一、影响医院能耗的因素及相关问题
1、医院的主要能耗占比关系
在设备层面，能耗组成主要包括空调系统(中央式和分体式)、照明系统、动力系统、办公系统、医疗及其他系统。空调系统是医院建筑中最主要的能耗设备，其次是医疗设备与照明设备，所以通过对空调系统、医疗设备和照明系统的节能改造和管理优化，可以显著降低医院整体能耗。空调系统使用与温湿度等环境因素密切相关，随着季节周期性变化，例如，夏季空调制冷和冬季空调供暖，都会呈现明显的能耗差异。
2、医院能源管理普遍存在的问题
没有数据支撑，医院无法有效开展节能降耗工作，目前对能耗数据的分析和挖掘不足；医院节能降耗需要精细化的控能措施，医院的能耗指标细化不足。医院的能耗成本控制是一个复杂的管理体系，在医院专职后勤管理人员数量偏少的情况下，借助信息化、数据化的管理平台非常必要，引入能源管理平台，提高医院能源管理水平，才能有效控制医院的运营成本。
二、基于数字化的医院智慧能源管理平台的应用
1、能耗数据采集
医院的供电分类非常明确，根据供电回路和负荷的不同，可以按照以下几类进行数据采集。
动力供电：动力系统通常包括电梯、水泵、医用气体等，由于动力供电的负荷较大，通常每个动力设施都有专用回路直接从低压配电房中直接引线到专用的配电柜，可直接在对应的回路安装独立的电表进行计量。照明/插座用电：在医院的能源管理中，楼层配电柜中通常将楼层照明与插座合并在同一个回路进行管理。为了精确计量每层楼的耗电情况，在各楼层的配电柜回路上安装独立的计量表进行实时监控。各科室的耗电量根据其占用的面积通过一系列的公式计算进行合理分摊。空调用电：中央空调系统是一个复杂的机电系统，包括冷热源、风机盘管、新风机、排风机、空调末端和净化设备等。这些不同环节的设备通常都在低压配电房中有单独的回路，可以安装独立的表计进行计量，确保空调各部分能耗信息的准确记录。科室的空调用电量有两种计量方法；一是根据面积进行分摊；二是安装热量计进行独立计量。大型医疗设备用电：大型医疗设备是医院能耗的主要部分，例如核磁共振、放射治疗、手术室设备、血透设备、影像诊断设备等，这些设备通常对供电要求比较高，需要从配电房进行独立供电，以确保其稳定性和安全性。为了掌握这些重点设备的用能情况，需要单独安装电表进行计量。特殊区域用电：特殊区域由于其功能特殊，对能源需求量大且稳定，为了更有效地进行能耗管理，这些区域需要安装独立的计量表和配电箱，以便实现单独的能耗监控。通过这种独立监控方式，能够精准记录和分析各个区域的能耗数据。在医院中，通常将手术室、重症监护室、信息中心、水泵房列为高能耗的特殊区域。
2、建立能耗模型
2.1、建立设备用能模型
设备用能模型针对单个设备或设备群体的能源消耗进行详细建模和分析，目的是通过数据的分析优化单个设备的能源使用效率并提高其运行可靠性。
设备特性曲线：通过测量设备在不同工作条件下的功率消耗，建立设备功率曲线。对空调系统来说，包括制冷/制热模式下的功率、风速、室内外温差等参数。过精细调节设备的运行参数，以实现最高的能效和最低的能源消耗，同时保持设备的运行可靠性和性能。以空调系统为例，可以调整运行机组数量、出回水温度、风速、运行时间等要素，来提高设备使用效能。状态监测：实时监测设备的运行状态，包括启停频率、负载情况、运行时间等，绘制设备运行曲线。结合设备运行情况做实时能耗分析。通过持续的在线监测设备的能耗和运行状态，以及时发现设备运行中的异常情况，防止设备带病运行，降低效能，也可预防潜在故障风险，减少停机时间，极大提升设备的能效、可靠性和维护效率。当系统检测到空调能耗突然增加或运行参数异常变化时，可以迅速发出警报，提示维护人员进行检查和修理，以防止更严重的故障发生。
2.2、建立科室用能模型
科室用能模型针对医院内各个科室(如急诊科、手术室、病房等)的能源消耗进行建模和分析，以便了解和优化科室的能耗情况。
统计分析：基于各科室的历史能耗数据，通过数据清洗去除异常值和缺失值，确保数据准确；从时间维度识别能耗的模式和趋势。对不同时间段内的能耗进行详细分析，如日间与夜间、工作日与周末以及不同季节的能耗变化，找出能耗的周期性波动和异常情况。行为分析：考虑各科室的使用模式、人员活动情况和设备使用频率等因素，建立综合能耗模型。通过收集行为数据，评估每个因素对能耗的影响。例如，分析各科室在不同时间段的人员流动情况，设备使用高峰期和低谷期，以及特定医疗操作对能耗的需求。通过这种综合分析，可以识别出导致高能耗的具体行为和操作模式，从而制定优化策略，如调整设备使用时间、优化人员调度和改进操作流程，以实现更高效的能源管理。能耗分摊可将水、电等能耗费用精确分摊给各科室，提高能源使用的透明度。同时可通过节能推广对科室制定能耗关键绩效指标(key performance indicators, KPI)考核机制，督促科室人员养成节约用能的良好习惯。
2.3、建立区域用能模型
区域用能模型针对医院内不同区域(如住院楼、门诊楼、行政区等)的能源消耗进行建模和分析，帮助优化区域能源使用。
区域划分：基于医院目前的功能分区进行区域划分，标注区域面积、使用密度、环境温度等因素，建立区域能耗模型。空间分析：综合考虑区域面积、使用密度、环境温度等因素对能耗的影响。综合模型：将区域用能与设备用能、科室用能结合在一起，建立多层次的区域能耗模型。综合各层次的能耗数据，进行整体优化。能耗比较可对各个区域的能耗总量和能耗强度进行比较，识别高能耗区域，制定针对性措施。例如，通过比较住院楼和门诊楼的能耗数据，发现住院楼的能耗较高，可以针对性优化。基于能耗分析，优化医院的功能布局和设备配置，提高整体能效。例如，调整高能耗设备的分布，减少区域间的能耗差异。
3、能耗分析
能耗分析是医院能源管理的重要环节，通过全面的数据采集和分析，可以实现对能耗的精细化管理和优化。
3.1、任意设备的能耗分析
节点选择：提供对任意设备(如动力设备、照明系统、空调系统、特殊区域、大型医疗设备等)的能耗数据分析。数据展示：根据选定节点，展示详细的能耗数据和趋势。
3.2、任意时间段的能耗分析
时间段选择：用户可以选择日、周、月等时间维度，进行能耗查询和分析。能耗分析：通过观察选定时间内能耗变化，帮助用户了解不同时间段的能耗情况。
3.3、多样化的能耗展现形式
图表展示：将各种能耗数据通过图形、报表的方式来呈现，简洁高效。交互功能：在图表的基础上提供数据下钻等功能，增加交互性。
3.4、算术统计分析
统计指标：包括总能耗、同比、环比、最大值、最小值、平均值等统计指标。数据计算：自动计算各选定对象的统计指标，帮助用户进行数据对比和趋势分析。
3.5、单位指标的分析
单位面积能耗：分析各科室、各区域的单位面积能耗情况，识别高能耗区域。人均能耗：结合科室、区域要素，分析人均能耗，评估人员活动对能耗的影响。单位业务量能耗：根据床位、诊疗人次等业务数据，分析床位能耗、诊疗人次能耗，评估业务活动对能耗的影响。单位GDP能耗：根据医院收入等经济数据，分析万元收入能耗支出，评估经济效益与能耗的关系。
3.6、转化指标的分析
标准煤转化：将能耗数据转化为标准煤，评估能源使用的经济性和环境影响。碳排放量转化：根据能耗数据计算碳排放量，评估医院的碳足迹和环保表现。人民币转化：将能耗数据转化为人民币，评估能源消耗的经济成本。
3.7、研究制定医院能耗的科室分摊方法
科室分摊的主要原则是基于各科室的实际能耗情况，按比例分摊能源费用，以提高能耗透明度和公平性，激励科室进行节能管理。
数据收集：直接计量：对于特殊设备等高能耗设备，通过独立电表直接从配电房回路取得电表数据，确保计量的精确性和实时性。间接计量：对于照明、插座等一般用电，通过每层楼的楼层表读取数据后，再根据各科室的面积进行合理分摊。没有安装冷量计的科室，空调能耗按照每层楼各科室的面积进行分摊。科室面积：根据医院建筑布局，测量和记录每个科室的实际使用面积。使用密度：评估各科室的使用密度和人员活动情况，作为能耗分摊的参考指标。
历史数据分析：时间序列分析：利用各科室的历史能耗数据，进行时间序列分析，识别各科室的能耗模式和趋势，预测未来能耗需求。基线能耗：建立基准能耗作为能耗分摊和节能评估的基准。综合分析：使用模式：分析各科室的使用模式，如设备使用频率、人员活动情况等，建立综合能耗模型。多元回归分析：采用多元回归分析方法，评估各因素对科室能耗的影响，确保能耗分摊的科学性和合理性。
应用如下：费用分摊：能源费用分配：根据各科室的实际能耗情况，按比例分配能源费用，如电费、水费、暖气费等。透明核算：提供详细的能耗分摊报告，使各科室能够清晰了解自身的能耗情况和费用分摊依据。绩效考核：纳入绩效：将能耗管理纳入科室的绩效考核体系，设定能耗指标和节能目标，激励各科室采取节能措施。定期评价：以月度和年度对各科室的能耗管理绩效进行评价，优秀的给予奖励，落后的给予处罚。节能措施：专项节能计划：针对能耗高的科室，制定专项节能计划，如优化空调设置、改进照明系统、合理安排设备使用时间等。技术改造：引入先进的节能技术和设备，如高效照明系统、智能控制系统等，提高科室的能效水平。节能意识培养：通过对科室员工进行培训，培养节能意识和技能，推动全员参与节能管理。持续改进：数据反馈：利用能耗监测数据，持续跟踪各科室的能耗情况，发现问题及时调整。优化调整：根据能耗数据和绩效评估结果，不断优化和调整科室的能耗分摊方案和节能措施，确保持续改进和提升能效。
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