被動優(yōu)先、主動優(yōu)化-綠色醫(yī)院建筑節(jié)能設(shè)計探索

被動優(yōu)先、主動優(yōu)化-綠色醫(yī)院建筑節(jié)能設(shè)計探索摘要:在全球性能源危機背景下,環(huán)保意識和能源利用問題受到越來越多的關(guān)注,“自然化、生態(tài)化、低碳化”的理念也越來越被大眾所提倡。醫(yī)院建筑是最高能耗的公共建筑類型之一,如何降低醫(yī)院建筑能耗已經(jīng)成為一個重要的課題。本文從不同視角客觀地剖析了綠色醫(yī)療建筑設(shè)計策略。關(guān)鍵詞:被動式、主動式、綠色醫(yī)院建筑0.引言在新形勢下,社會各界對節(jié)約能耗和環(huán)境保護意識日益提高,越來越重視綠色醫(yī)院設(shè)計,這將是醫(yī)院建筑未來設(shè)計和施工方面的重點。建筑設(shè)計人員要貫徹“節(jié)能、環(huán)境保護、低碳”的原則,通過綜合分析各方面的環(huán)境影響因素,科學(xué)合理地設(shè)計綠色醫(yī)療建設(shè),以提高資源的利用效率,減少醫(yī)院的能源消耗,從而有效解決當下我們所面對的能源及環(huán)境問題。1.醫(yī)院建筑中的綠色技術(shù)要點被動式和主動式的綠色技術(shù)是綠色設(shè)計中常使用的理念,但所謂被動式和主動式兩類綠色技術(shù)手段,其實并不是絕對對立的理念,被動型綠色理念更主張“不抵抗”的設(shè)計模式,是通過非機械干擾減少建筑能耗的節(jié)能技術(shù)手段,并強調(diào)在建筑設(shè)計之初就充分考慮節(jié)能的要求；而主動式綠色理念則主張采用適度有效的措施，保持、保證建筑在舒適性、能效性和環(huán)境保護方面的均衡。醫(yī)院作為一個具有特定使用功能并且能耗較大的公共建筑,兩種的綠色技術(shù)手段同時使用能更好地實現(xiàn)綠色建筑設(shè)計目的。按照綠色醫(yī)院發(fā)展理念,醫(yī)院建筑的設(shè)計首先要根據(jù)城市氣候、周圍環(huán)境等各種因素統(tǒng)籌考量,采用科學(xué)合理的總體布置,通過合理的建筑空間、平面設(shè)計以及自然采光通風系統(tǒng)等被動式綠色技術(shù)手段來營造醫(yī)療空間環(huán)境。同時又要利用主動式綠色技術(shù)手段,選用高效節(jié)能的機電設(shè)施和綠色建筑材料,與被動式綠色手段相互配合實現(xiàn)更節(jié)能、更舒適的綠色醫(yī)院建筑,以達到醫(yī)療建筑設(shè)計“高效、節(jié)能、舒適”的總體目標。2.項目概況北京愛育華婦兒醫(yī)院是一所高端?？漆t(yī)院。醫(yī)院項目地處北京市亦莊經(jīng)濟社會科技開發(fā)區(qū),涼水河畔。項目用地面積:3.8萬㎡,總建筑面積:7.2萬㎡。住院病床數(shù)310張。醫(yī)院按照國際水準的管理模式和運營模式,與國際國內(nèi)著名醫(yī)療機構(gòu)密切協(xié)作,實行專業(yè)中的多中心管理模式,以“從孕育到生長發(fā)育”全過程的婦女與兒童保健管理理念為中心目標,著重建設(shè)了兒童心臟中心、兒童神經(jīng)系統(tǒng)中心、兒童血液中心和嬰幼兒中心。并設(shè)有生殖醫(yī)學(xué)中心、圍產(chǎn)期健康管理、家庭產(chǎn)房、月子中心、產(chǎn)后康復(fù)中心、兒童健康管理中心、NICU、PICU等周到而全面的服務(wù)功能,力求打破傳統(tǒng)婦兒醫(yī)院模式,探索“以健康為核心”的服務(wù)理念,為婦女兒童提供全過程的健康咨詢、健康管理服務(wù)。醫(yī)療流程規(guī)劃上,借鑒了美國醫(yī)院特點,尋求更加人性化的功能布局模式。圖1門診主入口實景圖

3.被動式節(jié)能設(shè)計策略3.1合理的建筑布局經(jīng)過模擬數(shù)據(jù)分析,可以合理選定主體建筑物的主要方向:兩棟住院樓的主體方向均為南北方向,既有利冬季日照和避免冬季主導(dǎo)風,也同時利于夏季通氣。高層部分采取大面寬小進深設(shè)計,自然通風效果好。月子中心設(shè)有內(nèi)庭院,更增加了拔風的效果。3.2空間規(guī)劃的可持續(xù)性&未來發(fā)展的合理預(yù)留本項目主體為綜合醫(yī)療建筑,在功能布置上以開敞的城市中心園林為核心,按各項功用緊湊布置;并根據(jù)近遠期規(guī)模需要科學(xué)合理進行規(guī)劃,做到門診醫(yī)技、住院、科研教學(xué)、院內(nèi)生活等預(yù)留擴展空間:在院區(qū)預(yù)留用地,可與婦產(chǎn)樓相結(jié)合,作為婦產(chǎn)科的擴展;門診頂層的行政辦公區(qū)作為門診、醫(yī)技的發(fā)展空間;影像中心南側(cè)的餐廳可作為影像中心的發(fā)展空間;兒科病房樓七層本期作為后勤、會議區(qū),將來可改作護理單元。通過這樣的規(guī)劃,使醫(yī)院未來擴建后的醫(yī)療流程繼續(xù)保持原有秩序而不會被破壞。3.3地下空間的高效利用由于場地規(guī)劃控高及容積率的限制,地上建筑面積十分有限,設(shè)計中在地下空間引入自然光,并加以充分利用,保障了高品質(zhì)環(huán)境空間。設(shè)計了全埋地式鍋爐房、污水處理站;主體建筑中,將幾乎全部停車泊位布置于地下,并于地下布置了廚房、餐廳、藥庫、病案庫、后勤庫及后勤保障用房、醫(yī)護集中更衣淋浴、太平間、垃圾收集等等功能。將這些功能相結(jié)合布置成下沉式庭院,以提高地下室的采光通氣要求。3.4裝配式技術(shù)的運用,提高了建筑品質(zhì),縮短了建造周期本項目于2012年6月開始動土,于2014年3月完工并于5月正式驗收。如此復(fù)雜而高端的醫(yī)療建筑,一般來說3年多的施工周期是合理的。本項目能在1年多的時間內(nèi)完工,其中重要的原因在于大量采用組裝式建材。如:全樓內(nèi)隔墻采用輕鋼龍骨隔墻板,外墻采用全干掛體系,裝配式建造省去復(fù)雜的濕作業(yè)抹灰過程,節(jié)省空間和施工時間,也提高了施工質(zhì)量。3.5兼顧兒童心理及節(jié)能的立面設(shè)計本項目立面設(shè)計力圖表達獨有的婦兒醫(yī)院氣質(zhì)和特征,配色在暖色系基礎(chǔ)上點綴以豐富的色彩,采用不同顏色彩釉玻璃,呈現(xiàn)出充滿活力的外觀效果,給人過目不忘的深刻印象。這樣的外觀,加上豐富的景觀小品,有助于舒緩兒童進入醫(yī)院時的緊張感和焦慮感,調(diào)節(jié)患兒情緒。建筑外立面玻璃幕墻的彩釉涂層可以減少紫外線進入室內(nèi),起到遮陽的作用;三維曲面的玻璃幕墻使室內(nèi)可視范圍最大化,盡可能將自然光線引入每個角落,尤其是病房和走廊,使之光線充足。

3.6環(huán)境友好與環(huán)境安全的理念合理組織建筑空間和動線流程,集中接收、處理或安全處置危險物品,如醫(yī)藥廢物、傳染性化學(xué)物質(zhì)、生物毒性物質(zhì)、放射性等。對于建筑運行中產(chǎn)生的噪聲、廢氣、廢水污染,進行積極應(yīng)對;建筑物通過植被、道路等與周邊環(huán)境進行分隔,避免相互影響。4.主動式節(jié)能設(shè)計策略作為城市生命線的醫(yī)院建筑,是能耗最高的公共建筑物之一,其能耗為普通建筑物的2~3倍。本項目設(shè)計以綠色醫(yī)院的科學(xué)體系引領(lǐng),達到綠色建筑二星級標準。4.1設(shè)新風熱回收系統(tǒng),使大量系統(tǒng)排風量能源回收利用。本項目為醫(yī)院項目,為避免交叉感染,利用間接空氣熱交換器。排風口對新風系統(tǒng)進行了預(yù)熱時間(或預(yù)冷)的處理,以減少空調(diào)新風負荷。全樓各層新風機組分層設(shè)置,集中放置,地下一層至二層新風機組放置在地下一層,三層至七層新風機組放置在屋面。從安全第一的角度出發(fā),本建筑為醫(yī)院建筑,新風機組與排放機組設(shè)有多對多乙二醇熱回收系統(tǒng),新排風完全獨立設(shè)置,空氣完全不會交叉滲透。乙二醇熱回收系統(tǒng)新風量回收總量多達31%,顯熱熱回收效率大于40%。4.2使用房間新風智能模塊,合理控制新風量,達到合理利用能源的目的。每個新排風口均設(shè)有智能風速調(diào)整模塊,在每個房間設(shè)有室內(nèi)VOC空氣質(zhì)量感應(yīng)器,由傳感器控制的智能風速調(diào)節(jié)模塊調(diào)整各個房間風速,使用中合理控制新風負荷。4.3合理控制外窗開啟,避免無組織室外風大量涌入,以達到大樓節(jié)能運行的目的。個有外窗房間安裝門窗位置檢測傳感器,外窗開啟自行關(guān)斷風機盤管風扇。既避免不必要的大量無組織室外風侵入時,過度增加室內(nèi)空調(diào)負荷;又不強制使用不可開啟外窗,在人員需要時增加自然通風換氣的舒適選擇。4.4通過方案設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計促進自然通風根據(jù)北京地區(qū)氣候特點,通過模擬優(yōu)化,合理的設(shè)計建筑表皮方案和構(gòu)造細節(jié),有效的利用自然通風控制建筑室內(nèi)溫度,減少空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。使用IESve對門診、兒科醫(yī)院和月子中心三部分建筑進行模擬分析,在四月至11月期間,建筑運營時段,有48%的時間室內(nèi)空間溫度控制在20℃至29℃之間。4.5冬季利用免費冷源去除大樓余熱。進入冬季之后,在放射療法以及手術(shù)部中仍有余熱的出現(xiàn)。為充分利用室外冷風的自動制冷效果,將安裝了二臺板式熱交換器和冷卻水塔作為冬季的空氣冷源,以縮短冷凍機啟動的時間,并降低了運營費用。4.6太陽能熱水系統(tǒng)的大面積采用,使大樓低能耗運轉(zhuǎn)。與該工程生活熱水日用水量相比,直接使用太陽能集熱板的熱水,系統(tǒng)規(guī)模小,保證率低。為有效利用太陽能集熱板產(chǎn)生的熱量,采用大溫差冷水預(yù)熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)的熱量回收,不受太陽能集熱板產(chǎn)熱量波動的影響,熱回收率高,間接換熱,衛(wèi)生條件好。將太陽能板所收集的熱量,作為冷水預(yù)熱貯熱。配定溫放水,冬季防凍循環(huán)系統(tǒng)。4.7市政中水及雨水等非傳統(tǒng)水源的利用,有效節(jié)約用水。利用市政中水,沖洗樓內(nèi)便器、作為雨水灌溉回用水補水,達到節(jié)約用水的效果。屋面雨水用管道收集,在室外綠地下設(shè)置一座500?雨水綜合利用構(gòu)筑物,采用收集—處理—灌溉方式,以減小場地雨水徑流系數(shù)。院區(qū)的室外綠色、路面沖洗均選用回用雨水,綠色澆水則選用微灌水的方法。4.8地下車庫、公共大廳、走廊均使用了智能燈光管理系統(tǒng),實現(xiàn)照明燈具的分區(qū)域、按時段開啟,方便管理和有利節(jié)能。智能燈光管理系統(tǒng),將從普通的燈光中人為的開關(guān)按鈕轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄芾硐到y(tǒng),不但方便了醫(yī)院管理人員能將其最先進的科學(xué)管理意識運用到燈光管理系統(tǒng)中去,同時也極大的降低了建筑物后期的運營維護費用,并提供了巨大的投資收益。5總結(jié)綜上所述,在新趨勢下,綠色醫(yī)院建筑設(shè)計是不可或缺的重要方面。建筑師要堅持綠色建筑設(shè)計原則,正確掌握綠色建筑設(shè)計含義、特點、注意事項等,優(yōu)化完善建筑方式、設(shè)計手法等,從節(jié)地、節(jié)水等幾個方面著手優(yōu)化設(shè)計綠色生態(tài)醫(yī)療建設(shè)單體、系統(tǒng)設(shè)施等,以最大化地改善綠色生態(tài)醫(yī)療建設(shè)的結(jié)構(gòu)性能和安全性、經(jīng)濟效益、節(jié)水性,在減少醫(yī)療運營成本的基礎(chǔ)上,最大化改善醫(yī)療經(jīng)營效果,使其步入更加健康穩(wěn)定發(fā)展的新道路上,把綠色生態(tài)建設(shè)宗旨落到實處。參考文獻[1]孫暢.醫(yī)院的綠色建筑設(shè)計研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，