医院门诊大厅形式复杂多样,而现代化的综合性大型医院由于用地紧凑,大多使用相对集中的空间布局。因此我们按照罗运湖的《现代医院建筑设计》中的分类,将门诊大厅简化成3种空间形式,分别是合厅式、联厅式和街厅式。
合厅式
合厅式是指所有挂号、问询、交费的功能都整合在一个相对完整的大厅内,并以此作为贯通整个建筑的中庭式综合大厅。各科诊室及办公部门等环绕中庭布置,使得建筑空间开阔明亮,整体布局一目了然。
青岛大学附属医院的合厅式门诊大厅
联厅式
联厅式是由几个不同的厅联在一起形成的空间形式,由中庭大厅向左右延伸形成联体空间,不同的厅通过连廊或者交叉组合的形式联结,每个厅都有自己不同的功能。
北京大学人民医院门诊楼联厅式门诊大厅
街厅式
街厅式也是目前应用最多的医疗街的概念,这种形式其实就是一个纵向的长厅,门诊前端扩大面宽为门厅,结合中庭,布置人流较密集的挂号、取药等功能,其余功能诊室在医疗街两侧分别布置。
林州市人民医院门诊楼街厅式门诊大厅
那么,哪种形式的门诊大厅最耗能呢?
我们针对医院建筑能耗中的空调与采暖能耗进行研究,通过软件模拟的办法,找寻在满足建筑热环境的基础上能耗最少的建筑空间组合形式。
门诊大厅的空间量
门诊大厅所占的空间量与很多因素有关,在高度一定的前提下,一般以人均面积指标来对其进行控制,以满足正常的使用功能和集散功能。贾登辉的《现代大型综合医院门诊部医学模式与建筑设计研究》一文中提及,大厅面积为门诊总人次数×高峰时间门诊患者人次占比(约0.3)×患者挂号取药停留百分比(0.35)×1.5m2。若门诊总人次为A,则大厅面积为0.3×0.35×1.5m2×A=0.1575Am2。
以笔者正在研究的北京大学人民医院门诊楼为例,其2017年的年门诊量为265万人次,则日门诊量约7200人次,按照大厅面积计算公式,我们可以得知大厅的适宜面积约为1200m2。
本次我们的模拟研究也将在北京大学人民医院现有建筑面积和层高的基础上,对其进行简化和重组,来得出建筑能耗与门诊楼建筑空间形式的相互关系。
门诊大厅的建筑模拟形式
根据以上3种空间形式,为方便软件模拟,按照上文所描述,将带有大厅的医院门诊楼设置为每层面积5200m2,层高5层的长方形体块,大厅面积则为1200m2。根据不同的空间形式分别形成以下3种布局方式,分别对应合厅式、联厅式和街厅式。其中各个体块中厅所占的容积是一样的,同时也控制每个厅不沿建筑外墙布置和设置顶部采光天窗的变量相同。
三种门诊大厅空间形式布局模拟图
医院门诊楼建筑热环境假设
针对医院门诊部公共空间(主要包括门诊大厅空间及候诊空间)的热环境,《综合医院建筑设计规范》(GB 51039-2014)、《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2015)、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)等规范均有明确的相关规定。因此,在软件模拟过程中,我们按照表1所示的标准值来设定模拟温度。
不同季节温湿度标准
LT法与LT-cn法简介
LT法是一种建筑能耗评估方法,通过假定建筑各类特性来推导出建筑能耗与建筑设计要素的函数关系。该方法在英国2000年出版的Energy and Environment in Architecture-A Technical Design Guide中首次提出。国内学者郭晋生等在LT发的基础上,结合我国的气候特征及相关建筑节能设计规范,编制出LT-cn建筑设计能耗分析法,本文将用LT-cn的分析方法对上文中不同的建筑空间形式进行模拟分析。
LT-cn建筑能耗分析法是采用一组LT-cn 曲线,用于测算建筑能耗。在建筑设计的过程中,当建筑体块形成后,只要假设一个窗墙比便可在LT-cn曲线表读取到对应的建筑照明、采暖、空调以及建筑总能耗指标(年每平方米一次能源消耗数值),本次模拟中为了展示不同建筑空间带来的能耗差异,故窗墙比均采用0.3。
三种门诊大厅空间形式下的功能区间布局模拟图
建筑模拟环境设定
根据医院的特点及规范要求,时间温度设置如下:
工作时间
|
制冷温度设定
|
采暖温度设定
|
8:00—17:00
|
26℃
|
18℃
|
根据北京市建筑规范要求,外围护结构参数设置如下:
外墙
|
外墙传热系数K [W/(m2•K)]
|
0.45
|
外窗传热系数K [W/(m2•K)]
|
1.4
|
屋顶
|
屋顶传热系数K [W/(m2•K)]
|
0.40
|
天窗传热系数K [W/(m2•K)]
|
2.0
|
建筑模拟能耗数据
三种门诊大厅空间形式能耗数据对比
|
顶层
|
非顶层
|
顶层
|
非顶层
|
面积(m2)
|
面积(m2)
|
供暖能耗指标 (kWh/ m2a)
|
供冷能耗指标 (kWh/ m2a)
|
供暖能耗指标 (kWh/ m2a)
|
供冷能耗指标 (kWh/ m2a)
|
合厅式
|
南
|
756
|
3024
|
14.41
|
19.26
|
8.66
|
17.05
|
北
|
628
|
2512
|
21.32
|
18.48
|
15.31
|
15.54
|
东
|
376
|
1504
|
19.57
|
19.66
|
13.45
|
17.22
|
西
|
376
|
1504
|
18.47
|
21.07
|
12.46
|
18.84
|
中
|
671
|
2684
|
11.32
|
28.64
|
12.95
|
18.03
|
非被动区
|
1190
|
4760
|
20.84
|
13.69
|
15.07
|
11.65
|
联厅式
|
南
|
756
|
3024
|
14.41
|
19.26
|
8.66
|
17.05
|
北
|
628
|
2512
|
21.32
|
18.48
|
15.31
|
15.54
|
东
|
376
|
1504
|
19.57
|
19.66
|
13.45
|
17.22
|
西
|
376
|
1504
|
18.47
|
21.07
|
12.46
|
18.84
|
中
|
841
|
3364
|
11.32
|
28.64
|
12.95
|
18.03
|
非被动区
|
1020
|
4080
|
20.84
|
13.69
|
15.07
|
11.65
|
街厅式
|
南
|
756
|
3024
|
14.41
|
19.26
|
8.66
|
17.05
|
北
|
628
|
2512
|
21.32
|
18.48
|
15.31
|
15.54
|
东
|
340
|
1360
|
19.57
|
19.66
|