Design strategy for low-energy ventilation and cooling of hospitals

Abstract

What is the potential for incorporating low-energy ventilation and cooling strategies into the design of new hospitals? How would such strategies cope with a changing climate? Natural ventilation is promoted by the UK National Health Service (NHS) in its recently launched carbon reduction strategy. NHS energy targets are reviewed in the context of UK national and international targets. Examination of the targets suggests customary environmental design strategies for new hospitals will not deliver the performance required. Perceived barriers to the implementation of more naturally driven environments in healthcare buildings are discussed, particularly the risk of air-borne cross-infection. Environmental design propositions for specific clinical and non-clinical space-types are created, catalogued, and aggregated into a typical plan component, their ventilation and energy performance modelled and factored to the scale of a 200-bed hospital to current NHS service delivery policies. The exercise suggests 70% of net floor area of small-to-medium-sized acute hospitals could be naturally ventilated. A hybrid ventilation strategy may serve a further 10% of net floor area. Patients and staff may benefit from more naturally sustained environments. Indications of the predicted comparative energy performance, potentially reduced to 38 MJ/100 m³, and capital and life cycle costs are provided. Quelles sont les possibilités d'intégration de stratégies de ventilation et de refroidissement basse consommation dans la conception de nouveaux hôpitaux? Comment de telles stratégies permettraient-elles de faire face à un climat en évolution? La ventilation naturelle est encouragée par le NHS (Service National de Santé du Royaume-Uni) dans sa stratégie récemment lancée de réduction du carbone. Les objectifs énergétiques du NHS sont examinés dans le contexte des objectifs nationaux et internationaux du Royaume-Uni. L'examen de ces objectifs suggère que les stratégies de conception environnementale habituelles pour les nouveaux hôpitaux n'assureront pas les performances requises. Il est discuté des obstacles perçus à la mise en place dans les bâtiments de santé de cadres de vie et de travail fonctionnant de manière plus naturelle, et en particulier du risque de surinfection aérogène. Des propositions de conceptions environnementales destinées à des espaces-types cliniques et non cliniques spécifiques sont créées, cataloguées et rassemblées en un élément de plan type, leurs performances en termes de ventilation et d'énergie étant modélisées et factorisées à l'échelle d'un hôpital de 200 lits conforme aux politiques actuelles de fourniture de prestations de santé du NHS. L'exercice suggère que 70% de la surface nette habitable des hôpitaux de court séjour petits et moyens pourrait être ventilée naturellement. Une surface nette habitable supplémentaire de 10% pourrait être desservie grâce à une stratégie de ventilation hybride. Les patients et le personnel pourraient bénéficier d'un cadre plus naturellement pérenne. Des indications sont fournies concernant le rendement énergétique comparé prévu, qui pourrait être ramené à 38 MJ/100 m³, les coûts d'immobilisation et les coûts du cycle de vie. Mots clés: infection aérogène, rendement énergétique, hôpitaux, systèmes environnementaux hybrides, coûts du cycle de vie, ventilation naturelle, refroidissement passif