生態(tài)建筑中庭空間的設(shè)計研究

張洪杰 牛棟

（河北筑美工程設(shè)計有限公司 河北滄州 061001）

自20世紀(jì)60年代室外庭院設(shè)計被引入室內(nèi)后，現(xiàn)代意義上的中庭就此誕生，通過營造一個富有生氣，充滿人性的場所為人類生活提供了一個全新的生活空間，在逐漸發(fā)展中為廣大人民群眾所接收和歡迎，并在現(xiàn)代建筑設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。作為建筑內(nèi)部構(gòu)件，中庭設(shè)計既為人們遮風(fēng)擋雨，又通過花草樹木的提供點綴豐富了人們的生活環(huán)境。隨著國家對節(jié)能減排的不斷呼吁，對人居生態(tài)環(huán)境的日益重視，現(xiàn)代建筑的中庭設(shè)計也更加注重生態(tài)性和低能耗性，更加注重對陽光、風(fēng)能、地?zé)嵋约八茸匀毁Y源的合理利用。

1 中庭空間的概念界定

對于中庭的概念界定，不同領(lǐng)域具有不同的認(rèn)識，根據(jù)《牛津大辭典》的解釋，中庭即指教堂入口前部的帶頂回廊，也就是羅馬時代的中心庭院。而根據(jù)英國皇家地理學(xué)會的解釋，所謂中庭則是指建筑物之間以及建筑物內(nèi)部用作到達(dá)與流通的有頂庭院[1]，同時由于中庭在每個國家的演變與發(fā)展歷史也不盡相同，導(dǎo)致對其定義和解釋也各不相同。然而，具體到本院所研究的生態(tài)建筑領(lǐng)域，中庭則極力強(qiáng)調(diào)一種開敞感受，通過積極引入諸如陽光、空氣、水和植物等生態(tài)資源，來構(gòu)建與空間自然相協(xié)調(diào)的人工生態(tài)環(huán)境，在功能作用上實現(xiàn)了容身、庇護(hù)、經(jīng)濟(jì)與文化的協(xié)調(diào)一致。

從建筑中庭設(shè)計形式的角度看，不同類型的設(shè)計形式對內(nèi)部環(huán)境的影響也各不相同，即使同一種設(shè)計類型，由于時間段、朝向以及位置的不同，也會對建筑內(nèi)部環(huán)境造成不同的影響。從建筑工程實踐來看，目前中庭設(shè)計主要有如下幾種選擇方式[1]：核心式、鑲?cè)胧?、接觸式、包圍式和線型式（具體如圖1所示），在工程實踐中既可以選擇其中的一種，也可以考慮選擇幾種方式進(jìn)行組合使用。

圖1 中庭基本設(shè)計形式

2 我國現(xiàn)代中庭生態(tài)設(shè)計概況

中庭建筑設(shè)計在我國有著悠久的發(fā)展歷史，并且很多建筑設(shè)計也蘊(yùn)含了樸素的生態(tài)設(shè)計思想，如公園1000年左右的西周宮廷建筑，在東西廂房之間便設(shè)有回廊，并且配備了陰溝排水管道。

而在傳統(tǒng)民居設(shè)計中，中庭更是連接室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境的一個有效緩沖區(qū)域，為日常諸如游戲、宴客、乘涼等活動提供了一個良好的空間環(huán)境。與此同時，這些居民合院中庭的設(shè)計也暗合了生態(tài)思想，在尺度、形式豐富變化的基礎(chǔ)上充分考慮了當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境特征，以及當(dāng)?shù)鼐用竦纳盍?xí)慣，充分體現(xiàn)了民間匠人的智慧和藝術(shù)創(chuàng)造力，如陜西關(guān)中合院中庭采用了南北向窄長設(shè)計，實現(xiàn)了夏可避西曬，冬可入陽光，下季還可利用樹蔭遮蓋天井來到降溫消暑的目的。

相比傳統(tǒng)民居中庭設(shè)計的豐富多彩，現(xiàn)在建筑中庭設(shè)計的特點則不那么突出，而且相比西方國家而言也存在不小的差距。由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，人們對現(xiàn)代建筑設(shè)計的數(shù)量關(guān)注度往往會超過對其品質(zhì)的追求[3]，而很多生態(tài)設(shè)計方面的理念并未能夠有效落實至具體的工程實踐中，還有不少停留于口號階段。在實踐中，比較具有典型特征的要數(shù)廣州移動通信樞紐樓，從動態(tài)熱模擬、計算流體力學(xué)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及熱舒適度等方面展開研究，改善提升了建筑的采光通風(fēng)性能，踐行了生態(tài)節(jié)能的建筑理念，該項目的外觀實景圖如圖2所示：

圖2 廣州移動通信樞紐樓外觀實景效果圖

3 建筑中庭生態(tài)設(shè)計策略

在現(xiàn)代建筑中庭設(shè)計中，中庭的形式選擇也應(yīng)該做到與環(huán)境的協(xié)調(diào)一致，充分考慮對諸如陽光、空氣、水和植物等生態(tài)資源的綜合利用，踐行節(jié)能減排的生態(tài)設(shè)計理念，對此，可從如下幾個方面開展相關(guān)設(shè)計工作：

3.1 采光設(shè)計

中庭可以將建筑分為兩個部分，也更有助采光，對于利用中庭進(jìn)行采光的建筑，其采光效果也與庭院的長、寬、高緊密相關(guān)，也直接決定了室內(nèi)光照的平均變化程度。一般來說，如果需要獲取較多數(shù)量的直射陽光，可以選用寬敞而低矮的設(shè)計結(jié)構(gòu)，反之則可選用窄而高的中庭，因此對于天空不是特別明亮的地區(qū)可以選擇前者的設(shè)計結(jié)構(gòu)，以滿足底層結(jié)構(gòu)對于光線的獲取。此外，中庭內(nèi)部側(cè)面的材料選擇對室內(nèi)光線也有重要影響，對此可根據(jù)各區(qū)域的光照特點選用合適的內(nèi)壁反射材料，如當(dāng)中庭內(nèi)部光線較差時，可在中庭走廊處設(shè)置斜放的反光板，將光線反射至頂棚后再進(jìn)一步反射至房間內(nèi)各處，以此來增強(qiáng)房間內(nèi)的光線效果。而對于需要通過屋頂采光，但又不希望太陽輻射過多的地方，可選用鋸齒或者垂直型的天窗，經(jīng)過反射的光線也能有效避免室內(nèi)眩光現(xiàn)象。另外，結(jié)合室內(nèi)采光需要，也可以局部遮擋天窗，以營造舒適的內(nèi)部光環(huán)境。

對于建筑的采光設(shè)計，除了影響室內(nèi)照明，還需要綜合考慮對溫度的影響，如對于溫度較低的地區(qū)最好采用南向鑲?cè)胧街型?，保證對陽光的充分獲取，或者采用包圍式中庭通過過渡空間的設(shè)立來有效減少熱損失，其具體的工作原理就是“溫室效應(yīng)”，對于室內(nèi)材料的選擇，也應(yīng)盡量選用一些重質(zhì)材料來提升房屋的蓄能效果。對于溫度較高的地區(qū)，則建議采用北向鑲?cè)胧街型セ蛘邇?nèi)核式中庭來降低太陽輻射對溫度的影響。

3.2 通風(fēng)設(shè)計

對于通風(fēng)設(shè)計，生態(tài)建筑中庭應(yīng)充分考慮利用自然通風(fēng)節(jié)能環(huán)保的特點，并且能有效改善提升室內(nèi)空氣品質(zhì)和舒適度，特別是人類能源日益緊張的背景條件下，這種設(shè)計思想更具有積極的現(xiàn)實意義。目前，建筑所采用的通風(fēng)方式主要有如下三種：利用風(fēng)壓、利用熱壓以及將風(fēng)壓與熱壓結(jié)合利用。一般來說，中庭會有一定的高度，與地面之間的上下溫差較大，便會形成熱壓通風(fēng)，即所謂的“煙囪效應(yīng)”。通常來說，進(jìn)出風(fēng)口高度差越大，室內(nèi)外溫差越大，熱壓作用的效果便會更加明顯，如果室外環(huán)境風(fēng)速不大，熱壓便會成為改善舒適性的常用手段，而改善熱壓通風(fēng)效果的主要手段有如下兩種：擴(kuò)大通風(fēng)口面積、提高通風(fēng)口高度差。與利用熱壓形成的室內(nèi)環(huán)境大同小異相比，風(fēng)壓對室內(nèi)環(huán)境的影響則與建筑形式緊密相關(guān)，如線型式中庭貫穿于整個建筑內(nèi)部，因而也極易形成穿堂風(fēng)，也更容易將室內(nèi)溫度迅速排出，接觸式與嵌入式中庭也可適當(dāng)引入外風(fēng)，而核心式中庭則很難利用外風(fēng)。兩種方式各有優(yōu)缺點，需要結(jié)合具體環(huán)境特征加以合理選擇。

3.3 景觀設(shè)計

建筑中庭的生態(tài)設(shè)計，亦離不開對水景以及植物因素的考慮。水的比熱較大，相對空氣而言其升溫降溫的難度都較大，對此可以通過水體設(shè)置也影響中庭溫度，如在中庭內(nèi)設(shè)立水池、噴泉或者瀑布，既可通過水的蒸發(fā)過程帶走熱量，也可以通過水來存儲熱量，如在冬季的白天利用水將溫度存儲起來，并在夜間加以釋放，以此來有效平衡室內(nèi)溫度。但在具體設(shè)計施工時，既需要保持水體靈秀、活潑的動態(tài)效果，也需要綜合考慮流水帶來的噪聲影響，通過合理的規(guī)劃設(shè)置來充分體現(xiàn)水的積極效果。與此同時，還可以積極使用一些山石與植物如在中庭內(nèi)部布置一些假山、人造石和白砂，或者種植一些喜陰植物來裝點美化中庭內(nèi)部環(huán)境，營造一個不一樣的生態(tài)空間。

4 結(jié)語

作為一種常見的建筑空間類型，中庭空間設(shè)計在現(xiàn)代生態(tài)建筑的發(fā)展中具有重要作用，文章在界定中庭空間相關(guān)概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，探討了其在國內(nèi)建筑中的廣泛應(yīng)用，并結(jié)合現(xiàn)代生態(tài)建筑的發(fā)展需要，從采光、通風(fēng)和景觀設(shè)計三個角度對生態(tài)建筑的中庭空間設(shè)計展開研究，旨在能借此有效促進(jìn)相關(guān)實踐工作的更好開展。

[1]夏博.生態(tài)建筑中庭空間的設(shè)計研究 [J].工業(yè)建筑,2013(05):37-39.

[2]趙小金.建筑中庭空間景觀處理手法[J].法制與經(jīng)濟(jì),2011(09):188-189.

[3]李震.基于生態(tài)法則的人性化建筑中庭設(shè)計研究[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2011(06):66-68.