摘要:随着生态建筑理念在西方的提出和发展,中庭的生态效应也逐渐被人们所认识,它不仅仅是建筑室内空间的精彩演绎,也是生态建筑中的重要设计策略。中庭是建筑室内外空间的自然气候交换场所,对于建筑的整体节能、气候控制和环境净化等方面能起到积极的作用。然而实际生活中的情况却并不那么理想,中庭由于其较大的体积和大量玻璃的采用,常常因为设计不当带来巨大的能耗。因此,建筑中庭空间的生态特性还有待人们的研究和挖掘,在建筑设计的过程中应根据基地气候因素的主导作用,通过正确的布局、形态的合理选用和围护结构的适当设计等多方面的工作,使中庭达到经济和环境目标的统一。
关键词:被动设计;通风策略;生态设计
前言:本文研究的重点是建筑中庭的被动式生态设计,针对中庭建筑设计中的各个环节,从被动式生态设计的角度来进行分析,并提出了一系列生态策略。
1 中庭的被动式生态设计
被动式设计虽然理想的是室内气候环境需要依靠设备调控等主动方法,但建筑的被动式设计也是不容忽视的。被动式设计就是应用自然界中的阳光、风力、气温、湿度的自然原理,尽可能的不依赖常规能源的消耗,以规划、设计、环境配置的建筑手法来改善和创造舒适的居住环境,有利于建筑节能和保证是能空气的质量。被动式设计基本内容包括建筑设计从前期方案到后期施工以及运行的全过程,如常规建筑设计中的局、朝向、建筑形体、平面剖面设计等方面,但是被动式设计还存在它自身的特别关注的方面,例如自然采光、自然通风、维护结构和被动式供热、制冷级热能存储等等、这一概念的设计策略强调的是:一局当地的气候特征进行设计,遵循建筑环境控制技术的基本原则,考虑建筑功能和形式的要求等,其目的就是尽量减少火灾不使用制冷、供热及采光设备,并创造高质量的室内环境和室外环境。
被动式生态建筑设计中,天阳能和风能都得到了充分的利用,被动式太阳能建筑就是不用或是少用机械动力,控制太阳能在恰当的实际进入建筑并储存、分配以备不时之需。被动式太阳能设计分直接得热和间接得热,利用天阳能的储存方法有多种形式,例如显热储热、相变储热、电能储存等等,显热储存太阳能是最简单、最经济的方法,如图1所示为太阳能供热方法示意图。
图 1 被动太阳能供热方法
2 中庭的自然通风设计策略
自然通风是重要的生态建筑观念,从概念上来说,采用自然通风不等于对室外的温度环境不做控制,不等于室内夏天就会炎热,而是需要积极的用人工引导空气的流动,手段不只是通常 的南北朝向、引导穿堂风,还有更多其他的处理方法以及专门的建筑构件。
在生态学的观念下,结合各区域气候特点,利用自然条件和人工构筑,积极地顺应和组织自然风的流动,利用自然风压、热压、机械辅助等手段实现建筑的自然通风,如果要使用能源则尽量从太阳能、风能、地热资源等获取。
2.1 中庭的区域性通风策略
自然通风是一项古老的技术,在许多乡土建筑中都有绝妙的应用。在各地传统民居中,因地制宜,结合不同气候创造的各式各样的自然通风方式,结合不同气候区的特点得出合理的通风策略。
2.2 中庭的季节性通风策略
很多地区的气候都存在明显的季节性差异,比如欧洲和北美洲中纬度的温和地区,还有像中国广大地区的中部和北部的夏热冬冷和寒冷地区都属于典型的大陆气候区,这些地区都存在分明的四季,通常冬夏两季气候较为严酷,春秋两季则属于过度性季节,气候温和,在不同季节,建筑自然通风的控制策略都会发生相应的变化,不仅通风量会发生变化,通风方式也会有区别。
2.3 中庭的自然通风控制与结构策略
与自然采光技术对光线的控制一样,自然通风技术主要体现在对气流的控制、过滤和调节上,中庭空间的自然通风主要强调通风控制系统和辅助通风结构两方面,其实生活中最普通的开窗和关窗就已经是在控制通风了,但是对于把自然风作为一项重要能有策略的生态建筑来说,一些精心设计的控制系统会更及时地对建筑的需求做出调整。
很多生态建筑,感应器根据室外气温、风强度、室内温度和二氧化碳浓度等反馈信息来改变入风口闸门的开闭状态,控制中庭的通风,又如双层幕墙由内外两道幕墙组成,两层玻璃幕墙之间留一个空腔,空腔的两端有可以控制的进风口和出风口,在冬季,关闭进出风口,利用温室相应,来提高围护结构表面的温度;在夏季,打开进出风口,利用烟囱效应在空腔内部实现自然通风。
此外,当风压不够大或者热压效果不太明显的时候,可以从构造上的设计来强化中庭通风效果。
3 室外环境设计
南向开敞空间,争取较多的冬季日照和夏季通风,利用自然空调,建筑南侧可设置水面植被等,依赖水体蒸发改善微环境的炎热条件,并可在冬季强化太阳辐射的反射作用。
植被导风:设置合理的灌木乔木位置,南侧引导风流进入建筑室内,而北侧则起到屏障的作用。
利用构建物:挡风墙和导风板的灵活组合,并可以结合绿化整体设计,引导夏季风流,阻挡冬季恶性风流。
4 结论
目前中庭的生态效应在国内已收到一定程度的关注,它不仅是建筑室内空间的精彩演绎,也是生态建筑中的重要设计策略,在设计工作中,根据实际的情况,以适当的方式吧自然环境引入建筑中,不但可以是建筑功能完善,还能节约能源,保护环境,但是生态节能设计与人文、经济、技术等因素密切相关,普及应用还需很长的到了,随着社会的进步,生态建筑节能设计也会得到更多人的关注并广为应用起来。本文通过以上研究,为中庭设计提供了一些新的视角,倡导将被动式生态设计与中庭结合,赋予中庭空间新的意义。
参考文献
[1]杨柳 建筑气候分析与设计策略研究[C].西安.西安建筑科技大学,2003.
[2]孙超法.可调节气候的中庭空间[J].湖南理工学院学报,2005,(9);82-83.
[3]刘小虎.从自然通风到多样化的生态建造提醒[J].武汉大学学报(工学版),2004,(37);138-141.
[4]谢华慧 朱 琳.被动式生态建造中庭自然通风设计策略[J]广州市建筑材料工业研究所有限公司.2010,(4).
论文作者:陈勇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/4
标签:中庭论文; 建筑论文; 被动式论文; 自然论文; 生态论文; 气候论文; 策略论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;