寒冷地区中庭采光设计研究

摘 要：在建筑技术不断发展的今天，建筑中庭正将自然环境以不同的方式被人们引入到城市和建筑空间之中，加强了人们与自然的联系，不断改善着环境质量并提高着人们的生活质量。本文结合寒冷地区的气候特点，根据地域和气候环境的不同，对寒冷地区采光中庭的设计原则进行总结。

关键词：自然环境，建筑空间，寒冷地区，采光中庭

中图分类号：B82文献标识码： A

一、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。在这种状况下创造了一种独特的空间形式――中庭。在公共建筑的设计中，中庭作为建筑内部的庭院空间，形成了建筑内部的“室外空间”的特殊格局，其与外部空间既隔离又融合的特有形式，表现出建筑环境品质优良、空间渗透性高超的特质，是人们乐于接受的建筑形式之一。

二、建筑中庭综述

1、建筑中庭的产生

中庭的产生来源于庭院的发展。据称，希腊人最早在建筑中采用露天庭院这一概念。后来，罗马人在这一基础上加以改进，在天井上加盖屋顶，形成了有顶盖的室内空间的雏形――中庭。如今，阳光，植物，流水等白然要素被引人中庭，引入了建筑内部，建筑的内部空间被赋予了外部空间的特征，成为了人们喜欢逗留和举行各种活动的场所。中庭建筑已经成为一种普遍的建筑形式。

2、中庭的基本形式

（1）单向中庭：中庭的一侧与建筑实体相连。这种中庭的通透性好，可直接观赏到室外的景观，并且可以更大限度的将阳光引入到室内。

（2）双向中庭：中庭的两侧与建筑实体相连，双向中庭也是比较常见的中庭类型。

（3）三向中庭：中庭的三侧与都建筑实体相连。

（4）四向中庭：中庭的四面与都建筑实体相连，建筑将中庭包于其中，中庭的平面形状可以为正方形、长方形、圆形等任何形式。

（5）环绕中庭：中庭环绕建筑连接，形成环绕中庭。

（6）线形中庭：中庭呈线状贯穿于建筑中，一般多出现商业建筑的步行街建筑中。在一栋建筑中可布置两个以上，彼此有交通联系但各自服务一区的中庭体系。

3、我国中庭发展概况

由于我国现代意义的中庭建筑发展较晚，80年代改革开放经济发展后，才开始大规模地建造中庭建筑。早期中庭的形式基本上是照搬国外，怎样能在实际使用当中更好地发挥出中庭的作用，适应不断变化的人们的需求，是中庭设计中仍需解决的问题。

三、寒冷地区中庭的设计

我国幅员辽阔，地形多种多样，各地由于纬度、地形、气候等多方面的差异，产生了不同的气候特征，从而很难形成相对统一的建筑形制。特别是中庭设计，对于气候等自然条件的因素更为严格苛刻，在设计中都需要考虑保温、隔热、采暖、通风，但区域不同侧重点往往也不尽相同。

中庭空间是位于室内空间和外部气候环境之间的一个缓冲区域，在不使用空调的情况下，它的温度通常处于室内空间和外部环境之间，在寒冷的气候环境中，中庭空间可以使内部采暖空间避免直接和外部环境接触，而节约采暖能源的损耗，并且由于空间本身的封闭，室内空间散失的热量可以在中庭内滞留聚集。

总体规划时应把阳光纳入中庭，防止别的建筑物遮挡。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。这一地区对于体型系数≤0.3的建筑，其屋面的传热系数K应≤0.35，0.3≤体形系数≤0.4的建筑，其屋面的传热系数K应≤0.3。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。

四、寒冷地区中庭采光设计准则

1、对自然光线的有效引导

中庭中自然光线的有效引导，可以通过建筑形态的变化顺利进行，几种常见的中庭形式为自然光开辟了一条“光通道”，将天空直射光线和反射光线、漫反射光线通过天窗投射到中庭以及相邻空间工作面上。

2、中庭顶部的透光量

在中庭顶部的透光量一般会受3种因素影响: 1)是中庭顶部光线透光率，这影响着中庭收集天然光的数量，当顶部的透光率偏低的时候所采集的光线总量就会受影响，直接导致中庭底部和相邻工作界面的采光量的下降，整体功效就会大打折扣； 2) 遮阳设施，在很多中庭设计中会有大量的遮阳设施覆盖在中庭顶部，为了控制室内光照和温度，而遮阳设施不可避免的反射和遮挡；3) 气候，比如在冬季，整体的自然光总量偏低，太阳光入射角不高，都会对中庭顶部的透光量产生很大的影响。

3、中庭空间的集合比例

中庭高度与相邻工作面的高度差的变化，直接影响着射入相邻工作界面的范围，在保证有足够的中庭顶部透光量的前提下，控制良好的中庭高宽比是非常重要的，中庭高宽比的最大值是 3∶ 1，这样的比例符合办公建筑照度要求所需要的足够天然光线。

4、对建筑技术的运用

技术革新的这几十年里，材料技术取得了突飞猛进的发展，低辐射涂层、选择性膜等现阶段被广泛应用的材料改良了中庭采光的发展起到了助推作用。而在现代建筑设计中，对于建筑形式、体量、平面的进深和面宽、平面组织形式、窗口的比例、结构、材料等一系列问题的综合考量，也成为了影响天然采光有效性的重要过程。

五、寒冷地区中庭设计的作用

1、降低建筑能耗

在寒冷地区的建筑中引入自然空间，对于其物理环境的改善是很有帮助的。不但可以增加建筑物内部空间的采光条件，建立一种可循环的微气候。人们辅助建筑设备，利用中庭产生“烟囱效应”和“温室效应”两种自然现象，使中庭具备很好的通风采光和采暖降温的功能，同时减少建筑能耗，形成缓冲空间。

2、改善人与自然的关系

据统计，人的一生中有 80% 的时间是在室内度过的。中庭设计作为提供人类身在建筑内部空间与自然环境沟通的桥梁之一，是不可或缺的建筑形式，它的存在为室内绿色空间提供了外部保障，从而推动了人类与自然之间的关系。

六、结语

在寒冷地区进行中庭天然采光设计时，除了对于其地域性的气候特征进行分析以外，在建筑设计方面应该结合建筑平面、剖面设计，综合考虑影响中庭采光效果的 4 大因素，即: 中庭顶部的透光性、中庭空间的几何比例、中庭墙壁的反射、窗户位置及尺寸，运用纯熟的中庭设计手法，增加中庭的透光量，将自然光引入建筑内部，增大建筑内部空间的受光面，改善人们的视觉效果，节约人工照明能耗，减少环境污染，使建筑成为有设计含量的作品，是在寒冷地区进行中庭设计的重要目的。

参考文献

[1]刘建荣.建筑构造.第二版.北京:中国建筑工业出版社，2000.193~204

[2]中华人民共和国建设部.GB50189-2005.公共建筑节能设计标准.北京:中国建筑工业出版社，2005

[3] 柳孝图． 建筑物理［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，1999．

[4] 里查・萨克森． 中庭建筑开发与设计［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，1990．