被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化-綠色醫(yī)院建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探索

被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化-綠色醫(yī)院建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探索摘要:在全球性能源危機(jī)背景下,環(huán)保意識(shí)和能源利用問題受到越來(lái)越多的關(guān)注,“自然化、生態(tài)化、低碳化”的理念也越來(lái)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(gè)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(jì)策略。關(guān)鍵詞:被動(dòng)式、主動(dòng)式、綠色醫(yī)院建筑0.引言在新形勢(shì)下,社會(huì)各界對(duì)節(jié)約能耗和環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益提高,越來(lái)越重視綠色醫(yī)院設(shè)計(jì),這將是醫(yī)院建筑未來(lái)設(shè)計(jì)和施工方面的重點(diǎn)。建筑設(shè)計(jì)人員要貫徹“節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、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(jì)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(dāng)下我們所面對(duì)的能源及環(huán)境問題。1.醫(yī)院建筑中的綠色技術(shù)要點(diǎn)被動(dòng)式和主動(dòng)式的綠色技術(shù)是綠色設(shè)計(jì)中常使用的理念,但所謂被動(dòng)式和主動(dòng)式兩類綠色技術(shù)手段,其實(shí)并不是絕對(duì)對(duì)立的理念,被動(dòng)型綠色理念更主張“不抵抗”的設(shè)計(jì)模式,是通過非機(jī)械干擾減少建筑能耗的節(jié)能技術(shù)手段,并強(qiáng)調(diào)在建筑設(shè)計(jì)之初就充分考慮節(jié)能的要求；而主動(dòng)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(hù)方面的均衡。醫(yī)院作為一個(gè)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(shí)使用能更好地實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)目的。按照綠色醫(yī)院發(fā)展理念,醫(yī)院建筑的設(shè)計(jì)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(jì)以及自然采光通風(fēng)系統(tǒng)等被動(dòng)式綠色技術(shù)手段來(lái)營(yíng)造醫(yī)療空間環(huán)境。同時(shí)又要利用主動(dòng)式綠色技術(shù)手段,選用高效節(jié)能的機(jī)電設(shè)施和綠色建筑材料,與被動(dòng)式綠色手段相互配合實(shí)現(xiàn)更節(jié)能、更舒適的綠色醫(yī)院建筑,以達(dá)到醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)“高效、節(jié)能、舒適”的總體目標(biāo)。2.項(xiàng)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(xiàng)目地處北京市亦莊經(jīng)濟(jì)社會(huì)科技開發(fā)區(qū),涼水河畔。項(xiàng)目用地面積:3.8萬(wàn)㎡,總建筑面積:7.2萬(wàn)㎡。住院病床數(shù)310張。醫(yī)院按照國(guó)際水準(zhǔn)的管理模式和運(yùn)營(yíng)模式,與國(guó)際國(guó)內(nèi)著名醫(yī)療機(jī)構(gòu)密切協(xié)作,實(shí)行專業(yè)中的多中心管理模式,以“從孕育到生長(zhǎng)發(fā)育”全過程的婦女與兒童保健管理理念為中心目標(biāo),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(guó)醫(yī)院特點(diǎn),尋求更加人性化的功能布局模式。圖1門診主入口實(shí)景圖

3.被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)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(fēng),也同時(shí)利于夏季通氣。高層部分采取大面寬小進(jìn)深設(shè)計(jì),自然通風(fēng)效果好。月子中心設(shè)有內(nèi)庭院,更增加了拔風(fēng)的效果。3.2空間規(guī)劃的可持續(xù)性&未來(lái)發(fā)展的合理預(yù)留本項(xiàng)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(xiàng)功用緊湊布置;并根據(jù)近遠(yuǎn)期規(guī)模需要科學(xué)合理進(jìn)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(kuò)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(kuò)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(huì)議區(qū),將來(lái)可改作護(hù)理單元。通過這樣的規(guī)劃,使醫(yī)院未來(lái)擴(kuò)建后的醫(yī)療流程繼續(xù)保持原有秩序而不會(huì)被破壞。3.3地下空間的高效利用由于場(chǎng)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(jì)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(jì)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(kù)、病案庫(kù)、后勤庫(kù)及后勤保障用房、醫(yī)護(hù)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(yùn)用,提高了建筑品質(zhì),縮短了建造周期本項(xiàng)目于2012年6月開始動(dòng)土,于2014年3月完工并于5月正式驗(yàn)收。如此復(fù)雜而高端的醫(yī)療建筑,一般來(lái)說(shuō)3年多的施工周期是合理的。本項(xiàng)目能在1年多的時(shí)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(shí)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(jì)本項(xiàng)目立面設(shè)計(jì)力圖表達(dá)獨(dú)有的婦兒醫(yī)院氣質(zhì)和特征,配色在暖色系基礎(chǔ)上點(diǎn)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(jìn)入醫(yī)院時(shí)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(jìn)入室內(nèi),起到遮陽(yáng)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(gè)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(dòng)線流程,集中接收、處理或安全處置危險(xiǎn)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(duì)于建筑運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲、廢氣、廢水污染,進(jìn)行積極應(yīng)對(duì);建筑物通過植被、道路等與周邊環(huán)境進(jìn)行分隔,避免相互影響。4.主動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)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(xiàng)目設(shè)計(jì)以綠色醫(yī)院的科學(xué)體系引領(lǐng),達(dá)到綠色建筑二星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。4.1設(shè)新風(fēng)熱回收系統(tǒng),使大量系統(tǒng)排風(fēng)量能源回收利用。本項(xiàng)目為醫(yī)院項(xiàng)目,為避免交叉感染,利用間接空氣熱交換器。排風(fēng)口對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了預(yù)熱時(shí)間(或預(yù)冷)的處理,以減少空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷。全樓各層新風(fēng)機(jī)組分層設(shè)置,集中放置,地下一層至二層新風(fēng)機(jī)組放置在地下一層,三層至七層新風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)組與排放機(jī)組設(shè)有多對(duì)多乙二醇熱回收系統(tǒng),新排風(fēng)完全獨(dú)立設(shè)置,空氣完全不會(huì)交叉滲透。乙二醇熱回收系統(tǒng)新風(fēng)量回收總量多達(dá)31%,顯熱熱回收效率大于40%。4.2使用房間新風(fēng)智能模塊,合理控制新風(fēng)量,達(dá)到合理利用能源的目的。每個(gè)新排風(fēng)口均設(shè)有智能風(fēng)速調(diào)整模塊,在每個(gè)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(fēng)速調(diào)節(jié)模塊調(diào)整各個(gè)房間風(fēng)速,使用中合理控制新風(fēng)負(fù)荷。4.3合理控制外窗開啟,避免無(wú)組織室外風(fēng)大量涌入,以達(dá)到大樓節(jié)能運(yùn)行的目的。個(gè)有外窗房間安裝門窗位置檢測(cè)傳感器,外窗開啟自行關(guān)斷風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)扇。既避免不必要的大量無(wú)組織室外風(fēng)侵入時(shí),過度增加室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷;又不強(qiáng)制使用不可開啟外窗,在人員需要時(shí)增加自然通風(fēng)換氣的舒適選擇。4.4通過方案設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)促進(jìn)自然通風(fēng)根據(jù)北京地區(qū)氣候特點(diǎn),通過模擬優(yōu)化,合理的設(shè)計(jì)建筑表皮方案和構(gòu)造細(xì)節(jié),有效的利用自然通風(fēng)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(duì)門診、兒科醫(yī)院和月子中心三部分建筑進(jìn)行模擬分析,在四月至11月期間,建筑運(yùn)營(yíng)時(shí)段,有48%的時(shí)間室內(nèi)空間溫度控制在20℃至29℃之間。4.5冬季利用免費(fèi)冷源去除大樓余熱。進(jìn)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(fēng)的自動(dòng)制冷效果,將安裝了二臺(tái)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(jī)啟動(dòng)的時(shí)間,并降低了運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。4.6太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的大面積采用,使大樓低能耗運(yùn)轉(zhuǎn)。與該工程生活熱水日用水量相比,直接使用太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能集熱板產(chǎn)熱量波動(dòng)的影響,熱回收率高,間接換熱,衛(wèi)生條件好。將太陽(yáng)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(bǔ)水,達(dá)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(chǎng)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(kù)、公共大廳、走廊均使用了智能燈光管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)照明燈具的分區(qū)域、按時(shí)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(jìn)的科學(xué)管理意識(shí)運(yùn)用到燈光管理系統(tǒng)中去,同時(shí)也極大的降低了建筑物后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用,并提供了巨大的投資收益。5總結(jié)綜上所述,在新趨勢(shì)下,綠色醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)是不可或缺的重要方面。建筑師要堅(jiān)持綠色建筑設(shè)計(jì)原則,正確掌握綠色建筑設(shè)計(jì)含義、特點(diǎn)、注意事項(xiàng)等,優(yōu)化完善建筑方式、設(shè)計(jì)手法等,從節(jié)地、節(jié)水等幾個(gè)方面著手優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)效益、節(jié)水性,在減少醫(yī)療運(yùn)營(yíng)成本的基礎(chǔ)上,最大化改善醫(yī)療經(jīng)營(yíng)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(shí)處。參考文獻(xiàn)[1]孫暢.醫(yī)院的綠色建筑設(shè)計(jì)研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，