王國榮，王克風

（1.蘭州理工大學 設計藝術學院，蘭州 730050；2.蘭州市城市規(guī)劃設計研究院，蘭州 730070）

0 引言

西北地區(qū)與我國東部季風區(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，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的夏季風基本上不能到達這里，而且，越往西距離海洋越遠，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)能建筑設計，必須適應西北地區(qū)的氣候特征，既不能照搬嚴寒地區(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。

自從建設部發(fā)布建筑設計節(jié)能標準以來，由于不同地區(qū)氣候條件等的差異故對建筑節(jié)能的要求及力度不同，設計達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，國內(nèi)的建筑節(jié)能方針主要是針對居住建筑和大型公共建筑等能耗較大的建筑類型，而對于托幼類建筑等一般性公共建筑，科研人員一直沒有給予重視。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施，往往會忽略建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量差、建筑能耗高、不能為孩子們提供一個人性化的空間場所等諸多問題。為此，本文將探討如何應用適宜的建筑節(jié)能技術，在改善托幼建筑室內(nèi)環(huán)境舒適度狀況的同時，切實地做好其節(jié)能設計工作。

1 西北地區(qū)幼兒園節(jié)能設計原則及構(gòu)想

進行節(jié)能節(jié)地建筑設計時，建筑師的節(jié)能意識應貫穿于設計的全過程中，因此不僅要了解和掌握具體的節(jié)能技術措施，還應將這些技術手段巧妙地運用到方案的構(gòu)思中。這種意識不僅能激發(fā)設計者的創(chuàng)作靈感，同時，也會使具體設計得到進一步優(yōu)化，因而獲得事半功倍的效果。

簡單地講，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，這種浪費主要包括兩個方面：一方面是指建筑物圍護結(jié)構(gòu)的不合理設計造成的能耗上升，另一方面包括室內(nèi)空間設計的不合理、利用率低造成的浪費等。因此，發(fā)展適宜的建筑節(jié)能技術，降低建筑能耗，提高建筑舒適度應是當前社會節(jié)能領域的重要發(fā)展方向。

1.1 總平面節(jié)能設計

我國北方地區(qū)較南方來說，氣候寒冷、早晚溫差較大，但卻擁有較豐富的太陽能資源，如能加以充分利用，無疑可大大降低用于冬季采暖的能耗。針對這一點，以往大多數(shù)幼兒園建筑體型在總平面設計時多采用分散型布局，一般由中心走廊相連，這樣既可以圍合出多個庭院空間，也能為孩子們創(chuàng)造一個尺度宜人的表演空間，另外還可利用增大面寬來獲取日照和自然通風換氣，以改善室內(nèi)環(huán)境，保障幼兒園用房的衛(wèi)生要求。這樣做的代價是外圍護面多，造成散熱快、熱損失大的缺點，另一方面為滿足日照間距，占地面積也相應增加，造成了對土地資源的浪費等。此外，幼兒園建筑在總平面布置時應盡量采用南北朝向布置，也應控制建筑物的體形系數(shù)不超過節(jié)能設計標準的規(guī)定，否則，為了加強建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能也會增大建筑成本。所以在總平面節(jié)能設計時應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。

1.2 兒童生活單元節(jié)能設計

方案設計階段是節(jié)能設計最重要的階段，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重要設計指標，幼兒園建筑平面功能設置是否恰當，也是節(jié)能的一個重要途徑。

在進行幼兒活動單元節(jié)能設計時，可以將生活單元中的活動室和臥室布置在南區(qū)，自身爭取了好的朝向，并附加了太陽能暖房，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。同時注意墻面開窗，南向的窗洞稍微放大以爭取較多采光，而東西向盡量減少窗洞的面積以控制太陽輻射得熱等。

2 節(jié)能設計具體措施

2.1 采光井的設計

集中式的方案在進深方面?zhèn)€別房間在采光和通風上存在一些問題，為了補充活動單元日照及自然通風，可以考慮設置幾道各有趣味的采光井，進一步通過玻璃和鏡面引光、引熱，從而使生活用房能得到雙面的采光和通風。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，也能給孩子們一個豐富的空間。

2.2 自然空調(diào)系統(tǒng)的設計

北方冬季需要采暖，傳統(tǒng)幼兒園建筑采暖系統(tǒng)的主要設計思路是“供得上，關得住”，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行調(diào)節(jié)，也不能在夜間孩子們回家后關閉幼兒園采暖系統(tǒng)，從而造成能源的巨大流失。因此需要對采暖系統(tǒng)設置有效的控制手段，大思路不僅是“供得上，關得住”，還要“控得有效”。

所以，為了減少幼兒園建筑通過窗戶自然換氣的熱損失，可以考慮在進行幼兒生活用房設計時采用自然空調(diào)系統(tǒng)來組織建筑物內(nèi)部的通風換氣。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，外筒是進氣管，外筒高出地面端部有一捕風裝置，它是為了兜風而設，內(nèi)筒高出外筒部分可以涂成暗色來吸收大量太陽能，增加熱壓通風。另外，通氣管底部有卵石儲熱層，這些卵石實際上起增加熱、濕交換面的作用，這種將室外新鮮空氣通過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 太陽能暖房的設計

種植室內(nèi)綠化不僅可以增加空氣中氧氣的含量，同時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單元生活用房外有目的地設置一個太陽能暖房，很好地利用北方既豐富又干凈的太陽能資源。

在冬季，此太陽能暖房是一個全封閉的大暖房，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。在春秋過渡季節(jié)，此太陽能暖房是一個開敞的空間，室內(nèi)和室外均可保持良好的空氣流通。而在夏季，在南向設有的百頁遮陽板系統(tǒng)可以有效地遮蔽直射陽光，使暖房成為一個巨大的涼棚，在盡可能不影響空氣流動的情況下，成為一個過渡空間，從而對生活用房起到良好的緩沖作用。

2.4 多功能、高效用的設計

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可行的措施將省出的面積用于擴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，這無疑對兒童社交和雨天活動是很有價值的。

此外活動單元內(nèi)臥室的面積卻與活動室相當，但如果將臥室、活動室合為一個空間，則可提高使用的靈活性和空間的利用率，對此則主要取決于兒童臥具設計。可以考慮采用一種平時只占一床面積，但拉開后可成為四張床的臥具方案，非午休時間這種臥具收起來以后就作為幼兒活動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地設一些場所感很強的活動角和興趣角，如圖書角、玩具角、積木角等，從而真正提高了幼兒活動單元的利用率，達到了節(jié)約能源的目的。

3 結(jié)語

綜上所述，幼兒園建筑節(jié)能是受多方面原因制約的，往往一項節(jié)能建筑工程，從設計方案開始，至最終建成投入使用，其節(jié)能效果在各個環(huán)節(jié)都可能會受到影響。要想真正達到和實現(xiàn)節(jié)能目的，必須運用科學的手段，不斷總結(jié)和減少建筑自身的耗能水平，使對“人工能源”的依靠降至一個較低點。

此外能源是我國的戰(zhàn)略物資和經(jīng)濟發(fā)展的動力，又是后代人生存的必要條件，建筑節(jié)能是貫徹國家節(jié)約能源法和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的大事，所以節(jié)能建筑的設計者實際上又承擔了一份牽涉到國家發(fā)展戰(zhàn)略和后代人生存條件的社會責任。

[1]曹峰.適宜性建筑節(jié)能技術在濟南地區(qū)托幼建筑中的研究與實踐[D].濟南：山東建筑大學，2010.

[2]賀慧宇.因地制宜為夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能“開方”[N].中國建設報，2007-06-26（3）.

[3]吳東升，張建忠，陳振乾.夏熱冬冷地區(qū)既有建筑節(jié)能改造探究[J].全國暖通空調(diào)制冷2010年學術年會論文集.北京：中國制冷學會，2010.

[4]王焱.夏熱冬冷地區(qū)住宅節(jié)能優(yōu)化設計[D].南京：東南大學，2003.

[5]夏云，夏葵，施燕.生態(tài)與可持續(xù)性建筑[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[6]趙群.太陽能建筑整合設計對策研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2008.

[7]陳飛.建筑與氣候[D].上海：同濟大學，2007.

[8]曾海平.夏熱冬冷地區(qū)太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)的模擬研究[D].武漢：武漢科技大學，2010.