西北地區(qū)幼兒園建筑節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)踐

王國(guó)榮，王克風(fēng)

（1.蘭州理工大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，蘭州 730050；2.蘭州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，蘭州 730070）

0 引言

西北地區(qū)與我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)中的北方和南方地區(qū)地域環(huán)境有明顯的差異。它地處內(nèi)陸，東西距離很長(zhǎng)，區(qū)內(nèi)高原面積廣大，有大興安嶺等山脈與東部平原相隔，這種位置和地形決定了從海洋上吹來(lái)的夏季風(fēng)基本上不能到達(dá)這里，而且，越往西距離海洋越遠(yuǎn)，受海洋的影響就越小。所以，常年氣候干旱、冬季寒冷是西北地區(qū)最突出的自然特征。因此，西北地區(qū)的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)，必須適應(yīng)西北地區(qū)的氣候特征，既不能照搬嚴(yán)寒地區(qū)的建筑形式，也不能照搬夏熱冬暖及海洋性氣候地區(qū)的建筑形式，更不能照搬四季如春的溫和氣候地區(qū)的建筑形式。

自從建設(shè)部發(fā)布建筑設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，由于不同地區(qū)氣候條件等的差異故對(duì)建筑節(jié)能的要求及力度不同，設(shè)計(jì)達(dá)到的深度及最終的效果也不同，所以建筑節(jié)能系統(tǒng)正在逐步形成。

目前，國(guó)內(nèi)的建筑節(jié)能方針主要是針對(duì)居住建筑和大型公共建筑等能耗較大的建筑類型，而對(duì)于托幼類建筑等一般性公共建筑，科研人員一直沒(méi)有給予重視。據(jù)調(diào)研，現(xiàn)在大部分的幼兒園僅僅重視提高師資力量等軟件設(shè)施，往往會(huì)忽略建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量差、建筑能耗高、不能為孩子們提供一個(gè)人性化的空間場(chǎng)所等諸多問(wèn)題。為此，本文將探討如何應(yīng)用適宜的建筑節(jié)能技術(shù)，在改善托幼建筑室內(nèi)環(huán)境舒適度狀況的同時(shí)，切實(shí)地做好其節(jié)能設(shè)計(jì)工作。

1 西北地區(qū)幼兒園節(jié)能設(shè)計(jì)原則及構(gòu)想

進(jìn)行節(jié)能節(jié)地建筑設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師的節(jié)能意識(shí)應(yīng)貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程中，因此不僅要了解和掌握具體的節(jié)能技術(shù)措施，還應(yīng)將這些技術(shù)手段巧妙地運(yùn)用到方案的構(gòu)思中。這種意識(shí)不僅能激發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)作靈感，同時(shí)，也會(huì)使具體設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步優(yōu)化，因而獲得事半功倍的效果。

簡(jiǎn)單地講，節(jié)能節(jié)地的宗旨在于有效地利用資源，盡可能地減少浪費(fèi)，這種浪費(fèi)主要包括兩個(gè)方面：一方面是指建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不合理設(shè)計(jì)造成的能耗上升，另一方面包括室內(nèi)空間設(shè)計(jì)的不合理、利用率低造成的浪費(fèi)等。因此，發(fā)展適宜的建筑節(jié)能技術(shù)，降低建筑能耗，提高建筑舒適度應(yīng)是當(dāng)前社會(huì)節(jié)能領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

1.1 總平面節(jié)能設(shè)計(jì)

我國(guó)北方地區(qū)較南方來(lái)說(shuō)，氣候寒冷、早晚溫差較大，但卻擁有較豐富的太陽(yáng)能資源，如能加以充分利用，無(wú)疑可大大降低用于冬季采暖的能耗。針對(duì)這一點(diǎn)，以往大多數(shù)幼兒園建筑體型在總平面設(shè)計(jì)時(shí)多采用分散型布局，一般由中心走廊相連，這樣既可以圍合出多個(gè)庭院空間，也能為孩子們創(chuàng)造一個(gè)尺度宜人的表演空間，另外還可利用增大面寬來(lái)獲取日照和自然通風(fēng)換氣，以改善室內(nèi)環(huán)境，保障幼兒園用房的衛(wèi)生要求。這樣做的代價(jià)是外圍護(hù)面多，造成散熱快、熱損失大的缺點(diǎn)，另一方面為滿足日照間距，占地面積也相應(yīng)增加，造成了對(duì)土地資源的浪費(fèi)等。此外，幼兒園建筑在總平面布置時(shí)應(yīng)盡量采用南北朝向布置，也應(yīng)控制建筑物的體形系數(shù)不超過(guò)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，否則，為了加強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能也會(huì)增大建筑成本。所以在總平面節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用集中式的布置方案，希望從根本上降低上述的種種浪費(fèi)。

1.2 兒童生活單元節(jié)能設(shè)計(jì)

方案設(shè)計(jì)階段是節(jié)能設(shè)計(jì)最重要的階段，建筑的體型系數(shù)和窗墻面積比則是這一階段要考慮的兩個(gè)重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，幼兒園建筑平面功能設(shè)置是否恰當(dāng)，也是節(jié)能的一個(gè)重要途徑。

在進(jìn)行幼兒活動(dòng)單元節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，可以將生活單元中的活動(dòng)室和臥室布置在南區(qū)，自身爭(zhēng)取了好的朝向，并附加了太陽(yáng)能暖房，然后打破以往分散式布局，而在其東、北、南三面均圍繞布置一些幼兒園的輔助用房，以減少生活用房的散熱面。同時(shí)注意墻面開(kāi)窗，南向的窗洞稍微放大以爭(zhēng)取較多采光，而東西向盡量減少窗洞的面積以控制太陽(yáng)輻射得熱等。

2 節(jié)能設(shè)計(jì)具體措施

2.1 采光井的設(shè)計(jì)

集中式的方案在進(jìn)深方面?zhèn)€別房間在采光和通風(fēng)上存在一些問(wèn)題，為了補(bǔ)充活動(dòng)單元日照及自然通風(fēng)，可以考慮設(shè)置幾道各有趣味的采光井，進(jìn)一步通過(guò)玻璃和鏡面引光、引熱，從而使生活用房能得到雙面的采光和通風(fēng)。此外上部的采光天窗不僅改善了光照環(huán)境，又情趣盎然，給室內(nèi)充滿了光影變化和勃勃生機(jī)，也能給孩子們一個(gè)豐富的空間。

2.2 自然空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

北方冬季需要采暖，傳統(tǒng)幼兒園建筑采暖系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思路是“供得上，關(guān)得住”，自由調(diào)控能力非常差，采暖既不能隨著室外溫度變化而進(jìn)行調(diào)節(jié)，也不能在夜間孩子們回家后關(guān)閉幼兒園采暖系統(tǒng)，從而造成能源的巨大流失。因此需要對(duì)采暖系統(tǒng)設(shè)置有效的控制手段，大思路不僅是“供得上，關(guān)得住”，還要“控得有效”。

所以，為了減少幼兒園建筑通過(guò)窗戶自然換氣的熱損失，可以考慮在進(jìn)行幼兒生活用房設(shè)計(jì)時(shí)采用自然空調(diào)系統(tǒng)來(lái)組織建筑物內(nèi)部的通風(fēng)換氣。自然空調(diào)系統(tǒng)是由一條掩入土中的雙套管組成，內(nèi)筒是排氣管，外筒是進(jìn)氣管，外筒高出地面端部有一捕風(fēng)裝置，它是為了兜風(fēng)而設(shè)，內(nèi)筒高出外筒部分可以涂成暗色來(lái)吸收大量太陽(yáng)能，增加熱壓通風(fēng)。另外，通氣管底部有卵石儲(chǔ)熱層，這些卵石實(shí)際上起增加熱、濕交換面的作用，這種將室外新鮮空氣通過(guò)卵石層處理為恒溫恒濕后帶入室內(nèi)，從而帶走室內(nèi)污濁空氣的系統(tǒng)就是自然空調(diào)系統(tǒng)。

2.3 太陽(yáng)能暖房的設(shè)計(jì)

種植室內(nèi)綠化不僅可以增加空氣中氧氣的含量，同時(shí)還能提高空氣中的濕度，從而改善室內(nèi)空間的衛(wèi)生功能，所以可以在兒童活動(dòng)單元生活用房外有目的地設(shè)置一個(gè)太陽(yáng)能暖房，很好地利用北方既豐富又干凈的太陽(yáng)能資源。

在冬季，此太陽(yáng)能暖房是一個(gè)全封閉的大暖房，在“溫室作用”下，成為幼兒園生活用房的熱緩沖帶，能有效地改善生活用房的熱環(huán)境并節(jié)省供暖的能耗。在春秋過(guò)渡季節(jié)，此太陽(yáng)能暖房是一個(gè)開(kāi)敞的空間，室內(nèi)和室外均可保持良好的空氣流通。而在夏季，在南向設(shè)有的百頁(yè)遮陽(yáng)板系統(tǒng)可以有效地遮蔽直射陽(yáng)光，使暖房成為一個(gè)巨大的涼棚，在盡可能不影響空氣流動(dòng)的情況下，成為一個(gè)過(guò)渡空間，從而對(duì)生活用房起到良好的緩沖作用。

2.4 多功能、高效用的設(shè)計(jì)

目前大多數(shù)幼兒園都有功能單一、利用率低的全日制幼兒園臥室，純粹的小門廳和走道等，這是否隱喻著我們需要花工夫研究出切實(shí)可行的措施將省出的面積用于擴(kuò)大原先那種純交通部分，使之成為具有一定內(nèi)聚力的室內(nèi)公共空間，這無(wú)疑對(duì)兒童社交和雨天活動(dòng)是很有價(jià)值的。

此外活動(dòng)單元內(nèi)臥室的面積卻與活動(dòng)室相當(dāng)，但如果將臥室、活動(dòng)室合為一個(gè)空間，則可提高使用的靈活性和空間的利用率，對(duì)此則主要取決于兒童臥具設(shè)計(jì)?？梢钥紤]采用一種平時(shí)只占一床面積，但拉開(kāi)后可成為四張床的臥具方案，非午休時(shí)間這種臥具收起來(lái)以后就作為幼兒活動(dòng)室和臥室之間的木質(zhì)分隔，這樣從臥室中省出的大量的面積就可適時(shí)地設(shè)一些場(chǎng)所感很強(qiáng)的活動(dòng)角和興趣角，如圖書(shū)角、玩具角、積木角等，從而真正提高了幼兒活動(dòng)單元的利用率，達(dá)到了節(jié)約能源的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，幼兒園建筑節(jié)能是受多方面原因制約的，往往一項(xiàng)節(jié)能建筑工程，從設(shè)計(jì)方案開(kāi)始，至最終建成投入使用，其節(jié)能效果在各個(gè)環(huán)節(jié)都可能會(huì)受到影響。要想真正達(dá)到和實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，必須運(yùn)用科學(xué)的手段，不斷總結(jié)和減少建筑自身的耗能水平，使對(duì)“人工能源”的依靠降至一個(gè)較低點(diǎn)。

此外能源是我國(guó)的戰(zhàn)略物資和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，又是后代人生存的必要條件，建筑節(jié)能是貫徹國(guó)家節(jié)約能源法和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的大事，所以節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)者實(shí)際上又承擔(dān)了一份牽涉到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和后代人生存條件的社會(huì)責(zé)任。

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