基于熱舒適理論的幼兒園建筑設計研究

文／孫冰珂、高子斌 山東恒信建筑設計有限公司 山東濟南 250000

引言：

建筑是幼兒園環境的重要組成部分，建筑設計與兒童熱舒適度關系緊密，傳統設計理念難以滿足幼兒熱舒適度需求，限制幼兒園發展。因此，設計人員要注意熱舒適理論的應用，考慮幼兒生活習慣，優化幼兒園建筑的設計策略，維護建筑內環境溫度舒適，使設計的建筑滿足幼兒成長需要，幼兒在環境中可健康成長，凸顯幼兒教育的作用。

1.影響幼兒熱舒適度的因素

1.1 空氣溫度

建筑內空氣的溫度，是影響人體熱舒適度的主要因素，建筑內積累熱量總和的直觀體現，受建筑圍墻、內部機械設備與人類活動的影響，溫度過高或過低，都會使人陷入不舒適狀態。當建筑內溫度升高時，人皮膚溫度會同步上升，表面排出汗液，同時心跳速度加快，體液血液快速流動，長期處于高溫環境中，人可能會出現脫水、中暑等問題，甚至誘發心腦血管疾病，身體健康受到威脅。溫度降低時，皮膚溫度隨之降低，毛孔處于收縮狀態，且在低溫環境中，活力酶數量減少，人體新陳代謝速率下降，容易出現疲勞感，人在該環境中生活舒適感受到影響，不利于保證良好的身體狀態[1]。

1.2 空氣濕度

排汗散熱效率受到空氣濕度的影響，因此空氣濕度也會影響熱舒適度，空氣濕度在合適范圍內時，環境的熱舒適度最高，低于或高于標準，都會使人產生不適感。當空氣濕度過高時，人體排出的汗液無法蒸發，附著在皮膚表面，熱量難以散失，人處于該環境會陷入無精打采的狀態，且濕度過高的環境，細菌滋生可能性較大，不僅影響環境的舒適性，還會威脅人的健康。降低人的抵抗力。假如空氣濕度過低，空氣較為干燥，人體內水分會快速流失，長期處于低濕度環境中，人體內水分流失速度快，皮膚容易出現干裂，且感到咽喉疼痛，舒適感大幅度下降。

1.3 新陳代謝

幼兒與成年人身體狀態不同，且每天參與大量活動，幼兒新陳代謝速度較快，當處于同樣環境中，幼兒皮膚溫度高于成年人，呼吸頻率與產生熱量也比成人高，因此幼兒的熱舒適感知與成年人不同。活動狀態下，幼兒身體溫度比成年人高1℃，同樣處于靜止狀態，幼兒的體溫也高于成年人0.5℃，是幼兒園建筑設計中需考慮的影響因素。建筑設計中，務必要考慮新產代謝速率的影響，改進熱舒適度指標值的預測方法，修正幼兒的代謝率，準確評價幼兒熱舒適性標準，作為建筑設計的參考資料，通過科學的設計，營造舒適的學習與活動空間[2]。

1.4 服裝熱阻

幼兒穿著的服裝，大多由幼兒家長、幼師決定，不同季節幼兒的穿著不同，服裝的熱阻值也存在差異，在設計建筑時，要考慮溫度對服裝熱阻值的影響，不可盲目取平均值，以便準確判斷不同季節適宜幼兒活動的舒適溫度。外部條件相同的情況下，幼兒與成年人穿同樣的衣服，溫度感知無明顯差異，判斷服裝熱阻時，依據成年人服裝熱阻計算標準即可。夏天由于幼兒可參與的活動較多，幼兒的熱舒適度需求隨之下降，但下降幅度不明顯，冬季熱舒適要求高，設計中要尤其關注寒冷季節建筑的內部溫度。

2.基于熱舒適度的理論幼兒園建筑設計優化

2.1 優化平面布局

2.1.1 科學選址

選址是幼兒園建筑設計的關鍵環節，科學的選址可降低建筑設計難度，保證建筑內溫度適宜，保證幼兒可健康成長，建成幼兒園滿足幼兒的熱舒適需求，深受社會的信賴，招生難度小。

第一，調查區域地質條件與氣候條件，避免在自然災害高發區建設幼兒園，建筑設計難度大，不僅無法保證熱舒適度符合要求，還會威脅幼兒的人身安全，即使建成熱舒適性良好的建筑，也存在被破壞的可能。

第二，盡量選擇無其他建筑遮擋的區域建設幼兒園，保證幼兒園光照充足，降低建筑設計難度，如無法避免周邊建筑的遮擋，需分析周邊建筑產生陰影的變化，合理設計幼兒園的布局，調節幼兒園建設區域的微氣候，控制幼兒園溫度始終處于舒適范圍。例如某幼兒園在設計建筑布局時，考慮區域內各位置的光照情況，將室外活動區域布設在南側，作為幼兒晨練活動場所，幼兒晨練期間不會感到寒冷，身體處于舒適的狀態，北側建設幼兒園的教室，借助墻壁維持室內的溫度。

第三，幼兒園選址避開工業基地，此類場所運營過程中，不僅會產生噪聲，還會排放廢氣、廢物，導致區域內溫度升高，增加建筑設計難度，很難保證建筑內部的舒適度，還會威脅幼兒的身體健康，降低家長選擇該幼兒園的意愿[3]。

第四，幼兒園要靠近居民區與治安機構，并避開娛樂場所，消除幼兒園外部環境的不穩定因素，確認選址后，與地區派出所取得聯系，使派出所明確幼兒園所在位置，一旦發生緊急事件，可迅速趕往現場。

2.1.2 綠化場地布置

幼兒園布局優化中，綠地場地的布置至關重要，科學的布置方案，不僅能提升幼兒園的環境美觀性，縮短幼兒與大自然之間的距離，還可以吸收熱輻射，改變幼兒園周邊的氣溫，使幼兒園內溫度更舒適，環境綠化分為平面綠化、立體綠化。按照相關建筑設計規范，幼兒園內綠化面積占比需超過總面積的30%，適應當地的氣候特點，確定幼兒園不同綠化區域種植植物的種類，在幼兒園內構建完整的小型生態系統，確保建筑內部的溫度全年處于舒適的狀態。條件好的幼兒園，也可單獨布設空余綠化場地，作為幼兒的種植園，幼兒參與到植物種植活動中，既能夠調節區域微氣候，又可以幫助幼兒感受自然之美。幼兒園建筑東側與南側，通常種植落葉類植物，該類型植物夏天枝葉茂盛，能夠為幼兒遮擋烈日，冬季落葉后，不會影響陽光進入室內。而建筑的西側與北側，可種植常綠植物，起到抵擋強光與寒風的作用，充分發揮綠化植物的溫度調節作用，保證建筑內部溫度的舒適性。幼兒園建筑大門，通常種植攀緣類植物，引導植物沿門框生長，起到美化環境的作用，也能增添幼兒園建筑的趣味性。綠化場地布置中，還要重視綠化植物的選擇，優先選擇生命力強的植物作為幼兒園的綠化植物，即便幼兒折斷植物的枝葉，植物也能夠自行愈合，切忌將帶刺、有毒、飛絮植物用于綠化，以免幼兒因綠化植物選擇不當，而在活動的過程中受到傷害。

2.2 單體建筑設計

2.2.1 通風系統

通風是維持室內溫度舒適的重要途徑，單體建筑設計要尤其重視通風系統的設計，盡管使用空調可調節室內溫度，但緊閉的門窗會使室內空氣質量下降，溫度雖有所降低，但幼兒園在室內會感覺到悶，舒適度一般。設計幼兒園建筑的通風系統時，要調查周邊的環境，分析環境與風向的關系，適應周邊環境特點，確定建筑門窗的朝向，實現建筑內部自然通風，室內空氣始終處于流動狀態，溫度與空氣質量得到控制，幼兒在該環境中活動更為舒適。根據幼兒的熱舒適需求，合理設計建筑門窗的尺寸，設計靈活的門窗控制方式，幼兒與幼師可根據室內溫度，主動調整門窗的敞開面積，維持室內溫度適宜。當門窗朝向設計受到限制時，應用機械設備提升通風系統的性能，促進建筑室內空氣流動，實現室內外氣流的交換，減少室內積聚的熱量，降低幼兒園室內的溫度，保證室內空氣質量良好，不會使幼兒產生不適感。某幼兒園在建筑設計過程中，結合該地區氣候特征，確定幼兒園建筑門窗的朝向，并設計尺寸適宜的門窗，充分利用幼兒園建設區域的外部條件，提高建筑的自然通風能力，基于該設計方案建成的建筑投入使用后，室內溫度適宜，無需借助空調也可實現溫度控制，室內溫度滿足幼兒園的熱舒適需求[4]。

2.2.2 增加中介空間

幼兒園建筑室內外溫差較大，嚴重時可達到8 攝氏度以上，該溫度差異無法被幼兒所接受，可能導致幼兒患病，中介空間的設計有助于解決該問題，縮小室內外溫差，寒冷地區幼兒園設計需重視中介空間的設計。中介空間設置于過渡空間與室內空間之間，當過渡空間為陽光間時，適合設置中介空間，能夠起到縮小溫差的作用，否則該空間無法形成介于室內與過渡空間之間的溫度。為充分發揮中介空間的作用，幼兒園建筑設計中，要將中介空間設計為正方形，這種形狀的中介空間，能夠將各個區域的溫差降至最低，使幼兒行動經過的各個空間，溫差呈現階梯式變化，更容易被幼兒所接受，同時依據幼兒的興趣，優化中介空間的形式設計，延長幼兒的停留時間。且中間空間的設置，也能夠用于調節室內溫度，因此在設計中介空間時，要考慮幼兒園所處地區的環境特征，適當調整中介空間的進深，氣候較為惡劣的地區，應設計長進深的中介空間。某幼兒園位于寒冷地區，為在建筑設計中踐行熱舒適理論，在建筑中增加中介空間，并適當加長中介空間的進深，建筑建成后，測量各區域的溫度，發現各區域溫差合理，緩解溫差造成的沖擊，幼兒在幼兒園內活動，因溫度變化出現不適感的可能性明顯下降。

2.2.3 擴大走廊外墻范圍

走廊外墻的設計，也會影響建筑室內溫度，基于熱舒適度理論的建筑設計中，設計人員更要關注走廊外墻的設計，借助科學的外墻設計，改變幼兒園走廊的溫度，達到控制各空間區域溫差的目標，為幼兒創造最舒適的活動空間。設計人員需關注幼兒園建筑其他空間區域的溫度，確定走廊的溫度控制標準，使幼兒進入幼兒園室內經過的空間，溫度以階梯形式變化，且各空間區域溫差較小。如幼兒園所在區域外界氣溫溫和，可將室內樓梯設計為敞開式，既控制走廊溫度在合適范圍內，又保證建筑室內通風良好，寒冷區域的幼兒園，應將走廊設置為內廊，隔離活動室與室外，在各區域形成合適的溫差，幫助幼兒適應室內外的溫度變化，各個季節進入幼兒園建筑，都不會出現身體不適的感覺。室內走廊需設置窗戶，用于走廊通風，維持幼兒園走廊內的空氣質量，加速空氣流動，維持走廊溫度穩定。例如，能夠幼兒園建筑設計中，利用軟件模擬不同形式走廊建設的建筑，室內的熱環境，該幼兒園所在地區室外最低溫度為2 攝氏度，過渡空間為9 攝氏度左右，模擬中發現，將內廊設計為外廊形式，走廊區域溫度也可達到16 攝氏度，已經符合幼兒活動的溫度需要，并與過渡空間、活動室形成溫差，提升幼兒活動的舒適性[5]。

2.2.4 衛生間位置設計

衛生間是幼兒園建筑的重要組成，大多數幼兒園為方便管理，通常將衛生間設計在教室進門處，且多設計為敞開式，即便衛生間設置外窗，依舊會影響教室內空氣，并提高教室空氣濕度，影響幼兒的舒適感。為實現控制教室溫度的目標，幼兒園建筑設計中，要保持衛生間的獨立性，盡量避免將衛生間可活動門、窗，設置在與走廊相連一側，確需在教室側設置門窗用于采光，應將其設置為不可打開的形式。如無法改變衛生間門窗位置，也可在衛生間與教室之間增設風幕系統或其他隔離裝置，形成無形門簾，該裝置需具備隔離水汽的能力，并阻止污濁空氣進入教室，風幕的安裝形式依據幼兒園衛生間門洞寬度確定，門洞窄于1 米時，安裝單側風幕即可。還要在衛生間內增設通風裝置，增加衛生間的通風時間，及時將衛生間內污濁空氣排出，維持衛生間內空氣質量良好。衛生間盥洗區與如廁區應分離，適應幼兒的身高，盥洗區設計在靠近教室的位置，設計水池的高度在0.5 米左右，各區域交接處設置可開閉的門，用于阻隔水汽外溢，確保教室內濕度不會受到衛生間的影響。某幼兒園在衛生間設計中，改變衛生間門、窗設置位置，避免衛生間與教室空氣流通，教室內濕度與溫度相對穩定，且不會增加幼兒去衛生間的難度，熱舒適度符合幼兒需要。

2.3 活動空間設計

2.3.1 光照優化

幼兒園活動場地的光照面積需高于1/2，因此設計人員在設計活動場地時，要關注周邊建筑的影響，觀察幼兒園被遮擋面積的變化，確定幼兒園活動空間的布設位置，以保證幼兒活動期間，能夠感受陽光。設計開始前，前往幼兒園建設現場，記錄幼兒園不同時間段被遮擋的區域，分析幼兒的活動規律，依據幼兒展開室外活動的時間，完成活動空間位置與面積的設計。為保證活動空間光照充足，設計人員還要調整幼兒園綠化方案，在需要保持光照的區域種植矮小植物，而在光照強烈區域種植高大樹木，保證光照的同時，也要避免光照過于強烈，導致幼兒出現中暑等問題，影響幼兒的舒適度。全天光照良好區域，設計大面積的活動空間，劃分功能區，結合不同區域的功能特點，布設綠化景觀，預留搭建休息區空間，夏季氣溫過高時，要在活動空間架設遮陽棚，用于為幼兒創造陰涼區域，并設置椅子、桌子等，幫助幼兒恢復體力，即便炎熱的天氣，也能保持良好的精神狀態，方便幼兒休息，以免幼兒身體出現不適。以某幼兒園為例，該幼兒園位于小區內，周邊居民樓影響光照，為保證活動空間的光照充足，該幼兒園將活動空間設計在西側，幼兒活動時間，該區域被遮擋面積小，同時觀察到樓頂光照充足，在樓頂設計活動空間，四周加設圍欄，保證幼兒的安全，活動空間的溫度符合幼兒熱舒適需求。

2.3.2 融入傳統民居元素

各幼兒園所處區域不同，感受的季節變化存在差異，依據熱舒適理論，人可以適應一定程度的溫度變化，基于該理論設計的幼兒園建筑，也要結合所在地區的文化特色，優化活動空間的設計方案，滿足幼兒熱舒適需求的同時，真切感受該地區的氣候變化。設計人員要關注當地居民建筑的特點，在活動空間設計中融入傳統民居元素，借鑒傳統建筑的設計理念，設計可應對季節變化的建筑，并通過文化元素的引入，培養幼兒的文化素養，既保證幼兒園活動空間溫度適宜，又豐富幼兒的感官體驗。同時在活動空間內種植極具地區特色的植物，綠化植物可隨季節變化，狀態發生變化，充分發揮綠化植物的作用，調節幼兒園活動空間的微氣候，并為幼兒創造接觸自然的機會，引導幼兒感受家鄉的四季之美。某幼兒園在建筑設計中融入傳統民居元素時，借鑒國外的設計經驗，提取地方民居的特色元素，優化幼兒園建筑設計方案，建筑風格極具特色，繼承該地區傳統建筑的性能優勢，更適應當地的氣候變化規律，室內溫度受氣候影響較小，設計的建筑室內溫度更為舒適，且有助于加強幼兒情感教育效果。

2.3.3 設計半封閉式教室

教室是建筑的主要組成部分，也是幼兒活動時間最久的場所，基于熱舒適理論的建筑設計中，設計人員可突破傳統設計理念的限制，改變教室的形式，打造半封閉式教室，實現教室與室外環境的直接相連，擴展幼兒的活動區域。半封閉式教室設計，即為班級設計兩扇門，一側與走廊相連，一側與室外活動區域相連。與教室連接的室外活動區域，通常設計為花園或庭院，具有較高的觀賞價值，且不會遮擋進入教室的陽光，建筑內部熱舒適度不會受到影響，庭院與花園的設計風格，要凸顯地區自然環境特點，增進幼兒與自然之間的關系。按照該模式設計的教室，排放的二氧化碳被植物吸收，窗外空氣質量良好，流入教室內空氣質量好，空氣流動的過程中，教室內熱量散失，溫度維持穩定。印度某早教中心建筑設計中，設計人員便順應地區的氣候特點，將教室設計為半封閉的形式，教室外部為花園，有效解決教室的通風問題，并阻隔風沙的侵襲，教室內溫度與幼兒舒適需求相符，且花園的設計增添教室的美觀性，幼兒接觸自然機會增多，始終保持愉悅的心情，在該教室內學習舒適感強。

結語：

綜上所述，熱舒適理論在幼兒園建筑設計中，具有較高的應用價值，基于該理論設計的幼兒園建筑，能夠為幼兒創造舒適的生活環境。相關人員要關注行業發展趨勢，學習先進的幼兒園建筑設計理念，明確幼兒行為與環境的舒適度的關系，調整建筑設計目標，探索更為科學的建筑設計思路，制定切實可行的建筑設計方案。