幼儿园建筑室内能耗模拟与分析

1、幼儿园建筑室内能耗模拟与分析光环境与声环境联合应用建环1304班 范应金 2013149106232016/4/27摘要幼儿承载着一个民族的希望，幼儿的健康成长对一个国家国民素质的提高具 有举足轻重的作用。幼儿园是儿童在幼儿时期的主要活动场所，其光环境会对幼 儿产生各种各样的影响。在幼儿园环境中，光线可以起到完善建筑功能、塑造空 间形象、营造空间氛围、定位场所性质同时强化环境特色的作用。同时，由于幼 儿心理状态和身体机能与成年人存在很大的差异，幼儿园的光环境存在特殊的需 求，幼儿园建筑光环境的合理设计与控制显得尤为重要。但是国内外对于幼儿园 建筑光环境特点及其针对性设计缺少专门研究。本文针对我

2、国现阶段幼儿园光环境存在的主要问题，选择严寒地区典型布局 方式的幼儿园，以幼儿活动室为例，对幼儿园光环境进行了问卷调研和实地测量。 通过调研数据和测量结果，了解了幼儿对光环境的需求。通过幼儿的视觉生理特 征、光环境心理理论以及我国幼儿园光环境现状进行了梳理与概括，同时探讨了 照度、光色、灯具的选择等因素与幼儿主观感受的关系。论文采用光环境模拟软 件对所测量数据进行模拟验证。针对幼儿园光环境所存在的问题，通过光环境模 拟软件对不同季节、不同时间段幼儿园的窗口朝向、窗地比、窗口形状、窗台高 度、窗玻璃材料、以及房间尺寸等要素进行不同方案的模拟分析，找出个影响因 素与光环境间的关系，并针对不同光环境

3、影响因素进行能耗模拟分析，找到同时 满足采光与能耗的最佳窗口朝向、最佳窗地比、最适宜窗玻璃材料以及最佳窗台 高度。论文通过研究获得了幼儿园建筑光环境设计的相关参数最佳取值范围和参 考数据，可为今后相关类型建筑设计及标准、规范的细化提供依据。关键词：幼儿园建筑 模拟软件声环境 光环境一、研究背景本课题研究的意义来源于我国制定的十二五规划。十二五规划中提出，我国启 动了学前教育计划，计划要在三年内公私幼儿园同价。期间召开了关于学前教育 工作的电视电话会议，会上中共中央政治局委员刘延东发表讲话，她指出国家要 对幼儿园给予多方式、多渠道的资助与扶持，让百姓能够在平等的情况下自主的 选择不同类型的幼儿园

4、。所以本文针对这次十二五计划的提出对幼儿园建筑的光 环境进行思考和设计。近年来各地重视发展幼儿教育事业。由于受到种种经济、社会条件的限制，大 多数新建幼儿园建筑的现状不容乐观。大力发展幼儿教育是一项利国利民的好 事，这对于促进幼儿健康成长和改善幼儿的生活环境起到了积极的推动作用。现 今大多数家长在为孩子选择幼儿园时不再单单考虑学费、距离和幼儿园的师资问 题，而是对幼儿园建筑本身和室内环境的质量提出了更高的要求。社会公众对建 筑环境的重视程度不断提高，认识到幼儿园建筑光环境的重要性并作出选择。阳光对幼儿的成长发育至关重要。幼儿经常晒晒太阳，可促进骨骼的生长发育， 有助于增高。防止儿童拘楼症、骨软

5、化病、身体矮小症及骨质疏松症。此外，太 阳能可以转化为热能，能够抵御寒冷、调节体温、促进新陈代谢和血液循环、同 时能够促进废物的代谢和汗液的排泄，光照还有利于幼儿的生长发育和增高。根 据调查数据表明，有很多家长认为幼儿园的环境差，除了空气不清新外，缺少日 照也是一个重要的方面。幼儿时期是眼部发育的重要时期。我们的传统观念常常认为，引起近视的原因是由于坐姿不正或者用眼过度所 致。随着近年来幼儿近视眼发病比例的急速上升，越来越多的家长开始关注幼儿 眼部健康。最新的调查研究表明，幼儿所处的光环境是危害幼儿眼部健康的罪魁 祸首之一。对于年龄较小的幼儿来说，光环境与声环境的影响显得尤为重要。二、我国幼儿

6、园建筑概括我国现阶段幼儿园（包括托、幼合建的）大致分为大型、中型和小型三种规模。 其中大型幼儿园的班级数量为1012个，中型幼儿园班级数量为69个，小 型幼儿园班级数量为5个班级一下。幼儿园各班人数一般为小班20至25人， 中班26至30人，大班31至35人。幼儿园儿童的使用功能决定了幼儿园建筑平面布局设计的基本条件。其功能主 要包括不同幼儿班组的活动单元房、满足儿童使用需求的各种公共厅室、室外游 戏场所、公共庭院、公共绿地以及其行政办公用房。幼教的形式与内容、其组织 和管理制度以及周边的各种环境因素决定了幼儿园建筑的性格。幼儿园的平面布 局大致可分为集中式和分散式两种。（1）集中式平面布局集

7、中式平面布局由于其紧凑的布局，合理的建筑朝向以及其节省土地的优势， 其适合于以北方的气候条件为基础的幼儿园建筑。集中式平面布局可分为长条型 平面、分支式平面和院落式平面三种。最为普遍的建筑布局方式为分支式平面布 局。其优点是分支式平面可以满足主要的活动用房均可布置在南向，满足采光要 求，其主干主要作为联系各分支的走廊以及教职员办公用房等等。院落式平面布 局的优点在于可以形成一个亲切的、良好的活动空间。其缺点是房间布置存在不 舒适的空间，例如东西向的建筑。长条型的平面布局一般为单面布置房间。（2）分散式平面布局分散式平面布局的优点是建筑能够与周围环境较好的结合，减少了建筑间的互 相干扰，有利于日

8、照和通风，不仅能够方便幼儿进行室内外活动而且便于分期修 建。其缺点是幼儿管理不方便，需大量的幼教人员，室外管线较长，占地面积 较大。其多适合于以南方气候条件基础的幼儿园建筑。其建筑形态多样，可与周 围环境自然协调，其建筑形式一般以班级为单位，每班占一栋，若为二层时，上 下楼可以布置两个班。但是其建筑体量太小，一般一层多以两个班或两个班以上 布置。三、我国幼儿园建筑对光环境的要求与现状我国2013年5月1日起正式施行的建筑采光设计标准（GB 50033-2013） 中，对教室采光的要求发生了较大变化，主要包括以下几个方面：采光系数标准 值和室内天然光照度标准值应为参考面上的平均值、教育建筑的普通

9、教室的采光 不应低于采光等级III级的采光标准值、建筑师在进行方案设计时，可用窗地面积 比估算开窗面积、学校建筑的房间，其室内各表面的反射比值对采光有很大影响， 特别是侧窗采光。幼儿园的天然光环境质量的好坏与幼儿教育息息相关，幼儿通过对太阳光的观 察可以直观的理解行星如何运行，时间如何变化以及季节是如何更替的。人工照明光环境是夜间照明的主要来源，同时可以对白天室内光线不足的情况 加以补充照明，同时它也是夜间的主要照明来源。幼儿园的照明光环境在满足室 内照度和亮度的同时，应注意对环境中重点部位的烘托和点缀，起到渲染室内气 氛、增加视觉美感的作用，同时应使幼儿产生积极的心理情绪。为保护幼儿视 力，

10、幼儿园照明应选择发光效率高，光线柔和，色温舒适度高、造型新颖的灯具。 幼儿室内空间的照明光环境应尽量避免眩光，目前幼儿园大多只从使用寿命长 和经济节能的角度选择照明灯具，忽视了幼儿的主观感受，目前幼儿园光源大多 以节能荧光灯为主。目前幼儿园休息室大多以局部照明为主，这样有利于幼儿的 休息和睡眠，活动室及音体室的照明灯具常采用节能型筒灯。寄宿制幼儿园的休 息室应配备夜间巡视照明系统。医务保健室、隔离室宜采用日光色光源的灯具照 明，其余场所可采用白炽灯照明。幼儿生活用房和医务保健室应设置紫外线灯具。室内光的照明对幼儿的身心将康发展有很大的影响，充足的光线及良好的照明 方式可以让幼儿精神放松，而且能

11、激发他们的潜在意识自由的积极地开展各项 活动。过强的光线照明会让幼儿心理感到紧张、刺激，很容易引起烦躁、坐立不 安和视力疲劳的感觉。我们生活在信息高速发达的时代，每天都有数以万计的信息需要我们去了解， 人们依靠着不同的感觉器官感受着通过外部世界所获得的信息，而这其中的绝大 部分都来自于视觉器官。光与人的主观感受之间存在着非常密切的联系，它是客 观存在的一种能量。是我们通过视觉感受外部世界的基础。英国建筑师理查德罗 杰斯认为：如同乐器捕捉音乐一样，建筑是捕捉光的容器，建筑师的主要职责之 一就是要为人们创造舒适的光环境，它不仅影响着人的视觉健康和劳动生产率， 而且同时影响着人们的日常生活质量，因此

12、在建筑设计过程中应对光环境设计给 予足够的重视。影响天然采光和建筑能耗的因素多种多样，本文选取了其中的部分主要影响因 素进行模拟分析，具有一定的局限性，对于幼儿园建筑采光与能耗的分析有待进 一步细化和深入。在幼儿主观感受和光环境舒适度方面尚未能进行考量，尚缺乏 相应研究。在进行幼儿园光环境研究时，常常忽略了幼儿的主观感受，希望在今 后的研究过程中，能够综合考虑幼儿主观感受和光环境之间的关系，为幼儿营造 出适应身心发展和符合现代教育理念的幼儿园光环境。参考文献：胡慧.居住区幼儿园建筑设计研究D.合肥工业大学,2007张开军.幼儿行为心理与幼儿园室内设计研究D.南昌大学,2012赵军海，张丽.幼儿

13、园建筑布局的审视与思考阴.教育导刊，2006林磊.幼儿园建筑设计的空间视角J.山西建筑,2009钟春.浅谈建筑耗模拟与建筑节能.江西能源,2006建筑能耗模拟分析课程学习体会为期八周的建筑能耗模拟分析课程已经结束了，我对于这门课程也有了颇多的心得与体 会，在此将我关于本门课程关于前景应用、具体细节、专业知识、专业工具、学术环境以及 与本专业的区别与联系产生的心得与体会进行概述，在此课程上进行深入的总结，以期有所 收获。建筑能耗模拟分析开始很火热的课程研究，大概了解了一点。不过实话实说，一直觉得整 个建筑行业信息整合的很不好。大概离数据的详尽处理还挺远，不过可以在此做深入的讨论。 在进行建筑能耗

14、与相关数据的处理时，可以询问建设项目是否愿意公开项目信息。国内却没 用公开建设项目信息的相关网站或者部门。不管是哪个国家的或者地区的绿建评价体系授予 的项目，很难挨个找资料查找。我觉得对于模拟分析建筑的能耗是非常有价值的。对未来建筑的出售出租而言，这些数据都 有很高的参考价值，尤其是公共建筑。此外也能客观反映和验证项目前期设计的落实，模拟 和真实状况的差异等等很多东西在里面。对于建筑有关的数据，个人理解可以分为两类：建筑材料数据，建筑能耗数据。建筑材料数据的可以为开发商提供建筑成本方面的参考，避免错误选择导致的浪费。对于建 筑师而言，精确的材料数据可以为他们设计中为他们的奇思妙想提供现实可行的

15、实施方案。 建筑材料数据更是BIM模型中不可或缺的重要信息，能够加深各方对设计项目的理解，缩短 设计周期。了解做的不错的平台有GIGA循绿，专门做绿色建材的，定位比较高端，所以平 台内的资源还不是很多。但是比其他收广告费的平台有意义多。建筑能耗数据方面，要搭建一个数据库所牵涉的问题是使用怎样的标准来进行统一、有效 的数据收集。政府在其中照理是最适合的角色，缺点是其往往执行的效率差，且其开放性存 疑。如果要市场商业化来介入，那么建立怎样规模的数据，如何挖掘出其价值，短期内能否 见到好处，这些都是阻止其顺利前行的绊脚石。至少目前来看，建筑独立的能源审计已经能 满足维护翻新的需要，如果有这类的能源解

16、决方案商愿意开放一部分案例资料库，那也是一 件美事了。如果说跟模拟软件相结合，从规模来看，我们学校的系统是5分钟进行一次采样，那么一 天总共有24*60=1440分钟，那么每一天一个结点的采样就是288次，一年就有288*365次。 这样的数据规模，固然跟互联网上交换的数据吞吐量没法比，但是操作起来绝对是令人手忙 脚乱的。如此大量的数据，说明与互联网数据一些偶然随机性不一样，一个双十一，或者一 次爆吧行动，就能让互联网数据天翻地覆，而楼宇的数据相对说来稳定得多，以暖通举例， 热力学在这种情况下的渐变实际上是非常慢的，5分钟一次的采样足以在一定程度上表示其 动力学变化，所发生的影响无非是天气突变

17、，楼内用户的抱怨和大规模反常行动，以及系统 某些部件突然出错上面。这些问题，有些产生的影响可以从数据的变化上明显体现，而有些 是转瞬即逝。退一万步说，有时候这些问题不解决，整个房屋系统也可以正常运转，但是因 此带来的额外能耗或者是控制效果偏差有时候却是无法估量的。因此着手解决这些问题，就要从瀚海星云一样的数据中入手，数据不会说谎。如果一个数 据突然出现反常，反映出的问题可能有非常多种，比如在夏天一个空调分管两个房间，假设 设定温度不变，其中一个房间的进气量突然增大，有可能是什么问题？有可能是测量进气量 的传感器坏了，也有可能是这个房间的进风口有堵塞，导致必须更多的进气量才能满足单位 时间需求，也有可能是房间内日常出现的人数突然增多，需求量增大，也有可能是因为夏天 开窗开门。最后，房屋系统的许多问题跟控制理论也很相关，控制上的许多概念（比如优化控制，自 适应控制，模型预测控制），都是很需要大规模数据训练的，而非