摘要:根据可持续发展理念,节能与环保设计是医院设计中的重要环节,本文以秭归县人民医院金缸城院区的绿色节能环保设计策
根据可持续发展理念,节能与环保设计是医院设计中的重要环节,本文以秭归县人民医院金缸城院区的绿色节能环保设计策略作为案例进行探讨。秭归县位于中国湖北省宜昌市,地处川鄂咽喉、 长江西陵峡两岸,是三峡库区首县。金缸城新城位于中心老城区北侧 , 本次建设的金缸城院区是秭归县政府根据卫生区域规划和三峡后续规划,结合秭归县社会经济发展实际,批准新建的集医、教、研、预防保健、应急救援、康复于一体的现代化综合医院,一期建设床位 800 张。项目规划用地总面积约80000平方米 ,其中一期规划用地面积为 56923平方米。
节能环保、绿色生态系统工程离理念的运用一个成功的建筑必须摒弃纯装饰的语汇 , 应是现代化技术与空间景观形象的完美融合体。建筑物的形体设计及周围的环境设计,提供了一个有效的内外部循环系统。本方案设计不仅考虑中央空调运行时如何为患者和医生提供符合卫生洁净的室内环境 , 还通过平面布局中的小进深南北向布局模式、贯穿的庭院空间、与庭院空间相连通的医疗主街开放空间以及地下采光天井 , 使建筑最大限度地享受自然通风采光。在炎热的夏季 , 庭院的热空气上升后通过开启的外窗系统进入主楼 , 将产生一个压力环来帮助建筑的制冷系统 , 同时东西向竖向贯穿的线条起到遮阳作用 , 对减少夏季强烈的阳光照射十分有利。被动式节能策略建筑生态策略:遮阳、通风及太阳能的利用是有效而传统的绿色建筑设计手法。建筑南向布置,迎合季节主导风向,通过建筑内部的气流组织,促进室内通风。景观带由绿地植被、卵石跌水、屋顶绿化和下沉庭院等多种元素组成,是调节建筑微气候、解决建筑通风采光、降低能耗最核心的生态策略。建筑中部设天井,主街沿公共大堂中庭展开,使其具备自然采光通风条件。建筑屋顶的太阳能集热板可以直接将太阳能转化成热能,为建筑供应热水,减少对市政能源的依赖。
节能建筑策略:1节能策略潜力根据宜昌气候数据得出:宜昌市位于夏热冬冷地区,年平均气温为 16.6℃。1 月份气温最低,月平均气温为 5℃。7 月 ~8 月气温最高,多在27℃ ~30℃之间,平均最高气温在 32℃左右。宜昌市主导风向为东向。结合项目类型,对策略进行分类分析,选择适合项目的策略:
被动太阳能得热策略:适当的吸收太阳能可以减少冬季的制冷负荷;
墙体蓄热策略:蓄热墙体在白天吸收环境热量,将热量储存在墙体内,减少夜间的室内降温,从而增加建筑的舒适区域;
自然通风策略:自然通风可以增加人体的热舒适范围,通过风压和热压两种通风方式,增加建筑的通风量。
焓湿图中(图 1)横坐标是气温 , 纵坐标是绝对湿度 , 倾斜的虚曲线表示相对湿度 , 自下而上为0%~100%。焓湿图中浅蓝色的点代表的是全年逐时的温湿度状态点 , 随气象数据变化。黄色区域内为舒适区。其他颜色区域代表使用不同策略后的舒适范围。
2场地风环境分析对场地风环境进行模拟分析(图 2):冬季人行区域的风速小于 5m/s,风力放大系数小于 2 ;过渡季、夏季不出现漩涡及无风区。
对室内气流组织进行分析:可以对候诊区、大厅等空间的气流组织进行分析,选择适合的末端位置和形式;在人流密集的空间以及实验室安装 CO2、PM2.5 污染物探测器进行数据采集和分析,实现室内污染物超浓度报警,并与新风系统联动,保证室内空气质量;在过渡季,主要功能间 60% 以上房间的自然通风换气次数不小于 2 次 /h,减少过渡季的能耗。
3医疗建筑室内采光分析医疗建筑的一般病房的采光不应低于采光等级Ⅳ级的采光标准值,侧面采光的采光系数不应低于2.0%。选取建筑的标准病房进行采光分析,结果满足要求。在门诊大厅,为减少建筑的天窗采光和侧面采光对大厅的室内光环境造成不良影响,对建筑进行眩光分析,针对眩光影响的部位,确定光源位置,进行遮挡设计。同时,还采用 IES 能耗模拟软件对建筑大厅的 冷暖负荷进行分析,建筑围护结构热工性能、室内温度、内扰及相关运行时间参照标准设置,得出建筑负荷详见表 1。建筑大厅的夏季冷指标和冬季热指标属于合理范围,天窗与连接地下一层的走廊没有给空间负荷带来大的影响。 主动式节能策略及高效的能源管理系统主动式节能策略:1空调系统能效方面在空调系统能效方面,冷水机组能效比节能标准值高 6% 以上,多联机能效比节能标准值高 8% 以上。在不同区域设置排风热回收装置,可以充分利用能量。在泵机设备选型方面,风系统、水系统变频,泵和风机均达到 2 级节能要求。在节能变压器方面,三相配电变压器满足现行国家标准《三相配电变压器能效限定值及能效等级》(GB 20052)中的 2 级节能评价值要求。
2电梯节能控制方面在电梯节能控制方面,采用节能电梯,多台电梯采用群控系统控制,扶梯采用变频调速拖动,自动启停,与建筑的 BAS 系统连接并进行监控。在过渡季免费制冷方面,全空气空调系统能够实现全新风或变新风运行,且排风系统可与新风量的调节相适应,过渡季节可以采用改变新风送风温度、优化冷却塔供冷的运行小时数及调整供冷温度等节能措施。
3照明节能方面在照明节能方面,主要功能房间采用高效节能灯,走廊、楼梯间、门厅、大堂、地下停车库等人员密集的公共场所的照明控制采用智能灯光控制系统,分区、定时、感应控制。
高效的能源管理系统:医院设置有能源管理平台,对建筑各部分能耗、用水、室内外环境的相关数据进行监测、计量;对重点设备和支路能耗进行实时监测,对其能效指标进行评价。通过对能耗历史数据进行细致的分析,并预测下一阶段的用能情况,为管理者的决策提供数据支持。
节约水资源:为了节约水资源,医院的用水器具均选用用水效率等级达到 2 级的产品。医院还整体运用海绵城市设计原理,实现了雨水的就地渗透、残留、收集、利用等,从源头控制,就地收集、就地处理、就地回用,减少管线造价和二次污染风险。
秭归县人民医院金缸城院区的设计充分利用了山地地形,减少了对自然山地的破坏 ; 充分考虑了地域特点,利用阳光、自然通风、植被等生态因子;积极利用绿色材料及先进设备;引入标准化、模块化设计理念,创造成本可控、适用性强的生态设 计 , 营造了高效、智能化的医疗环境,创造了人性化、舒适化的绿色交流空间。同时,设计还通过对场地风、光、水、能、植被物种的技术模拟分析,以及自然通风采光、海绵城市等大量被动式节能措施的运用,以较低的成本打造了一所人文宜居的绿色生态医院。资料来源《中国医院建筑与装备》第03期杂志。作者及单位:张曼 江虹
北京建筑大学
周超 王晓启
中国中元国际工程有限公司
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