亞熱帶地區醫院建築設計研究論文

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21世紀已進入了第2個10年,我國醫療服務體系正進行一系列改革,全國各地開展了不同規模和類型的醫療設施的建設高潮,尤其是珠江三角洲發達經濟區,醫院建設快速增長,醫院建設標準不斷提高。然而,與規模和速度相比,我國在醫療設施注重氣候特點的設計研究的理論與方法等還不盡人意,建築規模不斷擴大、建築能源消耗急劇增加,面對嚴峻的現狀,在滿足醫療功能需求與環境舒適條件下,追求能源消耗最小化,實現人工環境與自然環境的有機平衡,是濕熱地區醫院建築設計的必然選擇。醫院建築是功能非常複雜的公共建築,投資大,涉及醫療、建築工程、管理、設備等多種學科與技術,以高效率與高技術、高情感為目標。世界各國都在尋求發展適合本國國情的醫療體系,希望能夠合理分配與有效地利用醫療保健資源,希望能通過提高服務效率,降低運行費用。因此,現代醫院建築設計,在更好地適應不斷髮展與變化的醫療保健需求同時,應注重地方氣候特點,跟上社會經濟與環境發展的步伐。在醫院建築的規劃設計中,實現高效率、快節奏、節能降耗、降低運營成本已成為現代醫院建築追求的目標。隨着我國經濟的發展,社會的進步以及醫療技術的不斷更新,醫院建築在滿足目前的功能需求的同時,注重地方氣候特點,節能降耗,是目前我國醫院建築設計的重要課題,也是實現濕熱氣候地區醫院建築規劃與設計可持續發展的必經之路。

亞熱帶地區醫院建築設計研究論文

一、在保證特殊醫療空間環境要求下,注重自然採光和適宜的自然通風(或機械輔助式自然通風),減少電力消耗,是亞熱帶地區醫院建築綠色設計的重要內容

中國是發展中的大國,人口數量巨大,資源有限。“綠色”的概念,也就是可持續的概念,本身強調的就是實事求是和因地制宜。中國各地的氣候條件、地理環境、自然資源、城鄉發展生活水平等都有巨大差異,在生態節能技術上必須考慮注重地方氣候特點。亞熱帶地區濕熱氣候特點,對醫院建築節能的不利因素是夏季炎熱、太陽輻射強、潮濕的室外空氣等;有利因素為春秋季清涼室外氣温適宜、季節風有良好的通風效果、太陽能資源豐富及晝夜輻射不同等特性。富有濕熱地區氣候特點的建築如雲南的“幹闌”建築及“一顆印”式住宅、廣東等地區的傳統民居、騎樓等,特點都是夏季自然通風、防熱、遮陽、防雨、防潮等。當今綠色建築逐漸成為建築的發展趨勢,隨着2011年,中國的《綠色醫院建築評價標準》的出台,綠色醫院建築設計已獲得業內普遍關注。但有些醫院建築設計為迎合綠色建築設計潮流,只注重單純節能技術的應用(太陽能、光電板等),對醫院建築的實際運行成本和醫院建築壽命週期內的總成本缺乏清醒認識。而與其它相對複雜、昂貴的生態技術相比,自然通風(或機械輔助式自然通風)是當今生態建築所普遍採用的一項比較成熟而廉價的`技術措施,自然通風可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內温度,帶走潮濕氣體,達到人體熱舒適,有利於降低能耗,降低污染,走可持續發展之路。同時新鮮、清潔的自然空氣(新風),方便排除室內的污濁空氣,有利於人的生理和心理健康。醫院是診治各種病症病人之地,更需要有良好的環境質量,使人不會受到醫院有害環境的危害。濕熱地區的醫院建築設計應通過建築形式、建築與夏季主導風的夾角、各功能建築的佈局、建築空間造型、維護結構形式、建築細部設計、綠色植物搭配等手段,合理利用風壓、熱壓實現自然通風或機械輔助式自然通風,實現建築環境的有效控制。

醫院建築不僅功能複雜,能耗構成亦十分複雜,各類能源消耗中,電力消耗占主導地位,為醫院能源消耗的主要能耗。而在電力消耗中,又以空調和照明系統能耗為主要,醫院空調系統能耗偏大是公認的普遍問題。可見,從醫院建築設計的角度,降低空調系統和照明系統的能耗,是濕熱地區醫院建築設計的關鍵內容,是醫院建築節能的重點。除了按實際需求設計照度,採用高效節能燈具等措施外,從醫院建築佈局出發,儘量減少完全封閉的黑房間,注重自然採光。亞熱帶地區某些新建醫院,通道、病人等候等公共區域缺乏自然採光,室外晴天白日,室內卻不得不燈火通明,造成了能源浪費。空調製冷技術的誕生,標誌着人類從被動地適應自然氣候發展到主動地控制建築微氣候。但近年來,濕熱地區新醫院建設,不分科室,對空調的過分依賴和使用,是當今醫院建設必須解決的重要問題。濕熱地區醫院建築在設置全年空調系統等方面,它們能源消耗非常高,如果能在這部分能源消耗做適當控制,所獲得的經濟效益與環境效益是巨大的。在保證特殊醫療空間環境要求下,注重自然採光和適宜的自然通風(或機械輔助式自然通風),減少電力消耗,是濕熱地區的醫院建築綠色設計的重要內容。如,綜合醫院門診部內存在大量公共通過性的空間,這些空間的熱舒適度及空氣質量要求不如醫技部門用房那麼高,因此,在醫院門診部內是完全有條件並且有必要通過自然通風手段來達到既能改善室內空氣質量,又能滿足人體熱舒適度要求,同時能有效降低能耗的效果。在濕熱地區綜合醫院的交通、等候等公共空間,合理的自然通風組織,可有效調節建築室內的氣流效果、温度分佈,對改變室內熱環境的滿意度可以起到明顯的效果。自然通風的實現是一種依賴於建築的朝向、平面佈局等設計效果,良好的建築設計才能有助於增強室內自然通風的效果。

二、從醫院建築總體規劃形態、建築空間佈局、建築形體優化與細部設計等方面,注重濕熱氣候特點的醫院建築設計方法探索

1注重適應濕熱地區氣候特點的醫院建築總體規劃形態

以濕熱地區醫院建築整體佈局的科學性為目標,探討醫院建築總平面設計。充分考慮建築與周邊道路、周邊建築等環境的相互影響。在合理組織交通流線,合理功能分區佈局的前提下,重點探討醫院不同功能建築間相互聯繫與影響之關係,營造濕熱地區適宜的微氣候環境,節能降耗。醫院建築的功能分區、建築和道路的佈局、建築朝向、建築間距、建築體形、主導風向、太陽輻射熱、建築外部空間環境構成等方面綜合優化佈局,探討適應濕熱地區氣候特點的醫院建築總體佈局方法。以廣東省深圳市某新區800牀醫院建築設計方案為例(圖1),設計小組在方案總體規劃形態推敲的過程中,除了從功能流線組織、周邊環境限定等角度考慮外,方案設計階段聘請建築技術專業人員配合,運用計算機模擬分析技術對多方案進行分析比較,針對濕熱地區氣候特點,分析夏季場地內部熱環境和風環境耦合關係,經過方案的對比和重組,綜合得出了既功能佈局合理(圖2),又易於營造舒適熱環境的建築羣體的組合方式:順應用地形狀,科研辦公區、住院區和院內生活區放置於夏季主導風向的上風向,形體舒展,利於通風;門診醫技區形體緊湊,縮短醫療流線,節省用地。特別是半開敞的醫院街(圖3),建築體塊導風效果良好,主要空間沒有明顯漩渦區,不僅有助於營造良好的微氣候環境,也有利於醫院日常運營的節能降耗。在醫院建築規劃佈局之初,結合地方氣候特點,把節能放在本位,實現人工環境與自然環境的動態平衡。

2注重亞熱帶地區醫院功能與空間佈局的優化設計

建築空間佈局與醫療功能分區的有機結合。功能分區明確,流線組織潔污分流,使醫院建築空間佈局與醫療功能分區有機結合。依據醫療功能需求及相關規範要求,合理佈局、區域功能相對獨立,形態佈局有助於有特殊要求的功能區域,獨立通風空調系統,保證空氣質量要求,便利醫院感染控制。科學的就醫流程,降低運行成本,節省資源。

建築空間佈局與功能科室的資源共享。醫院建築空間佈局應注重醫療資源的共享、空間的合理共享、後勤保障共享,營造共享、兼容、豐富的空間環境,實現使用功能和效率的最大化,節約醫院運行成本。如廣東省深圳市某新區800牀醫院建築設計方案,強調相近功能的科室集中佈置,共享醫療資源,實現使用功能和效率的最大化。如:為急診服務的檢驗室、B超室、X光室及小型CT室與醫技集中佈置,擁有與急診聯繫密切的流線;住院樓標準護理層擁有兩個護理單元,病人休息空間與醫輔用房在同一護理層得到充分共享。

建築空間佈局與自然條件利用。鑑於醫院全天候運營的需要和佈局的特殊性,室內採光通風所需的能耗相當巨大,濕熱地區醫院建築自然採光與通風的優化設計,與醫院建築空間形態佈局密切相關。建築主體朝向應朝向或接近當地夏季主導風向,綜合利用風壓與熱壓通風原理,利用半開敞庭院、天井等手段,來解決科室單元自然通風問題。單體功能建築在確保使用功能的同時,獲得良好的自然採光。在保證需要恆温恆濕及潔淨度等特殊要求的功能空間設計要求前提下,在過渡季節,儘可能地靠室外新風調整室內温度,利用室外較涼的空氣,滿足部分散熱較大設備和人員比較密集科室與區域冷温需求,從而減少製冷設備系統運行所帶來的能耗,儘可能使用“免費空調”。建築空間佈局設計注重濕熱地區醫院建築良好微氣候環境的營造,在充分考慮夏季與過渡季節建築通風的同時,注重防止冬季冷風的不利影響。

3注重亞熱帶地區醫院建築形體優化與細部設計

結合醫療功能佈局,進行亞熱地區的醫院建築形體優化與細部設計,如針對不同醫療功能部門開窗位置與形式,通過優化設計,以有利於自然採光與通風,達到節能效果。從建築構件形式、窗户的開口朝向、開窗方式、開窗面積及導風板設置均對科室單元的自然通風效果有很大影響。在夏季非高温時段,部分區域利用夜間温度較低自然冷風,利用建築物自身的結構蓄冷與細部構造,預先進行通風、降温、換氣,保持區域良好的空氣質量。通過建築形式、建築與夏季主導風的夾角、周圍建築的佈局、建築空間造型、維護結構形式、建築細部設計、綠色植物搭配等手段,合理利用風壓、熱壓實現自然通風或機械輔助式自然通風,實現醫院建築環境的控制。廣東省深圳市某新區醫院建築設計方案大量利用開敞、半開敞空間,局部架空等辦法,見縫插針地佈置綠化庭院,解決了大部分空間的自然採光通風需要(圖5)。此外,還通過設置地面採光通風口和光導照明系統作為補充,如地下車庫、洗衣房、三層B超診室和等候空間,以期達到白天少開燈、大部分時間無需空調的節能減排目的。

三、結語

能源危機、環境問題、建築能耗與可持續發展等問題不斷在建築界內提及,社會發展對建築建造提出的時代性需求,就是在滿足舒適度需求下,如何節能降耗。注重地方氣候特點的醫院建設可以有效地節能、減排,提高醫院的綜合效率,降低醫院的運營費用。從長遠來看,如果醫院建設不能採取有效措施控制醫院的能源消耗,將會使醫院的經營面臨越來越大的壓力。患者對醫院的就醫環境、醫護人員對工作環境舒適程度的要求不斷提高,如果僅靠空調進行環境控制,醫院的能耗將不斷上升。因此,減少能耗、節約運行成本,成為醫院運行發展的需要。注重適應地方氣候特點的醫院建築設計,不僅可以營造健康舒適的醫療環境,節能降耗,走可持續發展之路,同時還有助於豐富建築設計手段和拓寬建築設計思路,幫助建築師創作出更科學、更具地域文化特色的綠色建築作品。