浅议中庭小气候对室内环境的影响及改进措施

李国宁 苑 娜

（天津国土资源和房屋职业学院，中国 天津 300000）

0 前言

建筑中庭早在两千多年前就已产生，随着现代技术的发展，特别是20世纪60年代后，得到了快速的推广和发展，成为20世纪后半期具有代表性的建筑形式之一。

1 中庭小气候对室内环境的影响

建筑中庭早在两千多年之前就已产生，在20世纪60年代后，得到快速的发展，成为20世纪后半期具有代表性的建筑形式之一。中庭空间提供给建筑新的意义，并能较好地满足现代建筑的生活、工作、经济以及文化需求，甚能够至兼顾传统街区产生的生活方式。

在现代建筑中，中庭通常以贯通建筑中部的多层、完整大空间的形式出现。中庭独特的空间造型对是小气候的产生必要条件，随着人们对建筑环境的日益关注，中庭所产生的小气候、小气候对于室内环境的调节作用亦逐渐为人们重视：中庭作为室内、外空间的过渡，对环境祈祷缓冲与补充作用，能够整体调节对建筑空间的节能、气候、采光、净化等方面；并通室内气候的调节、组织，营造宜人的室内环境，利用这些达到降低建筑能耗。

1.1 对室内热环境的影响

中庭对室内热环境的影响主要表现为室内空气的“温度层化”：由于空气流动、重力与浮力的作用，导致热空气上升而冷空气下降，并且在中庭上、下部分别形成“热的区域”及“冷的区域”两个温度异常区。“热的区域”会导致上层与之相连的空间温度上升而增加这些楼层的制冷负荷；“冷的区域”则会将冷气传递给与其连接的部分，增大采暖的难度。

中庭可以用最小的外表面来缓冲最多的环境温度变化；它还能以庭院的形式减少夏季里的降温负荷；收集、储存冬日热能，也就是将中庭设置为有效的太阳能采集器，转换为日用能源。同时，中庭带来的开敞式平面合大进深和，亦使得综合运用贮能技术在建筑设计中灵活应用，对节能作出新的思路。

1.2 对室内通风的影响

与机械通风相比，自然通风不仅可以降低能耗，而且能够提高人体舒适度，更有利于人体健康。中庭的通风主要有热压通风、风压通风两种形式。

1.2.1 热压通风

由于中庭空间存在一定的高度，上下高度之间会存在一定的温差，导致热压通风的产生，即“烟囱效应”。热压差只与室内外温差和开口的高度差有关，室内外温差越大，进出风口高度差越大，热压作用越强。而热压差和开口面积又共同决定了单位时间气流量的大小。对于室外环境风速不大的地区，热压通风是改善环境热舒适性的良好手段。当顶棚倾斜60°时，“烟囱效应”最为明显。[6]

1.2.2 风压通风

在热压作用下，不同形式的中庭空间，夏季室内热环境大同小异，但在利用风压上，因建筑形式的不同而差异明显：线型式中庭，中庭空间贯通主体建筑，易于形成穿堂风，室内气流速度较快，多余热量排出较容易；接触式与嵌入式中庭，主要采光面与室外相邻，适当开窗也可将室外风引入；核心式中庭，四面均为主体建筑房间环绕，很难利用室外风压。

风压通风由于外界条件的不确定性，不如热压通风稳定。但是室外风速较大的地区，在风压作用下，接触式（嵌入式）和线型式中庭通风效率高于热压通风,室内气流速度也较大。

1.3 对室内湿度的影响

中庭对建筑湿度的影响主要表现在景观处理方面，特别是水体的处理。水不仅带给人们美好的视觉享受，更为人们调节生活环境。各种景观植物亦对建筑的湿度稳定性发挥着不可替代的作用。

中庭景观水体更在室内环境的整体湿度方面发挥着巨大的作用：水的比热大，升温不易同时降温也难。在中庭设置水体诸如水池、瀑布和喷泉等建筑小品，对室内环境有很大的调节作用：1）水分的蒸发能维持中庭内湿度的平衡，带走热量；2）水的热容量较大，能储存大量的热量。在冬季，白天将吸收的太阳辐射热储存起来，晚上将热量释放出来以提高中庭的温度；在夏季，水吸热升温和中庭的气温升高之间存在一个时间差。[7]

中庭中的植物能够通过它们宽大的叶子散发水分，以调节室内的湿度的适宜性。同时，植物更为巨大的作用表现在对空气的净化上：它们一边吸入有害物质的一边呼出新鲜空气，这使得室内空气的含氧度维持稳定。

总而言之，在不同类型及不同地区的建筑中，中庭可以具备不同的气候调节特性，使建筑所在地的气候影响与中庭的调节作用结合使用，为人们提供更好的建筑室内环境。

2 改进措施

中庭空间是建筑和周围环境之间的过渡空间，在其中建立生态小气候交换，即最少的采用机械手段将中庭小气候调节到接近或满足人体生理舒适感受的程度，不仅可以改善建筑的室内环境，还可以有效地保护环境、节约能耗，符合可持续发展战略的要求。

2.1 改进中庭的维护结构及材料

在中庭的构造及材料技术中，处理的重点一般为结构顶部，特别是玻璃的热工效能。当前，经过设计的中空玻璃已经有令人满意的保温及隔热效果。例如在哈尔滨梦幻乐园戏水大厅的玻璃屋顶上采用的构造中，内外两层为透明玻璃，中间以镀有金属膜的PvB膜分割成双中空层，经测试，它的保温效果甚至超过双面抹灰的370砖墙，同时，金属构件也采用了断冷桥技术。为改善玻璃屋顶的热工效能，往往采用加设遮阳的方式，在遮阳处理中，还可以结合太阳能的利用，例如将真空玻璃管热水器布置于屋面，既能遮阳，又能集热。[8]

2.2 优化植物水体

在建筑的中庭引入绿化、水体等自然要素可以为工作人员提供良好的交流、休息的环境，缓解工作的紧张压力；此外还具有调节室内微气候的功能。

水在静态的时候宁静、澄澈，倒映着室内的景物，使室内空间感觉进深加大；水在动态的时候活泼、灵秀，形态变化多端，并伴随有响声。叠水是中庭大型水景的常见形式，但在设计中要注意控制好水流落差的高度与水流量，避免叠水声音过大成为噪音。

在选择中庭观赏植物时要注意具备较强的观赏性：植物形态优美或者奇特，整体观赏效果好；叶型或叶色漂亮，能开出美丽鲜艳的花朵；或结出丰硕、美丽诱人的果实。室内观赏植物最好无毒、无不良气味、无花粉飞扬、无毛刺，以免对室内人员有不良的影响。同时，这些植物还要易于管理，病虫害少。

2.3 优化空间结构

建筑中庭一般体型巨大，建立清晰的内部空间一方面是建筑中庭作为过渡空间维持建筑秩序及正常运转的必然要求；也是优化中庭小气候的必要条件。

中庭的空间结构有线型结构、放射型结构、网格型结构等几种布置类型。在设计中我们要注意，建筑中庭所承担的功能构成复杂，这也造成其中空间种类繁多，只用一种的空间布局模式远远不能满足的使用要求，这就要求我们在设计中灵活处理，综合运用。

在进行中庭空间结构的设计中：1）要注意整合周边环境资源，回应环境提出的制约因素；2）要考虑有充足、灵活的空间实现各子系统的功能要求；3）注重空间质量的设计，获得良好的采光、通风、景观与交通，创造积极的气氛等；4）体现生态化设计主旨，注意生态环境与人工构筑要素的完美结合。

2.4 先进设备的应用

在科学技术发达的今天，中庭的设计不仅是建筑层面的设计，还有很多是技术层面上的问题。利用各种先进的设备，特别是现代的数字化设计平台，不仅催生了世界范围的设计观念的变革，更为建筑中各种各样问题特别是物理的解决提供了便以方法：

1）在中庭的采光技术中，现实比较流行的是利用反射原理制作的日光追踪反射器或是棱镜系统将更多的光线反射至中庭内部以增加建筑内部的光照；

2）在中庭的通风技术中，我们可以利用大型的空调设备进行进风、排风，一则作为自然通风的补充，不断的为建筑输送新鲜的空气，其二也可以当做火灾时的应急排风口；

3）中庭的热工效果主要与中庭的结构与材料有关，在前文中已经讨论。

3 结语

当前建筑中庭的能耗仍然能较大，但这也意味着巨大的节能潜力。高科技的设备在为我们提供舒适的生活、工作、休闲室内环境的同时也在消耗着惊人的资源，同时排放难以计数的污染物。这显然与当今建设节能型社会的目标不合拍，也是对自然、后代的不负责任。因此，作为建筑师我们要努力地提高设计水平，将自然的理念融入建筑中，充分利用中庭空间建设小气候，争取建筑、环境双赢。

［1］王彦.对中庭的空间与环境的思考[J].山西建筑，2009，08.

［2］覃琳.建筑“中庭”空间节能模式初探设计研究[J].

［3］蔡余萍,黄晓燕.建筑中庭的生态设计策略探讨[J].山西建筑，2009，02.

［4］王霜.建筑中庭空间景观处理手法探讨[J].中国新技术新产品，2009，16.

［5］唐林.浅谈现代公共建筑的中庭[J].华中建筑，1991，04.

［6］张京奉.公共建筑高大中庭供暖顶部过热底部过冷对策 [J].煤气与热力，2008，08.

［7］苏岩芃.办公楼中庭节能技术设计探讨[J].建筑节能，2009，08.

［8］蔡余萍,黄晓燕.建筑中庭的夏季防热[J].科技信息，2009，15.