基于自然通风系统的酒店和民宿项目设计研究★

郭子界，王国华，文 晖，张黎琼，冯宇星

(1.庆阳职业技术学院,甘肃 庆阳 745000;2.兰州石化职业技术大学,甘肃 兰州 730000; 3.甘肃北石窟寺文物保护研究所,甘肃 庆阳 745000)

0 引言

庆阳位于甘肃东部,地处陕、甘、宁三省交界处,属于典型的半干旱大陆性季风气候,全年最高温度一般不超过32 ℃,最低温度不低于-15 ℃,全年平均风速3.3 m/s～3.5 m/s。自2020年初,经过3年的疫情困扰,至2023年,全国的文化旅游产业全面进入蓬勃生机、蓄势待发的势头,无论是出境游、国内长途游,还是中短途旅游,全面升温。庆阳自古是周祖农耕文化发源地,近代又是中国革命“两点一存”[1]的独特代表,文化旅游资源丰富,具有极强的地域文化特色,理应抓住机遇,实现文旅产业和社会经济的大发展。

1 概述

1.1 庆阳周边文化旅游产业及文旅地产现状

国外对于文旅地产的研究较早,目前欧美发达国家多集中在产业园区模式,包括以文化为核心的产业园区、以科技为核心的产业园区、以城市为核心的产业园区和以产业链为核心的产业园区[2]。国内的文旅地产项目基本继承了国外的模式,多为地产城和产业城项目,离庆阳较近且有名的有陕西省西安市的大唐芙蓉园、大唐不夜城项目,兴平市的马嵬驿项目,咸阳市的袁家村项目和宁夏的葡萄酒庄项目。庆阳市也有庆城的马嵬驿项目,环县的环江古城项目和西峰区的黑老锅项目。这些地产项目大都投入巨大,项目建设周期长,并且有“景观雷同、产业同质”的误区。从甘肃来说,基础设施仍旧薄弱,同时面临三农困境。在相当长一段时间里,基础设施建设必将是西北地区市场前景最为广阔的产业之一,而房地产业的前景同样被看好[3]。甘肃省的酒店业本身与发达省份就差距较大,庆阳市的酒店业又与兰州、天水、武威等地市有较大差距。因此,提出发展基于庆阳地域特色的酒店和民宿的小地产项目,既可以整体提高庆阳市酒店业的竞争力,与一些现有的大地产项目形成互补,又可以以此带动乡村经济发展和乡村振兴。

1.2 背景和机遇

在甘肃省将文化旅游产业作为强省战略的重要组成部分的大背景下,庆阳市“建设区域性中心城市”战略将“推动文化旅游产业深度融合”作为九大任务之一,同时“文旅融合化”是庆阳市2021年政府工作报告中“两轮驱动”“三化并进”的三化之一。庆阳市“十四五”文体广电和旅游发展规划提出,以“红色南梁、岐黄故里、周祖圣地、民俗庆阳”四大文化品牌为依托,把庆阳建设成为“全国一流的红色文化与康养旅游目的地”。在此背景下,本文提出基于庆阳地域特色酒店和民宿的小地产项目,即在庆阳市七县一区推动建设一批以“窑洞式酒店”“露营式酒店”“庭院式民宿”和“别墅式民宿”为代表的文化旅游地产。该项目在理论上可以完善文旅地产项目的内涵,破除文旅地产项目“唯大不行”和“投入高昂”的误区;在实际应用上,可以充分利用庆阳当地闲散、零碎的投资资源和农村利用率不高的农家庭院与别墅,融入庆阳本地地域特色,和“南梁红色旅游”“周祖农耕文化节”“香包刺绣文化节”融合,壮大庆阳文化旅游产业,增强庆阳在全省乃至全国的经济文化影响力。

2 整体设计

2.1 系统设计

小地产项目的整体设计采用系统方法论,把文旅地产作为一个整体系统来看待。系统由若干部分组合相加,组成一个完整有机的整体,并且整个系统是在不断变化之中,系统内各个部分、各个要素不停地相互转化、相互作用,导致系统本身不停地运动变化,系统处于一定的环境中,必然与当地的地域性环境相匹配,随着环境变化而变化,作为庆阳地域特色的小地产项目,就必须与庆阳的地域性环境相匹配。而庆阳在建筑领域最大的特色就是窑洞式民居。

由于系统方法论的要求,小地产项目还必须与庆阳市文旅部门的整体规划相适应。庆阳市“十四五”文体广电和旅游发展规划第七章“构建现代旅游产业体系”之五、加强关键旅游要素建设之(二)、构建多元化旅游住宿体系之“重点提托庆阳窑洞营造技艺国家非物质文化遗产,打造窑洞旅居精品”与本项目不谋而合。本项目所提出的“窑洞式酒店”和“露营式酒店”由于其造价低廉符合规划“以度假型、商务型和经济型酒店为重点”的要求,同时“庭院式民宿”“别墅式民宿”“以民居客栈和家庭旅馆为补充”,可以“形成结构合理的多层次的住宿体系”。与庆阳市现在已建的“五顷塬窑洞民宿”“聚德小镇窑洞宾馆”等酒店住宿业竞争借鉴发展,可以共同建立起真正的庆阳市文旅“小地产业”。

随着经济的发展和大城市人们外出旅游便利化的需求,为做到小地产项目和文旅产业、基础设施的系统配套,可以先行在庆阳市四大博物馆中的“庆阳市博物馆”和“庆阳市陇东民俗博物馆”、2023年新搬迁的“三馆一院”(庆阳市文化馆、图书馆、美术馆、庆阳市陇剧院有限责任公司)所在地——西峰区,和四大博物馆中的“南梁革命纪念馆”所在地——华池县、“周祖农耕文化展览馆”所在地——庆城县之间开通直升机航线,而后逐步实现七县一区间的直升机通航。这样,一方面可以解决庆阳市老区的交通运输业瓶颈,提升城市品位;另一方面,可以做到小地产项目“住与游”的衔接,增强庆阳市的旅游便利性和竞争力。

2.2 重点设计

“窑洞式酒店”的重点设计要求为:利用黄土层良好的隔热效能,设计符合廉价、被动、节能、保暖、通风、环保要求的民用建筑。“露营式酒店”的重点设计要求为:通过对现有酒店的加装和改造,再现黄土高原上“凉风习习”的夏日之夜。二者共同的要求为设计一套自然通风系统。“庭院式民宿”和“别墅式民宿”的重点设计要求为:改造庆阳市农村由于人口外流和城市人口回乡建设而闲置的大量农院式庭院与别墅式农家,添加物联网元素,使其成为适合文旅产业发展要求的特色“民宿”,为农民创造价值,助力乡村振兴。

小地产项目的实施形式可以灵活多样。由于项目因地制宜和条件要求不同的特点,可以在某一地由政府主导整体实施,也可以由一部分有意愿、有情怀、有愿景的带头人先行实施,产生带动效应。

3 自然通风系统

3.1 背景技术

现有酒店的通风系统通常采用主动式通风,或者使用换气扇进行简单换气,或者使用新风空调在调节室内温度的情况下通风换气。在现在节能减排的背景下,这些主动式通风方式都存在不够节能、环保的缺陷。采用换气扇的方式同时存在噪声大、不够智能的缺陷;采用新风空调的方式虽然声称会对空气进行多重过滤和净化,但使用时间较长以后难免会在空调中累积灰尘、滋生细菌,导致通风空气质量不佳,同时空调的高能耗和热污染也是难以解决的问题。

3.2 基于百叶窗的自然通风系统

为了克服现有酒店通风解决方案中的主动式、能耗高、噪声大、热污染、非自然等缺陷,同时通过国家十几年的治理,大部分地域的空气质量都已达到较高标准,人们渴望回归二十世纪八九十年代的自然风气同时享受现代智能化的生活。本系统设计的酒店自然通风系统,通过相关参数的设置,电动百叶窗可以根据室内温度、湿度、二氧化碳浓度自动调整窗页的开合程度,根据室外风向和风速的大小自动调节窗页的开合速度,使室内达到适宜的环境和舒适、清凉、劲爽三种体感。

3.3 系统组成

自然通风系统由一台具有通用串行总线的计算机1、一个通用串行总线(USB)转串行总线标准(RS-485)的转换器2、一台8通道模拟量数据采集器3、一个风速传感器4、一个风向传感器5、一个二氧化碳传感器6、一个温度湿度传感器7、一个百叶窗8、一个小电动机9、两个双刀双掷继电器模块开关10、一个双路通用串行总线(USB)继电器开关模块11组成。结构连接见图1。

3.4 系统工作原理

硬件设备按照图1所示连线用导线连接,并分别提供24 V,12 V,5 V的直流稳压电源。其中的8通道模拟量数据采集器3承担采集室外风向、室外风速、室内二氧化碳浓度、室内温度、室内湿度的功能,转换器2承担将采集器采集到的RS-485标准的数据转换成USB标准的数据,并传入计算机;两个双刀双掷继电器模块开关10承担改变流过小电动机电流方向的功能,双路通用串行总线(USB)继电器开关模块11承担分别给两个双刀双掷继电器模块开关10发送触发信号的功能。通过两路开关的通断时间改变小电动机9的电流方向和持续时间,达到控制小电动机正反转并打开和关闭百叶窗窗页的目的。小电动机9通过蜗杆齿轮减速器输出,与百叶窗8之间采用“一”字型插入直连的方式,即小电动机1的输出轴与百叶窗8窗框叶片连杆机构连接,通过小电动机1的输出轴直接驱动百叶窗8的窗框叶片连杆机构,带动所有的百叶窗8窗页同步转动,在0°～90°的旋转范围内实现百叶窗的开合。

软件系统运行在图1所示计算机1上,根据采集数据循环判断风速的大小以调节窗页开合速度,判断室内环境参数并与设定模式值比较以调整窗页的开合。

软件流程见图2。

4 窑洞式酒店

4.1 钢架箍窑

由于黄土窑洞建筑众所周知的冬暖夏凉的特性,且已得到定量验证[4]。又由于窑洞文化和现代酒店居住文化在选址、建筑空间、居住人群、服务设施方面的差异[5],考虑传统窑洞对地理环境的依赖和建筑分散、难以大规模营建、容易遭受水毁等自然侵蚀的弊端,在深入考察陇东当地人们的生活方式的基础上,本项目“窑洞式酒店”采用钢架“箍窑”式设计。“箍窑”本就是陇东人民在黄土窑洞的基础上发展出来的一种既具有窑洞的保温隔热性能,又不依赖于地势,可以在平地上自由建造的建筑。传统“箍窑”完全由黄土基按照窑洞的形式垒砌而成,黄土基可以自然承受窑体的重力。但也由于这种自然的建筑方式,使得传统“箍窑”的建筑空间受限,不能增加窑高与窑宽,不能满足酒店功能服务空间的基本要求。钢架“箍窑”采用圆弧形钢框架制成整体窑体,框架内部空隙填充黄土基,采用整体吊装加后期填塞、装潢的安装方式。虽然成本比传统“箍窑”高,但是安装方便、安全,可以随意增加空间,进行大规模建造,同时具备黄土窑洞被动、隔热、保暖的功能,适合作为酒店的设计要求。

4.2 阳光间窑洞

根据研究,窑洞式建筑在整个生命周期中使用阶段的能耗是占比最大的,并且采用阳光间窑洞可以明显降低传统窑洞在使用阶段的能耗[6]。据此,本项目“窑洞式酒店”采用双层大面积玻璃窑面的阳光间设计,可以达到节能、保暖的要求。

4.3 通风系统

为了利用陇东地区多风的条件,实现“窑洞式酒店”被动、通风、环保的要求,需要设计通风系统。研究表明,自然通风的先决条件是空气本身的自行运动[7]。这个自行运动的外力来自热压力和风压力,而这在黄土窑洞中是具备的。夏季室内外温差可达13 ℃以上,温度不同空气的比重也不同。洞内温度低,空气比重大;洞外温度高,空气比重小,这便形成了热压作用的自然通风。冬季则相反,也可形成热压差促使空气流动。因此,利用基于百叶窗的自然通风系统,使百叶窗根据室外风速传感器、风向传感器、室内温湿度传感器、CO2传感器的采集值实时智能自动调节开合角度,以维持室内适当的人居环境。

4.4 供暖

“窑洞式酒店”的冬季供暖采用现在流行且被证明经济、干净的空气能热泵地暖系统。

详细设计见图3—图5。

5 露营式酒店

“露营式酒店”充分利用现有酒店的楼顶建造。全屋为一个四面玻璃墙的简易“亭房”,或玻璃“帐篷”。酒店内有简单的休息、洗浴、休闲设施。玻璃墙对面开有玻璃百叶窗,安装自然通风系统。整套房间模拟野外露营的体验,适合夏天乘凉、休息。此“露营式酒店”希望再现西北黄土高原上“凉风习习”的夏日之夜,追念儿时情怀(见图6)。

6 庭院式民宿和别墅式民宿

根据研究定义,由农院式庭院改造成的“庭院式民宿”应该属于常见民宿分类中的“独立型民宿”“聚落型民宿”和“体验型民宿”的结合[8],用温馨干净的庭院造景,使旅客体验置身大自然的惬意,享受乡村清新空气和温煦阳光,体验悠闲轻松乡村生活,体验农家菜园的采摘乐趣,尤其适合体验黄土农家清凉、香甜的“夏日之情”。为增强旅客体验的温馨感,可以在庭院中安装具有联网显示和声音装置的“物联网躺椅”,兼具休息、娱乐功能。别墅式农家改造成的“别墅式民宿”应该属于“独立型民宿”“集合型民宿”和“体验型民宿”的结合,民宿从外面看是漂亮的别墅置身于绿色朴素的乡野,内部又是温馨、现代、舒适的家庭氛围,旅客可以同时体验外面乡野的旷达和室内现代农家生活的温暖,尤其适合体验黄土高原乡村浓浓的“冬日之情”。应在别墅内设置专门的茶室、棋牌娱乐室和视听室,供旅客饭后休闲。另外,为保障旅客生活的便利性,还应该在庭院和别墅附近设置物联网自动售货装置,提供基本的饮料和日用品。

7 小地产项目的意义

在西部大开发深入进行过程中,基础设施的薄弱和三农困境的解决是非常重要的两个问题。对于西北地区房地产业来说,前景同样被看好。甘政发〔2021〕18 号《甘肃省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》提出的主要目标之一——经济发展取得重要成效,基础设施支撑能力大幅增强;优先发展农业农村,全面推进乡村振兴;促进文化旅游融合发展。具有庆阳窑洞地域特色,以“窑洞式酒店”“露营式酒店”为内容的体现自然风情的酒店地产业,和以“庭院式民宿”“别墅式民宿”为内容的乡村风情民宿地产业,无疑是解决庆阳的三农问题、加强基础设施建设、推进乡村振兴、促进文旅融合的有力推手。随着新时期旅游业的不断发展,不同地域文化民俗特色趋同现象严重,客户不再满足于某种产品的功能,更多是想拥有一种能承载地域特色文化韵味的服务与体验[9]。这种形势下发展庆阳地域特色的文旅小地产项目具有得天独厚的优势和意义,对于庆阳市实现建设地域中心城市和生态宜居城市的目标具有助力作用。

8 结论

本项目设计了一种物联网自然通风系统,包括硬件系统和软件系统。该系统可以应用在陇东等多风地区,用于民用建筑室内自然通风。系统同时是“窑洞式酒店”和“露营式酒店”的重要组成部分,为酒店内提供舒适、清凉和劲爽三种恒定体感的自然健康生活体验。“窑洞式酒店”“露营式酒店”“庭院式民宿”和“别墅式民宿”的设计,为文旅小地产项目的设计提供基本内容。以此为庆阳地域特色的酒店和民宿业的实施与发展,将会使庆阳市的文旅产业进一步提质增效,在与周边省市的竞争中获得优势。