寒冷地區(qū)中庭的設(shè)計(jì)與研究

　　關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū),中庭設(shè)計(jì),中庭節(jié)能

　　1.引言

　　現(xiàn)代城市建筑密度的提高和建筑規(guī)模的擴(kuò)展，以及現(xiàn)代交通工具的發(fā)展，使許多開敞空間受到大氣污染和噪聲的影響，失去了作為交往和停留的公共場(chǎng)所的意義。在這種狀況下，利用現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)技術(shù)和建筑材料，建筑師創(chuàng)造性地將外部空間的一部分活動(dòng)內(nèi)容，包含在一個(gè)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)且免受外部氣候環(huán)境影響的空間中，這就創(chuàng)造了一種獨(dú)特的空間形式——中庭。建筑中庭是一種古老的概念，也是一種很新穎的概念，只有在科技與生產(chǎn)高度發(fā)展的情況下，才有可能實(shí)現(xiàn)并使之完善化。

　　2. 氣候環(huán)境對(duì)中庭設(shè)計(jì)的影響

　　與建筑中庭微氣候有密切關(guān)系的外界氣候，有風(fēng)、氣溫、陽光、輻射與空氣濕度等。此外，從影響建筑中庭材料的耐久性、裝修變質(zhì)、腐蝕和損壞幾方面來看還要研究雨、霧、濕度、雷等氣候因素的影響。從一些鄉(xiāng)土建筑和原始構(gòu)筑物可以看出，為了營(yíng)造適于人生活的室內(nèi)空間，在不采用任何耗能設(shè)備的前提下，這些建筑就能使其設(shè)計(jì)特點(diǎn)、構(gòu)造細(xì)部與當(dāng)?shù)貧夂蛳噙m應(yīng)。

　　氣候?qū)�建筑的形式產(chǎn)生影響，建筑的形式反過來也要適應(yīng)氣候?qū)ζ洚a(chǎn)生的影響。對(duì)于不同氣候分區(qū)中的中庭建筑，都需要考慮保溫、隔熱、采暖、通風(fēng)。但不同的地區(qū)有不同的側(cè)重點(diǎn)。對(duì)于寒冷地區(qū)，主要考慮冬季的保溫、采暖。

　　2.1 寒冷地區(qū)建筑中庭的設(shè)計(jì)

　　北方寒冷地區(qū), 以北京、天津地區(qū)為例。天津地區(qū)最冷月平均溫度為-4.0oC，全年小于等于5 oC的天數(shù)為119天，夏季最熱月平均溫度為26.5 oC，冬寒夏熱。這一地區(qū)的民居形式比較典型的是四合院建筑，四周圍合，中間為天井，該地區(qū)的中庭設(shè)計(jì)和當(dāng)?shù)氐拿窬佑邢嗨浦�處�?/p>

　　對(duì)于這一地區(qū)的中庭建筑設(shè)計(jì)既應(yīng)滿足冬季保溫的要求，同時(shí)也應(yīng)兼顧夏季防熱。因此，總體規(guī)劃時(shí)應(yīng)把陽光納入中庭，防止別的建筑物遮擋。單體組合上，盡量避免西北向冷風(fēng)的影響，中庭的形式上宜選用四向中庭和三向中庭。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用密封和保溫性能好的材料，中庭的材料熱容量應(yīng)根據(jù)其用途和供熱方式確定。常規(guī)間歇供熱應(yīng)采用低熱容量材料，太陽輻射供熱宜采用高熱容量材料。

　　在冬季，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)和嚴(yán)寒地區(qū)相同，應(yīng)最大限度地爭(zhēng)取太陽輻射熱，成為一個(gè)高效能的被動(dòng)式太陽房，同時(shí)還應(yīng)有自己嚴(yán)格的保溫隔熱的特殊功能的要求，適當(dāng)考慮夏季的通風(fēng)、隔熱措施。例如在采光頂?shù)膬?nèi)側(cè)或外側(cè)設(shè)置遮陽百葉，利用夏季和冬季太陽入射角度的不同，夏季阻止陽光的射入，冬季則將陽光引入室內(nèi)。同時(shí)遮陽百葉的應(yīng)用還可以防止眩光，提高入射到室內(nèi)的光線的質(zhì)量。

　　2.2 寒冷地區(qū)中庭的節(jié)能措施

　　由于建筑中庭的空間很大，并且一般至少有一個(gè)維護(hù)面采用玻璃等透明材料。為了取得較好的熱舒適環(huán)境，要消耗大量的能量，造成能源的浪費(fèi)、環(huán)境污染和建筑維持、運(yùn)行費(fèi)用的提高。因此，進(jìn)行中庭節(jié)能措施的探討意義重大。

　　對(duì)于寒冷地區(qū)，利用中庭的煙囪效應(yīng)和溫室效應(yīng)可使中庭具有一定的節(jié)能效果。如果從材料、設(shè)計(jì)、構(gòu)造上進(jìn)一步考慮，利用太陽能和風(fēng)能等可再生能源，會(huì)取得更好的節(jié)能效益。

　　3. 結(jié)合實(shí)例分析寒冷地區(qū)中庭設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　山東交通學(xué)院圖書館位于山東省濟(jì)南市，濟(jì)南市和天津市一樣，都屬于寒冷地區(qū)。這里冬季最低的月平均氣溫僅為1.4oC，而夏季最高的月平均氣溫則高達(dá)31oC，所以建筑冬季需要采暖系統(tǒng)，夏季需要空調(diào)系統(tǒng)。

　　圖書館采用了南北朝向的布局和集中式的建筑平面，這盡可能地減少了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，有利于降低建筑運(yùn)行中的能量損失。

　　3.1 結(jié)合功能需要設(shè)置中庭，增強(qiáng)自然通風(fēng)

　　在圖書館平面的中部，布置著計(jì)算機(jī)檢索及目錄大廳。這里是圖書館的核心空間。它被設(shè)計(jì)成一個(gè)中庭，成為組織整個(gè)建筑氣流，增強(qiáng)自然通風(fēng)的關(guān)鍵。根據(jù)煙囪效應(yīng)的排氣原理，中庭空間層層向上收縮，在頂部成為一個(gè)條形天窗。天窗頂部連接著七個(gè)拔風(fēng)口，拔風(fēng)口像煙囪一樣突出在屋面之上沿著氣流熱運(yùn)動(dòng)的軌跡，室內(nèi)不新鮮的空氣從這里排出室外。同時(shí)，根據(jù)季節(jié)的不同，還組織新鮮空氣從不同的通道進(jìn)入室內(nèi)。在圖書館中還設(shè)計(jì)了由南向北的新風(fēng)導(dǎo)入系統(tǒng)。在溫度適宜的季節(jié)，建筑南側(cè)咖啡廳上部帶百頁的窗戶打開，建筑北側(cè)各層閱覽室的窗戶也打開，新鮮空氣分別從南、北導(dǎo)入室內(nèi)。大部分空氣經(jīng)閱覽室進(jìn)入中庭，從中庭拔風(fēng)口排出室外。部分空氣進(jìn)咖啡廳后，經(jīng)咖啡廳側(cè)墻上的四個(gè)“煙囪”，從“煙囪”頂部的四個(gè)拔風(fēng)口排出室外，形成自然通風(fēng)。

　　3.2 設(shè)置玻璃溫室和遮陽系統(tǒng)，降低能量消耗

　　一層南側(cè)的咖啡廳是個(gè)玻璃溫室，冬季進(jìn)入溫室的新鮮空氣，經(jīng)陽光照射蓄熱后再送到閱覽室，可減少采暖能耗。夏季，玻璃屋面，玻璃墻面上的遮陽裝置又起著防曬作用。該玻璃溫室中還設(shè)置了水體，并種植了一些熱帶植物。在夏季，水體和植物對(duì)中庭起到吸熱降溫的作用;而冬季打開屋頂?shù)恼陉柊偃~，陽光進(jìn)入到室內(nèi)，水體又起著蓄熱的功能。除此之外，該圖書館還設(shè)計(jì)了一套遮陽系統(tǒng)。屋頂?shù)恼陉柛艏堋⑽菝娴木G化植被、建筑南側(cè)的冬季落葉闊葉樹，以及運(yùn)用建筑自身的體量，都能為建筑遮擋陽光，起到節(jié)約夏季空調(diào)能耗的作用。

　　4. 結(jié)語

　　隨著建筑的發(fā)展和人們要求的提高，產(chǎn)生了中庭建筑。中庭與建筑的其它空間聯(lián)系緊密，因此中庭設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分。本文通過氣候環(huán)境對(duì)中庭的影響總結(jié)出寒冷地區(qū)中庭設(shè)計(jì)的要點(diǎn)�？偨Y(jié)出中庭采光頂在設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)遵循的原則，為今后寒冷地區(qū)建筑中庭設(shè)計(jì)和施工提供參考。

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