寒冷地区中庭的设计与研究

摘要：中庭为人们创造了舒适的近似室外空间的内部空间，但同时还具有空间大，耗能大,室内热环境不稳定等特点。因而在中庭的设计中，应结合其自身的特点，对于不同形式，不同地区的中庭，采用不同的设计手法，使其能够真正为人们提供一个舒适的室内活动空间。

关键词：寒冷地区中庭设计中庭节能

THE DESIGN OF ARTIUM AND ARCHITECTURAL DAYLIGHTING ROOF

Liu Xinxin

Abstract: This paper makes a summary analysis on every part of the air conditioning system design in large/medium multi-commercial building. Especially, it narrates more about how to think about the air conditioning load calculation and how to select air conditioning equipments reasonably. Meanwhile, the narrator also puts forward some advice about how to take energy conservation measures during the design.

Keywords: commercial building air conditioning design

1.引言

现代城市建筑密度的提高和建筑规模的扩展，以及现代交通工具的发展，使许多开敞空间受到大气污染和噪声的影响，失去了作为交往和停留的公共场所的意义。在这种状况下，利用现代的结构技术和建筑材料，建筑师创造性地将外部空间的一部分活动内容，包含在一个有围护结构且免受外部气候环境影响的空间中，这就创造了一种独特的空间形式——中庭。建筑中庭是一种古老的概念，也是一种很新颖的概念，只有在科技与生产高度发展的情况下，才有可能实现并使之完善化。

2. 气候环境对中庭设计的影响

与建筑中庭微气候有密切关系的外界气候，有风、气温、阳光、辐射与空气湿度等。此外，从影响建筑中庭材料的耐久性、装修变质、腐蚀和损坏几方面来看还要研究雨、雾、湿度、雷等气候因素的影响。从一些乡土建筑和原始构筑物可以看出，为了营造适于人生活的室内空间，在不采用任何耗能设备的前提下，这些建筑就能使其设计特点、构造细部与当地气候相适应。

气候对建筑的形式产生影响，建筑的形式反过来也要适应气候对其产生的影响。对于不同气候分区中的中庭建筑，都需要考虑保温、隔热、采暖、通风。但不同的地区有不同的侧重点。对于寒冷地区，主要考虑冬季的保温、采暖。

2.1 寒冷地区建筑中庭的设计

北方寒冷地区, 以北京、天津地区为例。天津地区最冷月平均温度为－4.0oC，全年小于等于5 oC的天数为119天，夏季最热月平均温度为26.5 oC，冬寒夏热。这一地区的民居形式比较典型的是四合院建筑，四周围合，中间为天井，该地区的中庭设计和当地的民居有相似之处。

对于这一地区的中庭建筑设计既应满足冬季保温的要求，同时也应兼顾夏季防热。因此，总体规划时应把阳光纳入中庭，防止别的建筑物遮挡。单体组合上，尽量避免西北向冷风的影响，中庭的形式上宜选用四向中庭和三向中庭。围护结构采用密封和保温性能好的材料，中庭的材料热容量应根据其用途和供热方式确定。常规间歇供热应采用低热容量材料，太阳辐射供热宜采用高热容量材料。

在冬季，其设计要点和严寒地区相同，应最大限度地争取太阳辐射热，成为一个高效能的被动式太阳房，同时还应有自己严格的保温隔热的特殊功能的要求，适当考虑夏季的通风、隔热措施。例如在采光顶的内侧或外侧设置遮阳百叶，利用夏季和冬季太阳入射角度的不同，夏季阻止阳光的射入，冬季则将阳光引入室内。同时遮阳百叶的应用还可以防止眩光，提高入射到室内的光线的质量。

2.2 寒冷地区中庭的节能措施

由于建筑中庭的空间很大，并且一般至少有一个维护面采用玻璃等透明材料。为了取得较好的热舒适环境，要消耗大量的能量，造成能源的浪费、环境污染和建筑维持、运行费用的提高。因此，进行中庭节能措施的探讨意义重大。

对于寒冷地区，利用中庭的烟囱效应和温室效应可使中庭具有一定的节能效果。如果从材料、设计、构造上进一步考虑，利用太阳能和风能等可再生能源，会取得更好的节能效益。

结合实例分析寒冷地区中庭设计要点

山东交通学院图书馆位于山东省济南市，济南市和天津市一样，都属于寒冷地区。这里冬季最低的月平均气温仅为1.4oC，而夏季最高的月平均气温则高达31oC，所以建筑冬季需要采暖系统，夏季需要空调系统。

图书馆采用了南北朝向的布局和集中式的建筑平面，这尽可能地减少了建筑围护结构的面积，有利于降低建筑运行中的能量损失。

3.1 结合功能需要设置中庭，增强自然通风

在图书馆平面的中部，布置着计算机检索及目录大厅。这里是图书馆的核心空间。它被设计成一个中庭，成为组织整个建筑气流，增强自然通风的关键。根据烟囱效应的排气原理，中庭空间层层向上收缩，在顶部成为一个条形天窗。天窗顶部连接着七个拔风口，拔风口像烟囱一样突出在屋面之上沿着气流热运动的轨迹，室内不新鲜的空气从这里排出室外。同时，根据季节的不同，还组织新鲜空气从不同的通道进入室内。在图书馆中还设计了由南向北的新风导入系统。在温度适宜的季节，建筑南侧咖啡厅上部带百页的窗户打开，建筑北侧各层阅览室的窗户也打开，新鲜空气分别从南、北导入室内。大部分空气经阅览室进入中庭，从中庭拔风口排出室外。部分空气进咖啡厅后，经咖啡厅侧墙上的四个“烟囱”，从“烟囱”顶部的四个拔风口排出室外，形成自然通风。

3.2 设置玻璃温室和遮阳系统，降低能量消耗

一层南侧的咖啡厅是个玻璃温室，冬季进入温室的新鲜空气，经阳光照射蓄热后再送到阅览室，可减少采暖能耗。夏季，玻璃屋面，玻璃墙面上的遮阳装置又起着防晒作用。该玻璃温室中还设置了水体，并种植了一些热带植物。在夏季，水体和植物对中庭起到吸热降温的作用；而冬季打开屋顶的遮阳百叶，阳光进入到室内，水体又起着蓄热的功能。除此之外，该图书馆还设计了一套遮阳系统。屋顶的遮阳隔架、屋面的绿化植被、建筑南侧的冬季落叶阔叶树，以及运用建筑自身的体量，都能为建筑遮挡阳光，起到节约夏季空调能耗的作用。

结语

随着建筑的发展和人们要求的提高，产生了中庭建筑。中庭与建筑的其它空间联系紧密，因此中庭设计是建筑设计中的一个重要组成部分。本文通过气候环境对中庭的影响总结出寒冷地区中庭设计的要点。总结出中庭采光顶在设计中的设计方法和应遵循的原则，为今后寒冷地区建筑中庭设计和施工提供参考。

参考文献：

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[3] 彭晓云．中庭的热环境与节能研究[博士学位论文]．北京：国家科技图书文献中心．2003

[4] 雷平，王向阳．中国传统民居中的中庭建筑空间．南昌大学学报（人文

社会科学版）．2005，1．65~68

作者简介：刘新新性别：女民族：汉籍贯：河北保定职称：中级学历：硕士研究生