在4月22日地球日這一天，美國衛生與公眾服務部及其氣候變化與健康公平辦公室與白宮合作，呼吁醫療保健部門，包括醫院、衛生系統、供應商、制藥公司和其他行業利益相關者，致力于解決氣候危機。他們要求各組織承諾到2030年將溫室氣體(GHG)排放量減少一半，到2050年實現零排放。

此外，企業組織被要求公開報告其進展，完成供應鏈排放清單，為其設施和社區制定氣候適應計劃，并指定一名執行領導負責這項工作。

簡單地說，原因是醫療建筑，尤其是醫院，消耗了大量的能源，是典型商業辦公樓的兩倍到四倍以上，是典型小學的10倍。

醫院通過現場燃燒燃燒化石燃料，釋放出二氧化碳(最常見的人類活動引起的溫室氣體)作為燃燒的產物，主要用于為建筑物空間供暖。

醫院也消耗大量的電力，這間接導致了發電廠產生的二氧化碳排放。除了燃燒產生的二氧化碳，醫療建筑排放的其他溫室氣體包括甲烷(主要以天然氣管道泄漏的形式)；一氧化二氮(麻醉氣體)；以及在冷卻器、冰柜和空調系統中用作制冷劑的氟化氣體。

溫室氣體將熱量滯留在大氣中。向大氣中排放溫室氣體會增加被捕獲的熱量，從而導致氣候變化。如果醫療保健行業是一個獨立的國家，它將成為世界第五大溫室氣體排放國。

氣候變化對健康的影響日益明顯，包括：

過敏季節增多

不斷變化的疾病載體

食物和水傳播疾病增加

不斷上升的心理健康和壓力障礙

氣候變化引起的日益嚴重的天氣事件對健康的影響，尤其是醫療保健系統提供有效服務的能力下降。

雖然地球日的承諾是自愿的，但許多其他地區正在制定減少溫室氣體排放的法規。例如，在美國加州，超過50個地區已經通過法律，禁止建造帶有天然氣連接的新建筑(包括醫院)。其他州要求越來越嚴格的能源法規。通過這些努力，這些地區正在推動設施減少與現場燃燒有關的溫室氣體排放，以及利用燃燒發電的公用事業發電廠產生的電力消耗。

還有一些區通過減稅、增加建筑面積津貼或加快審批等方式獎勵排放量較低的建筑。一些國家通過罰款或公開披露和建筑能源評級等級(類似于衛生部門對餐館的評級)來懲罰排放量較高的企業組織。

例如，2022年1月，美國華盛頓州和科羅拉多州以及31個市政當局組成了白宮建筑性能聯盟（White House Building Performance Coalition）。目標是在其管轄范圍內實施能源消耗和溫室氣體排放績效標準。這些正在考慮中的標準可能會取代傳統的建筑能源規范，傳統的建筑能源規范通常使用規定的設計特征和施工檢查來提供可預測的能源消耗。此外，這些規定將適用于現有建筑物，而不僅僅是新建或翻新的建筑物。

重要的是建筑物的實際能源消耗和由此產生的源排放，而不是建筑物的預期運行方式。這種模式的轉變可能會改變業主/運營商與設計和建造其建筑的團隊之間的期望。當建筑物的實際能源消耗超過建筑物設計和施工團隊的預測時，業主很可能會向這些各方尋求幫助。

減少二氧化碳排放（和其他溫室氣體）的過程被稱為“脫碳”。那么，如何實現醫院運營建設的低碳化呢？

醫療保健領域脫碳最明顯的工具之一是通過節能和提高效率——減少來自化石燃料來源的運營能源使用將減少二氧化碳排放。

其中許多措施是眾所周知的，只是必須更加嚴格和廣泛地應用。例如，它們包括：

絕緣和構造良好的建筑圍護結構，特別是減少玻璃作為墻體材料

集成高效照明

通過在低占用率/下班時間減少氣流來改進HVAC系統的控制

另一種脫碳策略是使用現場可再生能源系統來減少公用事業中化石燃料產生的能源數量；然而，很少有醫療保健建筑有足夠的空間在現場產生所有能源。這些可再生能源系統可以通過光伏板發電，而太陽能集熱器可以產生供暖和生活使用的熱水。

同時，由于醫院的內部發熱負荷（燈光、設備和人員）或多或少全天候運行，因此醫院的大部分空間全年都需要空調。

因此，矛盾的是，空調和供暖系統同時運行。在大多數醫院，冷凍水系統提供冷卻。冷凍水通過空氣處理器從空氣中除去熱量，循環水回到冷卻器，并通過冷卻塔從系統中排出熱量。

減少天然氣使用的一種方法是從冷卻塔中回收熱量，并將其輸送回供暖系統。這可以通過一種特殊的“熱回收”制冷機或通過水對水熱泵來實現。該系統利用電力將這種能量從冷卻塔系統轉移到加熱系統。冷卻塔排出的熱量與供熱系統所需的熱量不完全同步，需要蓄熱(通常在儲水箱中)。

推動可再生能源

另一種脫碳途徑是減少與發電廠運營相關的碳排放。這意味著不再使用化石燃料發電。這可以包括公用事業規模的可再生能源，例如風能或太陽能，以取代化石燃料發電廠。隨著這些可再生能源系統的成本與化石燃料技術的成本持平，許多公用事業公司正在減少與發電相關的二氧化碳排放量。

事實上，在美國許多州已經制定了可再生能源組合標準，要求其管轄下的公用事業公司逐步增加每年產生的可再生能源電力的數量，從而減少其二氧化碳排放量。

在通往純清潔能源電網的道路上仍然存在許多障礙，主要是通過儲能系統的應用來消除太陽能和風能系統的可中斷性問題。然而，醫療保健系統可以通過提倡從為其設施提供服務的公用事業中產生更多的可再生能源來加快這一進程。

由于公用電網的溫室氣體排放量正在下降（許多區域電網變得“更清潔”），這導致了另一種迅速獲得動力的脫碳戰略：有益的電氣化。該戰略的重點是將供暖系統（包括生活用水和空間供暖）從化石燃料（例如在鍋爐或熔爐中燃燒天然氣）轉換為來自低碳排放電力的電力。對于每個項目來說，不僅要評估建筑物使用的能源，還要評估為該建筑物服務的發電廠消耗的能源，這一點很重要。

醫院電氣化的一個有益例子是使用熱泵技術代替化石燃料。一家典型的北美醫院大約有一半的現場能源消耗來自燃燒天然氣，主要是為了提供再加熱以維持空間溫度。燃燒能還預熱新鮮空氣、加濕、消毒和烹飪。

醫療建筑設計如何影響氣候變化

電氣化的影響

醫療建筑電氣系統顯然會受到各種系統向電氣化轉變的影響。在最簡單的層面上，消除燃燒化石燃料產生的排放將需要從電源中提供更多的能量，并最終從非排放電源中提供。因此，建筑電氣系統的所有元素都需要增長。

這種變化的幅度和速度將難以預測，因為我們對醫療機構中的全電氣化廚房等方面的經驗很少。盡管如此，建筑業主和設計師現在必須積極轉向全電氣建筑。

美國國家消防協會研究基金會最近的一份報告發現，至少醫療保健電氣系統的某些組件使用過時的需求因素，導致電氣系統規模過大。

這些影響在更高級別的系統中增長，新的應急發電機的規模通常是它們將服務的實際負載的三到四倍。這些問題只會隨著向這些系統添加更多負載而加劇，對設計人員現在必須考慮的空間和成本產生明顯的影響。

另一個可能影響醫療電氣系統的電氣化趨勢是電動汽車數量的激增。經濟學人智庫估計，2022年電動汽車的數量增加了51%，盡管受供應鏈挑戰的限制。

美國政府于2021年8月宣布了一項非約束性目標，即到2030年使電動汽車占新車銷量的一半。最近通過的基礎設施投資和就業法案為該目標提供了激勵措施。

隨著電氣化的發展，工作人員、患者和車隊車輛對帶充電器的空間的需求將會增長。對醫療保健電氣系統的需求將顯著增加。這將需要更大程度地擴展醫療電氣系統。

隱含碳

雖然我們現在討論的大部分內容都與建筑物在建造后的整個生命周期中排放的運營碳有關，但隱含碳排放發生在建筑物入住前的制造和建造過程中。

事實上，根據Architecture 2030匯編的數據，隨著能源效率的不斷提高導致運營碳排放量下降，隱含碳的相對份額將在未來10年內增長到全球建筑相關排放量的近75%。因此，如果不解決隱含碳問題，就很難實現2030年的碳減排目標。

“隱含碳”是指產品生命周期中所有溫室氣體排放量的總和。這涉及采礦、提煉、加工和制造，以及運輸、安裝、維護和廢棄后處置它們。它包括所有溫室氣體的排放，其中許多溫室氣體的變暖效應比二氧化碳大，盡管排放量較小。

與新建建筑相比，再利用和改造現有建筑產生的隱含碳排放量通常減少50% 至 75%。對于新建筑，大部分隱含碳存在于建筑物的結構系統中。

只關注三種材料的低碳替代品——混凝土、鋼材和鋁，它們產生了全球總排放量的 23%（大部分來自建筑環境）——產生了最多的結果。替代品包括補充膠凝材料，例如飛灰、礦渣和磨碎的消費后玻璃；混合水泥；大量木材；或者簡單地使用更少的混凝土。

重新思考MEP，制冷劑的選擇

在地基、結構和外墻覆層之后，MEP（Mechanical, Electrical & Plumbing，暖通、電氣、給排水等）系統在建筑項目中貢獻了第二大隱含碳量。該行業仍在努力確定MEP系統在減少隱含碳方面將發揮的作用。由于不同材料的數量以及進入任何給定設備的廣泛供應鏈，量化MEP系統中的隱含碳量具有挑戰性。

此外，大多數MEP系統傾向于使用更多材料以更高效率運行。例如，許多冷卻器在其管束中使用更多銅的情況下以更高的效率運行。當管道較大且靜壓較低時，風扇使用的能量較少，從而增加了使用的金屬板的磅數。因此，雖然傳統觀點通常是減少材料的使用量并尋找含碳量較低的替代材料，但這可能不是MEP系統減排的最佳方法

制冷劑選擇作為減少制冷劑泄漏對環境影響的一種方法得到了推動。這是因為具有較低全球變暖潛能值 (GWP) 的制冷劑越來越多地用于新設備。

如果要進行真正的生命周期碳評估，則必須結合運營排放的貢獻（基于制冷劑選擇和設備效率之間的關系）來看待這些影響。

許多醫療保健建筑幾乎都在不斷翻新和改造，以適應不同的治療方式和功能變化。這種正在進行的翻新在建筑物的整個生命周期中幾乎持續不斷地增加建筑物的隱含碳。因此，這些改造成為試圖將含碳量降至最低時的另一塊拼圖。

無害

大幅減少運營碳和隱含碳的需求很重要。實現這一目標的時間表也是如此（以避免氣候變化造成災難性影響）。這些目標將需要付出巨大的努力，并致力于擺脫一切照舊的做法，尤其是在建筑環境中。

由于其巨大的碳足跡以及“首先，不造成傷害”的使命，醫療保健行業需要帶頭。