被動式生態建筑中庭的自然通風設計對策范文

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《昆明學院學報》2017年第4期

摘要：從大量西方國家生態建筑建設的實踐來看，中庭的生態效應也逐漸受到人們的關注和重視，其不僅可為建筑室內外氣候條件提供交換場所，還在建設生態建筑、空氣凈化、氣候控制等方面發揮著積極的作用。基于建筑中庭空間的生態特性，本文主要從被動式生態中庭的定位出發，闡述了中庭的被動式生態設計，并對中庭自然通風設計策略進行分析。

關鍵詞：被動式建筑；中庭生態效應；自然通風設計

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。但大量實踐表明，中庭由于自身體積大、玻璃采用面積大，常常因設計不當而造成大量的能源損耗，這與生態建筑建設目標是相違背的，因此，為了改善這一局面，需積極利用有利因素實現節能降耗的目標，同時盡可能減少外界環境造成的不良影響，從根本上保障建筑的生態可持續發展。

一、被動式生態中庭的定位

中庭的角色定位直接關系到其被動式生態設計方案的落實效果，為了盡可能減少設計創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“室內城市廣場”的作用，但在生態設計中，中庭是否可作為使用者的活動場所需要進一步考慮；③空間感的要求。中庭的尺度與形態會導致其生態策略產生明顯的區別，比如一個規模適宜的中庭可采用空調進行通風，但對于一個超大尺度的中庭來說，若采用全空調滿足通風條件，則會造成大量的能源消耗。

二、中庭的被動式生態設計

簡單來說，被動式設計即是盡可能利用陽光、風力、溫濕度等自然條件來完成建筑的規劃、設計和環境配置等，且在這一系列活動中盡量不產生或少產生常規能源的消耗，進而創造出符合人類可持續發展需求的居住環境；被動式設計的基本內容包括了項目設計方案的制定、項目施工控制及后期投入運行的全過程。通常在生態設計策略中，被動式生態設計是作為一個整體而存在的，對于被動式生態建筑中庭來說，自然空氣從室外進入室內，再由室內外排出也是一個連續的過程。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，這一作用的發揮對整體通風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深，給自然采光和自然通風均創造了良好的條件。

三、中庭的自然通風設計分析

（一）不同地區自然通風策略

1、寒冷地區。寒冷地區側重于建筑室內的保溫性和氣密性，為了避免建筑出現大量失熱現象，通常采用熱空氣上升或煙囪效應來進行熱壓通風。中庭由于空間規模較大，煙囪效應進行熱壓通風的效果更為明顯，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，以滿足寒冷地區自然通風的要求。

2、干熱地區。干熱地區由于室外氣溫過高，建筑通常采用厚實的墻體或小窗，使得室內外溫差高達25℃，故干熱地區的中庭自然通風設計也需減少通風量。對于干熱地區來說，可通過增大中庭的高寬比設計這一措施來排除大部分太陽輻射，充分發揮煙囪效應的作用。另外，針對部分空氣濕度小的地區，可在中庭內適當增加水體設計，以借助自然風力來達到蒸發制冷和增加濕度的目的。

3、濕熱地區。濕熱地區的年平均溫度一般在24-30℃，室內外溫差較小，故該地區建筑的屋頂多為架空的干欄式，再配合進深較大的挑檐來起到通風、遮陽的作用。針對濕熱地區的氣候特征，中庭自然通風的生態設計主要以除濕為主，通過氣流吹過人體而產生蒸發制冷的效果，

4、溫和地區。熱壓通風策略尤為適用于溫和地區，該地區建筑中庭的高差較大，故中庭可充分利用自身的這一優勢，再結合煙囪效應來實現自然通風，且形成的自然通風條件對環境造成的影響較小，可推廣使用。

（二）中庭自然通風的控制與構造

1、建筑體型設計①開放型空間。在中庭內設置掏空空間，增加室外風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位置設置開窗，利于疏導室外風流，特別是在夏季的通風效果更好；③扭曲平面。在夏季，增加主導風向的外表面積。

2、室外環境設計①植被導風。結合主導風向的實際，對建筑有效空間內的灌木、喬木位置進行合理設計，將自然風力從建筑南側引入；②合理利用構筑物。將擋風墻和導風板合理組合起來，并輔以綠化植被設計，來引導夏季風流進入建筑室內，避免冬季惡性風流。

（三）中庭的自然通風技術

對于中庭空間來說，自然通風技術主要體現在以下兩個方面：1、通風控制系統。對于被動式生態建筑來說，利用一些控制系統對建筑需求進行調整，常見的控制系統包括建筑能源管理系統，該系統會利用感應器所提供的室外氣溫、風強度和二氧化碳等信息來改變風口閘門的開閉狀態，以對中庭的通風條件進行控制；2、自然通風輔助構造。若室內外風壓不足或熱壓效果不理想時，需要利用構造設計來取得良好的中庭通風效果，比如在利用“水平導風百葉”來引入新風；采用“多空隙維護結構”來增加開放式通風的效果；利用被動式太陽能通風煙囪等構件強化中庭的通風效果。

（四）中庭的季節性調控

每個地區存在明顯的季節性差異，在不同的季節，建筑自然通風的控制方式、通風量等均會發生變化。比如針對溫帶氣候區，其通風策略可分為三種模式：①春秋季節，采用全自然通風，自然空氣通過窗戶穿過辦公室進入中庭；②夏季則采用機械輔助通風，結合人工湖泊的水起到制冷效果；③冬季則利用燃氣鍋爐供暖。

四、結語

總而言之，基于中庭生態效應的重要性，設計人員需根據工程實際，綜合考慮地區氣候條件、空氣濕度等因素，采用適當的方式將太陽光照、自然通風等引入建筑中加以儲存和處理，這一舉措不僅可以進一步完善的建筑的使用功能，還能達到保護環境、節約能源的目的，對于促進生態建筑的可持續發展是極為重要的。

參考文獻：

[1]解明鏡,周春員,李鑫.舊工業建筑改造中的被動式節能設計研究[J].工業建筑,2013,43（4）：42-44.

作者：王政 單位：郴州市城市規劃設計院