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医院建筑的绿色技术措施探讨
——以江苏某综合性医院建设为例

2021-04-03戴瑞峰中信泰富中国投资有限公司上海200040

建筑科技 2021年3期
关键词:设置绿色医院

戴瑞峰[中信泰富(中国)投资有限公司,上海 200040]

在全球人居环境日趋严峻的当下,绿色建筑成为建筑发展的潮流和趋势。绿色建筑的发展必定会促进建筑技术的发展与革新,各项绿色建筑技术成为建筑设计所必须考虑的因素和应用。综合性医院建筑是民用建筑里最复杂的建筑之一,而且受众的群体多样,除了身体健康的医护工作人员和陪护家属外,更多的受众是入院就医的患者群体。因此,在建筑设计中,除常规的技术手段,如何让患者群体感受到建筑技术的先进性,感受绿色建筑节能和舒适并存的科技性等要求均对医院建筑设计中的绿色建筑设计提出了更高的要求。

因此,本文以江苏某综合性医院的设计为例,对于在医院建筑中绿色技术的策略选择和实施落地进行探索总结。

1 项目概况与绿色建设目标

该综合性医院位于江苏省江阴市,总用地面积约 5.3万 m2,院区总建筑面积 18.6 万 m2。其中,地上建筑面积11.9 万 m2,地下建筑面积 6.7 万 m2,医院的总床位数为650 床。

项目所在地江阴经济比较发达,民众对于就医环境的要求也较高。为此,投资方拟将该医院建设成为专科优势明显、综合服务功能完备、环境布局和谐、设备设施高端、医疗服务优良的“现代化三级综合精品医院”。

在地块土地出让条件中,当地政府对建筑节能和绿色建筑提出了明确的指标要求,具体如下。

(1)建筑节能方面。符合国家标准 GB 50189-2015 《公共建筑节能设计标准》中建筑节能率达到 65% 的水平。

(2)绿色建筑方面。按照地方标准 DGJ 32/J 173-2014《江苏省绿色建筑设计标准》和国家标准 GB/T 50378-2014 《绿色建筑评价标准》二星级绿色建筑标准设计建造并取得绿色建筑设计标识。

(3)海绵城市建设方面。符合《关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发〔2015〕75 号)、《关于推进海绵城市建设的实施意见》(苏政办发〔2015〕139 号)等文件要求。综合采用各项措施,最大限度减少地块开发对生态环境的影响。

2 关键绿色策略与技术应对

从项目设定的建设条件来看,若仅需达成从绿色建筑二星级目标,业内已具备常规的解决方案。但在用地条件紧张、场地设计复杂、功能要求多样、使用密度较高的医院建筑中,通过有效地策划和专业协同,真正实现上述建筑节能、绿色建筑、海绵城市的要求,对于本项目的设计和建设而言其实大有挑战。

立足国家标准 GB/T 50378-2019《绿色建筑评价标准》的五大性能指标体系,本项目在设计阶段主要从如下几个方面进行了策略研究和方案设计。

2.1 安全耐久性

医院在选址阶段进行了大量和充分的调研。新建医院选址于当地比较中心的位置,西侧与当地某高中贴临,南侧、北侧和东侧隔市政道路均为河道或湖面,周边被成熟的住宅社区和公园包围,自然环境非常好。通过进一步对场地整体的物探,未发现原始场地内存在任何不利于建设的环境和地质条件。调研结果显示,该选址作为新建医院属于上乘、优质的用地。

建设单位在设计阶段采用带方案招标的方式进行了多个建筑方案的比选,最终选择了规划结构完整、建筑方案新颖、外立面造型独特的实施方案。

在绿色建筑设计过程中,充分考虑安全耐久的要求,采用了以下技术措施。

(1)建筑物从外墙、屋面到门窗等围护结构均考虑安全、耐久和防护要求。考虑患者心理因素,在局部对结构和安全进行特殊加强。如窗户玻璃都采用安全玻璃、加高护窗栏杆等措施。同时,在每个建筑的出入口均考虑一定的防护措施以增加安全性。

(2)建筑外部设施充分考虑遮挡与建筑外形相结合的形式,以减少对环境的影响。太阳能热水和太阳能光伏板分散设置于建筑物的屋顶构架,使绿色建筑设备与建筑融为一体。

(3)从门窗、设备到防护栏杆,建筑内部的部品部件选择遵从实用、美观、安全和耐久的考量,既符合医院特殊的功能需求,也符合节能环保的要求。室内防护栏杆采用玻璃和金属栏杆相结合的方式,通过加高玻璃栏板高度、降低金属栏杆的支杆间距等方式增加安全性。

(4)设计细节中,充分考虑医院病房的使用需求特殊、使用人群变化快、用水房间众多、生活污废水和医疗污废水等排放环境复杂等情况,在多处使用同层排水并做好各用水房间的防水构造,并在相关房间的墙面和顶棚做好防潮防霉措施。医院的使用人员多样,各种物流和人流交通复杂,在标识设计时充分考虑到醒目易见的可识别性要求。根据不同部位和使用场景于顶棚、墙面、地面分别设置与室内空间相结合的标识系统,方便疏散和引导各类人流、物流。由于患者人流众多,且当地的就医习惯导致早上 11 点之前为高峰集中就医,因此地面防滑防摔成为设计中需重点关注的点。其在材料选用时应综合考虑耐磨、耐久和防滑防摔,选用符合标准的产品。

2.2 健康舒适性

医院建筑是功能和使用人群最为复杂的民用建筑之一。在建设投入和硬件配置上,建设单位希望通过打造健康、舒适的就医环境吸引当地的高端患者入院就医。因此,除了绿色建筑设计本身的要求,重点着力于健康舒适性方面的性能提升。

2.2.1 建筑布局

提到医院,大众普遍的印象是门急诊和病房集约设计的综合体模式,建筑体量和规模的宏大给人压抑和冰冷的感觉。本项目的用地条件紧张,但是为了规避大众对常规医院的感觉,在设计时采用集中+分散的方式。病房楼采用集中式的塔楼方式,门急诊采用了沿医疗街分散设置的方式。

病房楼充分考虑风景和南面采光利用度最大化要求,规划时将高度最高的病房楼沿西南稍作扭转,使南侧房间和北侧房间均可看到不远处的公园。在功能划分时 90% 的病房朝南设置,并加大采光面积,满窗日照率远超一般的医院建筑,使病人感受家一般的阳光和通风,减少入院的心理压力。

门急诊楼按照流线要求,沿医疗街设置各科室。在医院的使用人群中,患者虽是考虑的重点,但医护人员也是建筑使用的非常重要的人群,他们的需求也应该被重视。因此,在裙房设计多处采光内庭院和采光天井,并结合多个建筑体块尽量使更多的诊室可以直接采光通风。

2.2.2 室内设计

室内材料的选用尽量从健康和舒适角度出发,兼顾美观的要求。室内用色选择尽量兼顾冷色和暖色相结合,在不同的使用场景搭配使用。所有的装饰装修材料包括涂料、瓷砖、地坪、卫生器具等均选用符合绿色产品评价标准的绿色环保产品,减少装修污染。江阴当地盛产陶土类产品,在室内也充分考虑当地特色,尽量选用当地的产品。

2.2.3 建筑物理

设计时充分考虑自然采光。一是地上采用多体块分散+内采光庭院+内采光天井的方式增加自然采光。二是在地下空间设置集中下沉庭院,将自然光引入地下功能空间。在车库部分,采用光导管这一成熟的绿色技术,减少地下采光的能耗。除自然采光外,经自然采光模拟计算,确保面积占比达到 70% 的主要功能房间采光照度值达到 4 h/d。在病房部分,考虑不同患者的特殊需求,还将采用自适应、可调节色温的节能灯,适应不同的场景,为患者如期康复提供健康舒适的光环境。

如噪声过大则对人的情绪会产生较多负面影响。医院患者和医护人员众多,尤其是在集中高峰就医时间段,对室内噪声的控制就显得非常重要。应对策略为在墙体和顶棚尽量采用多孔隔声材料、多空吸声材料,降低噪声。在设备方面,如卫生洁具上选用噪声低的节能设备,以进行主动降低噪声。楼板的隔声和隔振主要采用结构主动隔声,选用降噪耐磨的 PVC 地坪和穿孔吊顶板主动营造隔声构造层。

对于医院建筑而言,室内温湿环境也是衡量建筑舒适性的重要标准。医院更是医护工作人员、就医患者长期生存的环境,因此项目主要采用集中空调+新风系统+分类调节满足不同的病房入住环境要求。

在装饰装修材料中,优先选用污染低、环保的材料和产品。同时,通过在集中空调中增加空气环境监测系统和过滤系统,保证室内空气环境舒适。

2.3 生活便利性

规划中在门急诊区域采用了人车分流的交通系统,在全院引入了无障碍步行系统,方便轮椅人士的使用。建筑室内空间中,除常规建筑做到的无障碍坡道、栏杆、电梯等无障碍系统外,在建筑室内墙面阳角、地面阴角均采用圆弧设计,设置防滑扶手和护栏、担架电梯等多种便利设施。

靠近建筑物出入口旁位置设置无障碍停车位,并设置轮椅通道。室内停车库在靠近电梯厅最近的位置,设置无障碍停车位,其地面坡度、轮椅通道的宽度等均按规范进行设计。10% 停车位设置为电动桩停车位,其余预留充电设施安装条件。

在自动监控系统中,充分考虑机电设备、信息网络、安保安防等各种要求,兼顾智慧医院的需要。设计周全的全楼自动监控系统、能耗监测系统等自动化信息系统。

2.4 资源节约性

建筑的投入在初始阶段都是十分巨大的,前期设计阶段如不考虑充分,后期使用过程中会造成极大的浪费。从长期后期运营自持公建项目的经验出发,结合医院建筑的特殊性,做了如下考量和设计。

(1)从建筑体型、平面布局、空间尺度方面主动进行节能设计,使体型设计和窗墙面积比等符合节能和绿色的要求。

(2)根据医院急诊和病房全年 24 h 有入住需求及门诊工作时间段有使用需求这一使用环境复杂的情况,分区域设置集中空调系统,并根据使用人群和使用场景的差异设置不同的分区温度。同时,对不同的分区设置分区分类控制系统。

(3)根据不同的就医使用环境和不同的采光环境,采用不同的照明控制系统和分区、定时、感应等不同的节能控制措施。

(4)在设备选用方面采取主动措施。主动选择能效比高的空调系统、节能电梯、节能灯具、节水设备等,结合海绵城市要求采用中水回用等主动节水措施。

(5)充分利用可再生能源。当地的光照时间和光照质量较好,而建筑屋顶面积较大,在裙房屋顶和病房楼屋顶均设置了一定面积的太阳能热水和光伏,为建筑补充热水和电力。

(6)充分结合当地的资源。江阴当地有较多热电厂,热电厂在生产过程中产生了较多的余热。经过经济型对比,引入周边热电厂的蒸汽给本项目冬季供暖和部分热水供能。

2.5 环境宜居性

宜居的环境需要各种条件营造。从主动和被动等多方面考虑,主要包括以下几点。

(1)选址优良,建筑周边减少遮挡、场地布局合理,做好室外风环境优化。

(2)主动降低建筑密度,不过度开发。

(3)从光环境、声环境、热环境、空气环境方面着手,降低光污染、减少建筑室内外噪声,通过绿化等减少建筑周边环境噪声、打造舒适室内热环境,通过空间监测和选用环保材料减少室内空间污染等营造良好的建筑居住环境等。

(4)设置下沉庭院、雨水花园等方式引导屋面雨水、道路雨水进入地面生态系统,保持生态系统平衡。

3 绿色医院建筑的设计专业方向思考

医院肩负着维系人类身体健康和延续人类生命的使命。对其建筑环境的要求远高于其他类型的建筑,使用功能的特殊性使医院系统与环境系统的结合变得交错复杂。新冠疫情之后,国家和地方政府大力投入医院建设,民营资本也积极涌入此行业,新建医院的建设和发展的量及速度超越以往。

在绿色建筑大力发展的当下,绿色医院建筑应从自身特征出发,对适用的绿色技术措施做分类指导,以便各类型的投资方(地方政府、民营资本)在建设医院的时候能有的放矢,根据不同的医院类型、不同的建设环境选择真正适合项目的技术措施。

结合本次医院项目实践,进一步从规划、建筑、室内、机电及运营等方面对医院建筑的绿色技术措施选用提出如下建议,供行业人士参考。

3.1 规划选址和设计

医院选址宜结合城市特征,合理选址。在城市近郊建设的医院宜选于自然环境优美的地方,同时其周边地质地貌、日照条件和植被条件均好,对使用人群的心理建设有极大好处。

总体规划时,密度不宜太高,尽可能留足绿化空间,为患者创造身体复苏的良好环境。建筑布局尤其是病房楼的朝向要有利于冬季日照并避开冬季主导风向,过渡季节能引入自然通风。有污染源和传染源的科室或病房要设置在常年主导风向的下风向,并与周边环境和建筑设置足够的防护距离。

规划设计时要考虑节省用地,同时也要兼顾就医患者心理需求。建筑密度和绿地率这两项指标此消彼长,可通过有效利用地下空间、增加屋顶绿化、立体绿化等方式在增加绿地率的同时尽量降低建筑密度。当前多数医院的裙房屋顶都未得到充分利用,而屋顶绿化不仅可以提高绿地率,降低温室效应,还可以有效降低室内能耗,可作为技术措施大力推行。

室外场地多种植乔木、灌木等复合绿化,但不宜种植杨树、柳树等容易产生飞絮的树种,以免引起过敏。场地减少大面积硬质铺装,如有必须多采用渗水透水地面。

3.2 建筑设计

建筑设计时应综合考虑设计、施工、运营的需求。建筑造型和外墙材料选用应优先满足热工性能节能环保的要求,建筑围护结构宜选用外墙保温一体板,尽量采用装配式外墙系统。此举不仅绿色环保,还给未来改造留足空间,避免使用玻璃幕墙。

病房楼设计应尽量使病房享有南向日照,医护办公空间尽量自然采光通风。

门急诊楼设计尽量避免集中设计,采用中庭、天井、内庭院、光导管等多种方式增加室内采光和通风,兼顾医护办公人员和就医患者的使用和心理需求。

中庭等空间大小需适宜,中庭顶部采用玻璃天棚的方式可增加采光,但需在细节设计中兼顾引入自然通风、降低能耗。在中庭设计中还需考虑降噪措施,避免人流集中时的噪声过大。

有放射性和传染性的科室设计要注意对相邻建筑和房间的影响,避免污染和传染。

适当增大休闲和等候空间的大小,并结合建筑设计分散布置和多点布置。休闲等候空间宜适当引入自然采光和通风,并尽量与室外环境有机联合,增加就医患者的心理舒适度,缓解医护工作人员的心理压力。

机动车停放尽量选用地下停车,地下停车尽量采用平面车位减少机械停车,避免等候时间过长。

(1)室内环境营造。医护工作者的工作活动几乎全部在室内完成,就医患者在医院室内呈现多空间流动的特征,所以室内环境的营造、绿色环保在室内空间的体现对于缓解医护工作的压力、唤醒病患的身体康复有非常重要的作用。

医院室内设计宜重点关注空间尺度、色彩搭配、材料选用和标识导引这几个方面。

医疗街和中庭等公共空间设计可参考商业综合体的方式。医疗街上根据需要设置分散的中庭空间,走道宽度适中、单线流向,空间通透,借助标识导引可迅速疏散人流,方便就医患者迅速到达就医科室。

传统医院在室内色彩的选择上多选用冷色调,给人冷冰冰的感觉。绿色医院在室内色彩选择上建议多样化,根据不同的空间性质选择冷色和暖色搭配,在医疗街和病房可选择暖色调给人温暖、舒心的感觉,在诊室和检查室等医疗空间可选择冷色调给人干净、严肃的感觉。

室内材料的选择,尤其是地坪材料的选择尤其重要,建议选择有一定弹性的、耐磨的、防腐蚀的材料,在交接部位全部倒圆角增加舒适性。

标识标牌在医院的室内设计中非常重要,在美观的同时,还需考虑不同年龄就医患者的需求,可识别性强,在较远的地方也能清晰可见,能起到迅速指引人群和疏散人群的作用。

医院室内空间中,卫生间的设置和设计是不同于其他类型的公共建筑的。卫生间需多点设置,分散在医院的不同地方,方便到达。另外,卫生间的洁具和材料的选用除方便使用外,还需特别注意无障碍设施的设置、方便清洁等需求。

(2)机电系统设置。医院是能耗比较高的公共建筑,急诊和病房全年 365 d、全天 24 h 都处于使用状态,设备运转没有停歇,所以机电系统的设置在兼顾舒适的同时尤其要注重绿色、节能。

空调系统中,除手术室等特殊区域外,空调采暖的热源不建议选择空气电加热方式。

用电设备除有特殊要求外,均应采用能耗低的设备。照明系统中,应分时段可自动启闭,减少夜间和非主流使用时间的能耗。基于目前照明设计的研究,采用模拟自然灯光的灯光可有助于病人康复,并能根据白天光照情况自动调节照度、降低能耗,应得到大力推广。

用水设备应采用无接触式设备,并根据不同的使用场所设置不同的末端水压。

综合性医院因部分科室涉及辐射和污染,所以排水系统需分级设置,不建议采用中水回收系统,避免病毒传染和辐射泄漏。

医院门急诊楼屋顶面积往往较大,应合理利用屋顶空间,根据不同的城市特征设置光伏发电、太阳能热水等补充用电和热水需求。

(3)运营管理。医院的运营管理对提高医院的就医效率、能源使用效率都极有好处。应在建设时对楼宇自动化考量更细,运营阶段要通过各种数据采集、记录并反馈到实际使用场景,而加以调节和维护。

建筑整体的供电系统、供水系统、供气系统、供冷系统均建议按使用区域设置分项计量。对饮用水、医用纯水、生活废水、医用废水、医疗气体排放等均需要进行监测和计量,确保达到各自使用标准和排放标准。

4 结 语

在绿色建筑大力发展的今天,医院建设必须响应国家节能、减排的政策,大力发展绿色医疗建筑,将绿色建筑的措施有针对性、有选择性地运用至项目的建设过程和运营过程中。医院建筑中选用绿色技术措施时应因地制宜、因项目制宜,在健康空间的打造、舒适环境的营造和低能消耗这 3 个方面达到综合平衡,在健康中国的建设进程中发挥主力军的作用。

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