碳中和目标下医院照明系统节能降耗路径研究

碳中和目标下医院照明系统节能降耗路径研究

纪珅1 朱小军1 范旭东3 勾璠1 周玉通讯作者2

1河北大学附属医院 河北保定 071000   2华北电力大学 河北保定 071000

3河北大学 河北石家庄 050070 

摘要：随着全球气候变化和环境问题日益严重，碳中和目标已成为各国共同追求的重要目标，医院作为能源消耗和碳排放的重要场所，其照明系统的节能降耗对于实现碳中和目标具有重要意义，本文旨在探讨在碳中和目标下，医院照明系统节能降耗的路径和方法，以期望为医院照明系统节能降耗路径的深化改革和可持续发展，做出力所能及的贡献，提供一些参考的价值。

关键词：碳中和；医院；照明系统；节能降耗；路径研究

一、引言

气候变化已经成为全球性的挑战，对人类社会和自然生态系统都造成了深远的影响，碳中和目标的实现需要各行各业的共同努力，医院作为社会的重要组成部分，也是能源消耗的主要场所之一，有责任也有义务积极响应全球应对气候变化的行动，研究医院照明系统的节能降耗路径，不仅可以减少医院对能源资源的依赖，降低运营成本，还可以提高医院的经济效益，因此通过优化照明系统，医院可以更加合理地利用能源，减少不必要的浪费，从而提高经济效益和竞争力，同时减少医院的碳排放，为减缓全球气候变化做出贡献。

二、碳中和目标内涵及特点

碳中和目标是指通过节能减排、植树造林、发展可再生能源等方式，抵消自身或组织产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“净零排放”。这一目标的提出主要是为了应对全球气候变化，减缓温室气体排放对地球生态系统和社会经济的影响，具体来说，碳中和目标可以分为两个主要阶段1，一是2030年前，实现二氧化碳排放达到峰值，之后不再增加并逐步减少；二是2060年前，通过各种减排和碳汇措施，使得二氧化碳排放量和吸收量达到平衡，实现净零排放。

1.多元性

实现碳中和目标需要采取多元化的措施，包括加强可再生能源的开发和利用，提高能源效率，推广低碳生活方式，以及提高工业生产的能源效率等，碳中和2.0还进一步强调了多元化的措施，如加强节能减排、推广低碳交通、发展碳捕捉利用和储存等。

2. 长期性

碳中和目标是一个长期的过程，涉及多个层面，技术创新是实现碳中和目标的关键，随着科技的不断发展，越来越多的新技术被应用到减少温室气体排放和增加碳汇的领域中，如太阳能、风能的不断发展，正在逐步取代传统的化石能源，减少碳排放，碳捕集和存储（CCS）技术也在不断发展，有望在未来进一步减少大气中的二氧化碳含量，此外政府需要制定并实施一系列的政策措施，以推动企业和个人减少碳排放，包括制定严格的排放标准、提供清洁能源的补贴和税收优惠、推动绿色产业的发展等，所以这不仅仅是一个短期目标，而是一个需要长期坚持的过程，在这个过程中，需要不断调整和完善战略和措施，以适应不断变化的环境和新的挑战。

3. 全球性

气候变化不仅仅是某个国家或地区的问题，而是全人类共同面临的挑战，全球气温上升、极端天气事件频发、海平面上升等现象，都直接影响到全人类的生存和发展，温室气体排放是导致气候变化的主要原因之一，而这些排放物如二氧化碳、甲烷等在大气中的扩散是全球性的，不会局限于某一地区，另外由于气候变化的全球性特征，应对气候变化需要巨大的技术、资金和资源投入，单一国家或地区往往难以承担这样的压力，因此各国政府、企业和社会组织需要协同努力，加强国际合作和交流，共同推动碳中和目标的实现，所以碳中和目标需要全球范围内的合作和努力。

4.紧迫性

随着全球气候变化的加剧，实现碳中和目标的紧迫性日益凸显，据IPCC测算，若要实现巴黎协定1.5度控温目标2，全球必须在2050年达到碳中和，这意味着我们需要加快行动步伐，采取更加积极有效的措施来应对气候变化。

三、医院照明系统现状

根据《北京统计年鉴》数据显示，北京市医院数量达到741个，其中综合医院占比高，拥有大量的床位和医护人员，而且由于医院运营的特殊性，需要24小时不间断地运行，其中照明系统是能源消耗的主要来源之一，大量的传统灯具使用，使得医院照明能耗居高不下，导致照明系统效率低下，能源浪费严重。

1.能耗水平高、构成复杂，浪费严重

医院照明的要求相比其他建筑物要高3，主要原因是医院照明与人们的生命健康息息相关，需要有足够的光线，使医护人员能够准确地诊断和治疗患者，而且医院的照明也要求柔和、舒适、无眩光，以避免对患者造成不适，而且部门众多，各部门对照明的需求各不相同，如病房、手术室、急诊室、走廊等，每个区域都有其特定的照明需求，为了满足不同区域的照明需求，医院照明系统通常包括多种类型的灯具，如筒灯、射灯、吸顶灯、壁灯等，以及不同的光源类型，如LED、卤素灯、荧光灯等部分设备如照明系统需要24小时运行，导致能耗水平较高，有数据表明，医院的能耗通常超出一般公共建筑的两倍左右，在能耗构成中，空调系统能耗占到医院总能耗的48%左右，照明系统约占医院总能耗的10%，

2.节能管理方式粗放，无法集中管理

由于医院人流量大，照明等用电设备大多集中在公共区域，管理大多依靠人为管理，难以做到全面细致，单纯的靠人工巡检的方式很难实现对照明系统的实时监控，而且在繁忙的医院环境中，很难保证每个区域都能得到及时的检查，特别是在夜间或休息时间，即使发现某个区域存在照明浪费的情况，也需要人工前往关闭或调整，这中间存在一定的时间延迟，此外人工管理需要投入大量的人力物力，特别是在大型医院中，这种投入可能更高，人为因素的不确定性，导致管理效果也可能受到影响。

3.照明系统设备和技术落后

医院采用传统灯具如荧光灯，荧光灯等传统灯具的能效相对较低，发光效率不高，导致能耗较大，这些灯具的寿命相对较短，需要频繁更换，这不仅增加了人力和物力成本，也导致了额外的能耗，如果频繁更换灯具需要投入大量的人力和物力，增加了维护成本，如果灯具更换不及时，还可能影响医院的正常运营和服务质量，另外传统照明系统往往缺乏智能调节功能，无法根据实际需求进行细节调控，所以在某些区域光线过强或过弱，影响患者和医护人员的视觉舒适度，另一方面由于调节不灵活，灯具可能长时间处于高负荷运行状态，增加了损坏的风险，部分医院的灯光过于耀眼，还可能产生眩光或光线分布不均匀等问题。

4.照明系统亮度不能自动调节

部分医院现有的照明系统无法根据实际需要和场景变化自动调节亮度，比如在白天阳光充足时，部分区域的照明可能仍然保持高亮状态，造成不必要的能源浪费，传统荧光灯在运行过程中产生的热量约占其总能耗的30%至40%。另外缺乏自动调节功能还可能导致在某些需要高亮度照明的区域（如手术室）光线不足，影响医疗工作的进行，根据相关研究，医院照明系统若能实现自动调节亮度，可节省约20%至30%的能耗4，值得一提的是，传统荧光灯等照明设备在运行过程中会产生过多的热量，导致医院内部温度升高，增加空调系统的负荷，从而进一步增加能耗，还影响医院的室内空气质量。

四、碳中和目标下医院照明系统节能降耗路径研究

1. LED灯替代传统灯具

在追求碳中和目标的背景下，医院照明系统的节能降耗显得尤为重要，LED灯具因其独特的优势，已成为医院照明系统节能改造中最常用的手段之一，LED灯具其发光效率远高于传统的荧光灯具，这意味着在同等光照条件下，LED灯具消耗的电能更少，根据研究，LED灯管相对于传统荧光管的能源消耗下降约50%以上对于医院这样的高能耗场所来说，彰显着巨大的节能潜力，除了能源效率高，LED灯具的使用寿命也相对较长，传统荧光灯具的寿命一般在数千小时至一万小时左右，而LED灯具的寿命可以达到数万小时甚至更长，不仅减少了更换灯具的频率，降低了维护成本，同时也提高了医院的整体运营效率，另外LED灯具还具有光色可调的特点，通过调整色温、亮度等参数，可以根据不同的场景和需求，提供更为舒适和适宜的照明环境，适应不同的科室和区域对光照的不同需求。

2.智能控制系统的应用

在追求能源效率和环境友好的当今，照明系统的节能降耗显得尤为重要，为此，医院引入智能照明控制系统成为实现这一目标的有效手段，智能照明控制系统通过集成先进的传感器技术，能够实时识别病房内是否有人员活动，当病房内有人时，系统会自动开启照明设备，提供充足的照明，而当人员离开病房后，系统则会自动关闭照明，有效避免了因员工疏忽忘记关灯而造成的能源浪费，除了基本的自动开关功能外，智能照明控制系统还具备多种高级功能，进一步提升了节能效果，比如时间控制功能允许医院管理人员根据不同科室或区域的需求，设定特定的照明时间表，这样在不需要全天候照明的区域，系统可以在非工作时间自动降低照明亮度或完全关闭照明，进一步降低能耗，此外，景照明功能也是智能照明控制系统的一大亮点，通过预设不同的照明场景，系统能够根据不同的需求调整照明亮度、色温和光线分布，以提供更加舒适和适宜的照明环境，提高了患者的就医体验，还能够在一定程度上降低能耗。

3.调光技术的应用

调光技术是一种非常重要的医院照明改造技术，其允许医院根据不同区域的光照需求进行精确的光照度调整，这种灵活性不仅满足了不同区域对光照的特殊要求，还避免了因过度照明带来的能源浪费，比如手术室对光照的要求极为严格，需要保证足够的光照强度以满足手术操作的需要，通过调光技术，可以根据手术的不同阶段调整光照强度，确保手术过程中的最佳照明效果，而普通病房的光照需求与手术室不同，更注重舒适性和患者的休息环境，通过精确的光照度调整，避免不必要的能源浪费，提高医院能源使用效率，LED灯具配合调光技术，可以实现50%以上的能源消耗下降。

4.接光透光技术的运用

接光透光技术是通过增加建筑物的接光面积，使自然光线能够更充分地进入室内，并传递到需要照明的区域，这一技术可以有效利用自然光资源，减少对照明设备的依赖，降低能耗，而医院大厅作为人流集散地，需要保持良好的照明环境，通过在大厅顶部和侧面增加接光面积，可以引入更多自然光线，降低照明设备的能耗，诊室是医生与患者交流的重要场所，需要柔和而充足的光线，接光透光技术可以通过在诊室窗户和墙面使用透明或半透明材料，使自然光能够进入室内，提高光照效果，另外楼梯作为医院内部的交通要道，也需要一定的照明，在楼梯间增加接光面积，比如设置天窗或透明隔断，最大限度的利用自然光为楼梯提供照明，减少能源消耗，而且自然光线进入室内后，减少了对人工照明设备的依赖，从而降低了照明设备运行时产生的噪音。

5.光管启动器的使用

光管启动器安装在荧光灯具中，它可以在开关灯的瞬间使用电容二极管等元件，钝化初始的高压，使得荧光灯快速直接点亮，不需要预热，避免预热期的功率浪费，这一措施虽然主要针对荧光灯具，但在医院照明系统改造中仍然具有一定的应用价值。光管启动器能够迅速点亮荧光灯，避免了预热期的功率浪费，因此在医院照明系统改造中，采用光管启动器可以显著降低能源消耗。据估算相较于传统启动方式，光管启动器可节省约50%以上的能源消耗，而且光管启动器能够使荧光灯快速达到稳定工作状态，因此其提供的光照效果更为稳定和均匀。

五、碳中和目标下医院照明系统节能降耗路径面临的挑战与对策

尽管LED灯已逐渐成为主流照明产品5，但在医院照明系统中，实现更高能效和更长寿命的创新型光源技术尚未全面普及，而且智能化管理方案虽被提及，但实际应用中可能面临技术集成、数据安全和隐私保护等问题，同时高效节能的照明设备和智能化管理系统的初期投资成本相对较高，对于资金有限的医院来说，存在一定的经济压力，此外碳中和目标下的节能减碳政策与标准可能不断变化，医院需要紧跟政策变化，确保照明系统符合最新的节能要求。

针对以上挑战，相关部门要加大对高效节能照明技术和智能化管理方案的研究投入，推动技术创新和成果转化，引进和试点先进的照明产品和系统，逐步在医院照明系统中推广应用，通过加强医院工作人员对节能减碳的认识和意识提升，通过培训和教育活动普及节能知识和操作技能。

六、结论

综上所述，改革和发展是时代的主题，在碳中和目标的背景下，医院照明系统的节能降耗具有重要意义，通过更新节能照明设备、应用智能照明控制系统、优化照明布局等措施，有效降低医院照明系统的能耗水平，提高能源利用效率，为实现碳中和目标作出贡献，而且医院照明系统的节能降耗也有助于降低医院运营成本、提高服务质量、推动绿色医院建设。

参考文献

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