智能化后勤设备管理建安全高效机房Word格式.docx
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0引言
现代医院对建筑装潢、温湿度控制、空气洁净度、环境安全和信息自动化都有很高的要求。
医院建筑是所有建筑中使用功能最为复杂、安全性要求最高的建筑之一[1]。
医疗环境质量的提高，势必增加医院的运营能耗，三甲综合性医院尤其如此。
医院能耗是一般公共建筑的1.6~2倍，医院建筑节能潜力巨大[2]。
医院要节能，首先要了解医院建筑能耗的构成，及其能耗的特点。
综合性医院日常能耗中，电力消耗最大，主要用于照明、空调和通风、电梯、给水等设备。
其次，医院还以燃气、重油等作为主要能源，用于供应蒸汽、热水、消毒、洗涤、厨房以及冬季供暖等。
而在电力消耗中，空调系统用电的比例超过50%。
因此整个中央空调系统的设计、运行、管理，决定了系统运行是否安全高效，直接关系到每个人的冷暖与能源的消耗。
本文将结合实际情况，介绍本院通过如何采用智能化手段，提升中央空调机房管理水平，建设更加安全高效的机房的管理经验，为医院后勤设备智能化管理模式提供一条道路。
一、医院介绍
华中科技大学同济医学院附属协和医院（又称“武汉协和医院”），始建于1866年，系国家卫计委直属（管）大型综合性医院。
建院150年来，医院以学科齐全、技术力量雄厚、特色专科突出、多学科综合优势强大享誉海内外，荣获“全国五一劳动奖状”和“全国文明单位”等国家级荣誉。
2015年，医院再度通过国家三甲医院复审。
2015年门诊量达到471万人次，出院量达到18.6万人次，手术量达到11万人次，出院量与手术量连续多年全省第一。
为了更好地为临床服务，本院成立了总务处对全院的后勤保障服务进行全权负责。
总务处下包含动力科、总务科、修缮管理科、营养科、饮食服务中心这五个科室。
后勤总务处成立了较为科学成熟的管控体系，将PDCA管理理念与后勤管理相结合，加强后勤的服务质量，提高整体服务效率，使医生及患者得到充分的后勤保障。
通过PDCA，将管理目标的前馈进行优化，对管理的过程实施可视可控，对管理的任务进行及时反馈，对管理的结果进行量化考核。
在总务处整体的后勤管控体系中，以服务临床为核心，以提高服务质量为目标，以信息化管理为主措，以临床需求为导向，以后勤各类服务为保障，以管控体系为基础，以部门责任为重心。
二、项目背景
目前综合性医院在能耗方面有三个主要的共性：
1.能源种类繁多：
不仅包含一般的冷、热、电、水、汽、燃气等，还有各种医用气体。
因此要求医院各种设备能源供应多样化；
2.能耗数据高：
医院服务人数众多，能耗是一般公共建筑的1.6~2倍，并且由于医院的特殊性，多数能源需要24小时的不间断供应，导致能耗巨大。
3.能耗管理难度大：
医院建筑面积持续增加，使得建筑能耗进一步加剧，但用能管理仍停留在人工管理为主的现状。
并且部分用能设备不间断使用，使用年限较长，老化严重，极易出现安全隐患。
通过武汉协和医院2014-2017年全院的用电量统计可以看出，用电量有一个逐年增加的趋势，每年全院用电量增幅在5%左右。
主要用电集中在夏季空调开启时的6-9月份，如图1所示。
图1武汉协和医院2014-2017年全院用电量统计
从医院15-17年三年的全院用气量数据统计中可以看出，用气量同样有一个逐年增加的趋势，每年全院用气量增幅在3.8%左右。
主要用气集中在冬季供暖开启时的12月-次年3月份。
如图2所示。
图2武汉协和医院2015-2017年全院用气量统计
从全院用电量、用气量数据统计中可以看出，电和燃气的使用有一个逐年增加的趋势，每年全院用气量、用气量增幅在4%左右，而医院的电耗及燃气消耗能占到医院整体用能的一半以上，因此如何高效利用和管理用电用气等用能系统及相关设备，对于降低医院能耗具有至关重要的作用。
而空调系统用电在全院用电的比例中超过50%，因此空调系统的节能潜力巨大。
武汉协和医院共分为五个中央空调系统，为外科楼、新门诊楼、内科楼1、内科楼2、综合楼、医技楼、保健楼、药剂楼和科研综合楼供冷。
系统一：
为内科楼1、科研综合楼及综合楼部分面积供冷,供冷建筑面积约为47000㎡；
系统二：
为内科楼2和综合楼部分面积供冷，供冷建筑面积约为23000㎡；
系统三：
为新门诊楼供冷，供冷建筑面积约为82000㎡；
系统四：
为保健楼、药剂楼供冷，供冷建筑面积约为20400㎡；
系统五：
为外科楼供冷，供冷建筑面积约为74000㎡。
空调系统运行现状如下：
1.主机：
每个系统基本装机容量都有富裕，主机大部分处于较低负荷运行，无智能化控制策略，主机工频运行，能耗偏高。
2.水泵：
水泵整体配置富裕，功率大，设计效率低；
水泵工频运行，实际水泵运行偏离设计工况点，运行效率低，输送效率低，能耗大。
3.冷却塔：
冷却塔老化严重，填料未充分利用，冷却效率低，在整个制冷周期基本处于全开状态，风机能耗高。
4.控制方式：
手动控制，根据管理人员经验主观判断设备开启台数，无高效的控制措施，系统综合运行效率较低。
三、项目实施
1、确立目标。
（1）建安全机房，包括：
保障设备的安全运行；
输配系统安全稳定；
末端供水温度保障；
系统异常报警。
（2）建节能机房，包括：
主机高效运行；
水泵节能运行；
冷却塔节能运行。
（3）建智能机房，包括：
机房安全自控启动，自动追踪系统最佳运行状态；
实时监控系统运行，精确掌握实时工况，做出最符合现场的能效控制决策，实现全面的自动化智能控制运行；
自动采集系统运行信息，分析系统能耗情况，生成能耗报告，及时发现和了解系统的整体用能水平。
2、实施手段
（1）信息化设备巡检，建安全机房
通过搭建后勤一站式服务平台，制定定对主要设备、附属设备及管路的巡检时间、路线、检查内容、巡查人员，以便发现故障和隐患及时处理并上报。
由于信息化设备巡检需要使用手机app对设备信息二维码及时扫描确认，使得设备巡检更加规范，巡检不再走过场。
通过后勤信息化平台，使巡检更为便捷、高效、痕迹化，避免了出现重大安全事故与隐患，使得机房运行更加安全稳定。
（2）设备运行高效，建高效机房
为使机房运行效率更高，主要采取两种方式来优化。
第一种是对设备进行日常的维护保养，使设备保持良好的工作状态，以保证设备高效的运转，降低能耗。
针对制冷主机：
定期进行维护保养，清洁蒸发器、冷凝器以确保换热效率。
检测机组电机电阻、导线对地电阻确保安全。
每年供冷季开机前联系厂家进行开机检查。
针对冷却塔：
定期对冷却塔进行除藻、清洗，以确保冷却效果。
针对水泵：
长时间运行或者停机的水泵容易出现故障，故制定明确的时间点使工作中的水泵与备用的水泵进行切换，确保每台水泵工作与休息的时间相同。
并在水泵停机期间，定期添加润滑油，确保水泵的运行流畅无异响。
针对系统管路：
在空调的水循环系统内加入电子水处理器，确保水质的清洁。
并在非供冷季的空调水管路中添加清洁药剂对管道进行清洗消毒。
第二种是对中央空调系统节能点进行考察，制定技术节能方案。
更换低效率水泵，及时维修运行状况不佳的水泵，选取匹配系统的水泵；
水泵与风机进行变频改造，电机拖动技术根据电机的负荷需求，即时调整电机的转速，从而调整电机的运行功率，达到降低电机能耗的目的；
冷水机组加装VSD改造；
增加免费制冷板换系统[3]，在常规空调水系统基础上适当增设部分管路及设备，当过渡季节/冬季室外湿球温度低至某个值以下时，关闭制冷机组，以流经冷却塔的循环冷却水直接或间接向空调系统供冷，以达到节能的目的；
（3）智能化监控，建智慧机房
楼宇自控系统：
使用江森公司提供的Metasys平台[4]，利用全套楼宇自动化设备，包括各类传感器、阀门、执行器、现场控制器、网络管理设备及软件等，实现楼宇智能化管理。
Metasys系统扩展架构是基于Web的系统，通过IE浏览器进入到用户界面即可实现对整个系统的监控功能。
系统中可以包含一个或多个站点（Site），每个站点都包含一个或多个Metasys设备。
N1网络由一个或多个引擎组成，引擎都可管理不同类型的现场控制器，并且提供集成其他楼宇子系统的集成平台。
引擎同样提供基于Web的用户界面并允许通过用户界面配置N1网络和监控网络上的所有设备。
系统架构如图3所示。
图3Metasys系统构架图
能源综合管理系统[5]：
能源管理系统实现建筑能耗的分项、分区、分时计量和实时监测，设备系统能耗统计和分析、建筑分项能耗统计和分析及设备系统智能诊断等功能，通过对各分类、分项能耗数据的合理采集，准确地掌握不同医疗功能的建筑、分户能耗及重点用能区域的能耗，有效指导医院能源管理。
系统架构如图4所示。
图4能源综合管理系统构架图
四、后勤设备智能化管理系统建设成效
武汉协和医院空调系统改造前主要运行情况为：
主机、水泵全部工频运行；
无智能化平台控制，全部手动；
对机房无一个能耗监测平台。
系统改造后：
1.两台主机增加了VSD、水泵全部变频运行；
2.增加了SEED能耗监测平台，Metasys平台，ADS控制平台，全部自动化管理。
通过Metasys平台实现空调系统的实时运行监控，机组、水泵、冷却塔等设备的全自动控制，以及报警和数据采集等功能。
利用SEED能源管理软件实现设备能耗的监控、分析与计算，了解系统的整体用能情况，更加合理规划用能；
3.对手术室增加了冬季“免费制冷板换系统”。
免费制冷板换主要在冬季开启，通过低温冷却水与板换换热获得低温冷冻水以用于手术室等需要冬季供冷的区域，无需开启制冷机组，有效降低了整个系统的用电量。
外科楼2016-2017年全年逐月用电量如表1所示。
通过2016-2017年初用电量的对比发现，在其他条件未发生明显改变的情况下，建筑整体用电量有一个显著的降低，分析其主要原因即是使用免费制冷板换以后节省了空调主机的能耗。
表1外科楼2016年1-3月和2017年1-3月用电量对比
年度
1月
2月
3月
总量（kWh）
2016
1271676
1202020
1086758
3560454
2017
818422
953714
800995
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