被動(dòng)式生態(tài)建筑中庭的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)對(duì)策范文

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《昆明學(xué)院學(xué)報(bào)》2017年第4期

摘要：從大量西方國(guó)家生態(tài)建筑建設(shè)的實(shí)踐來(lái)看，中庭的生態(tài)效應(yīng)也逐漸受到人們的關(guān)注和重視，其不僅可為建筑室內(nèi)外氣候條件提供交換場(chǎng)所，還在建設(shè)生態(tài)建筑、空氣凈化、氣候控制等方面發(fā)揮著積極的作用。基于建筑中庭空間的生態(tài)特性，本文主要從被動(dòng)式生態(tài)中庭的定位出發(fā)，闡述了中庭的被動(dòng)式生態(tài)設(shè)計(jì)，并對(duì)中庭自然通風(fēng)設(shè)計(jì)策略進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)式建筑；中庭生態(tài)效應(yīng)；自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

在外界氣候隔絕能力較差的情況下，將中庭作為氣候控制的緩沖區(qū)。但大量實(shí)踐表明，中庭由于自身體積大、玻璃采用面積大，常常因設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成大量的能源損耗，這與生態(tài)建筑建設(shè)目標(biāo)是相違背的，因此，為了改善這一局面，需積極利用有利因素實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，同時(shí)盡可能減少外界環(huán)境造成的不良影響，從根本上保障建筑的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

一、被動(dòng)式生態(tài)中庭的定位

中庭的角色定位直接關(guān)系到其被動(dòng)式生態(tài)設(shè)計(jì)方案的落實(shí)效果，為了盡可能減少設(shè)計(jì)創(chuàng)作過(guò)程中不確定因素對(duì)其造成的影響，建議可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：①特定功能。中庭在大部分建筑中扮演著交通空間或過(guò)渡空間的角色，除此之外，還應(yīng)考慮是否需要賦予中庭以特定功能；②活動(dòng)場(chǎng)所。中庭在一定程度上具有“室內(nèi)城市廣場(chǎng)”的作用，但在生態(tài)設(shè)計(jì)中，中庭是否可作為使用者的活動(dòng)場(chǎng)所需要進(jìn)一步考慮；③空間感的要求。中庭的尺度與形態(tài)會(huì)導(dǎo)致其生態(tài)策略產(chǎn)生明顯的區(qū)別，比如一個(gè)規(guī)模適宜的中庭可采用空調(diào)進(jìn)行通風(fēng)，但對(duì)于一個(gè)超大尺度的中庭來(lái)說(shuō)，若采用全空調(diào)滿(mǎn)足通風(fēng)條件，則會(huì)造成大量的能源消耗。

二、中庭的被動(dòng)式生態(tài)設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，被動(dòng)式設(shè)計(jì)即是盡可能利用陽(yáng)光、風(fēng)力、溫濕度等自然條件來(lái)完成建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和環(huán)境配置等，且在這一系列活動(dòng)中盡量不產(chǎn)生或少產(chǎn)生常規(guī)能源的消耗，進(jìn)而創(chuàng)造出符合人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展需求的居住環(huán)境；被動(dòng)式設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括了項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的制定、項(xiàng)目施工控制及后期投入運(yùn)行的全過(guò)程。通常在生態(tài)設(shè)計(jì)策略中，被動(dòng)式生態(tài)設(shè)計(jì)是作為一個(gè)整體而存在的，對(duì)于被動(dòng)式生態(tài)建筑中庭來(lái)說(shuō)，自然空氣從室外進(jìn)入室內(nèi)，再由室內(nèi)外排出也是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程。中庭在建筑中最為顯著的一個(gè)特征即為空間過(guò)渡，將各個(gè)樓層連接為一個(gè)整體，這一作用的發(fā)揮對(duì)整體通風(fēng)策略的實(shí)施具有重要作用。由此可見(jiàn)，中庭的形成與使用縮小了建筑平面進(jìn)深，給自然采光和自然通風(fēng)均創(chuàng)造了良好的條件。

三、中庭的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)分析

（一）不同地區(qū)自然通風(fēng)策略

1、寒冷地區(qū)。寒冷地區(qū)側(cè)重于建筑室內(nèi)的保溫性和氣密性，為了避免建筑出現(xiàn)大量失熱現(xiàn)象，通常采用熱空氣上升或煙囪效應(yīng)來(lái)進(jìn)行熱壓通風(fēng)。中庭由于空間規(guī)模較大，煙囪效應(yīng)進(jìn)行熱壓通風(fēng)的效果更為明顯，在中庭空間溫差和壓差加大的情況下，可促使空氣頻繁流動(dòng)，以滿(mǎn)足寒冷地區(qū)自然通風(fēng)的要求。

2、干熱地區(qū)。干熱地區(qū)由于室外氣溫過(guò)高，建筑通常采用厚實(shí)的墻體或小窗，使得室內(nèi)外溫差高達(dá)25℃，故干熱地區(qū)的中庭自然通風(fēng)設(shè)計(jì)也需減少通風(fēng)量。對(duì)于干熱地區(qū)來(lái)說(shuō)，可通過(guò)增大中庭的高寬比設(shè)計(jì)這一措施來(lái)排除大部分太陽(yáng)輻射，充分發(fā)揮煙囪效應(yīng)的作用。另外，針對(duì)部分空氣濕度小的地區(qū)，可在中庭內(nèi)適當(dāng)增加水體設(shè)計(jì)，以借助自然風(fēng)力來(lái)達(dá)到蒸發(fā)制冷和增加濕度的目的。

3、濕熱地區(qū)。濕熱地區(qū)的年平均溫度一般在24-30℃，室內(nèi)外溫差較小，故該地區(qū)建筑的屋頂多為架空的干欄式，再配合進(jìn)深較大的挑檐來(lái)起到通風(fēng)、遮陽(yáng)的作用。針對(duì)濕熱地區(qū)的氣候特征，中庭自然通風(fēng)的生態(tài)設(shè)計(jì)主要以除濕為主，通過(guò)氣流吹過(guò)人體而產(chǎn)生蒸發(fā)制冷的效果，

4、溫和地區(qū)。熱壓通風(fēng)策略尤為適用于溫和地區(qū)，該地區(qū)建筑中庭的高差較大，故中庭可充分利用自身的這一優(yōu)勢(shì)，再結(jié)合煙囪效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，且形成的自然通風(fēng)條件對(duì)環(huán)境造成的影響較小，可推廣使用。

（二）中庭自然通風(fēng)的控制與構(gòu)造

1、建筑體型設(shè)計(jì)①開(kāi)放型空間。在中庭內(nèi)設(shè)置掏空空間，增加室外風(fēng)流的過(guò)流面積和頻率；②通透型空間。在建筑各個(gè)樓層的適當(dāng)位置設(shè)置開(kāi)窗，利于疏導(dǎo)室外風(fēng)流，特別是在夏季的通風(fēng)效果更好；③扭曲平面。在夏季，增加主導(dǎo)風(fēng)向的外表面積。

2、室外環(huán)境設(shè)計(jì)①植被導(dǎo)風(fēng)。結(jié)合主導(dǎo)風(fēng)向的實(shí)際，對(duì)建筑有效空間內(nèi)的灌木、喬木位置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，將自然風(fēng)力從建筑南側(cè)引入；②合理利用構(gòu)筑物。將擋風(fēng)墻和導(dǎo)風(fēng)板合理組合起來(lái)，并輔以綠化植被設(shè)計(jì)，來(lái)引導(dǎo)夏季風(fēng)流進(jìn)入建筑室內(nèi)，避免冬季惡性風(fēng)流。

（三）中庭的自然通風(fēng)技術(shù)

對(duì)于中庭空間來(lái)說(shuō)，自然通風(fēng)技術(shù)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1、通風(fēng)控制系統(tǒng)。對(duì)于被動(dòng)式生態(tài)建筑來(lái)說(shuō)，利用一些控制系統(tǒng)對(duì)建筑需求進(jìn)行調(diào)整，常見(jiàn)的控制系統(tǒng)包括建筑能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)會(huì)利用感應(yīng)器所提供的室外氣溫、風(fēng)強(qiáng)度和二氧化碳等信息來(lái)改變風(fēng)口閘門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，以對(duì)中庭的通風(fēng)條件進(jìn)行控制；2、自然通風(fēng)輔助構(gòu)造。若室內(nèi)外風(fēng)壓不足或熱壓效果不理想時(shí)，需要利用構(gòu)造設(shè)計(jì)來(lái)取得良好的中庭通風(fēng)效果，比如在利用“水平導(dǎo)風(fēng)百葉”來(lái)引入新風(fēng)；采用“多空隙維護(hù)結(jié)構(gòu)”來(lái)增加開(kāi)放式通風(fēng)的效果；利用被動(dòng)式太陽(yáng)能通風(fēng)煙囪等構(gòu)件強(qiáng)化中庭的通風(fēng)效果。

（四）中庭的季節(jié)性調(diào)控

每個(gè)地區(qū)存在明顯的季節(jié)性差異，在不同的季節(jié)，建筑自然通風(fēng)的控制方式、通風(fēng)量等均會(huì)發(fā)生變化。比如針對(duì)溫帶氣候區(qū)，其通風(fēng)策略可分為三種模式：①春秋季節(jié)，采用全自然通風(fēng)，自然空氣通過(guò)窗戶(hù)穿過(guò)辦公室進(jìn)入中庭；②夏季則采用機(jī)械輔助通風(fēng)，結(jié)合人工湖泊的水起到制冷效果；③冬季則利用燃?xì)忮仩t供暖。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，基于中庭生態(tài)效應(yīng)的重要性，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)工程實(shí)際，綜合考慮地區(qū)氣候條件、空氣濕度等因素，采用適當(dāng)?shù)姆绞綄⑻?yáng)光照、自然通風(fēng)等引入建筑中加以?xún)?chǔ)存和處理，這一舉措不僅可以進(jìn)一步完善的建筑的使用功能，還能達(dá)到保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的目的，對(duì)于促進(jìn)生態(tài)建筑的可持續(xù)發(fā)展是極為重要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]解明鏡,周春?jiǎn)T,李鑫.舊工業(yè)建筑改造中的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)研究[J].工業(yè)建筑,2013,43（4）：42-44.

作者：王政 單位：郴州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院