从通过技术选择、节约资源和服务质量的角度看医院的能源效率

一、引言

由于建筑体量大且持续运行，医院被认为是能耗最高的建筑单位之一，对环境造成了极大的负面影响。在医院内频繁的人类活动，以及工作或治病的众多人员，使得有效的能源管理变得尤为重要。各国政府和医院管理部门都在寻找经济的能源解决方案，以减少他们为获得能源而支付的高昂费用，从而降低运营成本。“绿色健康”理念与节约能源资源的实际需要共同推动了动态干预的发展[1]。这是一个困难的等式，不仅需要深入了解现有的医院升级技术，同时通过科学研究寻找新的路径，为能源升级和节约资源提供可靠的解决方案。本文以多篇研究报告为参考文献，旨在通过技术选择、节约资源以及确定能效与所提供服务质量之间的关系，了解与医院能效战略相关的现有知识。

二、背景

建筑能耗占全球能源消耗的 40% ，并导致了近 36% 的二氧化碳排放，这表明建筑在实现经济有效的碳足迹减少和推动可持续转型中扮演着关键角色[2]。医院是生态足迹最大的建筑之一，也是能源最密集的建筑，需要持续不断地为成千上万的员工、病人提供服务。医院内众多设备，如手术室照明、医疗设备（如磁共振成像）、空气交换和过滤系统均需消耗大量能源。同时它们还会释放潜在的有害污染物，包括二氧化碳和甲烷。进一步探索发现，供暖、供水和供电约占医疗系统碳足迹的 40%[7] ，仅次于运输业（约 22% ）和制药业（约 11% ）。因此，为了减轻对环境的影响，改善医院的能源管理已成为医疗机构的当务之急。

三、通过技术选择实现能源监测和升级的战略

医疗建筑的最佳规模对于成功实施节能计划至关重要。Bakar 等人[3]提出了能效指数（EEI），作为追踪建筑能耗表现的指标。其他措施包括对医疗设施进行分类，以及对比综合诊所与住院楼的建筑布局差异。为了有效管理能源使用，必须建立能源管理系统（EMS），该系统不仅能够监控建筑物的整体能源消耗，还能优化所有相关子系统，确保医院在极端条件下例如自然灾害发生后的运营。这些系统致力于最大限度减少设备、照明、温度调节和热水供应等楼宇服务的能源需求。

在医疗保健应用中，能源效率和室内空气质量是现代化设计的重要考量因素，因为封闭的手术环境必须保持严格的温湿度条件。医院的可持续管理必须通过全面的执行计划进行，并使用 BIM（建筑信息模型）等方法。

BIM（建筑信息模型）应用最不广泛的方面之一是使用 BIM 6D 方法获得建筑能源模型的能力。在全球关注可持续性和低碳发展的时代，RIB提出了“6D Σ=Σ 碳排”的概念。这种数字信息模型能够模拟建筑的真实能耗表现，以及建筑照明系统的改进，包括自然光和人工照明。在追求 NZEB 标准的大背景下，BIM 6D 模拟使我们能够为建筑物的设计和运营做出决策，同时适用于新建建筑的设计以及现有建筑的改造工作。对于医疗建筑而言，BIM 6D 允许对上述改造的能源影响进行详尽的分析，促进提高能源和照明效率，从而增强建筑的可持续性和居住舒适度[4]。

四、资源节约

在医院中，能源效率为减少温室气体排放、燃料消耗和运营成本（这些成本在医院中通常较高）提供了强有力且具有成本效益的工具。确定节能效果的前提条件是精确计算能耗，并通过应用多种智能控制策略来达到节约的目的。医院的能耗因设施用途（综合医院、精神病院、保健中心等）、建造年份、建筑围护结构状况、保温隔热水平、气候影响、机械设备使用年限和维护水平以及能源管理水平而异。例如，以外科手术为主或放射治疗为主的科室往往电能成本（EEC）较高，而病房、日间诊所和某些其他科室的平均能耗强度较低。研究表明实际上只有医院的隔离区域（即重症监护室）要进行全天候工作，而即使是手术室，活动模式也是非常稳定的。因此，合理安排利用时间将消除待机能耗的浪费。

研究发现，通过适当的能源管理，以及安装新技术系统、实施特定的创新技术，并开发其他现代能源改造干预措施，可以减少能源消耗，从而节省资源和资金。安装热电联产模块有利于通过节能实现最低年度成本[24]。国务院及国家能源局还相继出台了多项政策，如《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》等，这些政策进一步推动了热电联产集中供暖的蓬勃发展。

五、服务质量

服务质量对每个医疗单位来说都是至关重要的问题。García-Sanz-Calcedo 等学者对 13 家医院进行了为期十年的研究[5]，得出结论：年出院人数、急诊手术数量和住院人数与能耗密切相关。医疗机构的良好室内环境直接影响着人员健康和舒适度，因为病人以及其他工作人员一天中的大部分时间都在室内度过。因此，良好的室内环境质量（IEQ）要求包括室内空气质量（IAQ）、热舒适度以及照明和声音，这些都是重要的指标。

医护人员和患者的节能意识对医院能耗有显著影响。Sawyer 等[6]的干预研究表明，通过行为引导措施，可使医院用电量减少 13% 以上。这说明人员行为管理应成为医院能源战略的重要组成部分。

结论

预计到 2050 年，全球能源消耗将增加两倍，世界卫生组织和多个国家的研究报告都认为，医院是商业能源消耗和二氧化碳排放的主要责任者，远高于办公楼和学校建筑，这一现象主要归因于医院 24 小时的运作需求以及需要确保病人的舒适度、空气质量和视觉舒适度。因此，最好尽量减少能源消耗，并推广使用可再生能源和其他友好资源，这些都是医院的关键因素。

由于医院各科室提供的服务和治疗的疾病不同，它们对能源的需求也不同。在能源成本方面，医院的运营也各不相同。因此，未来的研究在探讨如何提高医院的能源效率、降低能源成本和提升服务水平时，也必须考虑到这一因素。

与此同时，关于节约能源资源的问题，大多数研究都着眼于成本与结果之间的关系，而较少关注医院留下的环境碳足迹，以及医院员工和患者的能源意识。因此，有必要对如何提高医院员工和患者的能源行为以及如何节约资源进行研究。

参考文献

1] Chías, P., & Abad, T.(2017).Green Hospitals, Green Healthcare

[2] Li K, Ma M, Xiang X, Feng W, Ma Z, Cai W, et al.Carbon re duction in commercial building operations: A provincial retrospection in C hina.Applied Energy 2022；306:118098.[DOI: 10.1016/ j.apenergy.2021.118 098

[3] Bakar, N.N.A.； Hassan, M.Y.； Abdullah, H.； Rahman, H.A.； Abdullah, M.P.； Hussin, F.； Bandi, M.Energy efficiency index as an i ndicator for measuring building energy performance: A review.Renew.Sust ain.Energy Rev.2015, 44, 1–11.

[4] Montiel-Santiago, F.J.； Hermoso-Orzáez, M.J.； Terrados-Cepeda, J.Sustainability and Energy Efficiency: BIM 6D.Study of the BIMMethod ology Applied to Hospital Buildings.Value of Interior Lighting and Daylig ht in Energy Simulation.Sustainability 2020, 12, 5731.

[5] García-Sanz-Calcedo, J.； Gómez-Chaparro, M.； Sanchez-Barroso, G.Electrical and thermal energy in private hospitals: Consump tion indic ators focused on healthcare activity.Sustain.Cities Soc.2019, 47, 101482.

[6] Sawyer L, Kemp S, James P, Harper M.Assessment of a nurse l ed energy behavior change intervention in an NHS community hospital w ard.Energies 2021；14(20):6523.[DOI: 10.3390/ en14206523].