碳中和背景下成都某医院能耗分析与电气减碳路径探讨

> > > > 医院能耗组成

医院的能耗主要分为能源能耗和能耗工质能耗。能耗工质能耗是指制备各类医疗气体 （能耗工质） 过程中产生的能耗。医院的能源类别主要包括电、水、天然气、燃油 （汽油、柴油） 等。

电能是医院的主要能源消耗，约占据医院总能耗 的 40 % ~ 65 %。随着医院建筑电气化水平的不断提高，医院电力能耗的占比还会进一步提升。通过调研发现，大型综合医院中空调系统的电力能耗占总电能能耗的 50 % 以上，不同的空调形式，电力能耗水平表现出一定的差异。医院照明能耗约占总电能能耗的5 % ~ 8 %，随着医疗建筑中大量采用节能的 LED 光源、光导管照明技术，以及智能照明控制系统的采用，照明能耗还有一定的下降空间。大型医疗设备的用电能耗一般占总电能能耗的 10 % 左右，随着医疗技术的不断进步，大型医疗设备越来越多应用在医院的常规检查和治疗环节，大型医疗设备电力能耗占比在将来将进一步增加。

医院中自来水主要消耗在生活用水、消毒供应用 水、纯水制备、建筑直饮水等方面，约占总能耗的1% 左右。

医院天然气主要消耗在生活热水、建筑采暖、餐饮系统、燃气锅炉系统等方面，约占总能耗的 25 %~ 35 %。各医院天然气能耗占比与是否采取集中供暖和建筑电气化水平有很大关系。

医院燃油 （汽油及柴油） 主要消耗在各类医疗用 途的车辆以及柴油发电机组的运行。医疗建筑中柴油发电机组作为应急电源主要保障特级负荷的供电可靠性，JGJ 312 - 2013 《医疗建筑电气设计规范》 中规定三级医院柴油发电机组的供油时间应大于 24 h，二级医院宜大于 12 h，二级以下医院宜大于 3 h。因此，医院燃油消耗带来的能耗和碳排放也是不可忽视的。医用气体是指医疗过程中使用的气体。有的用于治疗、有的用于麻醉、有的用来驱动医疗设备和工具。常用的医疗气体有 7 种：氧气、氮气、一氧化二氮 （笑气）、氩气、氦气、二氧化碳和压缩空气。作为能耗工质计算能耗的医用气体主要有氧气、氮气和二氧化碳气体。

医院建筑单位面积能耗远高于普通公共建筑，随着医院的发展能耗呈现递增的趋势。医疗建筑能耗具有以下特点。

大型综合医院复杂的医疗功能和庞大的后勤保障，导致其综合能耗高于专科医院。专科医院中其能耗与业务范围密切相关，不同诊疗方向的专科医院能耗也差异较大。通常拥有大型医疗设备和手术频次较高的专科医院能耗较高，比如肿瘤治疗中心的能耗远远大于妇产儿童专科医院。

医院的能源除了传统的水、电力、天然气外，还涉及汽油、柴油等。电气设计中能耗计量通常仅包括用电、用水和用气的计量，对于医用气体的计量并不在能耗监测管理系统的计量范围内 。根据 GB / T 51153 - 2015 《绿色医院建筑评价标准》 的要求，医院的电能计量按照分类、分区、分项的要求设置电

表。对照明、插座、供暖通风空调系统进行分项计量。对大型医疗设备、电梯等进行单独计量。对供暖、空调、生活热水和给排水主机房的各种能源消耗进行分类计量，对设备房的各主要机电设备进行分别计量。按照门诊、医技、住院、办公、后勤等功能进行分区计量，同时做到分科室计量的要求。

医院除门诊外，多数医技科室及住院部用能需要7 × 24 小时全年 365 天运行，用能时间长，能源消耗大。同时主要的能源使用集中在医技科室和后勤保障部门，电能、自来水、燃气的用能的重点区域均不相同。

医院的电能消耗主要集中在夏季 （6 月 ~ 9 月），约占总能耗的 50 % 左右，即便是在夏初和夏末，电力消耗也要高于其他时期。天然气消耗主要集中在冬季 （11 月 ~ 次年 3 月），主要用于建筑采暖。一天内，上午门诊、医技科室的业务量处于高峰，医院能耗处于峰值水平，夜间能耗下降明显。

医院能耗的评价指标主要有单位建筑面积能耗（四川省地方标准DB51 / T 2762 - 2021《公共机构能耗定额标准》定义为运行过程中，一个自然年内，除交通工具用能之外消耗的各种能源实物量，折算为标准煤的总和与建筑面积的比值，单位为千克标准煤每平方米，kgce / m ² ），单位床位能耗（kgce / 床），单位业务量能耗（kgce / 业务量），单位收入能耗（kgce / 万元），人均综合能耗（DB51 / T 2762 - 2021定义为运行过程中，一个自然年内，消耗的各种能源实物量折算为标准煤的总和与用能人数的比值，单位为kgce / p），能耗费用占比（总能耗费用 / 总支出）等。

影响医院建筑能耗的因素较多，主要包括气候差异、经济发展水平、医院等级、智能化水平等。图1是由亿欧智库发布的全国不同地区医院单位建筑面积能耗数据，北方地区的医院由于集中供暖的原因，从图中可看出单位建筑面积能耗约是全国医院单位面积平均能耗的1.3倍左右。经济发达地区由于医疗资源丰富，业务周转率高，医院年门诊人次和手术台次均远超全国平均水平，医院的单位业务量能耗也相对较高。医院的等级和类型也是影响医院能耗的重要因素，同时医院机电系统的智能化程度以及医院后勤运维管理的水平也直接影响着医院的能耗水平。

> > > >   医院的能耗定额

关于医院运行能耗地方政府主管部门制定了详尽的规定。DB51 / T 2762 - 2021中规定医疗建筑的运行能耗定额如表1所示。

笔者调研了成都市内某三级甲等综合医院2017 ~ 2022年度的能耗数据，由于2020 ~ 2022年受新冠疫情影响，医院的门诊量和手术台数均受到不同程度影响，现以2017 ~ 2019年能耗数据为例（如表2所示），分析医院能耗现状。

根据表2的计算结果，该医院主要能耗评价指标的计算结果如表3、图2、图3所示。

由图2可以看出，该医院2017 ~ 2019年度每年的人均综合能耗指标趋于稳定水平，平均值为265.5kgce / p，小于四川省地方标准DB51 / T 2762 - 2021规定的基准值，大于引导值。人均综合能耗处于四川省地方标准规定的合理用能区间，在总能耗一定的情况下，用能人数的计算决定了人均综合能耗的高低，计算结果一方面说明该医院医护人员、行政管理人员以及后勤工作人员的配置相对合理，同时也说明该医院的年门诊量和住院床位数及床位流转处于同级医院的优秀水平。

然而，医院单位建筑面积能耗指标和常规用能系统单位建筑面积电耗（DB51 / T 2762 - 2021定义为运行过程中，一个自然年内，由照明插座、空调、动力等用能系统消耗的电量总和与建筑面积的比值，单位为kWh / m2  ）呈逐年增长的趋势。以2019年为例，单位建筑面积能耗为27.03 kgce / m2，超过DB51 / T 2762 - 2021规定的约束值24 kgce / m2 的要求。常规用能系统单位建筑面积电耗136.24 kWh / m2超过标准约束值121 kWh / m2的规定。根据四川省相关规定，能耗值大于约束值，医院需强制优化节能，督促其在一定时间内通过整改能耗值达到小于约束值的目标。同时深挖节能潜力，参照基准值设定逐年提升的降低能耗的目标。

通过表3可以看出，医院年度总能耗呈现快速上升的趋势，图3反应出能耗的增长主要是电能使用的不断增加。2022年7月，四川省人民政府关于印发《四川省“十四五”节能减排综合工作方案》规定：“十四五”期间，全省公共机构单位建筑面积能耗下降4 %，人均综合能耗下降5 %，人均用水量下降7 %，单位建筑面积碳排放下降7 %。该医院单位建筑面积能耗过高是由于医院天然气能耗占比过高。经查阅资料，同期北京医院重点用能单位统计的天然气能耗占总能耗的百分比为29.26 %。可以看出，对标经济发达地区的医院，该医院的建筑电气化水平较低，亟需解决医院天然气使用的电力替代问题。

> > > > 医院能耗与碳排放趋势

该医院的能源消耗为水、电、天然气、汽油以及柴油，根据GB / T 51366 - 2019《建筑碳排放计算标准》中建筑运行阶段单位面积的总碳排放量（CM）按下列公式计算：

由表3的数据计算该医院2019年单位面积的总碳排放量CM为70.28 kgCO? / m2。根据中国建筑节能协会公布的《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》指出，2020年全国公共建筑单位面积碳排放为58.6 kgCO? / m2，样本医院的碳排放超过全国公共建筑碳排放平均值的近20 %。样本医院2019年度运行能耗总量比2018年度增长了11.95 %，单位面积碳排放指标比2018年增长了11.88 %，建筑运行阶段碳排放的增速小于能耗年平均增速率，表明建筑运行阶段能源相关的碳排放因子降低，建筑的能源结构在逐渐优化。