高层建筑内的活动空间远离自然地表,内部空间相对封闭,其生态和健康环境品质备受质疑。空中庭院不仅仅是高层外部形态与室内空间的精彩演绎,而且对实现高层建筑的生态性目标和改善建筑微气候环境发挥了积极作用,它是被动式生态适应性措施之一。
1. 空中庭院生态效益
(1) 有利于组织自然采光。不同于一般高层建筑的封闭界面,空中庭院提高高层建筑的开敞度,为建筑引入了更多的自然光线,从而获得比人工照明质量更好的照明,减少建筑能耗。
(2) 有利于组织自然通风。常见的自然通风方式分为风压通风和热压通风两种。在外部热环境和风环境的作用下,空中庭院内外形成热压差和风压差,有利于建筑内部的空气对流,最大限度地获得自然通风以减少空调能耗。
(3) 形成建筑内外气候环境的过渡。空中庭院是建筑室内外热压与风压的交换场所,外界环境的变化可首先作用于庭院,通过庭院空间的过渡,再作用于建筑内的使用空间,这样对于建筑的整体节能、气候控制和环境进化等方面能起到积极的作用。
2. 空中庭院形态布局与评价内容
影响高层空中庭院的生态性效益的因素众多,如建筑形体、中庭尺度、围护表皮、绿化配置等,而空中庭院的布局,在高层建筑形态设计的初始阶段就成为其生态效益的决定性因素。根据分布位置的不同,高层建筑的空中庭院分为中心式与边厅式两种基本分布方式,并通过不同方式的组合,可产生多样化复合型空中庭院系统。
以边厅式空中庭院为例:
(1) 形态布局特征
边厅式庭院是指位于建筑一侧的庭院空间,建筑的另一侧布置相对集中的使用空间,庭院的一面与建筑外部环境相交接,相对于中心式庭院,边厅式庭院的布局则比较自由和灵活,更具有诸多优点,如遮阳作用、可作为紧急疏散区、种植绿化景观改善微气候,同时增加了城市绿化景观、未来扩建的灵活空间、成为能够交流休憩的人情化空间等。但边厅式庭院直接与外部环境联系,所以易受外部环境影响,温度波动相对较大,且仅能服务于建筑局部区域。
(2) 气候环境适应性(www.xing528.com)
边厅式庭院在建筑中的朝向和位置比较自由和灵活,在应对不同的气候环境时有更多的选择。当通高的边厅式庭院布置在建筑的北面时,边庭没有太阳光的直射,利于夏季的防热,同时北面边庭的玻璃围护不利于冬季的防寒,所以这种布局适应夏季需防热而冬季不需防寒的气候,即炎热地区。此外,在通风方面,夏天由于建筑北面的温度低,南面的温度高,低温空气从北面边庭底部引入,低温空气穿过建筑使用空间然后从南面拔出,从而降低建筑内部的温度。
当通高的边厅式庭院布置在建筑的南面时,边庭的外围护玻璃不利于夏季的防热,同时也不利于冬季的防寒,所以这种布局适应温度适宜且常年变化不大的温和地区。此外,南面的通高边庭具有良好的采光优势,有助于建筑内部的采光及微环境的改善。在通风方面,南面的风首先经过边庭空间,可经过一定的预热或遇冷处理,再穿过使用空间,最后从北面排出。
当把边厅式庭院至垂直层面上考虑时,有不同朝向和尺度的空中边庭,但由于空中边庭对建筑的影响是局部的,如有不利影响,通过技术手段易解决,所以其布置无朝向的限制,从而可适应各种气候条件。南北向作为主要的考虑朝向,在北面时,没有阳光,不利于植物的生长,同时不利于冬季防寒。在南面时,有阳光,利于植物的生长,同时自遮阳使得基本不用考虑夏热问题,且有利于 通风。
通过对高层建筑空中庭院布局的分析,可以比较高层建筑中不同位置的空中庭院的内部和外部气候环境条件与空中庭院室内环境品质,以及不同空中庭院的组合方式对建筑内部光环境与气流环境带来的影响(表2—8)。
表2—8 空中庭院的布局与效益
(续表)
资料来源:谢振宇,郑楠,高层建筑空中庭院布局的生态设计探讨
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