庭院式建筑风环境的理论研究

庭院式建筑风环境的理论研究
摘要：现阶段，能源与环境问题已经成为制约人类进一步发展的巨大障碍，技术
的进步在为人们提供前所未有的消费驱动力的同时，加剧了不可再生资源的消耗
与环境危机。

庭院式建筑是中国古代建筑具有最显著特征的建筑之一，在不同的
历史时期它们也存在于世界各地的建筑文化中。

随着城市化进程的加快，现代城
市出现了人口密度高，交通拥堵，环境恶化等城市问题，公民对环境的意识增强，人们对自然和生态的渴望与日俱增。

因此，庭院式建筑风环境的理论研究也越来
越受到建筑师的关注。

本文将对庭院式建筑风环境的理论展开研究。

关键词：能源与环境；庭院式建筑；建筑师
1研究背景
现如今，庭院式建筑普遍存在，从历史上来说，中华民族是一个幅员辽阔，
历史悠久，文化底蕴深厚的民族。

在几千年的历史发展中，中国人民在这片热土
上创造了各种风格和特色各异的传统民居。

无论是北方的传统四合院，西北黄土
高原附近的窑洞，还是徽州的典雅古宅，还是南方的客家土楼，这些具有中国传
统特色的民居都充分展示了中国民居的各种特色。

其中，大多数中国传统民居建
筑都具有庭院设计，这是自然，历史和人文影响的结果。

从现代来说，随着城市化的发展，现代城市面临人口密集，交通拥堵，环境
恶化等城市问题，公民对环境问题的意识增强，人们对自然和生态的渴望与日俱增。

建筑庭院引入了自然的各种元素，例如阳光，风，雨，植被等，可以创造稳
定的微气候空间，同时为人们提供休闲，娱乐和交流的空间。

人们还希望拥有一
个建筑院子，以改善居住环境。

同时，庭院的风环境也深刻影响着靠庭院一侧房
间的建筑室内风环境。

综上所述，我国从历史发展到现在，由于自然、历史、人
文作用、庭院作用以及人的需求，庭院式建筑普遍存在。

这就为研究庭院式建筑
风环境的理论提供了条件。

2庭院的定义与形式
庭院指建筑物（包括亭、台、楼、榭）前后左右或被建筑物包围的场地通称
为庭或庭院。

即一个建筑的所有附属场地、植被等。

庭院是中国建筑的重要组成部分。

在不同地区和不同类型的建筑空间中，
“庭院”的空间原型作用于组织单个和群体空间。

在住宅建筑中，建筑庭院通常
采用合院形式，有四合院和三合院等。

在现代办公楼中，从庭院建筑发展而来的
开放式庭院建筑，也具有多种封闭形式，有全围合庭院（四边全围合类似四合院
的结构），通透式庭院（在类似四合院的基础上底层有开口）和开敞式庭院（一
边无建筑的类似三合院的结构）。

庭院的形式取决于气候，北部寒冷地区在冬季对阳光的要求很高，而冬季太
阳的高度较低，院子空间中必须有足够的空间，以免阻挡太阳光线，以便从太阳
光线中吸收更多热量并保持室内舒适，以此使得室内不冷。

在炎热的南部地区，
遮荫比供暖更重要，因此在夏天，要减少由于太阳辐射的增加而导致的冷却能源
成本，就需要压缩庭院的大小，以使建筑物相互阻挡并形成遮荫效果。

这导致了
从北到南，从寒冷地区到炎热地区，庭院的形式大小也随之适应性变化。

寒冷地
区的庭院较大，炎热地区的庭院较小，从北到南，庭院空间倾向于从大到小变化。

北京四合院空间的南北方向和东西方向的长宽比约为1：1。

山西中部建筑庭院空
间的南北和东西方向之比为2：1，而陕西建筑庭院的南北向东西向之比大于3：1。

3 庭院式建筑自然通风的原理
庭院式建筑的高院落空间充分体现了自然通风和空间利用的价值，自然通风
的有效组织对全围合建筑的室内风环境具有直接和有益的影响。

这不仅可以显著
改善建筑物的通风和照明条件，调节建筑物内部的微气候，还可以利用自然能源
以减少建筑物的能源消耗，从而达到保护生态环境的目的。

在庭院式建筑中，烟囱效应可用于引导热压通风。

室外风从庭院的底部进入，并从庭院的顶部流出，以改善室内热环境。

在庭院式建筑中，空气密度的差异是
由于庭院与外界之间的温度差异所致，这就导致建筑物上部的压力较高，庭院下
方压力较低。

而此时庭院顶部是开口的，该开口满足进风口和出风口高度之间的
差异要求，这就可采用热空气密度小上升的原理使得从建筑物的所有楼层中抽取
的热空气上升至顶部排走，以实现自然通风。

自然通风中的热压通风不仅可以适
应不断变化的外部风环境，还可以减少空调或其他调节热环境的设备的能耗。

热
压通风的效果与气体入口和出口之间的高度差以及室内和室外的温度差有关。

室
内和室外之间的温差越大，入口和出口之间的高度差越大，热压通风的效果越明显。

庭院式建筑也可以利用庭院微气候引导风压通风，庭院通风“穿堂风”是风
压通风的重要手段，也是合院民居中的一个重要的通风手段。

“穿堂风”是指
在风压的作用下，宽敞的室外空气从建筑物的狭窄部分进入，穿过整个内部空间
并从另一侧排出的一种自然通风手段。

4 庭院式建筑风环境的影响因素
建筑的庭院可以引入自然的各种元素，例如阳光，风，雨，植被等，这就可
以为人们提供休闲，娱乐和交流的空间，并形成稳定舒适的微气候空间。

建筑庭院区别于建筑中庭的就是顶部是开放的，阳光可以直接照射到院子里，庭院的空气可以不断更新，这就使得庭院空间的微气候影响到建筑物内部的空气
环境并得到改善。

通常，庭院的设计可以使建筑物的自然通风更有效，以此减少
建筑物的能耗，还可以保持建筑物周围的相对微气候稳定性。

随着城市建设的发展，越来越多的建筑庭院空间被用作在各类建筑中，并拓展有各种形状和功能，
例如用于户外用餐和休闲区，户外聚会场所甚至体育活动。

这不但使得建筑内的
交流空间拓展到室外，同时也创造了更舒适和令人愉悦的建筑环境。

庭院式建筑的风环境受许多因素的影响，例如围合建筑的体型参数，围合建
筑之间的距离和相对位置，建筑组群的布局方向和位置，围合建筑所处场地地形
特征以及研究区域的风向，还有周边植被，水体以及围合建筑物周围的主要表面
材料等因素都会改变建筑的风场。

在正常情况下，围合建筑物周围的地形特征和风向等因素不容易改变。

布朗等对庭院特征进行了总结：庭院式建筑风速的影响因素主要为风来向建筑的高度与庭院宽度的比例，和垂直风向方向建筑的剖面的高度比例。

庭院沿风向方向的尺度增加会导致风速增大。

5 结语
本次探究庭院式建筑自然通风理论从庭院的定义和形式，其自然通风的原理和影响因素入手，在说明自然通风应用于庭院式建筑中所表达内容的同时，其影响因素也引出了此后可能出现的围合建筑体型和开洞口变化提升庭院式建筑风环境的策略方向，为之后建筑师设计庭院指引了新的方向。

参考文献：
[1] Fathy H. Natural energy and vernacular architecture. Chicago (IL): University of Chicago Press, 1986.
[2] EB-33(2)2001 103-111 Suitability of sunken courtyards in the desert climate of Kuwait, pdf.
[3] Walker,R.R, Shao,L. and Woolliscroft,M. (1993) Natural Ventilation via Courtyards: Theory and measurement. In Proceedings
14th AIVC Conference, Copenhagen 235-250.
[4] Meir, LA, Pearlmutter, D. and Etzion, Y. (1995) On the microclimatic behavior of two semi enclosed attached courtyards in hot and dry region, Building and Environment 30, 563-572.
[5] Rajapaksha et al. (2001) Thermal behavior of an enclosed open courtyard house in equatorial climate, field investigation of cool courtyard conditions (Part II) Summaries of the technical papers of the annual meeting of Architectural Institute of Japan 421-22.
[6] 李绥,石铁矛,杨振,等.基于风环境模拟与优化的滨海居住区规划设计[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版, 2015, 01 期.
[7] 陈超.建筑外部空间人体风环境舒适度研究[D].浙江大学,2012.
[8] 蔡欢欢钟珂，中庭建筑内颗粒物浓度空间分布的模拟，东华大学学报，2007年,33(6)
[9] 赵蒋，武汉地区中庭建筑的通风和热舒适度模拟研究，中国学位论文全文数据库,2004.5.
[10]布朗.太阳辐射•风•自然光[M].中国建筑工业出版社,2006.
1 作者简介：
王昊（1995.4—），男，汉族，籍贯：河南郑州人，沈阳建筑大学建筑与规划学院，18级在读研究生，硕士学位，专业：建筑学，研究方向：建筑设计与理论。