45亿平方米，新能源供热面积占全市供热面积比重达到10%以上。到2030年，新能源供热市场趋于成熟，新能源供热产业发展稳定、供热规模持续扩大，力争新能源供热面积占全市供热面积比重达到15%以上。推动供热资源整合，实施热网多能耦合，加强热泵、余热、绿电蓄热等新能源和可再生能源供热系统与城市热网、区域热网耦合应用。

医院现状热源种类已不符合北京市的政策要求，同时对于医院来说，其热源种类能源利用率较低，不利于医院的可持续发展。

建议可以通过多能耦合方式来逐步进行可再生能源供热的替代，利用热泵技术，与常规能源及城市热网耦合应用。

（2）生活热水系统存在的问题

目前医院采用蒸汽作为医院全年生活热水和夏季净化空调再热的热源，医院需要全年提供生活热水，且夏季需要对净化空调进行再热处理，目前以蒸汽作为唯一热源，热网需要全年运行来保证医院的用热需求，且生活热水热源采用高温蒸汽，经过容积式汽水换热器换热提供，系统阀门管件均未采取保温隔热措施，蒸汽热损失较大，同时蒸汽换热损失及管网输送损失大，综合效率不高；

高温蒸汽对管网的保温、密封等要求极高，人工维护成本较大；结合国家及各省市对于余热利用和多能互补的复合能源应用的倡导，同时结合医院洗浴废水不能回收利用的特殊设计规程，建议可增加空气源热泵作为夏季时段空调再热的热源及生活热水的热源，常规能源或者区域热网作为辅助热源，提升医院本身以及区域热源的综合效率。

（3）空调系统存在的问题

医疗建筑的暖通空调系统有许多变量，但主要因素包括冷热源、空气处理、输配电、控制系统和空调终端设备，每种设备都与能源消耗紧密相关。首先是冷热源，利用清洁能源拥有减少能源消耗的潜力，如利用热泵等能源对空调进行供冷。

医院约30-70%的用能分布在门急诊部门，同时 25-40%左右的分布在住院部。由于门急诊部门、医技部门和后勤办公部门的工作时间不一，医院暖通空调系统极少能达到设计预期的满负荷状态，即使是最炎热和最寒冷的极端天气也是如此。制冷供热主机装机容量偏大，大马拉小车的现象在医院普遍存在。实践证明，对医院冷热源主机系统配置方案实施优化，可带来巨大的初投资节省效益和运行效能提升。医院建筑常用的制冷主机形式有电制冷压缩式水冷冷水机组、风冷热泵冷热水机组、变频多联空调、溴化锂吸收式冷水机组等。

部分医院冷水机组已经累积使用超过15年，随着设备损耗、故障率提升等原因，设备效率逐渐下降，维修维护成本上涨，且因电器元件老化，存在一定安全隐患。

同时，空调系统智能化控制程度较为落后：现有空调系统控制系统智能化程度较差，系统配置的调控手段不多，不能及时的根据室外气候变化及室内负荷需求变化调整系统的运行策略，做到冷量按需输出，始终保持系统在高效点运行；远程监控及云平台数据存储、分析功能欠缺，很难达到在运行时实现人员高效作业，运行期间人工成本较高。

针对医院夏季空调使用时间较长，建议可以更换为磁悬浮冷水机组，其机组IPLV高达18，节能效果显著，同时优化运行方式，采用智能高效控制系统。

（4）能耗管理及监控存在的问题

医院现有系统采集的电表、水表多为科室或院区内有代表性的位置进行数据采集，受限于表具采集数量的限制，无法精准的反应院区整体用能情况，整体采集、分析等功能比较欠缺。无法满足《绿色医院建筑评价标准》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》等行业规范，辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及能耗设备的运行管理工作，帮助医院管理层实时掌握医院的能耗情况，为医院能源信息化建设和节能管理提供最佳的技术平台。

2、可采用的技术途径

（1）提高能源利用效率

通过更新设备、优化运行方式等手段，提高医疗设备、建筑和照明等方面的能源利用效率。例如，使用节能型空调、照明设备，以及采用智能化管理系统对能源消耗进行实时监控和调整。

1）空调系统：增加智能空调控制系统，可以自动调节温度，根据实际需求合理分配冷热资源，减少不必要的能源消耗。同时，选用高效空调设备，如使用带有能源效率标签的设备，购买能源效率更高的磁悬浮冷水机组。

2）照明系统：采用LED灯具替代传统白炽灯，LED灯具的寿命长、能耗低、环保，能够有效地降低电力消耗。此外，合理安排照明布局，避免浪费。通过智能照明系统自动调节照明亮度。

3）能管系统：采用智能能耗管理系统，可以实时监测和调控各类能源消耗，避免浪费，采用智能化管理系统对医疗机构的能源消耗进行实时监控和调整，实现精细化管理。

（2）推广清洁能源

积极推广太阳能、空气能、风能等可再生能源在医疗机构的应用，如空气源热泵及太阳能生活热水系统、光伏发电系统等。

1）可再生能源替代空调再热及生活热水热源：在屋面可利用空间上或者室外空地上设置空气源热泵，作为生活热水及空调夏季再热的热源，取代蒸汽热源，同时现有蒸汽系统不做拆除，作为备用热源，在需求高峰时可削峰启动；

2）利用空气源耦合水源热泵技术，实现采暖传统热源的替代，同时一套系统可作为夏季空调冷源，节省初投资、减少空间使用需求的同时提升冷源效率；

3）太阳能应用：在医疗机构的建筑屋顶安装太阳能光伏发电系统，为建筑提供电力。此外，还可以考虑安装太阳能热水器、太阳能照明等设备。

（3）建设一套智慧能管平台

依托于智慧管理平台软件，功能包括起始页、驾驶舱、建筑能耗监测、数据统计公示、监测数据分析、用能管理、配电安全管理、基础数据配置及系统对接。

通过平台的建设，可为医院带来以下节能潜力：

1）促进医院节能，减少浪费并限制不合理消耗，帮助实现持续节能。

2）提高院内设备智能管理水平，对用能信息自动采集与分析，免去人工抄表和填报操作。

3）智能管理，提高效率，降低损耗，实现运营成本最优化。

4）高级能耗分析，为医院内所有的分类分项用能提供统计数据和成本分析报告。

3、可采用的管理途径

（1）绿色采购：在采购医疗设备、耗材等方面，优先选择环保、节能的产品，从源头上降低碳排放。

（2）制定节能降碳目标：医疗机构应根据自身实际情况，制定切实可行的节能降碳目标，并定期对目标完成情况进行评估和调整。

综上所述，实现可再生能源、热泵、磁悬浮冷水机组和智慧能源管理系统等相关技术设备在医疗机构中的应用，为医疗机构实现双碳目标进行助力。