基于热舒适理论的幼儿园建筑设计研究

文／孙冰珂、高子斌 山东恒信建筑设计有限公司 山东济南 250000

引言：

建筑是幼儿园环境的重要组成部分，建筑设计与儿童热舒适度关系紧密，传统设计理念难以满足幼儿热舒适度需求，限制幼儿园发展。因此，设计人员要注意热舒适理论的应用，考虑幼儿生活习惯，优化幼儿园建筑的设计策略，维护建筑内环境温度舒适，使设计的建筑满足幼儿成长需要，幼儿在环境中可健康成长，凸显幼儿教育的作用。

1.影响幼儿热舒适度的因素

1.1 空气温度

建筑内空气的温度，是影响人体热舒适度的主要因素，建筑内积累热量总和的直观体现，受建筑围墙、内部机械设备与人类活动的影响，温度过高或过低，都会使人陷入不舒适状态。当建筑内温度升高时，人皮肤温度会同步上升，表面排出汗液，同时心跳速度加快，体液血液快速流动，长期处于高温环境中，人可能会出现脱水、中暑等问题，甚至诱发心脑血管疾病，身体健康受到威胁。温度降低时，皮肤温度随之降低，毛孔处于收缩状态，且在低温环境中，活力酶数量减少，人体新陈代谢速率下降，容易出现疲劳感，人在该环境中生活舒适感受到影响，不利于保证良好的身体状态[1]。

1.2 空气湿度

排汗散热效率受到空气湿度的影响，因此空气湿度也会影响热舒适度，空气湿度在合适范围内时，环境的热舒适度最高，低于或高于标准，都会使人产生不适感。当空气湿度过高时，人体排出的汗液无法蒸发，附着在皮肤表面，热量难以散失，人处于该环境会陷入无精打采的状态，且湿度过高的环境，细菌滋生可能性较大，不仅影响环境的舒适性，还会威胁人的健康。降低人的抵抗力。假如空气湿度过低，空气较为干燥，人体内水分会快速流失，长期处于低湿度环境中，人体内水分流失速度快，皮肤容易出现干裂，且感到咽喉疼痛，舒适感大幅度下降。

1.3 新陈代谢

幼儿与成年人身体状态不同，且每天参与大量活动，幼儿新陈代谢速度较快，当处于同样环境中，幼儿皮肤温度高于成年人，呼吸频率与产生热量也比成人高，因此幼儿的热舒适感知与成年人不同。活动状态下，幼儿身体温度比成年人高1℃，同样处于静止状态，幼儿的体温也高于成年人0.5℃，是幼儿园建筑设计中需考虑的影响因素。建筑设计中，务必要考虑新产代谢速率的影响，改进热舒适度指标值的预测方法，修正幼儿的代谢率，准确评价幼儿热舒适性标准，作为建筑设计的参考资料，通过科学的设计，营造舒适的学习与活动空间[2]。

1.4 服装热阻

幼儿穿着的服装，大多由幼儿家长、幼师决定，不同季节幼儿的穿着不同，服装的热阻值也存在差异，在设计建筑时，要考虑温度对服装热阻值的影响，不可盲目取平均值，以便准确判断不同季节适宜幼儿活动的舒适温度。外部条件相同的情况下，幼儿与成年人穿同样的衣服，温度感知无明显差异，判断服装热阻时，依据成年人服装热阻计算标准即可。夏天由于幼儿可参与的活动较多，幼儿的热舒适度需求随之下降，但下降幅度不明显，冬季热舒适要求高，设计中要尤其关注寒冷季节建筑的内部温度。

2.基于热舒适度的理论幼儿园建筑设计优化

2.1 优化平面布局

2.1.1 科学选址

选址是幼儿园建筑设计的关键环节，科学的选址可降低建筑设计难度，保证建筑内温度适宜，保证幼儿可健康成长，建成幼儿园满足幼儿的热舒适需求，深受社会的信赖，招生难度小。

第一，调查区域地质条件与气候条件，避免在自然灾害高发区建设幼儿园，建筑设计难度大，不仅无法保证热舒适度符合要求，还会威胁幼儿的人身安全，即使建成热舒适性良好的建筑，也存在被破坏的可能。

第二，尽量选择无其他建筑遮挡的区域建设幼儿园，保证幼儿园光照充足，降低建筑设计难度，如无法避免周边建筑的遮挡，需分析周边建筑产生阴影的变化，合理设计幼儿园的布局，调节幼儿园建设区域的微气候，控制幼儿园温度始终处于舒适范围。例如某幼儿园在设计建筑布局时，考虑区域内各位置的光照情况，将室外活动区域布设在南侧，作为幼儿晨练活动场所，幼儿晨练期间不会感到寒冷，身体处于舒适的状态，北侧建设幼儿园的教室，借助墙壁维持室内的温度。

第三，幼儿园选址避开工业基地，此类场所运营过程中，不仅会产生噪声，还会排放废气、废物，导致区域内温度升高，增加建筑设计难度，很难保证建筑内部的舒适度，还会威胁幼儿的身体健康，降低家长选择该幼儿园的意愿[3]。

第四，幼儿园要靠近居民区与治安机构，并避开娱乐场所，消除幼儿园外部环境的不稳定因素，确认选址后，与地区派出所取得联系，使派出所明确幼儿园所在位置，一旦发生紧急事件，可迅速赶往现场。

2.1.2 绿化场地布置

幼儿园布局优化中，绿地场地的布置至关重要，科学的布置方案，不仅能提升幼儿园的环境美观性，缩短幼儿与大自然之间的距离，还可以吸收热辐射，改变幼儿园周边的气温，使幼儿园内温度更舒适，环境绿化分为平面绿化、立体绿化。按照相关建筑设计规范，幼儿园内绿化面积占比需超过总面积的30%，适应当地的气候特点，确定幼儿园不同绿化区域种植植物的种类，在幼儿园内构建完整的小型生态系统，确保建筑内部的温度全年处于舒适的状态。条件好的幼儿园，也可单独布设空余绿化场地，作为幼儿的种植园，幼儿参与到植物种植活动中，既能够调节区域微气候，又可以帮助幼儿感受自然之美。幼儿园建筑东侧与南侧，通常种植落叶类植物，该类型植物夏天枝叶茂盛，能够为幼儿遮挡烈日，冬季落叶后，不会影响阳光进入室内。而建筑的西侧与北侧，可种植常绿植物，起到抵挡强光与寒风的作用，充分发挥绿化植物的温度调节作用，保证建筑内部温度的舒适性。幼儿园建筑大门，通常种植攀缘类植物，引导植物沿门框生长，起到美化环境的作用，也能增添幼儿园建筑的趣味性。绿化场地布置中，还要重视绿化植物的选择，优先选择生命力强的植物作为幼儿园的绿化植物，即便幼儿折断植物的枝叶，植物也能够自行愈合，切忌将带刺、有毒、飞絮植物用于绿化，以免幼儿因绿化植物选择不当，而在活动的过程中受到伤害。

2.2 单体建筑设计

2.2.1 通风系统

通风是维持室内温度舒适的重要途径，单体建筑设计要尤其重视通风系统的设计，尽管使用空调可调节室内温度，但紧闭的门窗会使室内空气质量下降，温度虽有所降低，但幼儿园在室内会感觉到闷，舒适度一般。设计幼儿园建筑的通风系统时，要调查周边的环境，分析环境与风向的关系，适应周边环境特点，确定建筑门窗的朝向，实现建筑内部自然通风，室内空气始终处于流动状态，温度与空气质量得到控制，幼儿在该环境中活动更为舒适。根据幼儿的热舒适需求，合理设计建筑门窗的尺寸，设计灵活的门窗控制方式，幼儿与幼师可根据室内温度，主动调整门窗的敞开面积，维持室内温度适宜。当门窗朝向设计受到限制时，应用机械设备提升通风系统的性能，促进建筑室内空气流动，实现室内外气流的交换，减少室内积聚的热量，降低幼儿园室内的温度，保证室内空气质量良好，不会使幼儿产生不适感。某幼儿园在建筑设计过程中，结合该地区气候特征，确定幼儿园建筑门窗的朝向，并设计尺寸适宜的门窗，充分利用幼儿园建设区域的外部条件，提高建筑的自然通风能力，基于该设计方案建成的建筑投入使用后，室内温度适宜，无需借助空调也可实现温度控制，室内温度满足幼儿园的热舒适需求[4]。

2.2.2 增加中介空间

幼儿园建筑室内外温差较大，严重时可达到8 摄氏度以上，该温度差异无法被幼儿所接受，可能导致幼儿患病，中介空间的设计有助于解决该问题，缩小室内外温差，寒冷地区幼儿园设计需重视中介空间的设计。中介空间设置于过渡空间与室内空间之间，当过渡空间为阳光间时，适合设置中介空间，能够起到缩小温差的作用，否则该空间无法形成介于室内与过渡空间之间的温度。为充分发挥中介空间的作用，幼儿园建筑设计中，要将中介空间设计为正方形，这种形状的中介空间，能够将各个区域的温差降至最低，使幼儿行动经过的各个空间，温差呈现阶梯式变化，更容易被幼儿所接受，同时依据幼儿的兴趣，优化中介空间的形式设计，延长幼儿的停留时间。且中间空间的设置，也能够用于调节室内温度，因此在设计中介空间时，要考虑幼儿园所处地区的环境特征，适当调整中介空间的进深，气候较为恶劣的地区，应设计长进深的中介空间。某幼儿园位于寒冷地区，为在建筑设计中践行热舒适理论，在建筑中增加中介空间，并适当加长中介空间的进深，建筑建成后，测量各区域的温度，发现各区域温差合理，缓解温差造成的冲击，幼儿在幼儿园内活动，因温度变化出现不适感的可能性明显下降。

2.2.3 扩大走廊外墙范围

走廊外墙的设计，也会影响建筑室内温度，基于热舒适度理论的建筑设计中，设计人员更要关注走廊外墙的设计，借助科学的外墙设计，改变幼儿园走廊的温度，达到控制各空间区域温差的目标，为幼儿创造最舒适的活动空间。设计人员需关注幼儿园建筑其他空间区域的温度，确定走廊的温度控制标准，使幼儿进入幼儿园室内经过的空间，温度以阶梯形式变化，且各空间区域温差较小。如幼儿园所在区域外界气温温和，可将室内楼梯设计为敞开式，既控制走廊温度在合适范围内，又保证建筑室内通风良好，寒冷区域的幼儿园，应将走廊设置为内廊，隔离活动室与室外，在各区域形成合适的温差，帮助幼儿适应室内外的温度变化，各个季节进入幼儿园建筑，都不会出现身体不适的感觉。室内走廊需设置窗户，用于走廊通风，维持幼儿园走廊内的空气质量，加速空气流动，维持走廊温度稳定。例如，能够幼儿园建筑设计中，利用软件模拟不同形式走廊建设的建筑，室内的热环境，该幼儿园所在地区室外最低温度为2 摄氏度，过渡空间为9 摄氏度左右，模拟中发现，将内廊设计为外廊形式，走廊区域温度也可达到16 摄氏度，已经符合幼儿活动的温度需要，并与过渡空间、活动室形成温差，提升幼儿活动的舒适性[5]。

2.2.4 卫生间位置设计

卫生间是幼儿园建筑的重要组成，大多数幼儿园为方便管理，通常将卫生间设计在教室进门处，且多设计为敞开式，即便卫生间设置外窗，依旧会影响教室内空气，并提高教室空气湿度，影响幼儿的舒适感。为实现控制教室温度的目标，幼儿园建筑设计中，要保持卫生间的独立性，尽量避免将卫生间可活动门、窗，设置在与走廊相连一侧，确需在教室侧设置门窗用于采光，应将其设置为不可打开的形式。如无法改变卫生间门窗位置，也可在卫生间与教室之间增设风幕系统或其他隔离装置，形成无形门帘，该装置需具备隔离水汽的能力，并阻止污浊空气进入教室，风幕的安装形式依据幼儿园卫生间门洞宽度确定，门洞窄于1 米时，安装单侧风幕即可。还要在卫生间内增设通风装置，增加卫生间的通风时间，及时将卫生间内污浊空气排出，维持卫生间内空气质量良好。卫生间盥洗区与如厕区应分离，适应幼儿的身高，盥洗区设计在靠近教室的位置，设计水池的高度在0.5 米左右，各区域交接处设置可开闭的门，用于阻隔水汽外溢，确保教室内湿度不会受到卫生间的影响。某幼儿园在卫生间设计中，改变卫生间门、窗设置位置，避免卫生间与教室空气流通，教室内湿度与温度相对稳定，且不会增加幼儿去卫生间的难度，热舒适度符合幼儿需要。

2.3 活动空间设计

2.3.1 光照优化

幼儿园活动场地的光照面积需高于1/2，因此设计人员在设计活动场地时，要关注周边建筑的影响，观察幼儿园被遮挡面积的变化，确定幼儿园活动空间的布设位置，以保证幼儿活动期间，能够感受阳光。设计开始前，前往幼儿园建设现场，记录幼儿园不同时间段被遮挡的区域，分析幼儿的活动规律，依据幼儿展开室外活动的时间，完成活动空间位置与面积的设计。为保证活动空间光照充足，设计人员还要调整幼儿园绿化方案，在需要保持光照的区域种植矮小植物，而在光照强烈区域种植高大树木，保证光照的同时，也要避免光照过于强烈，导致幼儿出现中暑等问题，影响幼儿的舒适度。全天光照良好区域，设计大面积的活动空间，划分功能区，结合不同区域的功能特点，布设绿化景观，预留搭建休息区空间，夏季气温过高时，要在活动空间架设遮阳棚，用于为幼儿创造阴凉区域，并设置椅子、桌子等，帮助幼儿恢复体力，即便炎热的天气，也能保持良好的精神状态，方便幼儿休息，以免幼儿身体出现不适。以某幼儿园为例，该幼儿园位于小区内，周边居民楼影响光照，为保证活动空间的光照充足，该幼儿园将活动空间设计在西侧，幼儿活动时间，该区域被遮挡面积小，同时观察到楼顶光照充足，在楼顶设计活动空间，四周加设围栏，保证幼儿的安全，活动空间的温度符合幼儿热舒适需求。

2.3.2 融入传统民居元素

各幼儿园所处区域不同，感受的季节变化存在差异，依据热舒适理论，人可以适应一定程度的温度变化，基于该理论设计的幼儿园建筑，也要结合所在地区的文化特色，优化活动空间的设计方案，满足幼儿热舒适需求的同时，真切感受该地区的气候变化。设计人员要关注当地居民建筑的特点，在活动空间设计中融入传统民居元素，借鉴传统建筑的设计理念，设计可应对季节变化的建筑，并通过文化元素的引入，培养幼儿的文化素养，既保证幼儿园活动空间温度适宜，又丰富幼儿的感官体验。同时在活动空间内种植极具地区特色的植物，绿化植物可随季节变化，状态发生变化，充分发挥绿化植物的作用，调节幼儿园活动空间的微气候，并为幼儿创造接触自然的机会，引导幼儿感受家乡的四季之美。某幼儿园在建筑设计中融入传统民居元素时，借鉴国外的设计经验，提取地方民居的特色元素，优化幼儿园建筑设计方案，建筑风格极具特色，继承该地区传统建筑的性能优势，更适应当地的气候变化规律，室内温度受气候影响较小，设计的建筑室内温度更为舒适，且有助于加强幼儿情感教育效果。

2.3.3 设计半封闭式教室

教室是建筑的主要组成部分，也是幼儿活动时间最久的场所，基于热舒适理论的建筑设计中，设计人员可突破传统设计理念的限制，改变教室的形式，打造半封闭式教室，实现教室与室外环境的直接相连，扩展幼儿的活动区域。半封闭式教室设计，即为班级设计两扇门，一侧与走廊相连，一侧与室外活动区域相连。与教室连接的室外活动区域，通常设计为花园或庭院，具有较高的观赏价值，且不会遮挡进入教室的阳光，建筑内部热舒适度不会受到影响，庭院与花园的设计风格，要凸显地区自然环境特点，增进幼儿与自然之间的关系。按照该模式设计的教室，排放的二氧化碳被植物吸收，窗外空气质量良好，流入教室内空气质量好，空气流动的过程中，教室内热量散失，温度维持稳定。印度某早教中心建筑设计中，设计人员便顺应地区的气候特点，将教室设计为半封闭的形式，教室外部为花园，有效解决教室的通风问题，并阻隔风沙的侵袭，教室内温度与幼儿舒适需求相符，且花园的设计增添教室的美观性，幼儿接触自然机会增多，始终保持愉悦的心情，在该教室内学习舒适感强。

结语：

综上所述，热舒适理论在幼儿园建筑设计中，具有较高的应用价值，基于该理论设计的幼儿园建筑，能够为幼儿创造舒适的生活环境。相关人员要关注行业发展趋势，学习先进的幼儿园建筑设计理念，明确幼儿行为与环境的舒适度的关系，调整建筑设计目标，探索更为科学的建筑设计思路，制定切实可行的建筑设计方案。