醫(yī)院建筑能耗評價指標及影響因素研究

時間:2022-05-10 11:39:18

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醫(yī)院建筑能耗評價指標及影響因素研究

摘要:結合當前醫(yī)院的發(fā)展,提出了對上海市《市級醫(yī)療機構建筑合理用能指南》DB31/T553-2012的修訂思路。基于對國內外用能指南的調研和對2018年全市市級醫(yī)院用能數(shù)據的統(tǒng)計分析,得出單位建筑面積能耗仍是最合適的能耗評價指標,該評價指標與床位數(shù)和門急診人次等業(yè)務規(guī)模密切相關。通過相關性分析,醫(yī)院類型不同,單位面積能耗影響因素有所區(qū)別。綜合醫(yī)院和中醫(yī)醫(yī)院主要受床位數(shù)影響,專科醫(yī)院主要受建筑面積和總醫(yī)療量(當量床日)影響。實地調研表明手術量在綜合醫(yī)院和中醫(yī)醫(yī)院具備修正條件。

關鍵詞:用能指南;修訂思路;能耗評價指標;影響因素

醫(yī)院建筑能耗遠高于其他公共建筑,通過制定能耗定額,開展能耗對標,能幫助醫(yī)院找出差距,發(fā)現(xiàn)用能存在的問題,指導合理用能。上海市2012年頒布實施的《市級醫(yī)療機構建筑合理用能指南》DB31/T553-2012(以下簡稱2012版指南)規(guī)定了不同類型醫(yī)院的能耗對標值,為“十二五”、“十三五”市級醫(yī)院開展能效對標、挖掘節(jié)能潛力提供了重要支撐。伴隨中國醫(yī)療衛(wèi)生體制改革的不斷深入,各級醫(yī)院的基本建設也進入了前所未有的新高潮,大型儀器設備大量投入使用,診療能力大幅提升,人們的就醫(yī)環(huán)境和醫(yī)療條件有了顯著的改善。但醫(yī)院建筑能耗隨之大幅度地增長。2018年30家市級醫(yī)院建筑能耗為27萬tce,較2008年增加了41.3%,同時在這10年間,建筑面積和門急診人次分別增加了51%和110%。本文根據近年來醫(yī)院能耗的動態(tài)發(fā)展變化,結合現(xiàn)有能源消耗數(shù)據顆粒度,在《2012版指南》的基礎上,重點分析建筑用能評價指標和影響因素,對用能指南的修訂提出有關思路。

1醫(yī)療機構能耗評價指標研究

1.1國內外能耗指標調研。國內外醫(yī)療機構能耗評價指標通常采用單位建筑面積能耗指標,如德國VDL3807標準根據醫(yī)院床位數(shù)區(qū)間給出醫(yī)院供熱能耗和供電能耗指標(單位:kWh/(m•a)),在國內,浙江、湖南、山東等省2按醫(yī)療機構等級分類(一級、二級、三級)給出能耗定額標準,北京、濟等南市按綜合醫(yī)院和專科醫(yī)院分類給出建筑合理用能指標等。1.2市級醫(yī)院單位業(yè)務量能耗指標研究。與其他建筑不同,醫(yī)院建筑能耗除受到建筑規(guī)模的影響,還與床位數(shù)和門急診人次等業(yè)務規(guī)模密切相關。為進一步求證是否存在比單位建筑面積能耗更合適的指標,本文重點分析了單位床位能耗、單位門急診人次能耗、單位醫(yī)療量能耗及單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度(單位建筑面積能耗/年總醫(yī)療量)等單位業(yè)務量指標,數(shù)據樣本為2018年度全市30家市級醫(yī)院的建筑面積、門急診人次、床位數(shù)、年總醫(yī)療量(年門急診人次/3+年實際占用總床日數(shù),單位為當量床日)、床日數(shù)、手術人次、病種難度系數(shù)(CMI)和年總能耗等進行分析,結論如下:1)平均床位能耗為7.33tce/床,最大值(14.23)為最小值的2.09倍;2)平均門急診人次能耗為4.09kgce/人次,最大值(18)是最小值的0.24倍;3)平均單位醫(yī)療量能耗為707.92kgce/百當量床日,最大值(2044.24)是最小值的(70.86)的倍;4)單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度為1.078kgce/m2•萬當量床日,但最大值(10.021)是最小值的(0.289)倍。可見,不同醫(yī)院的單位床位能耗、門急診人次能耗、百當量床日能耗、單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度數(shù)值差異過大,橫向不具有可比性,難以用醫(yī)院建筑用能評價指標。本文重點說明單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度比指標,該指標綜合考慮了醫(yī)院建筑面積和醫(yī)療業(yè)務量兩個因素,此因素能全面反映醫(yī)院的用能水平。前文提及的醫(yī)院之間的數(shù)據差異性,分析其原理不難發(fā)現(xiàn)其局限性。單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度計算公式可表示為:式中:—單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度,單位:kgce/(m2•萬當量床日);E—總能耗,單位:kgce;S—建筑面積,單位:m2;P—綜合業(yè)務量,單位為當量床日。案例分析:假設醫(yī)院A和醫(yī)院B總能耗(E)相等,醫(yī)院A的E為100m2,P為60當量床日;醫(yī)院B的E為300m2,P為20當量床日,則醫(yī)院A和醫(yī)院B的皆相等,即兩者單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度相當。但顯然,醫(yī)院A利用較小的建筑面積診治了更多病人,醫(yī)療效率更高,社會效益更好,如采用該SHANGHAIENERGYCONSERVATION上海節(jié)能評價指標則對醫(yī)院A有一定的不公平性。因此,單位醫(yī)療業(yè)務量能耗密度等更適合于醫(yī)院開展縱向的自我評價和比較,其他單位業(yè)務量能耗指標亦是如此。1.3市級醫(yī)院單位面積能耗指標研究。2018年度全市30家市級醫(yī)院單位面積能耗如圖1所示,呈正態(tài)分布。從圖2中的Q-Q圖可以看出,各數(shù)據點近似在同一條直線上。經過Kol-mogorov-Smirnov檢驗,顯著性水平為0.2,大于0.05[1]。因此,可認為樣本建筑的單位面積能耗服從正態(tài)分布。確定研究對象的概率分布函數(shù)后,可以采用目前使用較多的限額水平法、上下四分位法等對研究對象進行統(tǒng)計分析后,根據實際情況確定合適的用能指標水平。1.4醫(yī)院的分類水平研究。醫(yī)院由于類型不同,科室設置及業(yè)務特點都存在差異,如果未對醫(yī)院進行分類水平研究,則對實際醫(yī)院用能對標缺乏指導性。《2012版指南》考慮到中醫(yī)醫(yī)院數(shù)量較少(4家),且科室設置與綜合醫(yī)院接近,因此把醫(yī)院機構分為綜合醫(yī)院和專科醫(yī)院兩類。用能評價指標分為建筑類主要指標和業(yè)務類指標輔助評價。建筑類指標為單位建筑面積能耗(kgce/(m2•a)),業(yè)務類輔助指標為單位床位建筑面積(m2/床)和單位建筑面積門急診人次(人次/m2),兩個輔助指標相互作用形成四種分類(分別對應四個象限)。其核心是單位面積所承擔的業(yè)務量越多,其允許能耗指標相應提高。兩者關系如圖3所示:圖3能耗密度與業(yè)務密度對應關系根據《2012版指南》對2018年綜合醫(yī)院能耗數(shù)據分析,發(fā)現(xiàn)隨著醫(yī)院近年來業(yè)務發(fā)展,上述對應關系發(fā)生了細微變化,集中體現(xiàn)在中醫(yī)醫(yī)院。中醫(yī)醫(yī)院業(yè)務密度最大,即單位床位建筑面積密度最高且單位建筑面積門急診人次最多,但能耗水平明顯低于綜合醫(yī)院(如圖4所示),因此中醫(yī)醫(yī)院不適合并入綜合醫(yī)院,能耗指標應單獨設置。此外,分析發(fā)現(xiàn)四象限中,部分象限目前樣本缺失或過少,因此影響因子的設置也需重新考慮。

2市級醫(yī)院能耗影響因素研究

2.1定額指標主要影響因素分析。采用統(tǒng)計分析法分析不同類別醫(yī)院年綜合能耗與業(yè)務量的復相關系數(shù)R平方值后,得出結論見表1。由表1可見:1)綜合醫(yī)院建筑總能耗與總建筑面積、實有床位數(shù)、實際占用床日數(shù)由高到低具有較高的相關性;而建筑面積又與實有床位數(shù)高度相關,為避免重復,二者選其一,可選擇實有床位數(shù)作為主影響因子。2)中醫(yī)醫(yī)院建筑總能耗與總建筑面積、實有床位數(shù)、實際占用床日數(shù)、手術人次、病種難度CMI由高到低具有較高的相關性,而建筑面積又與實有床位數(shù)高度相關,可選擇實有床位數(shù)作為主影響因子。3)專科醫(yī)院建筑總能耗與總建筑面積具有較高的相關性,與各業(yè)務量參數(shù)相關性均不高,其中由高到低與總醫(yī)療量、門急診人次、手術人次相關性略高,而總醫(yī)療量包含了門急診人次和手術人次,可選擇建筑面積、總業(yè)務量作為主影響因子。上述基于統(tǒng)計學的分析結論與醫(yī)院實際情況基本保持一致。1)綜合醫(yī)院和中醫(yī)醫(yī)院造成能耗差別的重點在于住院區(qū)的大小,住院區(qū)24小時運行,能耗顯著高于門診等間歇運行樓宇。而住院區(qū)的大小又和床位數(shù)密切相關,床位數(shù)增加又引起手術室等能耗增加,因此床位數(shù)是重要影響因子。2)專科醫(yī)院不同于綜合專科醫(yī)院,不同診療病種業(yè)務類型差異較大。如口腔病防治院床位數(shù)和手術量都為0,因此影響因子不能單獨取門急診人次或實際占用總床日數(shù),手術量也難以作為統(tǒng)一的影響因子,而選擇綜合業(yè)務量(當量床日)較合適。上述影響因素的作用可通過細化分類后以區(qū)別指標值,如綜合醫(yī)院可根據實有床位數(shù)分為兩類,如表2所示。2.2其他影響因素。在樣本量有限的情況下,能耗影響因素的設置不應完全依賴于統(tǒng)計學的結果,還需要結合機構業(yè)務特點進行深化,使其具有公平性、合理性和可操作性。通過和醫(yī)院相關部門溝通及實地調研,手術量也是影響能耗的重要因素,目前綜合醫(yī)院和中醫(yī)醫(yī)院兩種類別具備修正條件。綜合醫(yī)院單位面積能耗與年手術人次的相關系數(shù)僅為0.2481,因此不能按手術人次進行線性修正,但年手術人次對能耗確實有一定的影響,根據分析結論,當年手術人次≥中位值9萬時修正單位面積能耗,修正因子為0.909。中醫(yī)醫(yī)院單位面積能耗與年手術人次病種難度CMI之乘積具有高度相關性,相關系數(shù)為0.8186,相關性極高,同等級中醫(yī)醫(yī)院之間年手術人次和病種難度CMI是影響能耗的重要因素。根據數(shù)據回歸分析結論,當年手術人次和病種難度系數(shù)CMI的乘積大于20000時,能耗修正值。如A醫(yī)院129894m2,年手術量57753人次,單位面積能耗為74.30kgce/(m2•a),B醫(yī)院139130m2,手術量為23904,單耗58.87kgce/(m2•a)。如不進行修正,則A醫(yī)院的能效較差。但事實上兩家醫(yī)院近幾年都開展了多項節(jié)能技改項目,能效有較大提升且基本相當。根據修正方法,對A醫(yī)院手術量等進行修正,修正后單位面積能耗調整為65.39kgce/(m2•a)。

3小結

1)醫(yī)院建筑能耗除受到建筑規(guī)模的影響,還與床位數(shù)和門急診人次等業(yè)務規(guī)模密切相關,但單位建筑面積能耗仍然是最合適的能耗評價指標。2)醫(yī)院由于類型不同,科室設置及業(yè)務特點都存在差異,為方便評價管理及考慮科學性、可操作性及公平性原則,醫(yī)院機構用能水平分析可分為綜合醫(yī)院、中醫(yī)醫(yī)院和專科醫(yī)院三類對象。3)綜合醫(yī)院和中醫(yī)醫(yī)院可將床位數(shù)作為影響因子,專科醫(yī)院可將建筑面積、總醫(yī)療量(當量床日)作為影響因子。4)由于全市市級醫(yī)院樣本量有限,無法開展大數(shù)據分析,未來可聯(lián)合長三角區(qū)域醫(yī)院開展用能水平研究,實現(xiàn)數(shù)據對接,統(tǒng)一區(qū)域標準。

參考文獻

[1]吳德茂.鎮(zhèn)江市機關辦公建筑不通空調系統(tǒng)能耗限額研究[J].綠色建筑,2017,(5):80-83.

作者:何曉燕 單位:上海市建筑科學研究院有限公司