被動式生態(tài)建筑中庭的自然通風(fēng)設(shè)計對策范文

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《昆明學(xué)院學(xué)報》2017年第4期

摘要：從大量西方國家生態(tài)建筑建設(shè)的實踐來看，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，本文主要從被動式生態(tài)中庭的定位出發(fā)，闡述了中庭的被動式生態(tài)設(shè)計，并對中庭自然通風(fēng)設(shè)計策略進(jìn)行分析。

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

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現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，同時盡可能減少外界環(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)系到其被動式生態(tài)設(shè)計方案的落實效果，為了盡可能減少設(shè)計創(chuàng)作過程中不確定因素對其造成的影響，建議可以從以下幾個方面進(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活動場所。中庭在一定程度上具有“室內(nèi)城市廣場”的作用，但在生態(tài)設(shè)計中，中庭是否可作為使用者的活動場所需要進(jìn)一步考慮；③空間感的要求。中庭的尺度與形態(tài)會導(dǎo)致其生態(tài)策略產(chǎn)生明顯的區(qū)別，比如一個規(guī)模適宜的中庭可采用空調(diào)進(jìn)行通風(fēng)，但對于一個超大尺度的中庭來說，若采用全空調(diào)滿足通風(fēng)條件，則會造成大量的能源消耗。

二、中庭的被動式生態(tài)設(shè)計

簡單來說，被動式設(shè)計即是盡可能利用陽光、風(fēng)力、溫濕度等自然條件來完成建筑的規(guī)劃、設(shè)計和環(huán)境配置等，且在這一系列活動中盡量不產(chǎn)生或少產(chǎn)生常規(guī)能源的消耗，進(jìn)而創(chuàng)造出符合人類可持續(xù)發(fā)展需求的居住環(huán)境；被動式設(shè)計的基本內(nèi)容包括了項目設(shè)計方案的制定、項目施工控制及后期投入運行的全過程。通常在生態(tài)設(shè)計策略中，被動式生態(tài)設(shè)計是作為一個整體而存在的，對于被動式生態(tài)建筑中庭來說，自然空氣從室外進(jìn)入室內(nèi)，再由室內(nèi)外排出也是一個連續(xù)的過程。中庭在建筑中最為顯著的一個特征即為空間過渡，將各個樓層連接為一個整體，這一作用的發(fā)揮對整體通風(fēng)策略的實施具有重要作用。由此可見，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，以滿足寒冷地區(qū)自然通風(fēng)的要求。

2、干熱地區(qū)。干熱地區(qū)由于室外氣溫過高，建筑通常采用厚實的墻體或小窗，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)計也需減少通風(fēng)量。對于干熱地區(qū)來說，可通過增大中庭的高寬比設(shè)計這一措施來排除大部分太陽輻射，充分發(fā)揮煙囪效應(yīng)的作用。另外，針對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，以借助自然風(fēng)力來達(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)深較大的挑檐來起到通風(fēng)、遮陽的作用。針對濕熱地區(qū)的氣候特征，中庭自然通風(fēng)的生態(tài)設(shè)計主要以除濕為主，通過氣流吹過人體而產(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，再結(jié)合煙囪效應(yīng)來實現(xiàn)自然通風(fēng)，且形成的自然通風(fēng)條件對環(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①開放型空間。在中庭內(nèi)設(shè)置掏空空間，增加室外風(fēng)流的過流面積和頻率；②通透型空間。在建筑各個樓層的適當(dāng)位置設(shè)置開窗，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①植被導(dǎo)風(fēng)。結(jié)合主導(dǎo)風(fēng)向的實際，對建筑有效空間內(nèi)的灌木、喬木位置進(jìn)行合理設(shè)計，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，并輔以綠化植被設(shè)計，來引導(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)

對于中庭空間來說，自然通風(fēng)技術(shù)主要體現(xiàn)在以下兩個方面：1、通風(fēng)控制系統(tǒng)。對于被動式生態(tài)建筑來說，利用一些控制系統(tǒng)對建筑需求進(jìn)行調(diào)整，常見的控制系統(tǒng)包括建筑能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)會利用感應(yīng)器所提供的室外氣溫、風(fēng)強(qiáng)度和二氧化碳等信息來改變風(fēng)口閘門的開閉狀態(tài)，以對中庭的通風(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，需要利用構(gòu)造設(shè)計來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”來引入新風(fēng)；采用“多空隙維護(hù)結(jié)構(gòu)”來增加開放式通風(fēng)的效果；利用被動式太陽能通風(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)量等均會發(fā)生變化。比如針對溫帶氣候區(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)，自然空氣通過窗戶穿過辦公室進(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

總而言之，基于中庭生態(tài)效應(yīng)的重要性，設(shè)計人員需根據(jù)工程實際，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柟庹铡⒆匀煌L(fēng)等引入建筑中加以儲存和處理，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,周春員,李鑫.舊工業(yè)建筑改造中的被動式節(jié)能設(shè)計研究[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)計院