基于自然通風系統的酒店和民宿項目設計研究★

郭子界，王國華，文 暉，張黎瓊，馮宇星

(1.慶陽職業技術學院,甘肅 慶陽 745000;2.蘭州石化職業技術大學,甘肅 蘭州 730000; 3.甘肅北石窟寺文物保護研究所,甘肅 慶陽 745000)

0 引言

慶陽位于甘肅東部,地處陜、甘、寧三省交界處,屬于典型的半干旱大陸性季風氣候,全年最高溫度一般不超過32 ℃,最低溫度不低于-15 ℃,全年平均風速3.3 m/s～3.5 m/s。自2020年初,經過3年的疫情困擾,至2023年,全國的文化旅游產業全面進入蓬勃生機、蓄勢待發的勢頭,無論是出境游、國內長途游,還是中短途旅游,全面升溫。慶陽自古是周祖農耕文化發源地,近代又是中國革命“兩點一存”[1]的獨特代表,文化旅游資源豐富,具有極強的地域文化特色,理應抓住機遇,實現文旅產業和社會經濟的大發展。

1 概述

1.1 慶陽周邊文化旅游產業及文旅地產現狀

國外對于文旅地產的研究較早,目前歐美發達國家多集中在產業園區模式,包括以文化為核心的產業園區、以科技為核心的產業園區、以城市為核心的產業園區和以產業鏈為核心的產業園區[2]。國內的文旅地產項目基本繼承了國外的模式,多為地產城和產業城項目,離慶陽較近且有名的有陜西省西安市的大唐芙蓉園、大唐不夜城項目,興平市的馬嵬驛項目,咸陽市的袁家村項目和寧夏的葡萄酒莊項目。慶陽市也有慶城的馬嵬驛項目,環縣的環江古城項目和西峰區的黑老鍋項目。這些地產項目大都投入巨大,項目建設周期長,并且有“景觀雷同、產業同質”的誤區。從甘肅來說,基礎設施仍舊薄弱,同時面臨三農困境。在相當長一段時間里,基礎設施建設必將是西北地區市場前景最為廣闊的產業之一,而房地產業的前景同樣被看好[3]。甘肅省的酒店業本身與發達省份就差距較大,慶陽市的酒店業又與蘭州、天水、武威等地市有較大差距。因此,提出發展基于慶陽地域特色的酒店和民宿的小地產項目,既可以整體提高慶陽市酒店業的競爭力,與一些現有的大地產項目形成互補,又可以以此帶動鄉村經濟發展和鄉村振興。

1.2 背景和機遇

在甘肅省將文化旅游產業作為強省戰略的重要組成部分的大背景下,慶陽市“建設區域性中心城市”戰略將“推動文化旅游產業深度融合”作為九大任務之一,同時“文旅融合化”是慶陽市2021年政府工作報告中“兩輪驅動”“三化并進”的三化之一。慶陽市“十四五”文體廣電和旅游發展規劃提出,以“紅色南梁、岐黃故里、周祖圣地、民俗慶陽”四大文化品牌為依托,把慶陽建設成為“全國一流的紅色文化與康養旅游目的地”。在此背景下,本文提出基于慶陽地域特色酒店和民宿的小地產項目,即在慶陽市七縣一區推動建設一批以“窯洞式酒店”“露營式酒店”“庭院式民宿”和“別墅式民宿”為代表的文化旅游地產。該項目在理論上可以完善文旅地產項目的內涵,破除文旅地產項目“唯大不行”和“投入高昂”的誤區;在實際應用上,可以充分利用慶陽當地閑散、零碎的投資資源和農村利用率不高的農家庭院與別墅,融入慶陽本地地域特色,和“南梁紅色旅游”“周祖農耕文化節”“香包刺繡文化節”融合,壯大慶陽文化旅游產業,增強慶陽在全省乃至全國的經濟文化影響力。

2 整體設計

2.1 系統設計

小地產項目的整體設計采用系統方法論,把文旅地產作為一個整體系統來看待。系統由若干部分組合相加,組成一個完整有機的整體,并且整個系統是在不斷變化之中,系統內各個部分、各個要素不停地相互轉化、相互作用,導致系統本身不停地運動變化,系統處于一定的環境中,必然與當地的地域性環境相匹配,隨著環境變化而變化,作為慶陽地域特色的小地產項目,就必須與慶陽的地域性環境相匹配。而慶陽在建筑領域最大的特色就是窯洞式民居。

由于系統方法論的要求,小地產項目還必須與慶陽市文旅部門的整體規劃相適應。慶陽市“十四五”文體廣電和旅游發展規劃第七章“構建現代旅游產業體系”之五、加強關鍵旅游要素建設之(二)、構建多元化旅游住宿體系之“重點提托慶陽窯洞營造技藝國家非物質文化遺產,打造窯洞旅居精品”與本項目不謀而合。本項目所提出的“窯洞式酒店”和“露營式酒店”由于其造價低廉符合規劃“以度假型、商務型和經濟型酒店為重點”的要求,同時“庭院式民宿”“別墅式民宿”“以民居客棧和家庭旅館為補充”,可以“形成結構合理的多層次的住宿體系”。與慶陽市現在已建的“五頃塬窯洞民宿”“聚德小鎮窯洞賓館”等酒店住宿業競爭借鑒發展,可以共同建立起真正的慶陽市文旅“小地產業”。

隨著經濟的發展和大城市人們外出旅游便利化的需求,為做到小地產項目和文旅產業、基礎設施的系統配套,可以先行在慶陽市四大博物館中的“慶陽市博物館”和“慶陽市隴東民俗博物館”、2023年新搬遷的“三館一院”(慶陽市文化館、圖書館、美術館、慶陽市隴劇院有限責任公司)所在地——西峰區,和四大博物館中的“南梁革命紀念館”所在地——華池縣、“周祖農耕文化展覽館”所在地——慶城縣之間開通直升機航線,而后逐步實現七縣一區間的直升機通航。這樣,一方面可以解決慶陽市老區的交通運輸業瓶頸,提升城市品位;另一方面,可以做到小地產項目“住與游”的銜接,增強慶陽市的旅游便利性和競爭力。

2.2 重點設計

“窯洞式酒店”的重點設計要求為:利用黃土層良好的隔熱效能,設計符合廉價、被動、節能、保暖、通風、環保要求的民用建筑。“露營式酒店”的重點設計要求為:通過對現有酒店的加裝和改造,再現黃土高原上“涼風習習”的夏日之夜。二者共同的要求為設計一套自然通風系統。“庭院式民宿”和“別墅式民宿”的重點設計要求為:改造慶陽市農村由于人口外流和城市人口回鄉建設而閑置的大量農院式庭院與別墅式農家,添加物聯網元素,使其成為適合文旅產業發展要求的特色“民宿”,為農民創造價值,助力鄉村振興。

小地產項目的實施形式可以靈活多樣。由于項目因地制宜和條件要求不同的特點,可以在某一地由政府主導整體實施,也可以由一部分有意愿、有情懷、有愿景的帶頭人先行實施,產生帶動效應。

3 自然通風系統

3.1 背景技術

現有酒店的通風系統通常采用主動式通風,或者使用換氣扇進行簡單換氣,或者使用新風空調在調節室內溫度的情況下通風換氣。在現在節能減排的背景下,這些主動式通風方式都存在不夠節能、環保的缺陷。采用換氣扇的方式同時存在噪聲大、不夠智能的缺陷;采用新風空調的方式雖然聲稱會對空氣進行多重過濾和凈化,但使用時間較長以后難免會在空調中累積灰塵、滋生細菌,導致通風空氣質量不佳,同時空調的高能耗和熱污染也是難以解決的問題。

3.2 基于百葉窗的自然通風系統

為了克服現有酒店通風解決方案中的主動式、能耗高、噪聲大、熱污染、非自然等缺陷,同時通過國家十幾年的治理,大部分地域的空氣質量都已達到較高標準,人們渴望回歸二十世紀八九十年代的自然風氣同時享受現代智能化的生活。本系統設計的酒店自然通風系統,通過相關參數的設置,電動百葉窗可以根據室內溫度、濕度、二氧化碳濃度自動調整窗頁的開合程度,根據室外風向和風速的大小自動調節窗頁的開合速度,使室內達到適宜的環境和舒適、清涼、勁爽三種體感。

3.3 系統組成

自然通風系統由一臺具有通用串行總線的計算機1、一個通用串行總線(USB)轉串行總線標準(RS-485)的轉換器2、一臺8通道模擬量數據采集器3、一個風速傳感器4、一個風向傳感器5、一個二氧化碳傳感器6、一個溫度濕度傳感器7、一個百葉窗8、一個小電動機9、兩個雙刀雙擲繼電器模塊開關10、一個雙路通用串行總線(USB)繼電器開關模塊11組成。結構連接見圖1。

3.4 系統工作原理

硬件設備按照圖1所示連線用導線連接,并分別提供24 V,12 V,5 V的直流穩壓電源。其中的8通道模擬量數據采集器3承擔采集室外風向、室外風速、室內二氧化碳濃度、室內溫度、室內濕度的功能,轉換器2承擔將采集器采集到的RS-485標準的數據轉換成USB標準的數據,并傳入計算機;兩個雙刀雙擲繼電器模塊開關10承擔改變流過小電動機電流方向的功能,雙路通用串行總線(USB)繼電器開關模塊11承擔分別給兩個雙刀雙擲繼電器模塊開關10發送觸發信號的功能。通過兩路開關的通斷時間改變小電動機9的電流方向和持續時間,達到控制小電動機正反轉并打開和關閉百葉窗窗頁的目的。小電動機9通過蝸桿齒輪減速器輸出,與百葉窗8之間采用“一”字型插入直連的方式,即小電動機1的輸出軸與百葉窗8窗框葉片連桿機構連接,通過小電動機1的輸出軸直接驅動百葉窗8的窗框葉片連桿機構,帶動所有的百葉窗8窗頁同步轉動,在0°～90°的旋轉范圍內實現百葉窗的開合。

軟件系統運行在圖1所示計算機1上,根據采集數據循環判斷風速的大小以調節窗頁開合速度,判斷室內環境參數并與設定模式值比較以調整窗頁的開合。

軟件流程見圖2。

4 窯洞式酒店

4.1 鋼架箍窯

由于黃土窯洞建筑眾所周知的冬暖夏涼的特性,且已得到定量驗證[4]。又由于窯洞文化和現代酒店居住文化在選址、建筑空間、居住人群、服務設施方面的差異[5],考慮傳統窯洞對地理環境的依賴和建筑分散、難以大規模營建、容易遭受水毀等自然侵蝕的弊端,在深入考察隴東當地人們的生活方式的基礎上,本項目“窯洞式酒店”采用鋼架“箍窯”式設計。“箍窯”本就是隴東人民在黃土窯洞的基礎上發展出來的一種既具有窯洞的保溫隔熱性能,又不依賴于地勢,可以在平地上自由建造的建筑。傳統“箍窯”完全由黃土基按照窯洞的形式壘砌而成,黃土基可以自然承受窯體的重力。但也由于這種自然的建筑方式,使得傳統“箍窯”的建筑空間受限,不能增加窯高與窯寬,不能滿足酒店功能服務空間的基本要求。鋼架“箍窯”采用圓弧形鋼框架制成整體窯體,框架內部空隙填充黃土基,采用整體吊裝加后期填塞、裝潢的安裝方式。雖然成本比傳統“箍窯”高,但是安裝方便、安全,可以隨意增加空間,進行大規模建造,同時具備黃土窯洞被動、隔熱、保暖的功能,適合作為酒店的設計要求。

4.2 陽光間窯洞

根據研究,窯洞式建筑在整個生命周期中使用階段的能耗是占比最大的,并且采用陽光間窯洞可以明顯降低傳統窯洞在使用階段的能耗[6]。據此,本項目“窯洞式酒店”采用雙層大面積玻璃窯面的陽光間設計,可以達到節能、保暖的要求。

4.3 通風系統

為了利用隴東地區多風的條件,實現“窯洞式酒店”被動、通風、環保的要求,需要設計通風系統。研究表明,自然通風的先決條件是空氣本身的自行運動[7]。這個自行運動的外力來自熱壓力和風壓力,而這在黃土窯洞中是具備的。夏季室內外溫差可達13 ℃以上,溫度不同空氣的比重也不同。洞內溫度低,空氣比重大;洞外溫度高,空氣比重小,這便形成了熱壓作用的自然通風。冬季則相反,也可形成熱壓差促使空氣流動。因此,利用基于百葉窗的自然通風系統,使百葉窗根據室外風速傳感器、風向傳感器、室內溫濕度傳感器、CO2傳感器的采集值實時智能自動調節開合角度,以維持室內適當的人居環境。

4.4 供暖

“窯洞式酒店”的冬季供暖采用現在流行且被證明經濟、干凈的空氣能熱泵地暖系統。

詳細設計見圖3—圖5。

5 露營式酒店

“露營式酒店”充分利用現有酒店的樓頂建造。全屋為一個四面玻璃墻的簡易“亭房”,或玻璃“帳篷”。酒店內有簡單的休息、洗浴、休閑設施。玻璃墻對面開有玻璃百葉窗,安裝自然通風系統。整套房間模擬野外露營的體驗,適合夏天乘涼、休息。此“露營式酒店”希望再現西北黃土高原上“涼風習習”的夏日之夜,追念兒時情懷(見圖6)。

6 庭院式民宿和別墅式民宿

根據研究定義,由農院式庭院改造成的“庭院式民宿”應該屬于常見民宿分類中的“獨立型民宿”“聚落型民宿”和“體驗型民宿”的結合[8],用溫馨干凈的庭院造景,使旅客體驗置身大自然的愜意,享受鄉村清新空氣和溫煦陽光,體驗悠閑輕松鄉村生活,體驗農家菜園的采摘樂趣,尤其適合體驗黃土農家清涼、香甜的“夏日之情”。為增強旅客體驗的溫馨感,可以在庭院中安裝具有聯網顯示和聲音裝置的“物聯網躺椅”,兼具休息、娛樂功能。別墅式農家改造成的“別墅式民宿”應該屬于“獨立型民宿”“集合型民宿”和“體驗型民宿”的結合,民宿從外面看是漂亮的別墅置身于綠色樸素的鄉野,內部又是溫馨、現代、舒適的家庭氛圍,旅客可以同時體驗外面鄉野的曠達和室內現代農家生活的溫暖,尤其適合體驗黃土高原鄉村濃濃的“冬日之情”。應在別墅內設置專門的茶室、棋牌娛樂室和視聽室,供旅客飯后休閑。另外,為保障旅客生活的便利性,還應該在庭院和別墅附近設置物聯網自動售貨裝置,提供基本的飲料和日用品。

7 小地產項目的意義

在西部大開發深入進行過程中,基礎設施的薄弱和三農困境的解決是非常重要的兩個問題。對于西北地區房地產業來說,前景同樣被看好。甘政發〔2021〕18 號《甘肅省國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》提出的主要目標之一——經濟發展取得重要成效,基礎設施支撐能力大幅增強;優先發展農業農村,全面推進鄉村振興;促進文化旅游融合發展。具有慶陽窯洞地域特色,以“窯洞式酒店”“露營式酒店”為內容的體現自然風情的酒店地產業,和以“庭院式民宿”“別墅式民宿”為內容的鄉村風情民宿地產業,無疑是解決慶陽的三農問題、加強基礎設施建設、推進鄉村振興、促進文旅融合的有力推手。隨著新時期旅游業的不斷發展,不同地域文化民俗特色趨同現象嚴重,客戶不再滿足于某種產品的功能,更多是想擁有一種能承載地域特色文化韻味的服務與體驗[9]。這種形勢下發展慶陽地域特色的文旅小地產項目具有得天獨厚的優勢和意義,對于慶陽市實現建設地域中心城市和生態宜居城市的目標具有助力作用。

8 結論

本項目設計了一種物聯網自然通風系統,包括硬件系統和軟件系統。該系統可以應用在隴東等多風地區,用于民用建筑室內自然通風。系統同時是“窯洞式酒店”和“露營式酒店”的重要組成部分,為酒店內提供舒適、清涼和勁爽三種恒定體感的自然健康生活體驗。“窯洞式酒店”“露營式酒店”“庭院式民宿”和“別墅式民宿”的設計,為文旅小地產項目的設計提供基本內容。以此為慶陽地域特色的酒店和民宿業的實施與發展,將會使慶陽市的文旅產業進一步提質增效,在與周邊省市的競爭中獲得優勢。