从20世纪70年代初的全球性能源危机以来,可持续发展和绿色医院的设计理念已经历了多年的不断发展。同时,近数十年来世界范围内各种严重自然灾害及公共突发事件频发,引发的公共突发卫生事件造成城镇设施损毁、人民生命财产损失、社会安全隐患。作为国内医院建筑专业设计团队,“绿色医院”与“安全医院”也是我们始终关注并付诸研究与实践的话题。
1、绿色医院
绿色医院建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源,合理规划、精心设计、确保功能、遵守流程;最大限度地保护环境和减少污染;提供安全、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的医院建筑。
针对近期医院建设规模大,建设速度快,投资相对紧的特点,我们根据项目工程规模与功能要求,结合所在地域环境特点采取因地制宜对策选用可适宜技术而避免采取高技术、高投入的误区,有针对性的在一些工程实践中对资源节约、环境友好采用绿色技术,以实现绿色医院。绿色技术涵盖建筑及各机电专业,以下列举几个案例:
●开敞公共空间
在中央空调广泛使用的今天,如果医院大堂不使用空调,其效果是人们难以想象的。在南方亚热带地区,利用冬季气温较高的特点,我们设计了开敞的医院公共空间。这方面案例包括在昆明、粤北、厦门等地区的项目。
在广东省韶关市的粤北人民医院住院楼和门急诊综合楼的项目设计中,针对项目所在地区的气候特点,经比较分析后取消了中央大堂的中央空调系统,而采用大堂与两侧露天内院相通的布局形式,通过高层底部“自然气流”的
组织,使大厅夏季凉爽宜人,并使大楼的自然采光通风达到很好的效果,从而节省空调费用,达到节能的目的。
在福建医科大学第二附属医院东海分院项目设计中,将出入院大厅、医疗主街设计成半开敞灰空间,利用自然通风形成对流,省略中央空调系统。考虑当地有季节性台风,可能会形成大堂内紊流,采用计算机模拟室内气流进行分析。
粤北人民医院开敞大厅
粤北人民医院开敞骑楼
●天井的利用
大型医院建筑往往功能复杂、体量较大,通常的设计中往往会产生很多不能自然通风采光的暗房间。这些区域主要依赖人工照明与通风设施,大面积常年运行会造成较大能耗。在设计中应重视这一点,结合项目情况适当采取措施。
粤北人民医院住院大楼护理单元结合患者活动室在适当位置设置天井,使护士站宽敞明亮,改善复廊式布局的自然采光通风条件,提高室内环境品质。
北京朝阳医院门诊楼用地局促,在平面密集布局的设计中,通过设置天井及底层的架空空间,形成了有效的自然通风采光,避免了建筑内部大量耗能空间,大大降低了医院的能耗和日常运行成本,同时提供了良好的就医环境。
北京朝阳医院门诊楼的天井使内部空间敞亮
●天然能源的利用
太阳能取之不尽用之不竭,是洁净的绿色能源,开发利用太阳能既可节约能源,又可减少常规能源的消耗和对环境的污染,有利于保持生态平衡,因此有巨大的经济效益和社会效益。太阳能热水器使用安全,无公害、无污染、免人操作。大面积安装使用太阳能热水器,可为建筑物隔热,降低建筑物顶层室温。在常年日照时数较大的地区,适合采用太阳能供热水方式。
太阳能集热板采用热管真空管集热板,热管真空管是金属芯玻璃真空集热管的一种形式,它是一种高效的太阳能集热元件,具有工作温度高、承压能力大、耐冷热冲击、抗冰雹、全年工作等独特的优点。供水系统由集热器组、储热水箱、循环泵和管路、电气控制仪、辅助加热设备等组成,当供水温度低于60°C时,采用蒸汽辅助加热。
医院手术室、营养厨房、中心供应以及病房区等对热水供应的要求差异较大,使用时间也不同,需要分别设置热水供应系统,以确保供应热水系统万无一失。手术室的刷手池采用恒温混水阀,恒温出水。
粤北人民医院住院大楼及门诊综合楼、孙逸仙心血管医院等项目设计中,成功采用了太阳能集热系统供应生活热水的方式。
粤北人民医院住院大楼屋顶太阳能集热板
总之,绿色医院设计是一个系统化工程,不仅要遵循现行有关绿色建筑的规范和标准;更重要的是需要结合项目各方面情况综合分析,总结出适合该项目的技术手段与方法,而不是盲目增加投资,把绿色医院做成高成本的医院,让投资者望而怯步。
2、安全医院
医疗设施在应对各类突发事件中起着不可替代的作用,对安全医院的研究,正是在这一需求的基础上展开。世界卫生组织和泛美卫生组织认为安全医院是“在自然灾害发生期间和紧接着的阶段依然能够在自身的基础设施之上提供服务并全面运转的医疗机构”。 决定建筑物在各类突发事件中是否安全、是否具有应急响应能力,需要全系统从整体考虑。换句话说,设计的概念从一开始就必须是考虑周全。为了保持医院的正常运作尤其发生突发事件时的应急救援,必须注意建筑物包括各个系统的整体安全性规划与设计。
研究从环境背境入手,针对不同的灾害特点进行归纳与分析,从区域医疗总体规划、灾害风险分析、防灾系统建立入手,涵盖医院选址、总平面规划、科室布局设计、细部节点等规划与建筑方面的设计概念与措施,同时也涉及相关专业包括结构、给水排水、电气照明、信息网络、采暖通风与空调、热力与医疗气体、医疗设备安装与防护等各个方面,针对各类风险防范规划设计,进行成本投入与经济分析。以下列举部分研究内容:
● 安全医院的选址
从区域(辖区)范围进行危险性评估对于此管辖与服务范围内存在的毒物污染扩散风险予以分析,包括易产生爆炸燃烧产生有害气体的化工企业、存放高风险产品的仓储站房,可能产生核泄漏的核发电厂,石油瓦斯矿井喷发等等。
评估这些工矿企业潜在的火灾、爆炸、泄漏污染危险,明确污染毒剂危险品的种类,灾难可能涉及的范围,对人员造成伤害类别,发生事故时可能采取的应对措施,估计事故发生时可能产生人员伤亡的数量,污染侵害的程度等。
另外,大城市人口密集的地区,包括大型公共建筑包括车站、航空港、交通枢纽、商场、体育中心等皆存在有遭受恐怖袭击的目标,这些风险涉及范围,产生人员伤亡时如何疏散、如何施救,也应列入危险性评估范围。
● 安全医院的规划
建筑物的主要出入口,尤其是急诊部(中心)的出入口应当留有足够宽度的道路或设置入口广场,该入口处或广场应能满足发生灾难时出现群死群伤,多部急救车同时到达运送多位伤病员前来救治的情况,在一般情况下应在急诊部,急救中心的出入口设置专用道路及专用停靠区域并以黄色斜纹线表示,注明非急救车辆禁止在此区域停靠占用。
在大型综合医院中,一般均设有入口广场及若干片绿地,可以根据应急予案规划,考虑发生灾难应急时利用入口广场及绿地的部分空间。
医院建筑内有一些用房在应急时可以改换作为应急医疗空间,如教学医院的教学用房,示教室、护士学校,部分办公用房等在紧急情况下有可能腾空临时改为应急医疗用房,必要时可以根据条件设置预留公用系统及医疗气体管线与接口。
● 急诊部设计
按照现代急救医学理念,医院的急诊部(急救中心)应体现现代急救医学对病伤员进行筛分,按伤病情轻重进行分流,以最快的时间最短捷的路径,对患者进行诊断抢救,求得最佳的救治效率与效果。
新建的急诊部(急救中心)一般将一般急诊与重症急诊(由急救车运送)的病伤者分设有两个不同的入口。适当扩大急诊部(急救中心)入口厅,这不仅仅方便平时急诊转运病人,而且在发生一般性灾难事故时有可能利用此扩大的空间开展抢救工作,必要时应在此空间内预先规划交通空间与流程并在栓上或墙面布置电气与医疗气体管道与接口以配不时之需。
北京朝阳医院规划总平面
北京朝阳医院地下一层急诊部
● 结构安全设计
采用不规则的平面与体型的建筑,将可能在地震力的作用下发生偏转与扭曲,对建筑物造成不利影响而引起破坏。因此,在平面及体型规划与设计中应尽量选择规则平面,采用简洁体型并使其刚度均匀,不发生突变以避免在发生地震时产生破坏。在北京对口援建工程四川什邡人民医院设计中,采用简洁、规则的平面与体型并使其刚度均匀,不发生突变以避免在发生地震时产生破坏。
四川什邡人民医院 鸟瞰图
新型免震结构
与传统隔震技术相比,新型橡胶垫隔震技术对保护建筑物结构与非结构系统,保护建筑安全发挥良好性能。在301医院的9051工程中,病房楼采用国产减震垫,已建成并投入使用,成为我国首座采用此技术的医院。
解放军总医院9051工程南区病房楼建筑面积约15000m2,地上八层(含设备层),地下一层(不含底部隔震层)。隔震设计中,地下一层采用罕遇地震下隔震结构支座底部的竖向力、水平力和力矩进行计算。在采取有效连接方式的条件下,可以利用隔震层作为管道层。隔震支座以上上部结构主体与周围土体完全脱开,地下室与交通竖井之间完全脱开。由于增加了基础隔震系统,在隔震层中采取一定的技术措施后,如调整橡胶垫的布置,调整增减带铅芯支座的布置和数量,就可以控制上部结构的扭转作用,提高上部结构的抗震性能,且不影响建筑功能。采用隔震结构,虽然投资略有增加,但提高了耐震安全性,耐震水准提高了一个档次,为结构在大震下仍能正常运转提供了可能性。
解放军9051工程南区病房楼隔震基础剖面图
隔振垫布置图
总之,为了实现安全医院的建设目标,使医院在发生各类突发事件时在传统与非传统安全方面都具备有足够的抗御能力,不仅需要将安全性概念贯彻在建筑设计与结构设计中;还要涵盖各个专业,包括给排水、暖通和空调、电气、弱电、医疗气体等整个体系,从系统设计、物资储备、细部节点等等都要进行风险评估,作脆弱性分析并做出相应的应对措施,才有可能使医疗设施的安全措施可靠有效,经济可行。
中国中元医疗建筑研究所一直致力于国家有关医院建筑规范、标准的编制,以及医院项目前期咨询、有关医院建筑课题的研究工作,并将研究付诸实践。不仅在大型综合医院,尤其在山地医院、专科医院,以及老医院改造等方面积累了丰富的经验。这支年轻而具活力的团队近年来取得了明显成效,为提升中元医疗品牌及社会影响力做出了积极的努力。