中庭形式及设计要求的研究成果

1.中庭的基本形式

根据中庭与周围建筑的位置关系，中庭可以采用单向中庭、双向中庭、三向中庭、四向中庭以及环绕建筑的中庭和贯穿建筑的条形中庭等基本形式，如图11-47所示，也可以将一种或几种基本形式加以组合，构成多种中庭形态。中庭形式的选用一般根据建筑规模的大小、建筑空间的组合方式、建筑基地的气候条件以及光热环境要求等因素确定。

图11-47　中庭的基本形式

（a）单向中庭，中庭一侧与建筑连接；（b）双向中庭，中庭两侧与建筑连接；（c）三向中庭，中庭三侧与建筑连接；（d）四向中庭，中庭四面与建筑连接；（e）环绕中庭，中庭环绕建筑连接；（f）条形中庭，中庭与建筑呈条状贯穿

2.中庭的设计要求

中庭是建筑内部有效的联系空间，同时又是室内外环境的缓冲空间，对建筑空间的整体节能、气候控制、自然采光、环境净化等各方面起作用，设计中应注重以下几方面的考虑。

（1）节能要求。

作为半室内环境的中庭，它是室内环境与室外环境之间有效的缓冲空间。在一般情况下，室内环境的舒适度主要依赖于现代建筑技术及新材料的使用，但应避免依靠消耗非再生能源而达到舒适的目的，应充分利用中庭所具有的气候缓冲作用，在设计中提倡在少耗能源的前提下提高室内环境舒适度。

中庭以庭院的形式减少了夏日的日照热量，并且可以收集、储存冬日热能。中庭可以用最小的外表面来减少内部环境的温度变化和减少外墙体的热工损耗，如图11-48所示。在日照时间允许的情况下，可以将中庭设置为有效的太阳能采集器，一方面利用中庭收集太阳能使空气升温，并将中庭与强制通风、回风系统相结合，另一方面通过建筑物及中庭顶部的调节设备控制热量的交换。

作为覆有顶盖的内部庭院，中庭使建筑平面的一部分空间可以利用顶部采光，解决较大进深平面常有的内部自然采光问题，与面积相同、通过外侧墙采光的建筑相比，减少了外围护结构的面积和热量交换，从而减少了热能消耗。如果全部内向的房间和只利用有顶盖的庭院采光，并把庭院的尺度控制在最小范围内，则取暖和照明只具有很低的能源需求。中庭带来的大进深和开敞式平面，使建筑设计可以综合运用储能技术，对节能方式作出新的考虑。

图11-48　中庭缓冲空间示意图

（2）采光要求。

室内尽量利用自然光照明是节能的要求之一。中庭在大进深布局的建筑平面中起到采光口的作用，使大进深建筑的平面最远处有可能获得足够的自然光线。这一效果的实现依赖于采光方式、透光材料的选择以及适宜的构造技术措施。

光环境由环境光和工作光两部分混合而成。环境光也称为背景光，一般情况下低于工作光的照度（背景光照度为工作光照度的1/2～2/3 较为理想），但是两者对比也不能太大。在某些工作空间（例如现代办公室），由于工作处于半照明状态，背景光变成主导光，通过中庭获得间接光可以提供较大的舒适度。采光设计可以将自然光与人工采光结合，以取得良好的照明效果。(www.xing528.com)

图11-49　中庭的室形指数与地面获得直射光的数量关系

在利用天窗采光的中庭建筑中，庭院本身长、宽、高之间的比例关系决定了庭院光照水平的变化程度。宽而低的中庭，地面获得的直射光数量多；窄而高的中庭，地面获得的直射光数量少。所以，天空亮度越是不高的地区，中庭越应设计得宽而低，以便使底层获得足够的光线。图11-49 说明了中庭的室形指数与地面获得直射光数量的关系。

侧面反射对于中庭内部采光也具有重要的作用，因此须考虑中庭各个墙面的反光性质。高反光的墙面能使中庭底层地面获得较多的光线，反之只能有极少的光反射到地面。中庭如果全部用玻璃墙或透空的走廊围合，反射到地面的光线几乎为零，同时挑廊上的绿色布置也会极大地降低光线反射。逻辑上理想的反射模式是中庭内部各层的开窗位置不同，自下而上开窗面逐渐减少，形成一个从全玻璃窗到实墙的过渡。

由以上分析可知，中庭要获得良好的光环境，除了要设计好天窗外，还必须考虑中庭的空间尺度比例与四周墙面的反光性质、色彩深浅以及景观设计等多方面因素。

（3）气候控制要求。

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，使建筑物基地气候的影响与中庭的使用相结合。根据不同的设计要求，有采暖中庭、降温中庭和可调温中庭三种不同的处理方式。

①采暖中庭：适用于寒冷气候较长的地区，如北欧国家冬季严寒，春、秋季阴冷，夏季短暂，气候反复无常。在建筑设计中，利用中庭尽量减少照明、制冷所需的耗电量，同时通过良好的绝热或周边能源的收集来降低采暖的能耗，以较低的基本能耗获取建筑使用所需的热量。

采暖中庭应能无阻碍地接受阳光，以使室内外能保持一定的温差，中庭内墙和地面应具备贮热能力，尤其是内墙面宜采用浅色调，使昼光反射热能而不是吸收热量，减缓有阳光直射时中庭周围房间内热量的聚集，并且在短暂的多云天气里，中庭内外的正温差可以使热量由中庭向周围房间散发，从而使建筑使用空间的温差波动减缓到最小。中庭的围护结构（即内墙与外壳）应具有较高的绝热性能，以减缓热量的传递。

②降温中庭：适用于建筑内部要求不受高温、高湿以及强烈日晒影响的情况。中庭对于建筑的室内使用空间起着冷却和除湿的缓冲作用，通过中庭形成强制送、回风系统，为内部使用空间供应冷空气，同时通过夜间对内部空间及围护结构的冷却来减缓白天的热量积聚。

在降温中庭中，一般应避免阳光对中庭的直射，避免东、西向开窗，在天空亮度充足的情况下，可以利用全遮阳、有色玻璃、篷布结构等处理方式避免无阻拦的直接昼光。降温中庭对于外围护结构的绝热性能要求不高，主要通过通风组织、遮阳和反射等方式进行防热处理。在炎热地区应避免昼光直射，顶部采光要求不高，中庭的较大屋顶面为利用太阳能装置提供了有利条件。

③可调温中庭：可调温中庭在冬季起采暖作用，夏季可防止中庭内阳光直射带来的热量积聚，在不同季节分别具有采暖与降温的特性。

可调温中庭在设计中可以针对气候控制的可变性，按照气候与日照特点设置符合气候变化的固定的或可操控的遮阳装置，如遮阳板、遮阳帘等，以改变建筑围护结构的隔热性能。例如冬季太阳高度角较小，夏季则太阳高度角较大，可以在设计中有计划地遮挡高度角较大的阳光，同时不影响冬季的基本日照需求。在不同的控制要求下，还可以通过对通风系统的调整改变冬、夏季的中庭温度。

在计算机辅助建筑设计中，已经可以对一般传统尺度空间建立起有效的计算模型，取得设计中各种参考因素的计算数值。随着计算机技术的发展，将会有完整的有关中庭热效能计算的模型来辅助建筑设计。