中庭作为气候缓冲区的生态设计

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1、中庭设计中庭的共享设计和生态策略l 中庭的出现 中庭（Atrium）是一种古老的建筑形态，中 庭是指罗马时代的中心庭院；带顶的回廊， 主要位于教堂的入口前部1967年，约翰波特曼设计的亚特兰大市海 特摄政旅馆中庭，标志着现代意义的中庭就 此诞生绪论中国传统民居的“中庭” 海特摄政旅馆中庭 l 中庭的发展历程 中庭可以追溯到两千年前的古代庭院 1800-1900年 铁和玻璃时期 1910年-1960年 中断期 1960-1967 现代中庭诞生期伦敦改良俱乐部中庭 古根汉姆博物馆 潘萨府邸中庭内景 玛丽奥特马奎斯旅馆 广州白天鹅宾馆l 中庭存在于各种主题的现代建筑中：教育建筑、办公建 筑、商业建筑

2、、展览建筑、文化建筑l 存在的位置：课本p154l 请思考中庭在这些建筑中的作用一、现代中庭的共享化设计办公建筑教育建筑文化建筑商业建筑酒店设计案例分析西雅图公共图书馆 OMA “建筑是为解决问题而存在的”问题是什么？1.储存媒介的发展需要新型空间来满足2. 图书馆不在仅仅是一个看书的场所，更加是一个交 流集会的地方3.图书馆作为一个公共建筑应该承担起更多的社会责 任，服务周边社区藏书、工作空间 公共服务空间立体开放 多重构成福州大学图书馆用地面积：15000 m2 总建筑面：35396 m2总 平 面 图福州大学图书馆 位于新校区的中 心，被学校各个 主要建筑物所环 绕，与周围的广 场、水面

3、等共同 构成学校的文化 精神场所，也是 各个景观轴线的 交会处，起到统 领全局的作用 因此，方案着重 处理各方面人流 的汇集、穿越、 保证使用的方便功 能 分 析 图主体建筑体 量主要分为 藏阅合一的 阅览空间、 非纸介质阅 览空间、学 术交流空间 以及展览厅 四个部分一 层 平 面 图方案最终 利用多向 到达的二 层平台接 纳多向人 流，形成 内聚式开 放空间的 构思，即 多个路径 、单一大 堂入口管 理的建筑 处理手法 。自修室密集书库报告厅报告厅二 层 平 面 图方案将图书 馆二层依次 分为纸介质 阅览部分的 L形体量、 非纸介质阅 览部分、学 术交流部分 、咖啡厅部 分、公共展 览部分

4、，前 三个部分通 过围合又互 相独立，形 成了二层平 台的核心空 间综合阅览办公区特藏室 借还处上机、检索方形中庭一半为室内一半在室外，十字形的钢柱以7500mm的方形柱 网形式界定了整个空间领域感小结l 中庭的作用具有精神意义、功能义和形式意义的象征 性核心空间，一个富有场所精神的中心领域。是建筑设计 中应重点设计和表达的部位。l 中庭设计中的一些问题 体积巨大和玻璃使用带来的能耗问题 热环境不舒适造成使用面积和空间浪费l 新问题的产生“能源危机”与“环境危机” 起源：能源危机、全球变暖、臭氧层破坏 应对措施：可持续发展、生态设计l 中庭设计的方向 室内“城市广场” “生态核”、气候“缓冲区

5、”二、中庭的生态设计l 建筑与气候 现代建筑学将建筑与气候的关系归纳为两个方面：“用”与“防”的结 合。 “用”指充分利用当地的自然气候资源(能源)。 “防”指利用适当 的建筑手段来削弱外界气候对室内热舒适环境的不利影响。 l 生物气候地方主义 1963年，V奥戈雅在其专著设计结合气候：建筑地方主义的生物 气候研究中，提出建筑设计与地域、气候相协调的设计理论。 l 中庭气候缓冲区中庭是建筑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。外界环境的变化可 首先作用于中庭，通过中庭空间的过渡，再作用于建筑内的使用空 间，这样可以减缓室内外的热能交换速度，

6、降低建筑物的热损失， 因此中庭可以看作应对气候的“缓冲区”。1 中庭与气候的关系中国传统院落民居多样性分布与气候关系l 中庭是生态设计中的关键部位法兰克福商业银行巴克雷卡德总部办公楼上海军械大厦l 中庭的两种基本生态特性 温室效应：侧重于得热烟囱效应：侧重于通风奥地利霍尔茨大街住宅项目 2 被动式设计对于中庭生态设计的必要性 l 被动式设计的意义被动式设计是结合建筑的功能形式应用自然界的阳光、风力、气温、 湿度的自然原理尽量减少或者不使用制冷、供热及采光设备 l 被动式设计在中庭生态设计中需要优先考虑 中庭空间对建筑的布局和形式存在巨大的影响；同时，作为气候的缓 冲空间是利用自然气候资源的最佳

7、场所。 l 中庭生态设计的基本内容 中庭布局朝向、平面和剖面设计 自然采光、自然通风 围护结构3 中庭的被动式生态设计策略平面形式l 基本形式l 复合中庭的平面形式中庭的被动式生态设计策略平面类型选择l 根据气候因素和建筑类型考虑 寒冷地区和干热地区适合采用核心式 和嵌入式（温度波动小） 湿热地区适合采用内廊式、外廊式和 外包式（加强通风） 温和地区选择较为自由。 办公教育类建筑常常选用内廊式或嵌 入式中庭 商业建筑适合选用核心式中庭 _但不是所有有中庭的部位都要用 玻璃封住J沃尔特 汤姆逊总部剖面图 中庭的被动式生态设计策略朝向选择l朝向问题对于嵌入式、外廊式和内廊式三种基本类型的 中庭显得

8、很重要 内廊式中庭除了跟随建筑总体朝向外，还应顺应当地主导风向 ，成为通风廊道马来西亚香港银行大楼 的内廊式中庭 嵌入式适合干热和寒冷地区，一般 以南向为宜 外廊式适合湿热地区，一般以北向 为宜费城儿童医院 南向中庭东京的煤气公司总部的北向中庭 尽量避免东西朝向，当这两个朝向确有好处时也可以选取，例如 面朝水体、山体、庭院以及中庭作为隔音屏障面朝噪音源方向时 。德国盖尔森基尔兴科技园的西向中庭 波尔多法院的西向中庭湖南大学生物工程大楼 北向隔音中庭l 东西向中庭的处理湖南大学复临舍教学楼 的西向中庭利用树木遮挡阳光有效降低西晒的时间利用山体让太阳“更早落山”，在争取良好景观的同时减少西晒时间

9、中庭的被动式生态设计策略剖面形式l 基本类型l 复合中庭的剖面形式 中庭的被动式生态设计策略剖面形式选择 V型中庭适合结合温室效应采集阳光和热量，适用于寒冷地区及冬季 。 A型中庭有利于减少得热和强化烟囱效应，适用于炎热地区以及夏季 。 矩型中庭应用范围较广，重点在于其高宽比设计。 松下电子公司信息交流中心剖面示意图 帕雷克住宅的冬夏剖面 中庭的被动式生态设计策略剖面的高宽比 中庭的高宽比设计可以从中庭传统合院借鉴经验。 高宽比小的中庭有利于得热，高宽比大的中庭高耸狭长有利于防 热并强化烟囱效应。 中庭高宽比SAR 安徽西递村民居中的小天井 中庭的被动式生态设计策略重要部位设计 顶部设计顶部突

10、出屋面有利于强化烟囱效应，并且便于天窗侧面开窗，并有利于 自然光控制的构造系统设计。巴克雷卡德总部办公楼剖面分析图 英国考文垂大学图书馆中庭内外景 底部设计底部的设计与自然通风关系很大，它可以 通过：设置气室、与地下层连通以及 架空来进行自然通风控制。 端部设计端部可以有一些特殊的变化来打破建筑的 刻板面孔。英国考文垂大学图书馆中庭剖面图 帕拉第奥设计的圆厅别墅 诺丁汉大学朱比丽分校中庭端部中庭的被动式生态设计策略复合中庭 垂直叠层式布局 一般采用均质布局，适用于高 层住宅和办公楼，为建筑提供 均等的空中庭院。 主辅式布局在高层建筑中常常出现，主中 庭发挥其烟囱效应，辅中庭则 作为气流出入口并

11、引入自然光 线和景观。北京现代城住宅的空中庭院法兰克福商业银行的主辅式复合中庭 杨经文MAX大厦的主辅式复合中庭中庭的被动式生态设计策略自然采光设计l 中庭自然采光的基本方式 侧向采光 顶部采光 干热地区 中庭需要注重遮阳，屏蔽直射阳光， 以利用漫射光为主 湿热地区 中庭除了控制直射光之外，还需要与 自然通风策略结合加强通风除湿 温和地区 中庭可以大量使用玻璃幕墙采集漫射 天光，要兼顾遮阳 寒冷地区 中庭主要考虑冬季的热量收集，也需 在夏季滤除多余的高角度太阳直射光 万神庙内景 中庭的被动式生态设计策略自然光的引导 中庭的平面和剖面形式都会影 响自然光在建筑内的分布 剖面高宽比（1:3）是影响

12、自 然光分布的关键因素 中庭内壁的材质决定着中庭光 线的反射和漫射，不同的材质 选择会导致不同的光环境效果 中庭内壁的开窗位置及尺度也 会影响光线的传递格拉纳达银行总部中庭的雪 花石膏幕墙 中庭的被动式生态设计策略自然采光技术 中庭的自然采光技术侧重 对光的控制，它存在由低 到高不同的等级 低技术的树木和植物遮阳 策略最为朴素和生态 中等技术的一系列构造技 术常常用到，而且经济有 效，易于控制维护 高级自然采光系统精密复 杂，造价高且难于维护， 运用时需要综合权衡中庭的被动式生态设计策略自然通风策略l 中庭自然通风的气候策略 寒冷地区 中庭应该注重保温性与气密性，其通风量只需满足必要性换气需

13、求即可；通风方式主要为热压通风；必要时应采用机械辅助的混 合式通风 干热地区 中庭要注重隔热，避免过量通风，同时要采用增湿策略 湿热地区 中庭不需使用保温隔热材料，重点在于遮阳并诱导通风，以达到 除湿，以加强对人体蒸发制冷的效果 温和地区是最适合使用自然通风的地区，中庭应结合风压与热压两种方式 ，充分发挥出中庭的“烟囱效应”中庭的被动式生态设计策略季节性调控 在存在着明显季节 变化的地区，中庭 的通风策略有必要 进行季节性调控 过渡季节（春秋季 ）自然通风的优势 更大，温和地区一 般可以考虑全自然 通风方式 冬夏两季则需要采 用机械辅助式通风 ，并需要人工制冷 和采暖盖尔森基尔兴科技园中庭的季

14、节通风调控示意图 英国伦敦斯拉夫及东欧研究学院不同季节的通风模式 冬季，通风策略是无辅助的自然通风，但需要局部供暖 春秋过渡季节也是无辅助自然通风，但气流模式发生了变化 ，这一季节不需要制冷和供暖 夏季是机械辅助式通风，采用下沉式气流冷却模式中庭的被动式生态设计策略自然通风技术 通风控制系统自然通风作为一项重要的能源控制策略，有必要采取一些自动感应的 控制管理系统来进行及时的调控以便适应。 自然通风辅助构造一些构造设计可以有效强化中庭的自然通风效果，如水平导风百叶、 多空隙围护结构、风塔和烟囱等。中庭的被动式生态设计策略围护结构设计 寒冷地区中庭应该使用绝热性好而且透光性良好的外围护结构材料，

15、并防止冷桥 产生；内围护结构应采用反光效果好的浅色材质 干热地区中庭的外围护结构需要减少太阳光的采集来控制得热；内围护结构需要 采用蓄热性强的材料，并结合夜间通风 湿热地区中庭可以相对少的保温隔热，多为多孔隙材料，以有利于通风降温 温和地区中庭的围护结构需要同时考虑保温与隔热，其围护结构选择需要借鉴寒 冷地区和炎热地区的策略中庭的被动式生态设计策略其他技术设计 材料技术玻璃材料技术的革新对于中庭来说非常重要，针对不同的气候可以选择 不同特性的玻璃内围护结构的材料除了考虑热工性能之外还需要兼顾其健康性和安全性 ，多选择天然材料 构造技术 构造措施比单一材料能提供更灵活的可调节方式，需要与采光通风策略 紧密结合中庭的被动式生态设计策略微气候调节 中庭的微气候调节主要侧重 环境改造，可以从室内和室 外来着手 调节手段主要是通过植物种 植与水体设置来增加湿度、 降温、降噪和清洁室内空气 德国赫顿图书馆与文化中心中庭内景 结语l 中庭不能只偏重于文化和美学方面的研究 l 中庭应该成为协助建筑进行节能和调节气候的空间 l 中庭的设计应该建立以生物气候学为核心的系统概念 l 以往忽略生态效能造成的中庭设计