西北地区幼儿园建筑节能设计实践

2014-04-16王国荣王克风

建筑设计管理 2014年7期

王国荣，王克风

（1.兰州理工大学设计艺术学院，兰州 730050；2.兰州市城市规划设计研究院，兰州 730070）

0 引言

西北地区与我国东部季风区中的北方和南方地区地域环境有明显的差异。它地处内陆，东西距离很长，区内高原面积广大，有大兴安岭等山脉与东部平原相隔，这种位置和地形决定了从海洋上吹来的夏季风基本上不能到达这里，而且，越往西距离海洋越远，受海洋的影响就越小。所以，常年气候干旱、冬季寒冷是西北地区最突出的自然特征。因此，西北地区的节能建筑设计，必须适应西北地区的气候特征，既不能照搬严寒地区的建筑形式，也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑形式，更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑形式。

自从建设部发布建筑设计节能标准以来，由于不同地区气候条件等的差异故对建筑节能的要求及力度不同，设计达到的深度及最终的效果也不同，所以建筑节能系统正在逐步形成。

目前，国内的建筑节能方针主要是针对居住建筑和大型公共建筑等能耗较大的建筑类型，而对于托幼类建筑等一般性公共建筑，科研人员一直没有给予重视。据调研，现在大部分的幼儿园仅仅重视提高师资力量等软件设施，往往会忽略建筑室内空气质量差、建筑能耗高、不能为孩子们提供一个人性化的空间场所等诸多问题。为此，本文将探讨如何应用适宜的建筑节能技术，在改善托幼建筑室内环境舒适度状况的同时，切实地做好其节能设计工作。

1 西北地区幼儿园节能设计原则及构想

进行节能节地建筑设计时，建筑师的节能意识应贯穿于设计的全过程中，因此不仅要了解和掌握具体的节能技术措施，还应将这些技术手段巧妙地运用到方案的构思中。这种意识不仅能激发设计者的创作灵感，同时，也会使具体设计得到进一步优化，因而获得事半功倍的效果。

简单地讲，节能节地的宗旨在于有效地利用资源，尽可能地减少浪费，这种浪费主要包括两个方面：一方面是指建筑物围护结构的不合理设计造成的能耗上升，另一方面包括室内空间设计的不合理、利用率低造成的浪费等。因此，发展适宜的建筑节能技术，降低建筑能耗，提高建筑舒适度应是当前社会节能领域的重要发展方向。

1.1 总平面节能设计

我国北方地区较南方来说，气候寒冷、早晚温差较大，但却拥有较丰富的太阳能资源，如能加以充分利用，无疑可大大降低用于冬季采暖的能耗。针对这一点，以往大多数幼儿园建筑体型在总平面设计时多采用分散型布局，一般由中心走廊相连，这样既可以围合出多个庭院空间，也能为孩子们创造一个尺度宜人的表演空间，另外还可利用增大面宽来获取日照和自然通风换气，以改善室内环境，保障幼儿园用房的卫生要求。这样做的代价是外围护面多，造成散热快、热损失大的缺点，另一方面为满足日照间距，占地面积也相应增加，造成了对土地资源的浪费等。此外，幼儿园建筑在总平面布置时应尽量采用南北朝向布置，也应控制建筑物的体形系数不超过节能设计标准的规定，否则，为了加强建筑围护结构的保温隔热性能也会增大建筑成本。所以在总平面节能设计时应尽量采用集中式的布置方案，希望从根本上降低上述的种种浪费。

1.2 儿童生活单元节能设计

方案设计阶段是节能设计最重要的阶段，建筑的体型系数和窗墙面积比则是这一阶段要考虑的两个重要设计指标，幼儿园建筑平面功能设置是否恰当，也是节能的一个重要途径。

在进行幼儿活动单元节能设计时，可以将生活单元中的活动室和卧室布置在南区，自身争取了好的朝向，并附加了太阳能暖房，然后打破以往分散式布局，而在其东、北、南三面均围绕布置一些幼儿园的辅助用房，以减少生活用房的散热面。同时注意墙面开窗，南向的窗洞稍微放大以争取较多采光，而东西向尽量减少窗洞的面积以控制太阳辐射得热等。

2 节能设计具体措施

2.1 采光井的设计

集中式的方案在进深方面个别房间在采光和通风上存在一些问题，为了补充活动单元日照及自然通风，可以考虑设置几道各有趣味的采光井，进一步通过玻璃和镜面引光、引热，从而使生活用房能得到双面的采光和通风。此外上部的采光天窗不仅改善了光照环境，又情趣盎然，给室内充满了光影变化和勃勃生机，也能给孩子们一个丰富的空间。

2.2 自然空调系统的设计

北方冬季需要采暖，传统幼儿园建筑采暖系统的主要设计思路是“供得上，关得住”，自由调控能力非常差，采暖既不能随着室外温度变化而进行调节，也不能在夜间孩子们回家后关闭幼儿园采暖系统，从而造成能源的巨大流失。因此需要对采暖系统设置有效的控制手段，大思路不仅是“供得上，关得住”，还要“控得有效”。

所以，为了减少幼儿园建筑通过窗户自然换气的热损失，可以考虑在进行幼儿生活用房设计时采用自然空调系统来组织建筑物内部的通风换气。自然空调系统是由一条掩入土中的双套管组成，内筒是排气管，外筒是进气管，外筒高出地面端部有一捕风装置，它是为了兜风而设，内筒高出外筒部分可以涂成暗色来吸收大量太阳能，增加热压通风。另外，通气管底部有卵石储热层，这些卵石实际上起增加热、湿交换面的作用，这种将室外新鲜空气通过卵石层处理为恒温恒湿后带入室内，从而带走室内污浊空气的系统就是自然空调系统。

2.3 太阳能暖房的设计

种植室内绿化不仅可以增加空气中氧气的含量，同时还能提高空气中的湿度，从而改善室内空间的卫生功能，所以可以在儿童活动单元生活用房外有目的地设置一个太阳能暖房，很好地利用北方既丰富又干净的太阳能资源。

在冬季，此太阳能暖房是一个全封闭的大暖房，在“温室作用”下，成为幼儿园生活用房的热缓冲带，能有效地改善生活用房的热环境并节省供暖的能耗。在春秋过渡季节，此太阳能暖房是一个开敞的空间，室内和室外均可保持良好的空气流通。而在夏季，在南向设有的百页遮阳板系统可以有效地遮蔽直射阳光，使暖房成为一个巨大的凉棚，在尽可能不影响空气流动的情况下，成为一个过渡空间，从而对生活用房起到良好的缓冲作用。

2.4 多功能、高效用的设计

目前大多数幼儿园都有功能单一、利用率低的全日制幼儿园卧室，纯粹的小门厅和走道等，这是否隐喻着我们需要花工夫研究出切实可行的措施将省出的面积用于扩大原先那种纯交通部分，使之成为具有一定内聚力的室内公共空间，这无疑对儿童社交和雨天活动是很有价值的。

此外活动单元内卧室的面积却与活动室相当，但如果将卧室、活动室合为一个空间，则可提高使用的灵活性和空间的利用率，对此则主要取决于儿童卧具设计。可以考虑采用一种平时只占一床面积，但拉开后可成为四张床的卧具方案，非午休时间这种卧具收起来以后就作为幼儿活动室和卧室之间的木质分隔，这样从卧室中省出的大量的面积就可适时地设一些场所感很强的活动角和兴趣角，如图书角、玩具角、积木角等，从而真正提高了幼儿活动单元的利用率，达到了节约能源的目的。