打造医院建筑全生命期技术交流平台，建设适合中国国情的医院

全球气候变化对人类社会的生存和可持续发展构成重大威胁，“碳中和”成为越来越多国家的国家战略。中国作为最大的发展中国家，基于可持续发展的内在需要及构建人类命运共同体的责任担当，宣布了“碳达峰”和“碳中和”的目标愿景。“双碳”目标提出有着深刻的国内外发展背景，必将对经济、社会产生深刻影响，实现“双碳”目标已成为各行业发展的方向。

目前我国建筑能耗在全国能源消费中占比超过20%，在“碳中和”推进的过程中，作为“能耗大户”的大型公共建筑，正在经历节能转型的重要阶段。因此，国家机关事务管理局、发改委在2016年6月28日联合印发了《公共机构节约能源资源“十三五”规划》。而医院作为高能耗建筑的典型代表，随着社会健康水平的提高，就诊人数大幅提升，能耗也在逐年呈上升趋势，行业碳减排也面临着巨大挑战。在医院的建设和改造过程中，通过逐步推广电能替代技术，提高医院能源利用效率，促进节能降耗，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，实现医院经济效益与社会效益的共赢，是医疗行业探索实现“碳达峰”“碳中和”的重要举措［1］。

1、医院综合能耗计算方法

“碳排放”是关于温室气体排放的一个总称或简称，温室气体中最主要的组成部分是二氧化碳（根据《京都协定书》附件中所列六种温室气体除了二氧化碳外，还有甲烷、氧化亚氯、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫），因此一般可以简单地将“碳排放”理解为“二氧化碳排放量”。

医院碳排放量主要来自能源、化学品、药品、医疗器械、办公用品和交通等，而能源使用是其中占比最大的碳排放源。要降低医院碳排总量和碳排强度，就要对能源进行全方位有效管控，从降低用能总量、提高用能效率、采用低碳绿色能源等多方面入手，尽早实现医院“碳达峰”。

医院能耗主要集中在电、燃气、水、汽油（车用）等这几类能源，一般通过统计计算各能源消耗数量和费用，可以反映出能源使用对医院运营成本费用的影响，但无法体现对环境的影响。同时，医院内部不同的用能系统设备、区域用能需求和特点也不尽相同，很难从能源消耗量来衡量和比较用能效率和节能水平，这样就需要将各类能耗数据进行归一化。而将各能源使用转换成以标准煤为单位的综合能耗指标可以有效解决上述问题，同时也可以为后续碳排放量计算奠定基础。

医院综合能耗计算首先要获取医院在统计期内从事诊断、治疗、科研、教学等活动过程中实际消耗的各类能源实物量，并将每类能源实物量乘以标准煤折算系数折算成统一的热量单位标准煤，最后将所有种类能源对应的标准煤数值累加得到医院的综合能耗数据。示，按照公式E=∑医院综合能耗以千克标准煤表i=1nei×pi进行计算（采用《DB43/T612—2021医疗机构能耗定额》中综合能耗计算方法），其中E表示医疗机构综合能耗，单位为千克标准煤（kgce）；n表示医疗机构消耗的能源品种数；ei表示医疗机构消耗的第i种能源实物量，单位为实物单位；pi表示第i种能源的折算系数。

以福建省立金山医院（以下简称“金山医院”）为例，该医院为大型综合性公立三级医院，建筑面积8万平方米，编制床位500张，在岗职工835人，年门诊量45.9万人次，年住院病人1.64万人次，年急诊量14.7万人次。近六年电、水、气以及综合能源消耗标准煤折算统计如表1所示，其中2016年-2021年电、水、气能源的标煤折算系数分别如下：单位（千克标准煤：kgce），P电=0.312（2016），P电=0.309（2017），P电=0.318（2018-2021）；P水=0.318（2016-2021）；P气=1.2143（2016-2021）。

从表1可以看出，2021年的能源消耗产生的碳排放量就达3289吨（节约一千克标准煤=减排0.68克碳，4836.69×0.68≈3289吨），距离2240吨（由表3查得限额28kgce/m2，80000×28=2240000kg）的年度控碳目标还有很大差距。金山医院建筑面积为8万平方米，其近六年单位面积综合能耗数据如表2所示，呈现较快增长，对照相关医疗机构单位面积综合能耗限额（见表3），距离三级医疗机构单位面积综合能耗限额达标值有着较大差距，由此可见，金山医院要实现“双碳”目标，开展相关的综合能源管理和节能改造治理刻不容缓

2、金山医院能源管理现状分析

能源管理是医院后勤管理工作的重中之重，也是实现医院“双碳”目标的重要抓手。传统的医院能源管理侧重于用能的使用安全，就是“保证供电不间断、确保不出安全事故”。随着患者对就医环境和医护人员对工作环境要求提高，尤其是空气品质、环境温湿度、照明照度、蒸汽热水等方面都有着特殊的要求，同时大量的新型高精密医疗设备也在不断地被引进使用，因此医院能源管理也逐步转向对快速能耗增长的总量控制、能源品质的保证和能源使用效率的提高。在能源需求不断新增和提升的大环境下，医院后勤部门对能源管理面临着种种困难和问题，主要表现在以下几点。

2.1能耗种类繁多，功能需求各异

从能源种类来看，金山医院用能主要集中在电、燃气、水、汽油（车用）等这几类能源，但不同类型用能设备繁多。其中电网电力能消耗最大，主要用于空调、通风、照明、医疗设备、电梯等用能设备。其次，医院还以燃气作为主要能源，用于供应蒸汽、热水、消毒、洗涤、厨房以及冬季供暖等［2，3］。最后，医院用水主要分为生活用水、医疗用水、消防用水、绿化用水和空调储水等，相较电和燃气，医院用水相对用量较少，但对热水需求较高。

虽然医院总体用能性质属于公共建筑用能，但不同建筑功能导致了巨大的用能差异。例如金山医院办公科研为主的行政楼与医疗服务为主的门急诊住院综合大楼、门急诊综合楼中的底楼车库和药房、1-2楼的急门诊服务、3楼手术室和体检中心，5-13楼为各科室住院区，上述不同建筑以及相应楼层有着截然不同的用能特点，这就给统一能源管理带来了很大困难。

如何改变金山医院单一的电网用电，减少高碳排燃气使用，引入低碳的“绿色电力”，同时又要满足差异化的用能需求，成为了金山医院实现“双碳”目标的一个重大难点和课题。

2.2用能数据统计缺失，用能设备运维粗放

对能源使用的流向和分布掌握是开展能源管理和节能治理的先决条件，也是碳排放管理和碳足迹追踪的基础工作。同时，对用能设备的精细化专业化运维则是节能减排的有效途径。

目前医院后勤用能统计一般只是对医院总用能计量表计数以及配电站房内主要配电柜出线进行抄读，而对重点的空调、照明、热水系统、医疗设备等用能设备以及各配用电区域缺乏有效技术手段进行用能精细化管理。近年来金山医院年用电量持续增长，但具体增长点和原因却无法得到具体分析。同时，由于各用能设备类型和数量庞杂，运行方式差异极大，这也造成了用能设备运行维护管理上的缺陷和空白。

2.3“双碳”政策下节能减排压力大，改造投入资源有限

随着我国“碳中和、碳达峰”目标明确，国务院及各级政府陆续出台了《国务院办公厅关于加强三级公立医院绩效考核工作的意见》《关于加强公立医院运营管理的指导意见》《国务院办公厅关于推动公立医院高质量发展的意见》等相关政策，其中“降低万元收入能耗支出”和“提升医院管理精细化、信息化、智能化水平”成为核心关键词。

根据目前金山医院的运营现状，医院后勤管理部门主要精力投入在对其它各部门的后勤保障支持及费用成本结算上，没有更多的资源投入应对不断增长的“双碳”、节能减排、精细化能源管理等需求。这些资源投入主要包括：（1）资金投入。医院在节能改造方面资金投入主要来自每年上级拨付和医院自筹，一次性投入资金有限，只能进行局部小规模的单点改造，改造成效低，工作零散，成为了医院节能改造的一大瓶颈。（2）人员投入。医院后勤部门人员有限，特别缺乏专业的节能专业技术人员，很难提出完整系统的一揽子节能改造解决方案，这也造成了节能改造效果不及预期甚至失败的一个重要原因。（3）技术投入。要做到医院能源管理的精细化、信息化和智慧化，需要相应的技术装备和信息化系统投入，传统人工管理无论从质量还是效率上都已经无法满足当前的能源管理要求。

3、金山医院后勤综合能源管理提升策略和思考

3.1能源结构优化

“开源”就是开发利用清洁能源和新能源，优化医院现有能源结构。金山医院近几年用能总量快速增长，其中2021年的天然气用量是2020年的4.8倍，成为了一个重要的碳排增长源头，通过精准抓取医院现有用热负荷曲线及用能分析，利用冷热电三联供（CCHP）等分布式供能方式，选择高效率燃气锅炉替代。同时也可以考虑提升用能侧设备的电气化比例，将原有燃气锅炉进行电锅炉改造。在供给侧可以充分利用医院现有屋顶资源建设屋顶光伏，进而提升绿色能源消耗的占比，降低对电网用电依赖。同时，医院可通过建设适配的储能装置打造分布式综合能源站取代现有柴油机作为应急发电/储备电站，为医院提供更高效的用能保障，减少因柴油机维护带来的高额运行成本与柴油管理带来的安全隐患［4，5］。

3.2设备性能优化

针对金山医院几大重点用能设备系统，计划进行以下节能增效改造：（1）空调系统运行优化。设备方面，主要是应用新技术进行节能降耗，更换掉老旧低效设备，合理利用新技术进行节能降耗，重点改造环节包括制冷主机的全工况性能参数优化；冷却塔的出水温度、变水量运行特性达标；电机和风机的变频改造控制；水泵的叶轮效率、电机效率及变频升级；增加水质过滤和监测系统；系统整体全年运行能效模拟结果进行方案选择和配比。控制方面，要做好冷热源系统与末端系统的优化工作，通过增加空调节能控制系统可以大大优化空调运行工况，重点改造内容包括自适应负荷全自动运行（无需人工操作）；冷机与泵台数优化控制；冷却塔优化、变频优化控制；水泵变流量和变频控制；冷却水泵变频控制；系统水温的自动设定优化运行；空调末端工作时段及温度自动锁定等。通过上述改造优化措施，预计可以带来20%以上的节能收益。（2）照明系统优化。将现有36W传统灯具更换为15W高效LED灯具，相同照度下能效、性能和寿命都有显著提升。根据不同区域采取分区照明控制，白天尽可能多的利用天然光，晚上采用时控、光控进行人工照明。照明灯具改造可以采用分期多批次的方式，优先更换使用时间长的区域灯具例如急诊大厅、病房楼道等，替换下来的灯具也可以作为其它尚未替换灯具的备件，这样就大大降低了改造投入。根据金山医院实际情况，第一批可改造灯具400盏，每天使用12小时，全年使用300天，预计年节能量可达3万千瓦时（度）。（3）热水供应系统优化。在现有投入较少的条件下，可以先进行全面检修，及时更换故障传感器、损坏的太阳能玻璃管；更换热水管腐化的保温棉，储水箱配备严密箱盖；减少或不开启低效率热泵，增加高效率热泵运行时间。采用热水系统节能控制，做好太阳能热泵与燃气锅炉热量的平衡供给。在取得热水准确的使用负荷数据后，可以采用合同能源管理方式，对现有燃气锅炉进行节能改造，采用电锅炉、冷热电三联供、高效真空锅炉等替代或者引入富氧燃烧等改造，降低运营成本，提高能源使用效率。（4）医疗设备。金山医院医疗设备类型繁多，包括磁共振成像机、电子计算机断层扫描设备、数字X射线机、数字胃肠机、无线移动床边机、数字胃肠镜、大型全自动生化分析仪、全自动摆药机等一大批先进的医疗辅助检查设备。另有手术室9间，配备了先进的手术床、手术灯、吊塔以及原装进口麻醉机、腹腔镜手术系统、混合动力碎石清石系统。上述这些设备特别是手术室范围内设备必须保障供电可靠性，可以加装电能质量监测装置，一方面实时监测各设备工作时电流、电压稳定性，及早发现故障隐患或带病运行，另一方面通过对上述设备输入电源的谐波、电压合格率、不平衡度、功率因数等电能质量数据在线实时监测，从而保障高精密的医疗仪器稳定可靠工作。

3.3数字化平台建设

建设能源管理数字化平台，推进医院后勤在综合能源管理方面的数字化转型，提升节能减排和绿色低碳医院建设水平，完成节能指标、能耗定额和成本管理目标，保障安全运行，提升后勤运维服务和数字化管理水平［6-8］。

平台可自动采集并分析医院主要用能如电、气、水等能耗，把监测点数据与历史数据做对比，实现对漏电、漏水、漏气等能耗异常预警；对不同科室、病区能耗实行分户统计计量，能耗落实到具体科室、病区，通过数据展现，一目了然。对医院整体用电做各分项报表统计，统计空调系统、照明系统、热水系统、蒸汽、医疗设备等分项能耗；通过数据报表分析，发掘节能空间点，通过对比历史数据，找出节能空间：（1）排碳数据化。实现医院建筑单位内人均能耗分析（包括水、电、气等），实现低碳办公数据化。（2）区域能效比。实现医院单位内各区域能耗对比，可以在此基础上实施考核。（3）同期能效比。实现同一区域的同年同期能耗对比，可以在此基础上做节能数据分析。（4）能耗评估管理。实现大楼、部门、科室等单位能耗使用合理评估，可以在此基础上给出节能改造方案。（5）能源运营管理。实现能耗的使用数据分析统计功能，为能耗运营管理部门提供可靠的依据；通过监测异常能源用量，对能源智能仪表故障进行告警，提升系统自动化、信息化水平。

3.4管理节能

在管理方面要设立专门的运营机构，由专人负责，责任到人；制定相应的规范制度，从制度层面对行为进行有效约束；加大宣传力度，扭转对节能降耗的错误认识，提升全院人员的节能意识。可将PDCA循环管理理念引入到能源管理工作中，使得能源管理工作形成一个有机的、系统的整体，解决传统能源管理过程中存在的随意性等问题，有助于医院充分识别节能机会与管理要点，找出薄弱点和重点控制目标，引入更多适用的能源管理方法和节能技术，提高节能的整体效果和效率，促进构建长效节能机制［8，9］。

3.5碳资产盘查

深入贯彻实施能耗双控制度，做好医院碳资产排查，严格执行能耗与碳排放的定额管理，强化节能指标约束力。通过全生命周期碳规划能够清楚地了解各个时段、各用能单位产生的二氧化碳排放量，有利于医院制定针对性的节能减排措施，减少成本。同时，通过第三方核证自愿减排量，为未来进入碳市场参与碳交易（CCER：国家核证自愿减排量），化被动为主动，获取潜在经济收益，奠定碳管理能力基础［1，4］。

短期内金山医院要达到每年碳排放控制在2240吨的任务还是十分艰巨和有挑战的，但通过优化用能结构，使用清洁能源及绿色能源替代、降低消耗、减少碳排等环保方式，并利用数字化手段与管理相结合，做好碳排及碳资产排查，将上述工作精心计划、细致落实，最终一定能实现医院高效运行、患者安全、医务人员工作体验良好的现代化绿色低碳医院，为实现双碳目标提供行业示范。