淺議中庭小氣候?qū)κ覂?nèi)環(huán)境的影響及改進措施

李國寧 苑 娜

（天津國土資源和房屋職業(yè)學院，中國 天津 300000）

0 前言

建筑中庭早在兩千多年前就已產(chǎn)生，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，特別是20世紀60年代后，得到了快速的推廣和發(fā)展，成為20世紀后半期具有代表性的建筑形式之一。

1 中庭小氣候?qū)κ覂?nèi)環(huán)境的影響

建筑中庭早在兩千多年之前就已產(chǎn)生，在20世紀60年代后，得到快速的發(fā)展，成為20世紀后半期具有代表性的建筑形式之一。中庭空間提供給建筑新的意義，并能較好地滿足現(xiàn)代建筑的生活、工作、經(jīng)濟以及文化需求，甚能夠至兼顧傳統(tǒng)街區(qū)產(chǎn)生的生活方式。

在現(xiàn)代建筑中，中庭通常以貫通建筑中部的多層、完整大空間的形式出現(xiàn)。中庭獨特的空間造型對是小氣候的產(chǎn)生必要條件，隨著人們對建筑環(huán)境的日益關(guān)注，中庭所產(chǎn)生的小氣候、小氣候?qū)τ谑覂?nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)作用亦逐漸為人們重視：中庭作為室內(nèi)、外空間的過渡，對環(huán)境祈禱緩沖與補充作用，能夠整體調(diào)節(jié)對建筑空間的節(jié)能、氣候、采光、凈化等方面；并通室內(nèi)氣候的調(diào)節(jié)、組織，營造宜人的室內(nèi)環(huán)境，利用這些達到降低建筑能耗。

1.1 對室內(nèi)熱環(huán)境的影響

中庭對室內(nèi)熱環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為室內(nèi)空氣的“溫度層化”：由于空氣流動、重力與浮力的作用，導致熱空氣上升而冷空氣下降，并且在中庭上、下部分別形成“熱的區(qū)域”及“冷的區(qū)域”兩個溫度異常區(qū)?！盁岬膮^(qū)域”會導致上層與之相連的空間溫度上升而增加這些樓層的制冷負荷；“冷的區(qū)域”則會將冷氣傳遞給與其連接的部分，增大采暖的難度。

中庭可以用最小的外表面來緩沖最多的環(huán)境溫度變化；它還能以庭院的形式減少夏季里的降溫負荷；收集、儲存冬日熱能，也就是將中庭設(shè)置為有效的太陽能采集器，轉(zhuǎn)換為日用能源。同時，中庭帶來的開敞式平面合大進深和，亦使得綜合運用貯能技術(shù)在建筑設(shè)計中靈活應(yīng)用，對節(jié)能作出新的思路。

1.2 對室內(nèi)通風的影響

與機械通風相比，自然通風不僅可以降低能耗，而且能夠提高人體舒適度，更有利于人體健康。中庭的通風主要有熱壓通風、風壓通風兩種形式。

1.2.1 熱壓通風

由于中庭空間存在一定的高度，上下高度之間會存在一定的溫差，導致熱壓通風的產(chǎn)生，即“煙囪效應(yīng)”。熱壓差只與室內(nèi)外溫差和開口的高度差有關(guān)，室內(nèi)外溫差越大，進出風口高度差越大，熱壓作用越強。而熱壓差和開口面積又共同決定了單位時間氣流量的大小。對于室外環(huán)境風速不大的地區(qū)，熱壓通風是改善環(huán)境熱舒適性的良好手段。當頂棚傾斜60°時，“煙囪效應(yīng)”最為明顯。[6]

1.2.2 風壓通風

在熱壓作用下，不同形式的中庭空間，夏季室內(nèi)熱環(huán)境大同小異，但在利用風壓上，因建筑形式的不同而差異明顯：線型式中庭，中庭空間貫通主體建筑，易于形成穿堂風，室內(nèi)氣流速度較快，多余熱量排出較容易；接觸式與嵌入式中庭，主要采光面與室外相鄰，適當開窗也可將室外風引入；核心式中庭，四面均為主體建筑房間環(huán)繞，很難利用室外風壓。

風壓通風由于外界條件的不確定性，不如熱壓通風穩(wěn)定。但是室外風速較大的地區(qū)，在風壓作用下，接觸式（嵌入式）和線型式中庭通風效率高于熱壓通風,室內(nèi)氣流速度也較大。

1.3 對室內(nèi)濕度的影響

中庭對建筑濕度的影響主要表現(xiàn)在景觀處理方面，特別是水體的處理。水不僅帶給人們美好的視覺享受，更為人們調(diào)節(jié)生活環(huán)境。各種景觀植物亦對建筑的濕度穩(wěn)定性發(fā)揮著不可替代的作用。

中庭景觀水體更在室內(nèi)環(huán)境的整體濕度方面發(fā)揮著巨大的作用：水的比熱大，升溫不易同時降溫也難。在中庭設(shè)置水體諸如水池、瀑布和噴泉等建筑小品，對室內(nèi)環(huán)境有很大的調(diào)節(jié)作用：1）水分的蒸發(fā)能維持中庭內(nèi)濕度的平衡，帶走熱量；2）水的熱容量較大，能儲存大量的熱量。在冬季，白天將吸收的太陽輻射熱儲存起來，晚上將熱量釋放出來以提高中庭的溫度；在夏季，水吸熱升溫和中庭的氣溫升高之間存在一個時間差。[7]

中庭中的植物能夠通過它們寬大的葉子散發(fā)水分，以調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度的適宜性。同時，植物更為巨大的作用表現(xiàn)在對空氣的凈化上：它們一邊吸入有害物質(zhì)的一邊呼出新鮮空氣，這使得室內(nèi)空氣的含氧度維持穩(wěn)定。

總而言之，在不同類型及不同地區(qū)的建筑中，中庭可以具備不同的氣候調(diào)節(jié)特性，使建筑所在地的氣候影響與中庭的調(diào)節(jié)作用結(jié)合使用，為人們提供更好的建筑室內(nèi)環(huán)境。

2 改進措施

中庭空間是建筑和周圍環(huán)境之間的過渡空間，在其中建立生態(tài)小氣候交換，即最少的采用機械手段將中庭小氣候調(diào)節(jié)到接近或滿足人體生理舒適感受的程度，不僅可以改善建筑的室內(nèi)環(huán)境，還可以有效地保護環(huán)境、節(jié)約能耗，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。

2.1 改進中庭的維護結(jié)構(gòu)及材料

在中庭的構(gòu)造及材料技術(shù)中，處理的重點一般為結(jié)構(gòu)頂部，特別是玻璃的熱工效能。當前，經(jīng)過設(shè)計的中空玻璃已經(jīng)有令人滿意的保溫及隔熱效果。例如在哈爾濱夢幻樂園戲水大廳的玻璃屋頂上采用的構(gòu)造中，內(nèi)外兩層為透明玻璃，中間以鍍有金屬膜的PvB膜分割成雙中空層，經(jīng)測試，它的保溫效果甚至超過雙面抹灰的370磚墻，同時，金屬構(gòu)件也采用了斷冷橋技術(shù)。為改善玻璃屋頂?shù)臒峁ば埽捎眉釉O(shè)遮陽的方式，在遮陽處理中，還可以結(jié)合太陽能的利用，例如將真空玻璃管熱水器布置于屋面，既能遮陽，又能集熱。[8]

2.2 優(yōu)化植物水體

在建筑的中庭引入綠化、水體等自然要素可以為工作人員提供良好的交流、休息的環(huán)境，緩解工作的緊張壓力；此外還具有調(diào)節(jié)室內(nèi)微氣候的功能。

水在靜態(tài)的時候?qū)庫o、澄澈，倒映著室內(nèi)的景物，使室內(nèi)空間感覺進深加大；水在動態(tài)的時候活潑、靈秀，形態(tài)變化多端，并伴隨有響聲。疊水是中庭大型水景的常見形式，但在設(shè)計中要注意控制好水流落差的高度與水流量，避免疊水聲音過大成為噪音。

在選擇中庭觀賞植物時要注意具備較強的觀賞性：植物形態(tài)優(yōu)美或者奇特，整體觀賞效果好；葉型或葉色漂亮，能開出美麗鮮艷的花朵；或結(jié)出豐碩、美麗誘人的果實。室內(nèi)觀賞植物最好無毒、無不良氣味、無花粉飛揚、無毛刺，以免對室內(nèi)人員有不良的影響。同時，這些植物還要易于管理，病蟲害少。

2.3 優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)

建筑中庭一般體型巨大，建立清晰的內(nèi)部空間一方面是建筑中庭作為過渡空間維持建筑秩序及正常運轉(zhuǎn)的必然要求；也是優(yōu)化中庭小氣候的必要條件。

中庭的空間結(jié)構(gòu)有線型結(jié)構(gòu)、放射型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)等幾種布置類型。在設(shè)計中我們要注意，建筑中庭所承擔的功能構(gòu)成復雜，這也造成其中空間種類繁多，只用一種的空間布局模式遠遠不能滿足的使用要求，這就要求我們在設(shè)計中靈活處理，綜合運用。

在進行中庭空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計中：1）要注意整合周邊環(huán)境資源，回應(yīng)環(huán)境提出的制約因素；2）要考慮有充足、靈活的空間實現(xiàn)各子系統(tǒng)的功能要求；3）注重空間質(zhì)量的設(shè)計，獲得良好的采光、通風、景觀與交通，創(chuàng)造積極的氣氛等；4）體現(xiàn)生態(tài)化設(shè)計主旨，注意生態(tài)環(huán)境與人工構(gòu)筑要素的完美結(jié)合。

2.4 先進設(shè)備的應(yīng)用

在科學技術(shù)發(fā)達的今天，中庭的設(shè)計不僅是建筑層面的設(shè)計，還有很多是技術(shù)層面上的問題。利用各種先進的設(shè)備，特別是現(xiàn)代的數(shù)字化設(shè)計平臺，不僅催生了世界范圍的設(shè)計觀念的變革，更為建筑中各種各樣問題特別是物理的解決提供了便以方法：

1）在中庭的采光技術(shù)中，現(xiàn)實比較流行的是利用反射原理制作的日光追蹤反射器或是棱鏡系統(tǒng)將更多的光線反射至中庭內(nèi)部以增加建筑內(nèi)部的光照；

2）在中庭的通風技術(shù)中，我們可以利用大型的空調(diào)設(shè)備進行進風、排風，一則作為自然通風的補充，不斷的為建筑輸送新鮮的空氣，其二也可以當做火災(zāi)時的應(yīng)急排風口；

3）中庭的熱工效果主要與中庭的結(jié)構(gòu)與材料有關(guān)，在前文中已經(jīng)討論。

3 結(jié)語

當前建筑中庭的能耗仍然能較大，但這也意味著巨大的節(jié)能潛力。高科技的設(shè)備在為我們提供舒適的生活、工作、休閑室內(nèi)環(huán)境的同時也在消耗著驚人的資源，同時排放難以計數(shù)的污染物。這顯然與當今建設(shè)節(jié)能型社會的目標不合拍，也是對自然、后代的不負責任。因此，作為建筑師我們要努力地提高設(shè)計水平，將自然的理念融入建筑中，充分利用中庭空間建設(shè)小氣候，爭取建筑、環(huán)境雙贏。

［1］王彥.對中庭的空間與環(huán)境的思考[J].山西建筑，2009，08.

［2］覃琳.建筑“中庭”空間節(jié)能模式初探設(shè)計研究[J].

［3］蔡余萍,黃曉燕.建筑中庭的生態(tài)設(shè)計策略探討[J].山西建筑，2009，02.

［4］王霜.建筑中庭空間景觀處理手法探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，16.

［5］唐林.淺談現(xiàn)代公共建筑的中庭[J].華中建筑，1991，04.

［6］張京奉.公共建筑高大中庭供暖頂部過熱底部過冷對策 [J].煤氣與熱力，2008，08.

［7］蘇巖芃.辦公樓中庭節(jié)能技術(shù)設(shè)計探討[J].建筑節(jié)能，2009，08.

［8］蔡余萍,黃曉燕.建筑中庭的夏季防熱[J].科技信息，2009，15.