趙劍峰，李曉穎，顧祥紅

（大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116622）

大連大學(xué)附屬新華醫(yī)院綠色建筑設(shè)計與實踐

趙劍峰，李曉穎，顧祥紅

（大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116622）

面對能源利用、環(huán)境污染和使用者舒適要求等一系列問題，綠色建筑的概念正逐步推廣并得到社會認可。本文以大連大學(xué)附屬新華醫(yī)院項目為例，分析如何因地制宜地在醫(yī)院項目上實踐綠色建設(shè)，并分析醫(yī)院建筑環(huán)境、能源、資源及室內(nèi)環(huán)境等方面適宜技術(shù)的可能性。

綠色醫(yī)院；被動式設(shè)計；能源系統(tǒng)；技術(shù)經(jīng)濟

1 綠色醫(yī)院發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

自上世紀末以來，綠色建筑設(shè)計理念逐漸成為建筑行業(yè)設(shè)計的主流思潮。無論是在人類環(huán)境會議，還是聯(lián)合國發(fā)展大會等國際會議上，都要求在建筑設(shè)計中對環(huán)境問題加大關(guān)注力度。“綠色”理念，可持續(xù)發(fā)展思想，成為新時代建筑的設(shè)計要求。我國的綠色建筑設(shè)計在近十年內(nèi)已經(jīng)有了長足進步。由最初的探索性“綠色建筑”設(shè)計，逐漸發(fā)展過度到形成綠色建筑理論、評價標準的共識，現(xiàn)在已經(jīng)形成較為完整的設(shè)計體系。

醫(yī)療類建筑設(shè)計屬于特殊的建筑設(shè)計類型，綠色醫(yī)院建筑設(shè)計是醫(yī)院“綠色化”的根基。2003年美國醫(yī)療行業(yè)首先提出了世界第一個針對醫(yī)療建筑的可以量化的綠色設(shè)計和評價標準。中國醫(yī)院協(xié)會醫(yī)院建筑分會與WHO也在2010年舉辦的南昌會議上，也已確定了共同推動我國綠色醫(yī)院建設(shè)的目標。目前國內(nèi)已有多個城市展開了綠色醫(yī)院建設(shè)與評價標準的探索，2012年由原衛(wèi)生部和住建部編制《綠色醫(yī)院建筑評價標準》（國家標準），對該類型建筑的綠色發(fā)展起到科學(xué)系統(tǒng)的指導(dǎo)、引領(lǐng)作用。

如何通過諸如被動式設(shè)計減少能源負荷等技術(shù)手段，更加合理地規(guī)劃和設(shè)計醫(yī)院建筑，在其全壽命周期內(nèi)為醫(yī)護、醫(yī)療人員提供健康、舒適、安全的工作和醫(yī)療環(huán)境，營造良好的室內(nèi)外環(huán)境及建筑功能布局和人性化設(shè)計，并具有節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)的設(shè)計要求，顯得尤為重要。

2 醫(yī)院建筑適宜技術(shù)及應(yīng)用

大連大學(xué)附屬新華醫(yī)院始建于1953年，近年來一直保持著良好的發(fā)展態(tài)勢，病床使用率始終維持在95%以上。但目前新華醫(yī)院還存在諸如醫(yī)院場地、建筑設(shè)計布局不合理；安全隱患嚴重；基礎(chǔ)設(shè)施老化等一系列問題。場地不能合理有效利用，水資源環(huán)保不能達標，水資源浪費嚴重，熱力管網(wǎng)功能不夠、效率低下等問題與國家目前倡導(dǎo)的綠色建筑發(fā)展方向嚴重背離。

根據(jù)市領(lǐng)導(dǎo)對新華醫(yī)院新建項目的指示精神，該項目定位為一座集醫(yī)療、教學(xué)、研究、保健和康復(fù)為一體的“高水平現(xiàn)代化、特色鮮明的三級甲等綜合性醫(yī)院”。成為該城區(qū)的西北部醫(yī)療中心、急救中心、檢驗中心，以及城區(qū)西北部基層衛(wèi)生服務(wù)樞紐。

新醫(yī)院項目選址于大連市甘井子區(qū)南關(guān)嶺街道轄區(qū)內(nèi)，大連市甘井子區(qū)體育新城西南側(cè)，規(guī)劃中的嵐嶺路南側(cè)，朱琪路西側(cè)。建設(shè)規(guī)模總用地面積60010.45 m2，建筑面積64187 m2，床位500張。建設(shè)內(nèi)容是包括門診醫(yī)技樓、住院部和行政教學(xué)樓三個單體建筑在內(nèi)的主體工程、裝飾裝修工程、電氣工程、給排水工程、采暖工程、通風(fēng)空調(diào)工程、消防工程、電梯工程及建筑智能化等工程建設(shè)。紅線內(nèi)室外公共共享工程包括開關(guān)站、污水處理站、換熱站、消防水池及泵房站設(shè)備、道路工程、綠化工程、景觀工程、生命廣場、供氧站和路燈等配套工程均由市體育新城衛(wèi)生中心項目建設(shè)指揮部統(tǒng)一建設(shè)，項目效果圖如圖1所示。

圖1 項目效果圖

在綠色建筑設(shè)計方面，考慮到與《綠建標準》相適宜的技術(shù)應(yīng)用，以及關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟性，采用一系列功能與技術(shù)一體化的綠色建筑設(shè)計方案，從場地節(jié)地規(guī)劃、節(jié)能外墻設(shè)計、水資源利用與保護、花園式景觀優(yōu)化設(shè)計等幾方面，建造出節(jié)能高效、環(huán)境優(yōu)美的綠色醫(yī)院。

2.1 園區(qū)規(guī)劃和景觀環(huán)境

2.1.1 場地選址與布局

項目選址大連市甘井子區(qū)，西北部，外部交通路網(wǎng)明確，有多部公交車通達。場地出入口距離已建成公交站點都不超過500 m。同時距離大連新建地鐵2#線路項目200 m，交通設(shè)施便捷。

建筑風(fēng)環(huán)境對于行人的舒適性與安全、建筑的節(jié)能和污染物的擴散等都具有很大影響。大連市屬于暖溫帶季風(fēng)氣候，冬季主導(dǎo)風(fēng)向是北風(fēng)和東北風(fēng)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向是南風(fēng)和西南風(fēng)，過渡季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向是。醫(yī)院建筑群整體布局采用南向偏東朝向。門診醫(yī)技樓位于規(guī)劃南側(cè)，住院部位于規(guī)劃北側(cè)，行政教學(xué)樓位于規(guī)劃西側(cè)。

采用PKPM軟件對于醫(yī)院建筑群進行了室外風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬分析，建筑總體流場較為合理。冬季、夏季和過渡季工況下，建筑物周圍人行區(qū)域距地1.5 m高度處的風(fēng)速小于5 m/s，風(fēng)速不會對人的舒適性產(chǎn)生影響，能夠滿足不影響人們正常室外活動的基本要求；建筑物前后風(fēng)壓基本為2~5 Pa，對建筑的自然通風(fēng)有較好的促進作用；考慮到區(qū)域內(nèi)無明顯的風(fēng)區(qū)，不會導(dǎo)致污染物的堆積，符合國家《綠色建筑評價標準》，模擬分析工況見表1。

建筑群體依據(jù)功能作用的不同，采用小高層和多層相結(jié)合，半集中式布局，兼顧醫(yī)療流程的便捷和使用空間的舒適性。建筑總平面布局以較便捷的街巷關(guān)系維系，各部分可達性明確簡潔高效。其中門診樓采用圍合的院落式關(guān)系，形成內(nèi)外不同的共享空間，一方面增加了建筑功能用房可采光房間比例；另一方面也增設(shè)出個適合病患及家屬休憩、病患與醫(yī)護交流的空間。這樣的圍合關(guān)系對于冬季風(fēng)力較大的區(qū)域氣候環(huán)境，應(yīng)該是較好的應(yīng)對措施。

表1 模擬分析工況

2.1.2 景觀環(huán)境

與原來建設(shè)的醫(yī)院相比，城際新區(qū)開發(fā)建設(shè)的醫(yī)院項目具有更大的設(shè)計空間。規(guī)劃設(shè)計中對場地的景觀環(huán)境給予了充分的重視和關(guān)注。場地東側(cè)預(yù)留用地被規(guī)劃為大型綠地廣場樣態(tài)，既可以緩解病患及家屬心情，同時也是園區(qū)空氣濾清、噪聲隔離、塵菌消解、乃至微氣候優(yōu)化的有效措施和手段。規(guī)劃中綠化廣場綠地面積約2.6萬m2，綠地率達到43.42%，綠地景觀設(shè)計主要依據(jù)以下原則：

（1）植物選擇

選擇適合本地區(qū)的喬灌木植物為主要樹種，能夠較快適應(yīng)區(qū)域氣候環(huán)境，保證成活率。如法國梧桐、銀杏、云杉、芙蓉等；

（2）營造空間

注重喬灌木植物搭配，包括樹種高低的形態(tài)搭配和季節(jié)搭配，依此營造出多樣化綠植覆蓋的豐富的外部空間和多彩的空間圍合界面。

（3）功能依托

不同功能區(qū)域選取適合的植物，保證能與園區(qū)不同功能區(qū)域形成對接。例如：園區(qū)內(nèi)主要道路行道樹注意調(diào)整種植間距和行植序列韻律、節(jié)奏，減噪隔離；停車場注意遮陰和尾氣凈化要求等。

（4）集中綠化

規(guī)劃設(shè)計了園區(qū)中心的景觀綠地廣場，形成集中的綠化區(qū)，進而真正改善園區(qū)微氣候環(huán)境。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與節(jié)能措施

2.2.1 空調(diào)水系統(tǒng)能源形式

醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)具有運行時間長、新風(fēng)量大、負荷大等特點，其能耗是一般公共建筑的1.6～2倍。醫(yī)院建筑對能源需求具有自身特點，間歇與連續(xù)并具。不僅日常用電量較大，包括照明、電梯（扶梯）、空調(diào)、設(shè)備等，還有燃氣、燃油等需求保證蒸汽、熱水、消毒、洗滌、廚房等。

針對本項目特點，設(shè)計采用了電制冷+市政管網(wǎng)供熱+熱水鍋爐輔助。此種方式技術(shù)較成熟，夏季采用電制冷，空調(diào)負荷；冬季市政管網(wǎng)供熱保障好，并可以經(jīng)熱交換，提供60/50℃熱水供空調(diào)系統(tǒng)。在過渡季節(jié)依靠自建鍋爐輔助采暖。缺點是對管網(wǎng)依賴較大，用電量較大。

2.2.2 新風(fēng)節(jié)能技術(shù)

（1）變頻技術(shù)

在醫(yī)院空調(diào)總負荷中的新風(fēng)負荷較大（約占總負荷量的20%～40%），過量的新風(fēng)會加大空調(diào)負荷并最終增大能耗。設(shè)計中根據(jù)醫(yī)院的人流數(shù)量的變動情況進行實時的數(shù)據(jù)分析，在主要的建筑功能空間，諸如門診大廳、病房、急診、輸液等區(qū)域的新風(fēng)系統(tǒng)上，增設(shè)二氧化碳傳感器，以變頻工作方式調(diào)節(jié)室內(nèi)新風(fēng)的進風(fēng)量，減少大量新風(fēng)造成的不必要能耗。

（2）熱回收系統(tǒng)

在醫(yī)療病房、行政辦公等區(qū)域，針對新風(fēng)與排風(fēng)的氣體總量設(shè)置熱管顯熱熱回收系統(tǒng)，利用排風(fēng)與新風(fēng)的溫差，對新風(fēng)進行預(yù)熱、預(yù)冷處理，降低新風(fēng)荷載。采用這種熱回收技術(shù)，空調(diào)節(jié)能率顯著提高，計算數(shù)據(jù)可以達到25%～30%，投資較少，投資回收期短。

2.2.3 可再生能源利用

大連地區(qū)太陽能資源屬于II類資源豐富區(qū)，建筑設(shè)計綜合考慮建筑屋面形式、日照遮擋等情況的影響，充分利用太陽能系統(tǒng)進行生活熱水預(yù)熱，應(yīng)對醫(yī)院建筑熱水需求量大的問題。

（1）在建筑屋面設(shè)置平板超導(dǎo)抗凍式太陽能取暖系統(tǒng)。平板式太陽能熱水系統(tǒng)采用頂水出水法，雖然熱水管網(wǎng)與自來水管網(wǎng)互相串通，但熱水壓力與冷水壓力不受自來水壓力波動影響，始終保持一致，混合閥調(diào)好水溫后水溫度穩(wěn)定。平板太陽能集熱器熱工作狀態(tài)優(yōu)于傳統(tǒng)的真空管、熱管、U型管等類型集熱器，不僅節(jié)約用煤，也形成減少二氧化碳、碳粉塵等有害物質(zhì)排放的社會效益。

建筑設(shè)計中將平板型太陽能集熱器設(shè)計成建筑構(gòu)件，實現(xiàn)太陽能利用與建筑形態(tài)的有機結(jié)合，適合多層、高層大型太陽能熱水系統(tǒng)，是太陽能與建筑一體化的典范。高效平板式集熱器可以用于產(chǎn)生熱水，熱風(fēng)及供暖。

（2）設(shè)計選用太陽能供熱工程輔助電加熱器（或利用天然氣鍋爐余熱作為輔助加熱能源）作為輔助加熱設(shè)備，克服了傳統(tǒng)容積式水加熱器帶有滯水區(qū)，容易滋生軍團細菌繁殖生長的環(huán)境的缺陷。

2.2.4 其他節(jié)能手段

綜合考慮各項節(jié)能手段，項目設(shè)計中應(yīng)用了其他滿足綠色建筑的節(jié)能技術(shù)。包括：

（1）建筑裝修一體化設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容涵蓋病房樓、門診樓、行政教學(xué)樓、地下車庫四部分組成。其中：病房樓地下一層地上九層，門診樓地下一層地上四層，行政教學(xué)樓地下一層地上四層，總建筑面積約77142 m2，地上60859 m2，地下16283 m2。

（2）合理開發(fā)利用地下空間，減少地面停車，設(shè)計集中的地下停車場。地下建筑面積16283 m2，占比27%，主要功能除停車外，兼顧人防、設(shè)備機房等。其中，行政樓地下全部為地下停車庫。停車采用錯時停車方式，提高使用率，并減少對地面步行空間和活動場地的占用。

（3）通風(fēng)設(shè)備、末端設(shè)計及能耗計量。對區(qū)域的各類能耗的用量分類進行統(tǒng)計，通過監(jiān)管系統(tǒng)對醫(yī)院建筑內(nèi)的空調(diào)機組，風(fēng)機，水、氣泵等的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和節(jié)能控制。照明系統(tǒng)采用感應(yīng)式或延時式等方式自動監(jiān)控，保證節(jié)能運行。

監(jiān)管系統(tǒng)主要包括能耗分析系統(tǒng)、能耗報警能耗成本統(tǒng)計重點設(shè)備能耗監(jiān)測等。

2.3 室內(nèi)熱環(huán)境及采光環(huán)境

建筑方案設(shè)計在滿足功能的前提下，綜合考慮采光和節(jié)能問題。

2.3.1 建筑圍護結(jié)構(gòu)

（1）合理確定適宜的建筑體型系數(shù)，盡可能減少外墻面積占建筑形體總表面積的比例，從建筑形態(tài)上達到良好的節(jié)能水平。

（2）屋面采用60厚擠塑聚苯板保溫層，減少屋面冬季熱量流失和夏季熱輻射；

（3）外墻采用250后蒸壓砂加氣混凝土砌塊砌筑墻體，并在熱橋部位外貼60厚巖棉復(fù)合保溫板，設(shè)計參數(shù)要求保溫板的燃燒性能等級為A級（不燃）；

（4）根據(jù)建筑體型的不同朝向，針對性選擇不同輻射指標的幕墻玻璃材料，適當(dāng)加大可開啟面積促進自然通風(fēng)。

（5）在人流出入頻繁的外門口、地下車庫出入口等處設(shè)置門斗或熱風(fēng)幕，門窗洞口縫隙、墻梁樓板間隙采用保溫材料封堵，以減少能量損耗。

2.3.2 室內(nèi)自然采光

自然采光對于醫(yī)療類建筑尤為重要。本項目在通過被動式設(shè)計手段形成室內(nèi)有效合理的自然采光，降低了建筑自身的照明能耗，減少負荷的同時，也能帶來更加適宜的自然光源，滿足病患及醫(yī)護人員的心理、生理需求。

主體建筑采用集中式多天井平面布局，減少占地又有效回避大進深建筑對內(nèi)部功能空間的采光不利因素，并形成內(nèi)院功能用房的有效遮陽和防眩光。經(jīng)過建筑建模日照分析，滿足建筑采光標準要求的面積超過90%。

3 結(jié)語

通過對大連大學(xué)附屬新華醫(yī)院新建項目綠色建筑適宜技術(shù)的分析研究可以看出，綠色建筑設(shè)計與建造，不應(yīng)該是綠色建筑標準技術(shù)的堆疊，更需要對項目本身需求有較嚴謹?shù)姆治?，并進行多方案比較研究。在建筑設(shè)計過程中，只有在對具體設(shè)計要求各個方面，包括風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境、熱環(huán)境、能源消耗情況、用地情況等多方面進行了充分分析的前提下，最終才能甄選出較為適合的應(yīng)對策略和組織方式。

[1]閆寧,王蓓,著.醫(yī)院項目綠色建筑適宜技術(shù)的應(yīng)用與實踐[J].綠色建筑,2015(5):46-49.

[2]姜莎.“四節(jié)”在新建綠色醫(yī)院建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑智能化與節(jié)能技術(shù),2015(09):46-50.

[3]和衛(wèi)彥.綠色醫(yī)院建筑設(shè)計要點解析[J].節(jié)能技術(shù),2014(05):41-46.

[4]邵文晞.綠色醫(yī)院建筑設(shè)計初探[J].浙江建筑,2011(11):53-56.

Practice of Appropriate Green Building Technology of Xinhua Hospital Affiliated to Dalian University

ZHAO Jian-feng,LI Xiao-ying,GU Xiang-hong
（College of Civil andArchitectural Engineering,Dalian University,Dalian 116622,China）

The concept of green building is gradually promoted and has gained wide acceptance,such as energy utilization,environment pollution and comfort requirements,etc.With Xinhua hospital affiliated to Dalian University project as an example,this paper discusses the methods with the possibility of the practice of green construction is analyzed,and the hospital construction environment,energy,resources and possibility of appropriate technology for indoor environment.

green hospital;passive design;energy system;technical and economic

TU246.1;TU201.5

：A

：1008-2395(2016)06-0030-04

2016-11-21

趙劍峰（1971-），男，副教授，研究方向：綠色建筑設(shè)計與既有建筑綠色化改造、公共建筑設(shè)計。