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以绿色数字化为引擎,看医院建设如何迎接智慧时代

发布时间:2024-02-04 来源:筑医台资讯、医信邦 浏览量: 字号:【加大】【减小】 手机上观看

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2020年,我国提出了“碳达峰、碳中和”的“双碳”目标,为可持续发展注入持久动力。在这个背景下,医疗领域的“双碳”使命备受关注,尤其是关注绿色医院的建设和暖通系统的节能创新。医院作为社会的健康守护者,其能源使用与环保责任密切相关。如何在做好医疗服务的同时实现碳达峰和碳中和,成为一个值得深思的课题。


在本文中,我们将深入讨论医院建设在“双碳”目标下的技术路线图,以及在绿色能源实践应用方面的建设要点。通过这一系列内容,为读者提供对医院能源管理的全面了解,为实现“双碳”目标提供技术支持和实践建议。


01

医院“双碳”目标的技术路线图及绿色能源实践应用

能源的形式将决定暖通空调系统的方式,因此这与系统设计同样重要。在同一系统中,往往可能存在多种冷热源为其提供服务,这为系统设计优化带来了很大的挑战。30/60“双碳目标”下,对我国面临的能源状况分析预测。


1

从现在起至2035年,化石能源仍将维持主导地位,以煤炭为主的能源格局难以被撼动。同时,将会加强对新能源的研发,大力推广新能源示范项目,并着重进行技术储备和宣传教育。

2

2035后至2045年,绿色新能源占比会逐渐加大,天然气仍有相当程度的占比,绿氢技术应用越来越广泛。

3

2045至2060年,随着绿色能源新技术的发展成熟,化石能源应用占比逐渐下降,“碳中和”目标的实现指日可待。

02

突发奇想的——医院绿色能源应用大致路线图

从现在开始到2030年,节能改造的重点将放在清洁、可再生能源和储能技术的先行先试上。到2035年,这些技术将逐步发展并广泛应用,为能源系统的可持续发展提供支持。此外,需要关注新技术、新设备和新工艺的发展,以不断推动能源领域的创新和进步。


1. 现阶段至2035年的能源形势


当前国家的能源供应形势变化不大,或者只有小幅价格调整。然而,我们应该着眼于老旧医院建筑的节能技术方案研讨和完善,旨在通过有效手段降低能耗。对于既有建筑的节能改造,首要任务是进行外围护结构的保温密封隔热改造,以减少建筑物的冷热负荷;其次,需要提升冷热源设备的能效,改进供暖和空调末端的节能控制;此外,行为节能、节能宣传以及奖惩措施也是非常关键的。


对于新建建筑,必须提高能耗限额标准。随着各级政府奖励和补贴政策的推进,应当要求新建建筑达到超低能耗、近零能耗建筑的标准。同时,可以先行先试太阳能光伏光热、直流电系统在照明、小功率电器和插座方面的应用,以及基于储能的直流微电网的替代或与UPS电源的有效结合。我们绝不允许新建医院建筑一竣工就成为需要改造的高耗能建筑。


2. 2035年至2045年阶段


对于医院旧建筑的节能改造,我们需要进行全面升级。未来,医院的能源利用将更广泛地应用太阳能、风能等可再生能源以及其他绿色清洁能源。逐步提高医院建筑的电气化率是其中的一项关键任务,包括寻找节能解决方案,例如应对医院生活热水和非供暖用热、用气的问题。在这方面,太阳能光伏光热和热泵热水机组、热泵蒸汽发生器等零碳目标的新技术将得到广泛应用。


此外,新技术的发展还包括智能充电桩、医院直流微电网的建设和发展应用,以及医院停放的电动小汽车的电瓶和大楼的智能充放电连接等方面。这些创新技术的应用将有助于更有效地利用清洁能源。将来还可能涉及医院碳排放和碳交易的有效应对,推动医院在碳减排方面取得更大的成就。


3. 2045年至2060年及以后


紧密关注国内外能源利用的新技术、新设备以及新工艺的发展应用,根据国家的能源政策和医院的发展现状,积极调整和完善医院节能改造规划和措施。

03

智慧、数字化思维

1. 智慧、数字化平台的合理搭建


数字化是一种工具和平台,是辅助人们完成工作的手段,不应为了数字化而盲目推进搭建。根据实际需求,数字化应当旨在提升工作效能,并通过逐步完善和提高水平,实现医院建筑在全生命周期内的能耗和运行维护费用的最低化。


2. 智慧、数字化平台的助力


智能化、数字化、智慧化的手段和平台是为了提供运维和暖通设备运行改善升级服务的。数字化和智慧化的实现并非最终目标,而是为了助力运维和改善设备运行升级的手段。这些技术应该在运维和设备运行需要时被调用,不能盲目为了数字化而刻意数字化。


3. 对医院来讲,数字化、智慧化已经在路上


钉钉视频会议、投票小程序、扫码点餐,以及医院后勤智能报修平台的引入标志着医院正朝着智慧医院的目标迈进。同时,这一趋势必将推动医院智慧能源应用的发展和进步。新能源领域涉及到光伏、风电等绿色能源的使用,同时还牵涉到储能和大电网的耦合,这使得系统更为复杂,更需要数字化和智能控制手段的应用。


4. 数字化是手段,智慧化是目标和努力的方向


强调“数字化”即高度信息化,实现精准监测和控制。这体现在高效机房的实现上,通过精准预测建筑内24小时的冷热负荷变化趋势,调节冷热源的输出,以满足建筑物冷热负荷的变化需求。此外,数字化系统支持自动、远程开关和调节水系统、风系统的调节阀门,实现精准探测管道泄露等功能。换句话说,如果没有数字化和信息化系统的支持,深入进行建筑节能将是不可能的,也是很难实现的。因此,提高数字化、信息化和自动化水平是未来努力的方向。


5. 智能控制新技术的应用


中央空调水系统作为暖通空调领域的"明珠",是一种高度复杂的多设备系统。“群智能”技术的应用,尤其适合实现节能自动控制,解决多台冷水机组负荷优化分配的问题。通过将CPN划分为智能空间单元和智能设备单元,采用分布式优化算法,系统具有较强的鲁棒性和灵活性,相较于集中式控制算法,能够取得更好的节能效果。采用高斯罚函数GPF、交替方向乘子算法ADMM以及双层分布式ADMM-GPF-GBS等算法模式。


目前,智慧化程度较高的供暖空调控制系统并非一定能够实现最低能耗。这涉及多方面的原因,既包括控制方面的因素,也包括管理方面的原因,不应盲目跟风,尤其对于非高端医院,应考虑到智能化系统的高昂价格和每年的维护费用。因此,在智慧医院建设方面,需要谨慎制定和实施智能化方案,由后勤有关部门主导,提高医院后勤设备运行管理的数字化、智能化和智慧化程度。制定切实可行的方案,并分期分阶段实施,以符合医院的经济条件和运维需求。

04

前景展望与思考

1. 政策解读


在解读国家相关政策时,需要认真研究政策细节,以制定医院相应的应对策略。国家明确了2030年前“力争”实现碳达峰,2060年前“努力争取”碳中和的目标。这表现了国家在减排方面的决心和意志。然而,在2060年的目标中使用了“努力”和“争取”这样的词汇,可能留有一定的余地,这对医院制定更有利的发展策略至关重要。


2. 强抓机遇


医院建设在2030年前仍有发展扩大的空间,能源设施还允许扩容,但国家鼓励经济发达地区率先实现碳达峰,这意味着医院改扩建的时间不多了。因此,医院需要考虑未来发展的需要,选择能耗低、能效等级高的节能产品,适应“双碳目标”的标准要求。


3. 坚持不懈推进节能和提高能效


降低能耗、提高能效是医院实现双碳目标的关键。高标准、高能效系统的优化设计和全生命周期动态精准调适运行是必不可少的。数字化、智慧化是实现进一步节能降耗的必要手段,能够提高智能化控制水平,实现精准控制。


4. 新思路与展望


医院建筑可以考虑新型建筑电力系统的构建,以直流建筑、分布式蓄电、太阳能光伏和智能充电桩为特征。医院建筑未来可能演变为“光储直柔”建筑,采用太阳能光伏、风电和储电装置,安装智能充电桩,并逐渐替代柴油发电机形式的备用电源。在医院等级评审相关条款方面可能需要进行修订或变通,以允许储电装置作为应急备用电源,这将成为未来的一个创新点。


在能源应用新技术方面,我们应该坚持绿色低碳环保原则,确保建筑全生命周期的碳排放和能耗达到最低水平。在行动时,需要谨慎,不可急于求成,同时要具有超前的思维,采用先进的工艺和产品设备进行设计。尽管由于资金、预算等原因,可能无法一次性完成,但应该在设计阶段就考虑到位,采取分期分步的实施策略,以避免重复施工,并提前预留好安装空间。


作为使用单位,我们可能没有太多精力研究节能新技术,也可能缺乏实施的能力和条件,但我们应该具备辨别新技术是否成熟可靠的能力。在选择技术时,要坚持使用那些成熟可靠的新技术,避免成为“小白鼠”。


未来,医院实施碳交易也并非新鲜事,因此我们应该及早了解碳排放交易规则及相关知识,提前做好打算,未雨绸缪,确保医院在未来的能源管理中更具竞争力。


本文根据山东第一医科大学第二附属医院后勤管理部主任,正高级工程师王玉来,在“第二十四届全国医院建设大会暨国际医院建设、装备及管理展览会”(简称 CHCC2023)的演讲整理而成,经过专家审核。


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