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    结合地方气候特点

    2018-12-07 13:03

    3注重亚热带地区医院建筑形体优化与细部设计

    医院建筑不仅功能复杂,能耗构成亦十分复杂,各类能源消耗中,电力消耗占主导地位,为医院能源消耗的主要能耗。而在电力消耗中,又以空调和照明系统能耗为主要,医院空调系统能耗偏大是公认的普遍问题。可见,从医院建筑设计的角度,降低空调系统和照明系统的能耗,是湿热地区医院建筑设计的关键内容,是医院建筑节能的重点。除了按实际需求设计照度,采用高效节能灯具等措施外,从医院建筑布局出发,尽量减少完全封闭的黑房间,注重自然采光。亚热带地区某些新建医院,通道、病人等候等公共区域缺乏自然采光,室外晴天白日,室内却不得不灯火通明,造成了能源浪费。空调制冷技术的诞生,标志着人类从被动地适应自然气候发展到主动地控制建筑微气候。但近年来,湿热地区新医院建设,不分科室,对空调的过分依赖和使用,是当今医院建设必须解决的重要问题。湿热地区医院建筑在设置全年空调系统等方面,它们能源消耗非常高,如果能在这部分能源消耗做适当控制,所获得的经济效益与环境效益是巨大的。在保证特殊医疗空间环境要求下,注重自然采光和适宜的自然通风(或机械辅助式自然通风),减少电力消耗,是湿热地区的医院建筑绿色设计的重要内容。如,综合医院门诊部内存在大量公共通过性的空间,这些空间的热舒适度及空气质量要求不如医技部门用房那么高,因此,在医院门诊部内是完全有条件并且有必要通过自然通风手段来达到既能改善室内空气质量,又能满足人体热舒适度要求,同时能有效降低能耗的效果。在湿热地区综合医院的交通、等候等公共空间,合理的自然通风组织,可有效调节建筑室内的气流效果、温度分布,对改变室内热环境的满意度可以起到明显的效果。自然通风的实现是一种依赖于建筑的朝向、平面布局等设计效果,良好的建筑设计才能有助于增强室内自然通风的效果。

    中国是发展中的大国,人口数量巨大,资源有限。“绿色”的概念,也就是可持续的概念,本身强调的就是实事求是和因地制宜。中国各地的气候条件、地理环境、自然资源、城乡发展生活水平等都有巨大差异,在生态节能技术上必须考虑注重地方气候特点。亚热带地区湿热气候特点,对医院建筑节能的不利因素是夏季炎热、太阳辐射强、潮湿的室外空气等;有利因素为春秋季清凉室外气温适宜、季节风有良好的通风效果、太阳能资源丰富及昼夜辐射不同等特性。富有湿热地区气候特点的建筑如云南的“干阑”建筑及“一颗印”式住宅、广东等地区的传统民居、骑楼等,特点都是夏季自然通风、防热、遮阳、防雨、防潮等。当今绿色建筑逐渐成为建筑的发展趋势,随着2011年,中国的《绿色医院建筑评价标准》的出台,绿色医院建筑设计已获得业内普遍关注。但有些医院建筑设计为迎合绿色建筑设计潮流,只注重单纯节能技术的应用(太阳能、光电板等),对医院建筑的实际运行成本和医院建筑寿命周期内的总成本缺乏清醒认识。而与其它相对复杂、昂贵的生态技术相比,自然通风(或机械辅助式自然通风)是当今生态建筑所普遍采用的一项比较成熟而廉价的技术措施,自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度,带走潮湿气体,达到人体热舒适,有利于降低能耗,降低污染,走可持续发展之路。同时新鲜、清洁的自然空气(新风),方便排除室内的污浊空气,有利于人的生理和心理健康。医院是诊治各种病症病人之地,更需要有良好的环境质量,使人不会受到医院有害环境的危害。湿热地区的医院建筑设计应通过建筑形式、建筑与夏季主导风的夹角、各功能建筑的布局、建筑空间造型、维护结构形式、建筑细部设计、绿色植物搭配等手段,合理利用风压、热压实现自然通风或机械辅助式自然通风,实现建筑环境的有效控制。

    建筑空间布局与自然条件利用。鉴于医院全天候运营的需要和布局的特殊性,室内采光通风所需的能耗相当巨大,湿热地区医院建筑自然采光与通风的优化设计,与医院建筑空间形态布局密切相关。建筑主体朝向应朝向或接近当地夏季主导风向,综合利用风压与热压通风原理,利用半开敞庭院、天井等手段,来解决科室单元自然通风问题。单体功能建筑在确保使用功能的同时,获得良好的自然采光。在保证需要恒温恒湿及洁净度等特殊要求的功能空间设计要求前提下,在过渡季节,尽可能地靠室外新风调整室内温度,利用室外较凉的空气,满足部分散热较大设备和人员比较密集科室与区域冷温需求,从而减少制冷设备系统运行所带来的能耗,尽可能使用“免费空调”。建筑空间布局设计注重湿热地区医院建筑良好微气候环境的营造,在充分考虑夏季与过渡季节建筑通风的同时,注重防止冬季冷风的不利影响。

    2注重亚热带地区医院功能与空间布局的优化设计

    能源危机、环境问题、建筑能耗与可持续发展等问题不断在建筑界内提及,社会发展对建筑建造提出的时代性需求,就是在满足舒适度需求下,如何节能降耗。注重地方气候特点的医院建设可以有效地节能、减排,提高医院的综合效率,降低医院的运营费用。从长远来看,如果医院建设不能采取有效措施控制医院的能源消耗,将会使医院的经营面临越来越大的压力。患者对医院的就医环境、医护人员对工作环境舒适程度的要求不断提高,如果仅靠空调进行环境控制,医院的能耗将不断上升。因此,减少能耗、节约运行成本,成为医院运行发展的需要。注重适应地方气候特点的医院建筑设计,不仅可以营造健康舒适的医疗环境,节能降耗,走可持续发展之路,同时还有助于丰富建筑设计手段和拓宽建筑设计思路,帮助建筑师创作出更科学、更具地域文化特色的绿色建筑作品。(本文作者:张春阳 单位:华南理工大学建筑学院)

    一、在保证特殊医疗空间环境要求下,注重自然采光和适宜的自然通风(或机械辅助式自然通风),减少电力消耗,是亚热带地区医院建筑绿色设计的重要内容

    21世纪已进入了第2个10年,我国医疗服务体系正进行一系列改革,全国各地开展了不同规模和类型的医疗设施的建设高潮,尤其是珠江三角洲发达经济区,医院建设快速增长,医院建设标准不断提高。然而,与规模和速度相比,我国在医疗设施注重气候特点的设计研究的理论与方法等还不尽人意,建筑规模不断扩大、建筑能源消耗急剧增加,面对严峻的现状,在满足医疗功能需求与环境舒适条件下,追求能源消耗最小化,实现人工环境与自然环境的有机平衡,是湿热地区医院建筑设计的必然选择。医院建筑是功能非常复杂的公共建筑,投资大,涉及医疗、建筑工程、管理、设备等多种学科与技术,以高效率与高技术、高情感为目标。世界各国都在寻求发展适合本国国情的医疗体系,希望能够合理分配与有效地利用医疗保健资源,希望能通过提高服务效率,降低运行费用。因此,现代医院建筑设计,在更好地适应不断发展与变化的医疗保健需求同时,应注重地方气候特点,跟上社会经济与环境发展的步伐。在医院建筑的规划设计中,实现高效率、快节奏、节能降耗、降低运营成本已成为现代医院建筑追求的目标。随着我国经济的发展,社会的进步以及医疗技术的不断更新,医院建筑在满足目前的功能需求的同时,注重地方气候特点,节能降耗,是目前我国医院建筑设计的重要课题,也是实现湿热气候地区医院建筑规划与设计可持续发展的必经之路。

    结合医疗功能布局,进行亚热地区的医院建筑形体优化与细部设计,如针对不同医疗功能部门开窗位置与形式,通过优化设计,以有利于自然采光与通风,达到节能效果。从建筑构件形式、窗户的开口朝向、开窗方式、开窗面积及导风板设置均对科室单元的自然通风效果有很大影响。在夏季非高温时段,部分区域利用夜间温度较低自然冷风,利用建筑物自身的结构蓄冷与细部构造,预先进行通风、降温、换气,保持区域良好的空气质量。通过建筑形式、建筑与夏季主导风的夹角、周围建筑的布局、建筑空间造型、维护结构形式、建筑细部设计、绿色植物搭配等手段,合理利用风压、热压实现自然通风或机械辅助式自然通风,实现医院建筑环境的控制。广东省深圳市某新区医院建筑设计方案大量利用开敞、半开敞空间,局部架空等办法,见缝插针地布置绿化庭院,解决了大部分空间的自然采光通风需要(图5)。此外,还通过设置地面采光通风口和光导照明系统作为补充,如地下车库、洗衣房、三层b超诊室和等候空间,以期达到白天少开灯、大部分时间无需空调的节能减排目的。

    二、从医院建筑总体规划形态、建筑空间布局、建筑形体优化与细部设计等方面,注重湿热气候特点的医院建筑设计方法探索

    建筑空间布局与功能科室的资源共享。医院建筑空间布局应注重医疗资源的共享、空间的合理共享、后勤保障共享,营造共享、兼容、丰富的空间环境,实现使用功能和效率的最大化,节约医院运行成本。如广东省深圳市某新区800床医院建筑设计方案,强调相近功能的科室集中布置,共享医疗资源,实现使用功能和效率的最大化。如:为急诊服务的检验室、b超室、x光室及小型ct室与医技集中布置,拥有与急诊联系密切的流线;住院楼标准护理层拥有两个护理单元,病人休息空间与医辅用房在同一护理层得到充分共享。

    1注重适应湿热地区气候特点的医院建筑总体规划形态

    三、结语

    建筑空间布局与医疗功能分区的有机结合。功能分区明确,流线组织洁污分流,使医院建筑空间布局与医疗功能分区有机结合。依据医疗功能需求及相关规范要求,合理布局、区域功能相对独立,形态布局有助于有特殊要求的功能区域,独立通风空调系统,保证空气质量要求,便利医院感染控制。科学的就医流程,降低运行成本,节省资源。

    以湿热地区医院建筑整体布局的科学性为目标,探讨医院建筑总平面设计。充分考虑建筑与周边道路、周边建筑等环境的相互影响。在合理组织交通流线,合理功能分区布局的前提下,重点探讨医院不同功能建筑间相互联系与影响之关系,营造湿热地区适宜的微气候环境,节能降耗。医院建筑的功能分区、建筑和道路的布局、建筑朝向、建筑间距、建筑体形、主导风向、太阳辐射热、建筑外部空间环境构成等方面综合优化布局,探讨适应湿热地区气候特点的医院建筑总体布局方法。以广东省深圳市某新区800床医院建筑设计方案为例(图1),设计小组在方案总体规划形态推敲的过程中,除了从功能流线组织、周边环境限定等角度考虑外,方案设计阶段聘请建筑技术专业人员配合,运用计算机模拟分析技术对多方案进行分析比较,针对湿热地区气候特点,分析夏季场地内部热环境和风环境耦合关系,经过方案的对比和重组,综合得出了既功能布局合理(图2),又易于营造舒适热环境的建筑群体的组合方式:顺应用地形状,科研办公区、住院区和院内生活区放置于夏季主导风向的上风向,形体舒展,利于通风;门诊医技区形体紧凑,缩短医疗流线,节省用地。特别是半开敞的医院街(图3),建筑体块导风效果良好,主要空间没有明显漩涡区,不仅有助于营造良好的微气候环境,也有利于医院日常运营的节能降耗。在医院建筑规划布局之初,结合地方气候特点,把节能放在本位,实现人工环境与自然环境的动态平衡。