基于自然通風系統(tǒng)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(yè)技術學院,甘肅 慶陽 745000;2.蘭州石化職業(yè)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(yè)全面進入蓬勃生機、蓄勢待發(fā)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(fā)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(xiàn)文旅產業(yè)和社會經濟的大發(fā)展。

1 概述

1.1 慶陽周邊文化旅游產業(yè)及文旅地產現(xiàn)狀

國外對于文旅地產的研究較早,目前歐美發(fā)達國家多集中在產業(yè)園區(qū)模式,包括以文化為核心的產業(yè)園區(qū)、以科技為核心的產業(yè)園區(qū)、以城市為核心的產業(yè)園區(qū)和以產業(yè)鏈為核心的產業(yè)園區(qū)[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(yè)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(huán)縣的環(huán)江古城項目和西峰區(qū)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(yè)同質”的誤區(qū)。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(qū)市場前景最為廣闊的產業(yè)之一,而房地產業(yè)的前景同樣被看好[3]。甘肅省的酒店業(yè)本身與發(fā)達省份就差距較大,慶陽市的酒店業(yè)又與蘭州、天水、武威等地市有較大差距。因此,提出發(fā)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(yè)的競爭力,與一些現(xiàn)有的大地產項目形成互補,又可以以此帶動鄉(xiāng)村經濟發(fā)展和鄉(xiāng)村振興。

1.2 背景和機遇

在甘肅省將文化旅游產業(yè)作為強省戰(zhàn)略的重要組成部分的大背景下,慶陽市“建設區(qū)域性中心城市”戰(zhàn)略將“推動文化旅游產業(yè)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(fā)展規(guī)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(yǎng)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(qū)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(qū);在實際應用上,可以充分利用慶陽當?shù)亻e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(jié)”“香包刺繡文化節(jié)”融合,壯大慶陽文化旅游產業(yè),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(tǒng)設計

小地產項目的整體設計采用系統(tǒng)方法論,把文旅地產作為一個整體系統(tǒng)來看待。系統(tǒng)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(tǒng)是在不斷變化之中,系統(tǒng)內各個部分、各個要素不停地相互轉化、相互作用,導致系統(tǒng)本身不停地運動變化,系統(tǒng)處于一定的環(huán)境中,必然與當?shù)氐牡赜蛐原h(huán)境相匹配,隨著環(huán)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(huán)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(tǒng)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(guī)劃相適應。慶陽市“十四五”文體廣電和旅游發(fā)展規(guī)劃第七章“構建現(xiàn)代旅游產業(yè)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(guī)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(xiàn)在已建的“五頃塬窯洞民宿”“聚德小鎮(zhèn)窯洞賓館”等酒店住宿業(yè)競爭借鑒發(fā)展,可以共同建立起真正的慶陽市文旅“小地產業(yè)”。

隨著經濟的發(fā)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(yè)、基礎設施的系統(tǒng)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(qū),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(xiàn)七縣一區(qū)間的直升機通航。這樣,一方面可以解決慶陽市老區(qū)的交通運輸業(yè)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(jié)能、保暖、通風、環(huán)保要求的民用建筑?！奥稜I式酒店”的重點設計要求為:通過對現(xiàn)有酒店的加裝和改造,再現(xiàn)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(tǒng)?！巴ピ菏矫袼蕖焙汀皠e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(xiāng)建設而閑置的大量農院式庭院與別墅式農家,添加物聯(lián)網(wǎng)元素,使其成為適合文旅產業(yè)發(fā)展要求的特色“民宿”,為農民創(chuàng)造價值,助力鄉(xiāng)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(tǒng)

3.1 背景技術

現(xiàn)有酒店的通風系統(tǒng)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(jié)室內溫度的情況下通風換氣。在現(xiàn)在節(jié)能減排的背景下,這些主動式通風方式都存在不夠節(jié)能、環(huán)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(tǒng)

為了克服現(xiàn)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(xiàn)代智能化的生活。本系統(tǒng)設計的酒店自然通風系統(tǒng),通過相關參數(shù)的設置,電動百葉窗可以根據(jù)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(jù)室外風向和風速的大小自動調節(jié)窗頁的開合速度,使室內達到適宜的環(huán)境和舒適、清涼、勁爽三種體感。

3.3 系統(tǒng)組成

自然通風系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(wěn)壓電源。其中的8通道模擬量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)轉換成USB標準的數(shù)據(jù),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(fā)送觸發(fā)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(xù)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(xiàn)百葉窗的開合。

軟件系統(tǒng)運行在圖1所示計算機1上,根據(jù)采集數(shù)據(jù)循環(huán)判斷風速的大小以調節(jié)窗頁開合速度,判斷室內環(huán)境參數(shù)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(xiàn)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(tǒng)窯洞對地理環(huán)境的依賴和建筑分散、難以大規(guī)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?shù)厝藗兊纳罘绞降幕A上,本項目“窯洞式酒店”采用鋼架“箍窯”式設計?！肮扛G”本就是隴東人民在黃土窯洞的基礎上發(fā)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(tǒng)“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(tǒng)“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(tǒng)“箍窯”高,但是安裝方便、安全,可以隨意增加空間,進行大規(guī)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(jù)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(tǒng)窯洞在使用階段的能耗[6]。據(jù)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(jié)能、保暖的要求。

4.3 通風系統(tǒng)

為了利用隴東地區(qū)多風的條件,實現(xiàn)“窯洞式酒店”被動、通風、環(huán)保的要求,需要設計通風系統(tǒng)。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(tǒng),使百葉窗根據(jù)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(jié)開合角度,以維持室內適當?shù)娜司迎h(huán)境。

4.4 供暖

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

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(xiàn)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(tǒng)。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(xiàn)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(jù)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(xiāng)村清新空氣和溫煦陽光,體驗悠閑輕松鄉(xiāng)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(lián)網(wǎng)顯示和聲音裝置的“物聯(lián)網(wǎng)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(xiāng)野,內部又是溫馨、現(xiàn)代、舒適的家庭氛圍,旅客可以同時體驗外面鄉(xiāng)野的曠達和室內現(xiàn)代農家生活的溫暖,尤其適合體驗黃土高原鄉(xiāng)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(lián)網(wǎng)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(fā)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(qū)房地產業(yè)來說,前景同樣被看好。甘政發(fā)〔2021〕18 號《甘肅省國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)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(fā)展取得重要成效,基礎設施支撐能力大幅增強;優(yōu)先發(fā)展農業(yè)農村,全面推進鄉(xiāng)村振興;促進文化旅游融合發(fā)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(xiàn)自然風情的酒店地產業(yè),和以“庭院式民宿”“別墅式民宿”為內容的鄉(xiāng)村風情民宿地產業(yè),無疑是解決慶陽的三農問題、加強基礎設施建設、推進鄉(xiāng)村振興、促進文旅融合的有力推手。隨著新時期旅游業(yè)的不斷發(fā)展,不同地域文化民俗特色趨同現(xiàn)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(fā)展慶陽地域特色的文旅小地產項目具有得天獨厚的優(yōu)勢和意義,對于慶陽市實現(xiàn)建設地域中心城市和生態(tài)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(lián)網(wǎng)自然通風系統(tǒng),包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以應用在隴東等多風地區(qū),用于民用建筑室內自然通風。系統(tǒng)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?！案G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(yè)的實施與發(fā)展,將會使慶陽市的文旅產業(yè)進一步提質增效,在與周邊省市的競爭中獲得優(yōu)勢。