青岛大学附属医院绿色低碳智慧改造项目的实践与应用合同能源管理项目通过结合市场资源优化和智能化设备检测技术，可以有效推动节能减排改造的积极性和应对复杂建筑节能减排改造的挑战。该项目在建筑行业中常采用三种运营模式：节能效益分享型、节能量保障型和能源费用托管型。在中国，这一项目自20世纪90年代初实施以来，已取得显著的节能成效。截至2016年，其产值达1250.26亿元，投资达412.43亿元，累计节能量为1648.39万ｔｃｅ。

在这样的背景下，青岛大学附属医院在西海岸院区开展了基于能源管理模式进行绿色低碳智慧改造项目，本文将对其实践与应用进行探讨。

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项目概况

青岛大学附属医院总部位于青岛市的江苏路16号，该医院在1898年建立，是一所具有多功能的省属综合性三级甲等医院、省直保健定点医院，并且该医院的综合实力位于复旦“中国医院排行榜”第53位。全院职工共1万余人，全院年门诊量680.7万人次，拥有国家级和省级多个临床重点专科学科。

本次实施节能改造的是实施能源统一管理的青岛大学附属医院的西海岸院区。该院区是由青岛市政府、黄岛区政府的开发区管委会共同投资所建设的，由青岛大学附属医院（综合性三级甲等医院）进行管理运行，也是青岛西海岸新区的综合性医疗中心。院区实景如图１所示。

青岛大学附属医院（西海岸院区）主要用能系统包括制冷系统、采暖系统、空调末端系统、照明系统和管理监测系统。其中各系统所存在的问题如图2所示。据统计该院区在2019年（改造前）用电量2291.8万ｋＷｈ，用热量12.09万ＧＪ，折等效电约为3666.08万ｋＷｈ；总能源费用为2799.56万元，运行过程ＣＯ２排放26570ｔ，人均碳排放量14.68ｋｇＣＯ２。

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项目改造方案

▌技术路线

为响应“十四五”规划并实现绿色低碳医院建设，青岛大学附属医院（西海岸院区）采取了一系列创新措施。医院不仅实施了合同能源管理模式以优化供冷、供暖和生活热水系统，还通过完善能耗计量系统和建立智慧管控平台，实现了对水、电、蒸汽等能耗的实时、远程和分类监测，从而精细化管理能耗并保障医院的低碳运营。此外，为贯彻“双碳”战略，青岛大学附属医院（西海岸院区）在2020年初制定并推行了医院“双碳”节能战略，建立了绿色低碳管理体系及考核制度。通过引进先进技术、设备和运营理念，医院实施了智慧管控为基础的绿色低碳运营管理，特别是在系统电气化改造方面取得了显著的节能成果，推动了医院在节能减排方面的持续进步。具体技术路线如图３所示。

▌改造方案

（1）制冷系统节能改造

1）冷却塔统一控制：塔出入水阀统一独立控制。

2）冷却塔填料更换和清理布水槽：冷却塔的使用寿命一般为5年～8年，目前已经使用了8年，需要进行更换。交错型填料以其先进的技术、合理的设计、持久的耐用性、高效的冷却性能、低通风阻力、优异的亲水性以及大接触面积等特点著称。

3）增加制冷机房节能操作平台：为了实现机房的安全自控和系统的最佳运行状态，医院采用了自动化智能控制系统。该系统能够实时监控和自动采集运行信息，通过精确的数据分析出具有效的能耗报告，及时帮助管理人员发现并掌握整体用能水平。系统通过计算控制机组的启停，保证高效率的同时达到最小耗能。此外，系统操作平台支持全自动控制，合理配置运行模式，并具备报警功能，以便管理者及时处理异常问题。系统还能根据室外和冷冻回水温度的变化智能调控冷水机组出水温度的设定值，并通过负荷预测功能精确匹配用户需求，自动确定各设备的运行参数，实现最低能耗下的自动化运行。系统还集成了多种控制功能，包括冷却塔风机、变速水泵、电动阀门和传感器等，以及制冷机房内水系统管路所需的传感器和执行机构，确保系统的高效和智能管理。

4）增加冷机胶球清洗装置：为解决冷凝器内管壁结构问题，减少人工工作量和延长冷凝器的使用寿命。增加冷机胶球清洗装置，并通过微电脑对该装置进行智能控制，实现定期自动清洗，进而提升冷水机组的工作效率，降低机组能耗。

5）配置基于物联网的管网智能动态水力平衡系统：制冷和采暖共用一套分支管网，所以管网平衡调节和采暖系统管网平衡调节为一套系统；使制冷系统、采暖系统具备远程智能控制功能，且具有分时分区控制及管网平衡功能。

6）配置多联机智能控制系统：该系统可根据室外温度对医院的VRV多联机空调的运行状态进行智慧监测和操作。此外，该系统还可以根据医院的负荷变化对空调系统的运行进行同步优化，以在满足需求的情况下最大程度地节省能源。

（2）采暖系统节能改造

１）配置基于物联网的管网智能动态水力平衡系统：该系统为制冷、采暖及二次管网提供了远程智能控制，支持分时分区控制和管网平衡，是供热节能技术的基础。相较于传统的人工调节静态平衡阀，该系统采用自主研发的电动调节阀技术，自动调节回水温度，实现水力平衡，将温差控制在１℃以内，适用于整个供热季节。系统还包括热量表，以显示运行状态并进行流量调节。通过智能控制器和电动调节阀门，系统能够智能调节用户热智能阀的开度，实现全网动态热力平衡，解决水力失调问题，促进节能运行，同时适用于制冷系统。智能电动平衡阀安装在分水器出口各分支主管道上，而温度传感器则安装在集水器进口各分支主管道上，覆盖了净化空调分水器、门诊楼、Ａ栋和Ｂ栋病房楼、营养餐厅、病房楼大厅以及两个预留管线的分支。

２）化学药剂清洗：对管道、阀门及换热器采用化学药剂的方式进行清洗。

３）增加水泵变频器：由于更换水泵所带来的节能效益相对投资较小，本次主要考虑变频改造。在循环泵采用变频调速技术后，系统中所有阀门可保持在最大开度，从而最小化系统阻力。通过依据二次供水与回水之间的温差以及热用户所处高度所需的最小扬程来调节循环泵变频器的运行速度，可以显著减少循环泵的流量需求，进而有效降低能耗。

４）无人值守换热站自控系统：该系统可以通过自控设备的技术集中调节供热系统的供回水温度和循环流量，进而实现根据实际需求进行供热。同时，该系统通过在内部设置多个压力和温度传感器对现场的压力和温度进行收集，并采用ＰＬＣ－变频器系统通过ＰＩＤ指令控制循环泵进行多回路的调节。此外，该系统可以通过对供水处采集到的温度信号与设定值的比较，合理对冷凝水进行二次利用，进而起到节约能源的作用。该系统也能够及时监测热力网的运行参数，实现对系统的及时诊断和处理故障，以确保系统可以安全运行，并建立完善的运行档案，实现量化管理，节省人力。

（3）蒸汽与余热系统节能改造

１）增加闪蒸蒸汽与冷凝水闭式回收装置：该装置在不影响疏水设备运行的基础上，回收闪蒸蒸汽与冷凝水，从而提高系统的热效率，达到节能减排的目的。同时，该装置运行维护费用低，可灵活适应现场调节需求，节省蒸汽产生费用。

２）凝结水循环利用：洗涤消毒中心的凝结水未回收利用，将该部分未回收凝结水由冷凝水回收装置收集，并首先经换热器将水温由90℃降到60℃，回收的热量将5℃的冷水加热到一定温度送到汽水换热器以供应热水。其次将60℃的凝结水通过换热器降至30℃后为冲厕、灌溉和洗车等提供用水，此时回收后的热量将5℃的冷水加热到一定温度后进入汽水换热器，用于提供生活热水。

３）蒸汽管网排查及改造：由于蒸汽沿程温降较大，需对管网进行排查，主要检查管网是否存在漏点，补偿器是否完好，疏水系统是否运行良好，保温情况是否有破损及保温厚度是否满足设计要求，保温是否处于干燥状态。发现问题及时予以改造。

（4）照明系统节能改造

１）将现有的市电路灯改造为市电互补太阳能路灯：将现有的庭院灯、草坪灯和道路灯等18盏功率为45Ｗ的路灯改造为智能控制的市电互补太阳能路灯。其工作原理是白天通过智能控制，太阳能电池板将太阳能转换为电能后进入蓄电池进行储存。晚上蓄电池组开始释放电能对LED灯具供电，实现照明功能。其中，太阳能路灯的控制采用光控和时控相结合的方式，并且当蓄电池中储存的电量不足时，可自动切换为市电供电，保障路灯的正常工作。

２）将现有荧光灯具改换为LED灯：将原有的荧光灯具根据亮度需求情况更换为5300盏功率为18Ｗ的LED灯，340盏功率为12Ｗ的LED灯，880盏功率为9Ｗ的LED灯，共计需更换6520盏灯具（包含地下停车场的1130盏Ｔ８荧光灯更换为LED感应灯具）。

３）增加智能照明控制系统：地下停车场内，通过安装智能控制系统和将传统灯具更换为ＬＥＤ感应灯具，实现了根据光环境和人体红外热辐射的自动调节。LED感应灯在车辆和人员进出时自动点亮，提供足够的亮度以便于停车，并在活动停止后30ｓ自动转至微亮省电模式。此外，建筑内公共区域也安装了智能照明系统，采用声光控延时开关，根据照度自动控制照明的开闭。系统设定在自然采光照度高于200ｌｘ时不激活传感器，低于200ｌｘ时则通过传感器实现人来灯亮、人走灯灭的自动控制，以此优化能源使用，实现节能。

（5）围护结构节能改造

围护结构封堵：对围护结构漏洞及未封堵处进行封堵，减少供热量、供冷量，降低供暖、供冷能耗。

（6）供电系统改造

光伏发电系统：在医院屋顶的空余空间布置光伏发电系统，装机容量为0.6ＭＷ，光伏板最佳倾斜角34°，方位角０°。经改造后年光伏发电量为57.02万ｋＷｈ，年减少ＣＯ２排放479.22ｔ。光伏发电系统利用情况如图４所示。

（7）热水系统改造

在本次节能改造中，生活热水系统主要是将中低区原有的蒸汽系统改为了现在的空气源热泵＋水箱独立系统，大大降低了能耗，折合电量每天节约3601.45ｋＷｈ，减少了近62％，折合费用节约167万／ａ，减少ＣＯ２排放1103ｔ／ａ。空气源热泵机组及保温凝结水箱分别如图５，图６所示。

（8）智能中央空调末端管理系统

为实现对院区空调能耗进行统一管理，对供应端、末端进行有效的能源分配策略控制，同时考虑病房楼全天供冷供暖且需开窗通风的需求和门诊楼周期性使用的特点。在本次改造中搭建了一套中央空调末端管理中心。该管理中心采用信息化方式改进门诊楼内终端操作设备，实施分时分区调控，允许远程下发控制指令和操作参数。网络架构采用层级管理模式，每层楼分为６个小区域，各区域通过RS485总线连接控制面板和管理机，再通过无线Lora接入网关设备与能源管理网络对接。自主研发的控制面板具备RS485通讯接口，并定制通讯协议，确保高可靠性和稳定性。此外，由于系统采用有线组网，需要具备一定的施工经验来完成总线的穿线、布线，并在现场进行管理机和网关设备的调试。

（9）能源、资源消耗监测平台

建立能源消耗计量、能源管理和节能监控三大核心功能模块集成的能耗监控平台，通过将多个子系统集成在一个管理界面上实现了多能互补、能－碳双管双控的智慧化运营管理。平台还增加了“碳达峰”曲线、碳排放组成和“碳中和”路径将建筑的能耗转化为碳排放数据。运行管理人员可以通过中控机房或远程网络，实现对所有系统进行远程监控。此外，该平台还具有采集与分析所有建筑的电、热、冷和燃气数据的能耗监测、各种机组、水泵等的运行状态监控及报警（本地及远程）的监控系统和实现暖通、生活热水、电力、燃气等系统的运行策略控制的智能能源控制系统的功能。

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节能成效

节能效益计算如下：

１）分享期年度综合节能率Ｃ：

其中，Ｃ为分享期年度综合节能率，％；ΔＱ１为分享期年度节电量，ｋＷｈ／ａ；Ｐ１为基准期内电力结算价格，元／ｋＷｈ；ΔＱ２为分享期年度节省蒸汽量，ＧＪ／ａ；Ｐ２为基准期内蒸汽结算价格，元／ＧＪ；ΔＱ３为分享期年度节省水量，ｍ３／ａ；Ｐ３为基准期内自来水结算价格，元／ｍ３；Ｎ１为基准期用能年度总费用，元／ａ。

２）价格调整系数t：

其中，ｔ为价格调整系数；Ｑ１为基准期年度耗电量，ｋＷｈ／ａ；Ｐ′１为分享内电力结算价格，ｋＷｈ／ａ；Ｑ２为基准期年度消耗蒸汽量，ＧＪ／ａ；Ｐ２为分享期内蒸汽结算价格，元／ＧＪ；Ｑ３为基准期年度耗水量，ｍ３／ａ；Ｐ′３为分享期内自来水结算价格，元／ｍ３。

３）年度节能效益扣减费用ΔＮ：

其中，ΔＮ为年度节能效益扣减费用，元／ａ。

４）年度总节能效益Ｇ１：

其中，Ｇ１为年度总节能效益，元／ａ；Ｎ′为测算统计期用能年度总费用，元／ａ。

５）年度分享节能效益Ｇ２：

其中，Ｇ２为年度总节能效益，元／ａ；Ｈ为分享率，％。

６）结算净收益Ｓ：

其中，Ｓ为年度结算净收益，元／ａ。

根据式（６）计算，青岛大学附属医院（西海岸院区）合同能源管理项目第一期年综合节能率为１１．５９％，其中，实现蒸汽年节能量１９５４３ＧＪ／ａ，年节电量２０９１６６９ｋＷｈ／ａ，年节水量２６１９７ｍ３／ａ，年度实际节能效益为３２４１３１３．７０元／ａ，实际分享节能效益为１７９７６５４．８０元／ａ。

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项目启示

１）能源消耗降低：在我国众多医疗机构中，青岛大学附属医院（西海岸院区）通过实施节能改造和精细化能源管理，取得了显著的节能成果。该医院在改造过程中，针对建筑、设备、系统等多个方面进行优化，使得能源消耗大幅度降低。据统计，每年节约的能源费用高达近百万元，同时碳排放量也大幅度减少。这一举措不仅有助于缓解我国能源压力，也为医院实现了低碳发展目标，提升了医院的绿色竞争力。

２）就医环境优化：为了给患者提供更好的就医环境，该医院积极推行绿色出行和垃圾分类等政策。患者和医护人员共同努力，共同维护医院的交通秩序和环境卫生，使得医院环境焕然一新。这一举措显著提升了患者的就医舒适度和满意度，为医院赢得了良好的口碑，也为我国医疗行业的绿色转型树立了典范。

３）社会效益提升：绿色低碳智慧改造项目的成功实施，使医院在社会上树立了良好的形象，成为绿色医疗的倡导者和实践者。此举不仅提高了医院的绿色竞争力，还为医院的长远发展奠定了坚实基础。同时，该项目的成功经验也为其他医疗机构提供了借鉴，推动了我国医疗行业的绿色转型。

４）经验启示：青岛大学附属医院（西海岸院区）的实践证明，医疗机构开展绿色低碳智慧改造项目具有显著的经济和社会效益。其他医院可借鉴其成功经验，加大绿色改造力度，为我国医疗行业的绿色转型贡献力量。同时，政府、医疗机构、企业和社会各界应共同努力，加大政策扶持和宣传力度，营造良好的绿色医疗发展环境，助力我国医疗行业的可持续发展。

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结语

青岛大学附属医院（西海岸院区）绿色低碳智慧改造项目以实践应用为导向，采用先进的技术和管理措施，实现了医院绿色、低碳、智慧的发展。该项目为我国医疗行业的绿色转型提供了有益的借鉴和启示。该医院的成功案例为我国医疗行业提供了宝贵的经验，展示了绿色低碳智慧改造项目的巨大潜力。希望更多医疗机构能积极响应国家绿色发展政策，加快推进绿色医疗建设，为我国医疗行业的绿色转型和可持续发展贡献力量。（文/张明涛，靳鑫伟，赵丹枫，刘雅婷，都萍）