注册消防师考试 
东安
全国卫生产业企业管理协会医院物流管理发展分会副秘书长
复旦大学附属华山医院后勤部副主任
复旦大学附属华山医院董事
复旦大学华山医院北院后勤保障部执行部长
上海市医院协会医院大厦物流管理专业委员会委员
京东
荣获“2017-2018年度全国医院后勤优秀管理者”“复旦大学十佳健康管理工作者”称号
作为第一作者与高鸿飞、宋恩熙合作完成《医院BAS监测系统应用与分析》
1.系统应用背景
上海人口密度大，周边医疗水平较高的省市患者大量涌入，导致医院人流量大。医院的特殊性对医院各类机电设备的高效、节能、稳定运行提出了新的要求。要管理好医院的机电设备，首先要了解它们的运行状况，在系统中所起的作用，以及设备的特性，这就需要有效的监控系统。
随着智能建筑的不断建设，楼宇自动化应运而生。楼宇自动化系统不断被应用到各类智能建筑中，医院就是其中之一。楼宇自动化系统可以保证医院机电设备的安全运行，降低医院运行的能耗成本，最大程度上有效延长设备的使用寿命。实现了“为医院提供安全、节能的增值服务”的理念，服务于医院的管理和功能需求，达到高效、节能、稳定的目标。
二、医院概况
复旦大学附属华山医院（以下简称华山北院）于2012年底开业，是上海市政府“5+3+1”项目重点项目，是一所集医疗、教育、科研为一体的三级综合性医院。医院位于上海市宝山区镜泊湖路518号，占地176亩，建筑面积7.2万平方米，核定床位600张，设有内科、外科、妇科、儿科、中西医结合等38个科室。
三、医院能源消耗分析
能源结构分析
华山北院主要用电、水、天然气。电是最大的能源消耗，主要消耗在中央空调系统设备、空调末端设备、动力系统设备、照明系统设备、医疗设备及其他设备。天然气消耗量第二，主要消耗在燃气锅炉、供应室设备、厨房设备。水消耗量最小，主要用于生活用水、厨房用水、绿化用水等。
从图中可以看出，华山北医院今年的能源消耗成本中，电力成本占比最高，为67%，其次是天然气能源消耗成本占比27%，水成本占比6%。
电力消耗趋势
根据目前医疗卫生事业的发展，医院考虑环境的舒适性，加大设备投入，提前启动空调等环境要求，导致华山北医院的用电量逐年增加。从下图可以看出，2018年上半年华山北医院每月用电量相较2017年是逐步增加的。
主要用电系统分析
电力是华山北医院的主要能源消耗。华山北医院供电系统有高低压配电站两座，即A站和B站。A站有两台变压器，容量分别为200A和200B。B站有四台变压器，其中两台容量分别为200A和200B。医院供电系统输出容量较大，而中央空调系统是建筑用电中最大的部分。从图4可以看出，中央空调用电量约占总用电量的60%。医院中央空调系统主要采用4台开利冷水机组、4台法罗利燃气锅炉，以及水泵、冷却塔等辅助设备。
华山北院大楼内机电设备众多，且分散在大楼各个区域，加之后勤管理人员数量有限，无法及时、有效、正确地操作分散在医院各个部门的机电设备，同时管理人员还要兼顾医院的节能减排工作，这给医院后勤管理人员带来很大的压力，完成起来也是一项非常困难的任务。因此，需要一个系统对大楼内各类机电设备的运行、安全状态、能源使用和管理进行实时自动监测、控制和管理[1]。该系统能及时提供设备运行状态、设备档案、运行历史、数据报表、记录图表等资料进行集中分析，作为设备管理决策的依据，实现最佳的能源控制方案，节约能源消耗，实现能源管理自动化和降低劳动强度，实现设备维护工作的自动化、科学化。
4. BAS系统
为了对华山北医院耗能设备进行统一监控和管理，营造节能、舒适、安全、高效的医院管理环境，设计并建设了华山北医院BAS系统[2]。
BAS系统建立在机电系统的基础上，利用自动控制技术、计算机软件技术、计算机网络通讯技术，采集建筑内不同机电系统设备产生的信息，实现各类设备间的数据信息交换，并对各类信息进行综合处理。系统采用楼宇自控系统的国际标准TCP/IP协议，无需任何网关和协议转换设备，即可与各类设备自由通讯，与其他系统兼容，是一个完全开放的系统。华山北院BAS系统主要对医院内的暖通空调设备、配电系统、照明设备、给排水设备等提供统一的监控和管理。
中央空调系统监控
中央空调系统监控主要对医院制冷系统、传染病楼热泵系统、门诊医技楼热泵系统进行监控管理。冷热源设备由厂家独立控制，通过网关向BAS系统开放，系统根据冷水机组的通讯协议转换，可读取所有机组信息。
BAS系统可以通过网关获取机组内部运行状态、过热报警、防冻报警、机组内部温度、接收BAS给出的冷冻水供应温度重设定值、接收BAS下发的启停控制指令、以及其他所有有用的过程参数。中央空调系统是医院冷热源供应的核心部分，也是医院的能源消耗大户。对中央空调系统进行有效的监控，不仅可以保证医院冷热源的供应，还可以节约能源。
配电系统监控
BAS系统不仅能对医院的高低压开关柜、变压器等配电系统进行监控，还能对医院电力线路的能耗进行测量，重点对医院的高耗能设备和医用设备进行测量。
BAS系统对配电系统的监控内容主要包括安全监控、电能质量监控、用电监控等。安全监控包括开关柜的开关状态及故障报警、变压器的高温报警、故障报警等。电能质量监控包括谐波测量、电压扰动等[4]。用电监控包括电流、电压、电功率、电量的测量。
配电系统是医院供电系统的心脏，其安全运行是医院供电保障的重中之重。医院的手术室、急诊室、CT室等都是重点用电场所，配电系统的安全监控不能处于裸露状态，而BAS监控系统的安装恰好可以为医院解决这一难题。同时还具备能源费用分摊、账单核查、能耗分析（相关性分析、线性回归模型等）、能源报表、能效分析、能效指标考核等功能。
空调通风系统监控
空调通风系统监控主要对医院的空调机组、新风风机、排风扇等进行监控和管理[3]。空调机组、新风风机、排风扇分散在医院的各个角落。系统采用集中管理、分散控制的分布式系统的设计理念，DDC控制器对受控设备进行本地监控。这种集中管理、分散控制的模式，不仅实现了对大型建筑机电设备的有效管理，还将控制功能分散到本地的DDC控制器，避免了以往集中控制方式的弊端。
BAS系统可有效监控空调通风系统的风机启停控制、风机故障报警、风机运行状态、风机手动/自动状态、新风阀门调节、新风温度、新风湿度、送风温度、送风湿度、过滤器报警、盘管水阀控制、盘管水阀开关反馈、加湿控制等。
公共照明及泛光照明监控
BAS系统按照时间表监控公共区域照明及泛光照明的切换，根据预先设定的时间表，对公共通道进行分区、分时控制；环境灯光自动开启与关闭。
五、节能措施及效果分析
空调系统节能措施
BAS系统在不影响舒适度的前提下，通过计算冷冻水温度最佳设定值及实际冷负荷，优化空调系统的启停控制，缩短设备运行时间，从而达到节能的目的。具体节能措施如下：
1、冷冻水温度设定：系统节能程序根据不同季节、每天室外温度的变化，自动调节冷冻水出水温度，对系统进行动态控制。
2、空调场所温度设定。在医院大厅、走廊等公共区域，适当提高设定温度，可以减少能耗。医院办公、门诊区温度设定在25℃左右，作为室内外过渡的门厅温度如果也设定在25℃左右，与室外温差过大，人进门就会感到不舒服。可设定在28℃-30℃，比室外温度低（4-5）℃。走廊可设定在27℃-28℃。这样，过渡到办公、门诊区，不仅让人感觉舒适，还能有效减少不必要的能耗。
3、克服设备容量冗余。传统空调设计中，由于季节变化、人员及设备产生的热量等变量过多，难以准确计算空调系统的负荷需求，因此在设计时会存在一定的设备容量冗余，采用简单的人工启停系统必然造成能源浪费。利用BAS系统的节能控制算法和群控方式，根据终端实际所需冷负荷，动态调整设备运行时间和投入台数，保证冷量供需平衡，使冷源设备以最高效率特性运行，避免大马拉小车，有效克服设备容量冗余造成的能源浪费。
4、提高室内温湿度的控制精度。建筑内温湿度的变化与建筑节能密切相关。根据美国国家统计资料，夏季温度设定值若降低10℃，能耗将增加9%。因此，将建筑内温湿度控制在设定值精度范围内是建筑空调节能的另一有效措施。
能源管理和节能措施
BAS系统提供最佳能源管理手段，实现空调/新风机组夜间通风功能、优化设备启停时间、循环启停功能、最优运行功能、零能耗区/负荷复位控制功能及优化功能、不同时间段的动力设备运行功能、节假日节能运行模式功能等，实现合理的能源审计、分析、跟踪和管理。此外，软件根据设备以往的模式模拟设备的用电需求，从而可以预测和报告设备的异常情况。这些记录在能源管理分析中非常有用，可以提高用户的能源意识，有效降低能源消耗。
效果分析
华山北医院BAS系统项目的实施，帮助医院对用电设备安全进行监管，排查安全隐患；对重要医疗设备电能质量进行监测，提高设备运行效率；对重要电源电路使用情况进行计量，提高能源利用效率；对空调、照明系统进行集中管理，实现分散控制，节省人力及能源成本；提高管理效率18%，降低医院年能耗约5%。
六、结论
介绍了华山北医院各耗能系统及设备，分析了医院能源结构及能耗情况。总体来看，华山北医院设备种类繁多、数量较多，位置较为分散，管理难度大、效率低，设备的安全运行得不到保障，能耗也逐年增加。
基于此特点，为医院设计并建设了BAS控制系统，系统包括中央空调系统监控、配电系统监控、空调通风系统监控、公共照明及泛光照明监控、给排水系统监控、能源管理系统六大内容，全院共设置监控点2470个，对医院机电设备进行全面深入的监控，大大提高了医院电气设备的可靠性和安全性。
BAS控制系统的应用，实现了对华山北医院楼宇设备的有效控制和管理，保证了楼宇设施节能、高效、可靠、安全的运行，满足了医院后勤管理的需要，为医院后勤管理现代化提供了支撑。
参考：
[1] 任远洋.智能建筑及相关软件技术研究:移动分布式网络中中间件的研究[D].西北工业大学.2003.
[2] 李忠, 林木清, 谭宏业. 环境监测系统(BAS)在地铁中的应用[J]. 轨道交通, 2008, 000(008): 69-71.
[3]杨明月.酒店空调系统设计与优化[J].山西建筑,2013,18:105-106.
[4]王高安.综合医院消防电气设计浅析[J].中国医学工程与装备,2013,9:53-54.
