被动优先、主动优化-绿色医院建筑节能设计探索

被动优先、主动优化-绿色医院建筑节能设计探索

许传刚

身份证号码： 37120319820219 ****

摘要:在全球性能源危机背景下,环保意识和能源利用问题受到越来越多的关注,“自然化、生态化、低碳化”的理念也越来越被大众所提倡。医院建筑是最高能耗的公共建筑类型之一,如何降低医院建筑能耗已经成为一个重要的课题。本文从不同视角客观地剖析了绿色医疗建筑设计策略。

关键词:被动式、主动式、绿色医院建筑

0.引言

在新形势下,社会各界对节约能耗和环境保护意识日益提高,越来越重视绿色医院设计,这将是医院建筑未来设计和施工方面的重点。建筑设计人员要贯彻“节能、环境保护、低碳”的原则,通过综合分析各方面的环境影响因素,科学合理地设计绿色医疗建设,以提高资源的利用效率,减少医院的能源消耗,从而有效解决当下我们所面对的能源及环境问题。

1.医院建筑中的绿色技术要点

被动式和主动式的绿色技术是绿色设计中常使用的理念,但所谓被动式和主动式两类绿色技术手段,其实并不是绝对对立的理念,被动型绿色理念更主张“不抵抗”的设计模式,是通过非机械干扰减少建筑能耗的节能技术手段,并强调在建筑设计之初就充分考虑节能的要求；而主动式绿色理念则主张采用适度有效的措施，保持、保证建筑在舒适性、能效性和环境保护方面的均衡。医院作为一个具有特定使用功能并且能耗较大的公共建筑,两种的绿色技术手段同时使用能更好地实现绿色建筑设计目的。按照绿色医院发展理念,医院建筑的设计首先要根据城市气候、周围环境等各种因素统筹考量,采用科学合理的总体布置,通过合理的建筑空间、平面设计以及自然采光通风系统等被动式绿色技术手段来营造医疗空间环境。同时又要利用主动式绿色技术手段,选用高效节能的机电设施和绿色建筑材料,与被动式绿色手段相互配合实现更节能、更舒适的绿色医院建筑,以达到医疗建筑设计“高效、节能、舒适”的总体目标。

2.项目概况

北京爱育华妇儿医院是一所高端专科医院。医院项目地处北京市亦庄经济社会科技开发区,凉水河畔。项目用地面积:3.8万㎡,总建筑面积:7.2万㎡。住院病床数310张。

医院按照国际水准的管理模式和运营模式,与国际国内著名医疗机构密切协作,实行专业中的多中心管理模式,以“从孕育到生长发育”全过程的妇女与儿童保健管理理念为中心目标,着重建设了儿童心脏中心、儿童神经系统中心、儿童血液中心和婴幼儿中心。并设有生殖医学中心、围产期健康管理、家庭产房、月子中心、产后康复中心、儿童健康管理中心、NICU、PICU等周到而全面的服务功能,力求打破传统妇儿医院模式,探索“以健康为核心”的服务理念,为妇女儿童提供全过程的健康咨询、健康管理服务。医疗流程规划上,借鉴了美国医院特点,寻求更加人性化的功能布局模式。

图 1 门诊主入口实景图

3.被动式节能设计策略

3.1合理的建筑布局

经过模拟数据分析,可以合理选定主体建筑物的主要方向:两栋住院楼的主体方向均为南北方向,既有利冬季日照和避免冬季主导风,也同时利于夏季通气。高层部分采取大面宽小进深设计,自然通风效果好。月子中心设有内庭院,更增加了拔风的效果。

3.2空间规划的可持续性&未来发展的合理预留

本项目主体为综合医疗建筑,在功能布置上以开敞的城市中心园林为核心,按各项功用紧凑布置;并根据近远期规模需要科学合理进行规划,做到门诊医技、住院、科研教学、院内生活等预留扩展空间:在院区预留用地,可与妇产楼相结合,作为妇产科的扩展;门诊顶层的行政办公区作为门诊、医技的发展空间;影像中心南侧的餐厅可作为影像中心的发展空间;儿科病房楼七层本期作为后勤、会议区,将来可改作护理单元。通过这样的规划,使医院未来扩建后的医疗流程继续保持原有秩序而不会被破坏。

3.3地下空间的高效利用

由于场地规划控高及容积率的限制,地上建筑面积十分有限,设计中在地下空间引入自然光,并加以充分利用,保障了高品质环境空间。设计了全埋地式锅炉房、污水处理站;主体建筑中,将几乎全部停车泊位布置于地下,并于地下布置了厨房、餐厅、药库、病案库、后勤库及后勤保障用房、医护集中更衣淋浴、太平间、垃圾收集等等功能。将这些功能相结合布置成下沉式庭院,以提高地下室的采光通气要求。

3.4装配式技术的运用,提高了建筑品质,缩短了建造周期

本项目于2012年6月开始动土,于2014年3月完工并于5月正式验收。如此复杂而高端的医疗建筑,一般来说3年多的施工周期是合理的。本项目能在1年多的时间内完工,其中重要的原因在于大量采用组装式建材。如:全楼内隔墙采用轻钢龙骨隔墙板,外墙采用全干挂体系,装配式建造省去复杂的湿作业抹灰过程,节省空间和施工时间,也提高了施工质量。

3.5兼顾儿童心理及节能的立面设计

本项目立面设计力图表达独有的妇儿医院气质和特征,配色在暖色系基础上点缀以丰富的色彩,采用不同颜色彩釉玻璃,呈现出充满活力的外观效果,给人过目不忘的深刻印象。这样的外观,加上丰富的景观小品,有助于舒缓儿童进入医院时的紧张感和焦虑感,调节患儿情绪。建筑外立面玻璃幕墙的彩釉涂层可以减少紫外线进入室内,起到遮阳的作用;三维曲面的玻璃幕墙使室内可视范围最大化,尽可能将自然光线引入每个角落,尤其是病房和走廊,使之光线充足。

3.6环境友好与环境安全的理念

合理组织建筑空间和动线流程,集中接收、处理或安全处置危险物品,如医药废物、传染性化学物质、生物毒性物质、放射性等。对于建筑运行中产生的噪声、废气、废水污染,进行积极应对;建筑物通过植被、道路等与周边环境进行分隔,避免相互影响。

4.主动式节能设计策略

作为城市生命线的医院建筑,是能耗最高的公共建筑物之一,其能耗为普通建筑物的2~3倍。本项目设计以绿色医院的科学体系引领,达到绿色建筑二星级标准。

4.1设新风热回收系统,使大量系统排风量能源回收利用。

本项目为医院项目,为避免交叉感染,利用间接空气热交换器。排风口对新风系统进行了预热时间(或预冷)的处理,以减少空调新风负荷。全楼各层新风机组分层设置,集中放置,地下一层至二层新风机组放置在地下一层,三层至七层新风机组放置在屋面。从安全第一的角度出发,本建筑为医院建筑,新风机组与排放机组设有多对多乙二醇热回收系统,新排风完全独立设置,空气完全不会交叉渗透。乙二醇热回收系统新风量回收总量多达31%,显热热回收效率大于40%。

4.2使用房间新风智能模块,合理控制新风量,达到合理利用能源的目的。

每个新排风口均设有智能风速调整模块,在每个房间设有室内VOC空气质量感应器,由传感器控制的智能风速调节模块调整各个房间风速,使用中合理控制新风负荷。

4.3合理控制外窗开启,避免无组织室外风大量涌入,以达到大楼节能运行的目的。

个有外窗房间安装门窗位置检测传感器,外窗开启自行关断风机盘管风扇。既避免不必要的大量无组织室外风侵入时,过度增加室内空调负荷;又不强制使用不可开启外窗,在人员需要时增加自然通风换气的舒适选择。

4.4通过方案设计和构造设计促进自然通风

根据北京地区气候特点,通过模拟优化,合理的设计建筑表皮方案和构造细节,有效的利用自然通风控制建筑室内温度,减少空调系统的能源消耗。使用IESve 对门诊、儿科医院和月子中心三部分建筑进行模拟分析,在四月至11月期间,建筑运营时段,有48%的时间室内空间温度控制在20℃至29℃之间。

4.5冬季利用免费冷源去除大楼余热。

进入冬季之后,在放射疗法以及手术部中仍有余热的出现。为充分利用室外冷风的自动制冷效果,将安装了二台板式热交换器和冷却水塔作为冬季的空气冷源,以缩短冷冻机启动的时间,并降低了运营费用。

4.6太阳能热水系统的大面积采用,使大楼低能耗运转。

与该工程生活热水日用水量相比,直接使用太阳能集热板的热水,系统规模小,保证率低。为有效利用太阳能集热板产生的热量,采用大温差冷水预热系统。该系统的热量回收,不受太阳能集热板产热量波动的影响,热回收率高,间接换热,卫生条件好。将太阳能板所收集的热量,作为冷水预热贮热。配定温放水,冬季防冻循环系统。

4.7市政中水及雨水等非传统水源的利用,有效节约用水。

利用市政中水,冲洗楼内便器、作为雨水灌溉回用水补水,达到节约用水的效果。屋面雨水用管道收集,在室外绿地下设置一座500㎥雨水综合利用构筑物,采用收集—处理—灌溉方式,以减小场地雨水径流系数。院区的室外绿色、路面冲洗均选用回用雨水,绿色浇水则选用微灌水的方法。

4

智能灯光管理系统,将从普通的灯光中人为的开关按钮转变为智能管理系统,不但方便了医院管理人员能将其最先进的科学管理意识运用到灯光管理系统中去,同时也极大的降低了建筑物后期的运营维护费用,并提供了巨大的投资收益。

5总结

综上所述,在新趋势下,绿色医院建筑设计是不可或缺的重要方面。建筑师要坚持绿色建筑设计原则,正确掌握绿色建筑设计含义、特点、注意事项等,优化完善建筑方式、设计手法等,从节地、节水等几个方面着手优化设计绿色生态医疗建设单体、系统设施等,以最大化地改善绿色生态医疗建设的结构性能和安全性、经济效益、节水性,在减少医疗运营成本的基础上,最大化改善医疗经营效果,使其步入更加健康稳定发展的新道路上,把绿色生态建设宗旨落到实处。

参考文献

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