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1、医院建筑用能模式及能耗评价指标引言医院是功能复杂、影响范围广泛的综合建筑。不同于商场建筑和酒店建筑，医院建筑 是医院开展医疗活动的主要场所。随着医疗需求的增加、疾病流行和变异、医疗技术的革新， 对医疗机构和医疗建筑实施人性化设计，医院建筑的可变性和适应性也在不断增强，可为病 患提供更为健康、舒适的就诊与医疗环境。但是，良好的就诊环境、先进的医疗技术与诊疗 设备，在一定程度上满足了人们日益提高的健康意识和就医环境需求的同时，也导致了医院 建筑能耗逐年升咼1。医院建筑功能的特殊性和能耗咼的实际情况，已引起多方面的关注， 近年来，国内外大量的学者围绕医院建筑节能问题进行了相关研究，而医院用能模式和能
2、耗 评价指标的确定是开展医院建筑节能工作的基础绍。1医院建筑用能模式研究现状医院建筑的用能模式体现在能耗种类和能耗在医院的时空分布。医院建筑所消耗的能 源是为医院运行所服务，因此，医院的功能是分析医院用能模式的基础。根据我国综合医院 建设标准2 规定，医院主要部门为提供诊断服务的急诊部、门诊部、医技科室等；提供治 疗服务的住院部、手术室、康复中心等;提供附属服务的保障系统、行政管理和院内生活用 房。各个部门为实现其应尽的功能必须依靠不同设备或者系统，主要包括控制诊疗环境的空 调系统和照明系统；提供诊疗服务的医疗设备；提供生活热水和消毒蒸汽的供热系统；提供 其他服务的电梯、办公、生活、消防等其他
3、系统。因此，医院建筑用能复杂，能源种类多， 涉及部门广，用能时间不同。研究掌握医院能耗的时空分布,分析能耗影响因素，是医院节 能工作的基础。1.1国内医院建筑耗能模式1.1.1医院能耗总量和能源结构医院建筑能耗由于其功能特殊性而高于其他建筑。据调查分析，北京多数医院天然气消耗量超过北京住宅冬季采暖耗气量3。根据大量 学者在20052009年间对北京、上海、长沙、重庆等部分中国医院建筑的能耗实测统计分 析，医院的能耗为26260 kWh/何a)不等4-6,8,10,15。不同类型的医院能耗不同，如专 科医院、综合医院，某地区4专科医院能耗为27.05 kgce/(ma),综合医院能耗为30.73
4、 kgce/何a)；不同等级的医院能耗不同，如三级甲等、二级乙等，江浙地区某三甲医院 能耗63.36 kgce/(ma),二乙医院能耗25.97 kgce/(ma)。不同地区的医院能耗不同6, 如深圳、重庆和长沙等，相同规模的长沙医院能耗124.3 kWh/(a)，深圳114.9kWh/何a),重庆117.8394.6 kWh/何a)。医院能源消耗的种类主要为电能消耗和燃料 消耗。上海某大型医院建筑2种主要能源的费用所占的比例是电力65%、燃气30%7。医 院的类型、等级、地理位置、能源消耗方式等都影响医院的整体能耗。1.1.2医院建筑耗能系统的能耗和能耗结构医院主要耗能系统为暖通空调系统、照
5、明系 统、医疗设备、电梯、厨房等。李著萱4通过调研给出某综合医院各项能耗中，暖通空调占65%，照明占9%,生活 冷热水8%,医疗设备占10%，电梯占2%,其他占6%；某专科医院暖通空调占70%，照 明占4%,生活热水占11%，其他占15%。医院暖通空调系统、照明耗电、各种医疗设备、 电热开水器和电梯等综合服务系统消耗电能；供暖、生活热水、工艺和炊事等消耗燃气。调 研指出医院建筑各项电耗中空调与采暖系统的能耗占总用电能耗比重最大，为54%；电梯 及医疗设备等动力占15%；照明占8%；办公占10%；厨房占3%；其他占10%7。医院 建筑中燃气耗量中生活热水和工艺用量所占比例最大，为54%,供暖用量
6、占42%，食堂用 量占4%8。因此，医院建筑总系统能耗中：暖通空调系统医疗设备照明热水/电梯/食 堂等，可见暖通空调系统是医院建筑的耗能大户，也是医院建筑的节能重点。1.1.3医院各部门能耗及能源结构医院建筑内部各部门承担着不同的功能，具有不同的 耗能系统和设备。以门诊楼和住院楼为例分析，门诊楼的主要功能是接待就诊病人，通过医疗手段对病 人进行诊断，因此，门诊楼的主要用能系统或者设备为：暖通空调系统、照明系统和医疗设 备。住院楼的主要功能是为需要留院治疗的病人提供场所，因此，住院楼的主要耗能系统或 者设备为：暖通空调系统、照明系统、生活热水系统、餐饮炊事等。不同耗能系统的能耗和 耗能种类不同，
7、使得医院各个部门的能耗量和能耗结构有所不同。通过对长沙市某医院建筑 各个部门的能耗进行了更为详细的实测分析6,门诊楼2005 2007年平均能耗为72.5 kWh/何a),而住院楼为120.5 kWh/何a),并且该医院门诊楼消耗2种能源比例分别为 电力85%，燃气15%；住院楼消耗2种能源比例为电力54%，燃气为45%。医院消耗在 门急诊楼的空调系统、医疗设备、照明设备、电梯的比例分别为42%、25%、12%和6%； 对于住院部，除去医疗设备，消耗在空调系统、照明设备、电梯电能的比例分别为63%、 28%和 5%。1.1.4医院能耗时间分布首先，暖通空调在医院建筑的能源消耗中占非常大的比例，
8、使 得医院电耗和燃料消耗具有明显的季节性。通过对上海某大型医院建筑进行能耗审计，调研 结果指出全年耗电量呈抛物线分布，8月份耗电量最大，由于建筑耗电量中占最大比例的空 调能耗在8月份最高。燃气主要消耗在冬季的12月到次年的3月之间，由于建筑燃气消耗 量中采暖耗气量在冬季最大7。对天津医院类典型建筑进行能源监测得出类似结论，燃气 消耗主要在11月次年3月，空调能耗峰值出现在78月9。其次，医院照明和医疗设备主要围绕着医疗活动的需要而工作，因此医院电耗具有日变化规律。照明设备运行时间主要 是6:30- 24:00；通过主要医疗设备24 h用电负荷趋势图分析，80%的设备全天耗电，CT 和核磁机全天
9、能耗波动不大，维持在4080 kWh之间，值较高，其他设备在030 kWh 之间，且呈现出18:30-次日6:30的低谷能耗趋势9。再次，热水及蒸汽的使用时间2因使 用部门的不同具有不同的日变化规律。如洗衣房、门诊部等部门8 h使用；厨房一般分为上 午5:00-7:00、中午9:00-11:00、下午3:00-5:00共3个时间段间歇使用，消毒所需的开水 和蒸汽一般在10:00- 4:00使用；部门如手术室、急诊室、分娩室等需连续使用。由此，可 见医院各个系统的耗能时间与室外气候、医疗活动有着十分密切的关系。1.2国外医院建筑耗能模式国外医院能耗种类也为电能消耗和燃料消耗。英国学者曾调研150
10、家医院11,根据医院类型，大型急诊医院电耗平均97 kWh/m?, 高于小型急诊66 kWh/m?和长期住院医院的70kWh/m?。燃料消耗指标相近，3种类型医院 平均为480 kWh/E,有些年代久远的医院建筑因供热系统陈旧使得燃料消耗量增加。医院 建筑的能耗与国内类似，主要消耗在暖通空调、照明、生活热水、医疗设备、餐饮等方面。 Van Heur122008年指出有500床的运行良好的医院，能耗中电耗占52%,其中照明耗电 占14%，其他如暖通空调系统、医疗设备、办公设备等占38% ；化石燃料消耗占48%,主 要用于加热，如供暖、厨房用蒸汽，暖通空调系统的除湿，消毒，生活热水等。印度13 某
11、 医院建筑总能耗中电能消耗占77%，燃料消耗占23%,总能耗中暖通空调占41%，照明占 18%，洗衣房占14%，医疗设备占14%，办公设备占5%,制冷占2%,炊事占6%。2001 年加拿大14绿色卫生保健联盟给出医院能耗组成，其中暖通空调占62%，照明占13%, 生活热水占13%,餐饮占6%,消毒占3%,医疗设备占2%,其他占1%。2003年美国15EIA 的数据指出，医院建筑各个末端能源消耗的比例为：暖通空调占30%,生活热水占27%, 照明占14%,设备占2%,炊事占10%,制冷占2%,其他占15%。澳大利亚维多利亚州16 某医院20102011年电费占总费用的67%,燃料费用占33%,燃
12、料包含蒸汽、天然气和液 化石油气。大城市急诊医院的电耗组成中主要建筑服务耗能（风机、水泵、照明、冷机、电 梯等）占79.1%，除此之外，核磁共振设备的冷却电耗占6.4%, IT部占5.3%，小型医疗 设备（急诊部、24 h特护病房、胃炎医疗手术病房、加护病房、肾病房、感染病房、组织病 理实验中心）占4.6%，中心消毒室占0.9%，医疗气体占0.9%，成像部门占0.8%，洗衣 和厨房占0.8%。指出核磁共振冷却装置的全天存在负荷，电流约32 Amps，而核磁共振磁 体白天7:00-22:00负荷在3060 Amps,夜间10:00-次日7:00待机电流为15 Amps。美国 科罗拉多国家17可再
13、生能源实验室利用能耗模拟软件模拟医院能耗，给出能耗模型中所需 的各个部门和设备的工作时刻表，由此计算出每天工作的总时间，如表所示。国外医院建筑 能耗组成与国内类似，但各组成能耗的比例与建筑所在地区的室外气候有关，与医院的类型 （急诊医院、综合医院、现代化医院等）、医疗活动的范围、医院的医疗活动的时间和特殊 医疗区域等相关。如现代化医院的暖通空调系统和计算机数据中心的电耗占最主要部分，急 诊医院的医疗设备能耗值得引起注意。美国医院的照明、洗衣房和餐饮区域的工作时间较国内医院长。印度ECO山项目研究成果表明病房内足够的照明可以减轻手术后病人的疼痛, 缩短住院日，减少每个病人的能耗。2医院建筑能耗评
14、价指标医院建筑能耗指标用于：设计阶段用来评价建筑内不同的用能系统和设备，保证整个 建筑和其设备的正常使用能源；对比不同建筑之间的能源使用情况；评价自身建筑的能源使 用情况。医院建筑用能系统的复杂性导致医院能耗的影响因素众多，难于确定出合理的建筑 能耗评价指标。能耗评价指标的选取会影响对建筑系统的设计和用能情况的正确评价，进而 影响建筑的正常使用和节能工作的进行。2.1国内医院建筑能耗评价指标2.1.1单位面积能耗指标国内研究中大多采用与办公建筑相同的能耗评价指标,即采用 了单位面积能耗指标分析医院建筑能耗。上海4个医院建筑用能调研指出单位面积年耗电量为76109 kWh/(ma),单位面积 年
15、耗燃油(气)量为8.216.2 m3/(ma)8。对长沙市某医院建筑能耗进行了更为详细的实测 分析，门急诊楼、住院楼、保健中心、胸科中心的总能耗密度分别为3.3、117.7、137.2、 152 kWh/何a)6。李著萱4等分别对综合医院和专科医院的能耗进行调研统计，采用将 单位建筑面积能耗折合成标准煤和单位床年能耗折合标准煤后进行对比的方法，来比较综合 医院与专科医院能耗。胡仰耆18等分析了上海11家医院的用能状况，利用统计数据计算 出医院单位建筑面积年均能耗，并用其与美国医院单位建筑面积年均能耗比较，来分析我国 能耗高的原因。江崇旭、邢金城19等人对天津市22家医院建筑能耗进行了调研，得到
16、了 天津市医院建筑能耗平均水平为348.5 kWh/(ma),并根据所消耗的能源种类不同，将所 消耗的能量转化为碳排放量，采用医院建筑2010年的能耗平均值、碳排放平均值作为基准 线，得出综合医院和专科医院建筑能耗基准线为381.2 kWh/()和309.3 kWh/( ma),综合医院和专科医院建筑碳排放基准线为157.29 kgCO2/( ma)和130.46kgCO2/( ma)。2.1.2单位床位能耗指标有学者提出利用单位床位能耗作为能耗指标的,但不同学者给 出了不同的床日能耗计算方法。杜然20等对武汉市三级医院进行能源审计，指出建筑面积、床位数、住院量与能耗相 关系数0.7,提出利用医院单位床位能耗作为能耗评价指标来分段制定能耗定额的方法。田 伟21、殷惠
