浅析建筑通风设计在幼儿建筑中的应用

(沈阳建筑大学 辽宁 沈阳 110168)

空调技术的发明,使建筑空间内产生一个独立的微气候。即使在夏天或冬天一个封闭的空间，也能保持相对舒适的室内温度和湿度。但是对于空调这种机械调温通风的方式的依赖，往往对人的身体会造成持久的损伤。幼儿的抵抗力较低下，幼儿类建筑长时间维持空调低温或者高温，使得幼儿容易罹患空调病，出现过敏性鼻炎，结膜炎等病症。机械通风在面对这种特殊人群的情况下，就没有自然通风的显著优势。以儿童的健康成长为首要任务实现可持续发展，从幼儿建筑做起，在幼儿教育中普及建筑节能空间的概念以及使用感受。以幼儿建筑公共空间为例，结合建筑的中庭空间设计以及建筑节能中的风筒排风，降低建筑能耗同时保证幼儿健康。

一、幼儿建筑风能环境的因地和制宜

绿色建筑评价应遵循因地制宜的原则，结合建筑所在地域的气候、环境、资源、经济及文化等特点。①幼儿这一特殊的群体，其长时间集中逗留的场所，应在保证室内环境功能人性化设计的同时注意某些特定的建筑舒适度是否达到最高标准，如室内公共空间的温度是否适合玩耍，室内游戏场地是否具有足够的日照通风来营造最舒适的贴近自然的活动条件。幼儿的感官体验，心理素质，通常更容易被周围的环境因素所影响，所以为幼儿提供最优的舒适环境是全社会的责任。目前国内为了达到优质的幼儿建筑室内环境，发达地区通常是通过建筑建成后期机械辅助，如空调、风机等设备，来保证维持室内的保育环境，而欠发达以及落后地区则往往达不到优质或者良好的幼儿建筑环境。

2016年我国修订了《托儿所、幼儿园建筑设计规范》，将建筑节能这一设计标准加进新规范里。规范从基地选择、平面功能设置、室内环境、供暖通风和空气调节四个部分进行节能要求的修改。②一，为幼儿建筑的选址，应在日照充足、干燥、环境优美等条件的基础之上，除了区位优势，更应该考虑自然环境条件良好的地理位置，来实现利用当地气候条件，为室内建筑调节舒适温度的同时可以节约能耗。二，在平面功能布置上，室外活动场地满足日照，但是我国的现阶段空气质量问题严峻，更应考虑特殊天气情况时，室内活动场地的日照条件以及采光情况。三、室内环境从采光及空气质量两方面进行规定，各类房间采光系数最低值和窗地面积比以及通风口面积与室内建筑面积比。四、供暖通风和空气调节方面，公共厨房、公共淋浴室、无外窗卫生间等，宜设置有防回流构造的排气通风竖井，并安装机械排风装置，对于温度较高地区室内空调以及风扇的设置进行了规定。

幼儿建筑如何在严寒和寒冷地区冬季室内保热以及在夏季炎热的地区室内保冷，对于面积较小或者功能较为简单的房间，温度调节简单易控，对于幼儿园儿童医院幼儿商场儿童乐园等幼儿建筑，其中大空间的活动空间的温度调节，是较难解决的问题。单独加厚这部分的建筑墙体，加保温层等等，这些属于施工做法，关于设计做法，则是通过建筑空间的形状，空间摆放的位置，空间的室内景观设置，来达到空间良好的通风降温，减少热交换来存蓄热量保温。

幼儿的活动量大，其舒适空间也对温度通风等要求高。北方地区幼儿建筑通常布置为集中式，而室内的大活动空间宜设置在建筑平面的中心，应有方向性地开窗来引导夏季季风降温，同时避免冬季季风正压该大空间的开窗面，宜设置天窗，中庭的天窗在保证日超面积和采光量满足要求的情况下，尽可能地对能源进行回收利用。南方地区幼儿园通常布置为分散开敞式，其活动空间宜设置在当地夏季季风的迎风处，做到引风入室，满足该地区开窗通风降温的需求。

二、幼儿建筑室内的通风设计

幼儿建筑的自然通风与幼儿健康有很大关系。现代幼儿建筑设计往往过于依赖机械通风而忽略自然通风，所以造成很多建筑空间自然通风条件差，能耗较高。良好的通风设计，可以使建筑舒适达到一劳永逸的效果。自然通风具有以下几点功能：一，有助于人体散热。二，室内污浊空气与新鲜空气交换。三，当室内气温高于室外的气温时，使建筑构件降温。这三种功能保证建筑使用时不再主要依赖机械通风就能获得热舒适。自然通风的形成原理主要有采用风压、热压、风压与热压相结合、机械辅助通风等几种形式。

建筑内部空气的流通就是通过建筑的迎风面与背风面之间的压力差来实现。风压通风原理的过程产生能量转换，这是动态的压力改变为静态压力。在建筑物的上风处形成了积极的压力侧，大约是风速的0.5到0.8倍动态压力，负压力形成于建筑的侧面和背面，大约是0.3到0.4倍，就像风速的动态压力一样。[5]压差使得气流进入建筑内部，大小取决于风向投射角、建筑几何形状、建筑物四周的自然地形。当建筑的正立面有风垂直吹过时,在屋脊、屋角处负压最大，而迎风面中心处正压最大。

根据伯努利流体原理，流动空气的压力随其速度的增加而减小,从而形成低压区。可以在建筑中局部留出横向的通风通道,当风从通道吹过时,会在通道中形成负压区,从而带动周围空气的流动,这就是管式建筑的通风原理。通风的管式通道要在一定方向上封闭,而在其他方向开敞,从而形成明确的通风方向。此种方式可在大进深的建筑空间中达到较好通风效果(例如天井和中庭)。另外适宜中庭使用的热压通风，也就是“烟囱效应”，利用热交换对流的原理,在建筑物上部设排风口可将污浊的热空气从室内排出,从建筑底部吸入室外新鲜的冷空气，达到自然通风的目的。热压作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关,室内外温差和进、出风口的高差越大,则热压作用越明显。此种设计可应用于幼儿建筑的自然通风设计。

幼儿建筑的建筑室内功能较为多样化，而走道式布置平面可以让每个房间都能做到与回廊形成南北通透从而达到通风目的，同时回廊贯穿建筑的功能区的每个房间，使得功能房间与公共交通空间的空气流动形成良好的互动，增大空气流动的面积从而达到更好的通风效果。所以根据风洞正负压排风原理，将大活动空间如活动室或者中庭结合通风设计，在南方的幼儿建筑中，将通风单元布置在积极迎风向，建筑多以单元形式存在，全部活动空间宜呈十字交叉布置来引导季风通过，且进风口面积要比出风口低百分之十左右，以形成通风两端由小到大的梯形风筒形状。且分散式的建筑形式结合以活动室为重心来进行热能排放，使整个建筑在夏季温度得以阶梯式调节，避免室内外温差过大造成的能耗损失。在北方则将活动空间包围在功能房间的中央，形成游戏中庭，通过竖向的天窗形成天井式的风洞，即上文提到的“烟囱”热压通风，利用活动空间的层高较高的优势，夏季结合避冬季季风向的小悬窗进行整体的建筑换新风通风。贯流通风、单侧通风以及热压驱动的自然通风方式,夏季优先选择侧悬式窗户，冬季优先选择底悬式窗户。保证冬季室内活动的大空间温度无需空调或暖气来支撑全部的供暖压力，做到楼中楼的设计格局，增加保温带。总体来说，压力通风设计方法应用于幼儿建筑设计，南方夏季主要以横向通风为主辅以竖向通风，而北方则是冬季以竖向通风为主辅以横向通风，夏季横竖向结合通风。

【注释】

①绿色建筑评价技术细则,2015年7月1.0.3

②托儿所、幼儿园建筑设计规范,JGJ39-2016