張兵華 黃永鑫 楊元傳 趙立珍＊

傳統(tǒng)民居在與自然環(huán)境不斷“試錯(cuò)”“磨合”中發(fā)展，氣候作為最活躍的環(huán)境要素，其影響貫穿民居營造始終，故傳統(tǒng)民居營造中積淀了大量適應(yīng)氣候的綠色營造的方法經(jīng)驗(yàn)[1]。近年來，面對(duì)日趨嚴(yán)峻的全球氣候變化形勢(shì)，依賴機(jī)械設(shè)備來滿足人們對(duì)環(huán)境品質(zhì)需求的做法造成了大量能耗，探析傳統(tǒng)民居中蘊(yùn)含的生態(tài)智慧，將其作為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)向，有助于傳承傳統(tǒng)建筑綠色營造方式，促進(jìn)節(jié)能減排，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[2]。

進(jìn)入21世紀(jì)，國內(nèi)外關(guān)于傳統(tǒng)民居風(fēng)環(huán)境的研究逐步豐富，方法以實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬為主。其中，實(shí)測(cè)研究多側(cè)重解讀民居為適應(yīng)地域氣候所呈現(xiàn)的外部表征，例如：洛陽民居建筑的空間布局利于冬季防風(fēng)[3]；鄉(xiāng)土荒漠建筑的形態(tài)具有衰弱強(qiáng)風(fēng)作用[4]；馬達(dá)加斯加傳統(tǒng)木屋的結(jié)構(gòu)有助于抵抗氣旋風(fēng)[5]。數(shù)值模擬研究多圍繞影響民居通風(fēng)的因素展開，例如：皖中地區(qū)傳統(tǒng)民居采用“天井-穿堂-院落”的空間形制，有助于形成穿堂風(fēng)[6]；吐魯番生土民居圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能對(duì)民居夜間通風(fēng)的影響最為顯著[7]；秦嶺地區(qū)傳統(tǒng)民居的院落空間尺度、出入口位置、屋檐出檐尺度等均會(huì)影響民居通風(fēng)[8]；伊朗氣候干燥，房屋的庭院空間是影響新鮮空氣進(jìn)風(fēng)量的關(guān)鍵[9]。此外，數(shù)值模擬也被廣泛應(yīng)用于尋求營造適宜通風(fēng)特征的形態(tài)參數(shù)中，例如：石峰等[10]構(gòu)建了天井幾何形態(tài)分析模型，得出福州民居天井面寬進(jìn)深比為2∶1時(shí)通風(fēng)效果最佳；Zune等[11]分析了緬甸鄉(xiāng)土建筑風(fēng)環(huán)境，得出利于通風(fēng)的多級(jí)屋頂形態(tài)；Zhong等[12]通過研究南方民居中庭尺寸的合理取值，探究了適宜的通風(fēng)環(huán)境。上述研究從地域視角出發(fā)，多依據(jù)地區(qū)氣候環(huán)境的差異，導(dǎo)向性地選取典型季節(jié)來探析民居自然通風(fēng)特征，并分析影響民居通風(fēng)的關(guān)鍵因素，總結(jié)了大量適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻臓I建技藝，但仍存在影響因素分析不夠全面、系統(tǒng)性不足等問題。

系統(tǒng)性、延續(xù)性是閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居適應(yīng)氣候的關(guān)鍵，閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居適應(yīng)地域氣候環(huán)境，自然而然地依山坡、山坳構(gòu)筑厝屋，造就了因形就勢(shì)、不拘方位的建筑朝向，順理成章地確定了“天井形制”，各層級(jí)相互呼應(yīng)，層級(jí)延續(xù)[13-14]。同時(shí)，既有研究較多停留在單體、體量小、高差小的民居上，針對(duì)大型山地民居較少涉及。閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居不同于“小體量、靈活”的西南山地民居，其融匯了閩南、閩西等地的建筑文化元素，深受大宗族觀念的影響，造就了大型山地民居建筑[15]。因此，本研究以福建省三明市經(jīng)通村民居群為例，通過劃分組群、單體2個(gè)不同尺度層級(jí)，分層級(jí)、分要素地對(duì)閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居群夏季自然通風(fēng)特征進(jìn)行解析，并依據(jù)經(jīng)通村民居群現(xiàn)存6座民居在營建思想上一致性與適應(yīng)所處環(huán)境時(shí)所表現(xiàn)出的差異性，分析影響大型山地民居夏季自然通風(fēng)的因素，從氣候適應(yīng)性視角出發(fā)剖析其背后的深層邏輯，對(duì)其中低能耗建造技藝、設(shè)計(jì)智慧進(jìn)行總結(jié)，致力于完善地域建筑低能耗氣候適應(yīng)性的營建體系。

1 研究對(duì)象

1.1 氣候特征

民居群位于福建省三明市尤溪縣經(jīng)通村，屬典型的中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，夏季炎熱多雨、冬季溫涼。筆者在實(shí)地調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)傳統(tǒng)民居自然通風(fēng)策略的目標(biāo)存在差異，但民居的營建在適應(yīng)地域氣候環(huán)境之時(shí)，其技藝又具有一定導(dǎo)向性，即在“冬季防風(fēng)、夏季導(dǎo)風(fēng)”的固有經(jīng)驗(yàn)之下，亦會(huì)根據(jù)地域氣候的差異有所取舍、有所側(cè)重。面對(duì)炎熱多雨的夏季氣候特征，營造適宜的自然通風(fēng)條件以改善熱環(huán)境成了閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居營造的目標(biāo)導(dǎo)向。此外，在與當(dāng)?shù)卮迕瘛⒔橙藴贤ㄖ械弥?，民居群具有選址靠山面谷、護(hù)厝橫向平行、天井開敞跌落以及低層檐口高深的營造特征，大多是以滿足夏季“遮陽、導(dǎo)風(fēng)”為目標(biāo)導(dǎo)向，遂弱化春、秋、冬三季的影響，聚焦于夏季自然通風(fēng)。本研究選取福建-尤溪?dú)庀笳荆?8837）2020—2021年數(shù)據(jù)，其中夏季平均風(fēng)速1.290 m/s、主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南偏南風(fēng)（SSE），作為風(fēng)環(huán)境模擬的初始參數(shù)。

1.2 經(jīng)通村民居群特征

經(jīng)通村歷史悠久，北宋各姓祖先開發(fā)了古村的中部，南宋逐漸擴(kuò)大，清代道光十五年（1835年）進(jìn)入鼎盛時(shí)期，清中晚期持續(xù)繁榮，歷史發(fā)展脈絡(luò)清晰。2017年，經(jīng)通村被列為福建省第二批省級(jí)傳統(tǒng)村落。民居群位于經(jīng)通村經(jīng)濟(jì)坑自然村，以大山余脈的來龍祥山作為背景與襯托，以遠(yuǎn)處玉帶纏繞的沈溪為前景；各大厝則以門前山澗作為入戶導(dǎo)氣之參照，并以多重望山、案山為對(duì)景，水口山為屏障，利于引導(dǎo)夏季風(fēng)進(jìn)入聚落所處的“穴”之中，實(shí)現(xiàn)取其山勢(shì)之藏納，獲得“氣聚”[16]（圖1）。

圖1 民居群空間格局Spatial pattern of dwelling clusters

民居群原由8座獨(dú)立民居建筑組成，其中高山厝、邦準(zhǔn)厝已毀，現(xiàn)存6座傳統(tǒng)民居分布于一澗兩岸山坡、山坳上，海拔均在1 000 m以上（圖2）。傳統(tǒng)民居遵循傳統(tǒng)“負(fù)陰抱陽、背山面水”的理想空間格局，雖然具有通風(fēng)導(dǎo)氣被動(dòng)式節(jié)能的營造經(jīng)驗(yàn)，但其具體的夏季自然通風(fēng)特征與影響因素還需要借助定量模擬以及輔助分析進(jìn)一步研究。

圖2 民居群平面Master plan of dwelling clusters

2 計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬

2.1 模擬建立及參數(shù)選擇

依據(jù)對(duì)民居群地形及6座民居的平、立面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制CAD圖紙。將其導(dǎo)入到SketchUp軟件中建模，并轉(zhuǎn)為Stereolithography文件，再導(dǎo)入到Phoenics軟件中進(jìn)行模擬。受地形要素、低矮樹木等影響，模擬風(fēng)場(chǎng)設(shè)定為梯度風(fēng)場(chǎng)，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，地面粗糙度為0.25，迭代次數(shù)3 000[17]。

2.2 模擬步驟確立

本研究分為實(shí)測(cè)驗(yàn)證與模擬分析兩部分。實(shí)測(cè)驗(yàn)證通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算流體力學(xué)（computational fluid dynamics, CFD）模擬數(shù)值進(jìn)行相互驗(yàn)證、模型校正。模擬分析采用“分步模擬”方法，從組群、單體2個(gè)層級(jí)尺度入手，定性、定量地分析影響民居夏季自然通風(fēng)的各層級(jí)尺度要素，最終歸納出閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蛩纬傻臓I造技藝（圖3）。

圖3 實(shí)測(cè)驗(yàn)證與模擬分析相結(jié)合的研究路徑The research approach combining actual measurement verification and simulation analysis

2.3 風(fēng)速測(cè)速點(diǎn)設(shè)定

現(xiàn)存6座民居在平面形制上具有一致性，均設(shè)定風(fēng)速測(cè)速點(diǎn)，可橫向?qū)Ρ雀鱾鹘y(tǒng)民居通風(fēng)特征。其中點(diǎn)A位于場(chǎng)院，監(jiān)測(cè)迎風(fēng)面風(fēng)速；點(diǎn)B位于下堂正中央，監(jiān)測(cè)前廳風(fēng)速；點(diǎn)C、D位于天井，監(jiān)測(cè)天井風(fēng)速；點(diǎn)E位于上堂，監(jiān)測(cè)民居會(huì)客廳風(fēng)速。點(diǎn)B1、B3、B5、E1、E3、E5和點(diǎn)B2、B4、B6、E2、E4、E6分別位于左、右護(hù)厝過水亭，監(jiān)測(cè)過水亭公共空間風(fēng)速（圖4）。

圖4 民居室內(nèi)風(fēng)速測(cè)速點(diǎn)Indoor wind speed measurement points of dwellings

2.4 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

已有眾多學(xué)者驗(yàn)證了Phoenics軟件模擬風(fēng)環(huán)境的準(zhǔn)確性[18-19]，但本研究的對(duì)象地處山地環(huán)境，且考慮到模型簡化、參數(shù)設(shè)置等原因，可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，故本研究采取模擬分析結(jié)合實(shí)測(cè)驗(yàn)證的方法。實(shí)測(cè)時(shí)間為2022-06-07的13：00—17：00，實(shí)測(cè)對(duì)象為后垅厝與民居群2個(gè)層級(jí)，實(shí)測(cè)儀器為Kestrel 5500手持氣象站，每5 s測(cè)速并取平均值。后垅厝測(cè)點(diǎn)O為室外風(fēng)速點(diǎn)，實(shí)測(cè)結(jié)果作為模擬初始數(shù)值，風(fēng)速為0.860 m/s、風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)（SE），其余點(diǎn)作為驗(yàn)證數(shù)值（圖4）；民居群以實(shí)測(cè)當(dāng)日氣象站公布的平均風(fēng)速、風(fēng)向作為模擬初始數(shù)值，平均風(fēng)速為1.460 m/s，風(fēng)向?yàn)镾E，其余點(diǎn)作為驗(yàn)證數(shù)值（圖5）。通過實(shí)測(cè)與模擬值的對(duì)比，可知二者結(jié)果相近（圖6）。

圖5 民居群室外風(fēng)速測(cè)速點(diǎn)Outdoor wind speed points of dwelling clusters

圖6 實(shí)測(cè)與模擬值對(duì)比Comparison of measured and simulated values

3 模擬結(jié)果與分析

3.1 組群尺度風(fēng)環(huán)境

3.1.1 山地地形分析

組群尺度采用“分步模擬”的方法，首先對(duì)組群室外風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行整體模擬，輸入初始風(fēng)速1.290 m/s、風(fēng)向SSE，獲取民居室外風(fēng)場(chǎng)，并于建筑室外10 m高度的風(fēng)場(chǎng)處布置風(fēng)速傳感器輸出風(fēng)速。民居室外風(fēng)場(chǎng)（圖7）表明：風(fēng)場(chǎng)經(jīng)過山地地形后，風(fēng)速、風(fēng)向發(fā)生了一定的變化，這主要受山體形態(tài)、高度等因素的影響。其中：后垅厝、上隔兜厝受到東側(cè)山體的影響，民居室外風(fēng)向發(fā)生變化，由初始風(fēng)向SSE過渡為SE、南風(fēng)（S）；其余4座民居建筑周邊山體順應(yīng)來風(fēng)方向，并未對(duì)外部風(fēng)向產(chǎn)生影響（表1）。在風(fēng)速上，聚落順地勢(shì)逐級(jí)引導(dǎo)風(fēng)場(chǎng)，局部區(qū)域山體與山體、建筑之間的狹窄地帶，產(chǎn)生了“狹管效應(yīng)”，使風(fēng)速明顯增強(qiáng)，增加值維持在0.130～0.480 m/s。其中，僅后垅厝受到山體形態(tài)阻擋及南側(cè)建筑的影響，形成了大面積的風(fēng)影區(qū)，使得整體風(fēng)速減弱至0.610 m/s，并隨之出現(xiàn)了渦流。

表1 民居室外風(fēng)速及風(fēng)向統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of outdoor wind speed of dwellings and wind direction

圖7 民居室外風(fēng)場(chǎng)Outdoor wind field of dwellings

其次，以輸出風(fēng)速作為初始數(shù)值對(duì)6座民居室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬分析?？紤]到山地民居的特殊性，遂將建筑本體及其長、寬的3倍范圍所處環(huán)境進(jìn)行整體模擬，并依據(jù)風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果繪制出民居室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)及統(tǒng)計(jì)各測(cè)速點(diǎn)風(fēng)速（圖8，表2）。

表2 民居室內(nèi)風(fēng)速統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of indoor wind speed of dwellings 單位：m/s

圖8 民居室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)Indoor wind field of dwellings

圖9 民居室內(nèi)風(fēng)速折線圖Broken line graph of indoor wind speed of dwellings

3.1.2 建筑朝向分析

閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居的建筑朝向很大程度取決于山水環(huán)境，多呈現(xiàn)“因形就勢(shì)、不拘方位”的特征，除上隔兜厝完全坐北朝南外，其余建筑均在東西方向有一定的偏移，如延陵堂坐西北朝東南（圖2）。究其緣由，則是秉承“背山面水”的營造理念，每座建筑背有靠山、前有秀水[20]。此外，民居主入口門庭，一律正對(duì)山澗小溪來水方向，古人云“山主貴、水主福”，此做法暗含吸引財(cái)氣、為己所用的寓意。由于6座民居建筑擇址不同，可通過比較各個(gè)民居來流風(fēng)向與建筑朝向的關(guān)系，揭示建筑朝向?qū)γ窬语L(fēng)速、風(fēng)向的影響。依據(jù)上隔兜厝、延陵堂、前垅厝民居室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)及各測(cè)速點(diǎn)風(fēng)速值可知（圖8，表2）：上隔兜厝初始風(fēng)速為1.630 m/s，氣流進(jìn)入民居內(nèi)部風(fēng)速維持在0.100～0.637 m/s，來流風(fēng)向與中軸、大通溝平行，民居縱向進(jìn)風(fēng)量較大，民居整體通風(fēng)性能較優(yōu)。而延陵堂初始風(fēng)速亦是1.630 m/s，氣流進(jìn)入民居內(nèi)部風(fēng)速維持在0.027～0.749 m/s，相較上隔兜厝整體風(fēng)速略大，這主要是來流風(fēng)向順應(yīng)東西向井巷開口，使得風(fēng)可以源源不斷地通過東西向井巷涌入民居內(nèi)部，以補(bǔ)償非傳統(tǒng)南北朝向民居縱向進(jìn)風(fēng)量減少的情況，使得風(fēng)速保持在較高水平。

3.1.3 平面布局分析

同客家民居、閩南大厝相似，受大宗族宗教制度的影響，閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居平面布局為橫向發(fā)展的大厝平面[21]。依據(jù)民居室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)速折線圖（圖8、9）可知中軸線（點(diǎn)A～E）風(fēng)速值變化，其中場(chǎng)院（點(diǎn)A）氣流較大，風(fēng)速隨著民居縱向深入，先減弱后增強(qiáng)，天井（點(diǎn)D）為第二峰值點(diǎn)，隨后減弱，上堂（點(diǎn)E）風(fēng)速為最低值。觀察民居過水亭風(fēng)速值變化發(fā)現(xiàn)，后垅厝、志仁堂、前垅厝均為左側(cè)過水亭點(diǎn)（點(diǎn)B2、B4、B6、E2、E4、E6）風(fēng)速大于右側(cè)過水亭點(diǎn)（點(diǎn)B1、B3、B5、E1、E3、E5），且位于同一大通溝上的過水亭點(diǎn)E大于點(diǎn)B，這主要受來流風(fēng)向與右側(cè)護(hù)厝形態(tài)的影響，左側(cè)大通溝進(jìn)風(fēng)量大于右側(cè)，且點(diǎn)E風(fēng)速值受到大通溝與天井、東西向井巷的共同作用，風(fēng)速增強(qiáng)（大于點(diǎn)B）。而延陵堂、上隔兜厝則呈現(xiàn)相反的規(guī)律，延陵堂受自身建筑朝向的影響，與來流風(fēng)向的夾角利于右側(cè)大通溝獲得來風(fēng)，風(fēng)速增強(qiáng)。上隔兜厝受東側(cè)山體阻擋且來風(fēng)方向與大通溝平行，使得左、右側(cè)過水亭進(jìn)風(fēng)量相同，氣流由點(diǎn)B向點(diǎn)E推進(jìn)過程中，受建構(gòu)筑物的阻擋，風(fēng)速衰弱明顯，點(diǎn)E通風(fēng)效果劣于點(diǎn)B。根據(jù)各測(cè)速點(diǎn)風(fēng)速值可以發(fā)現(xiàn)：各個(gè)民居在空間通風(fēng)規(guī)律上具有一致性，且各空間的自然通風(fēng)特征與居民使用需求相契合。

3.1.4 建筑護(hù)厝分析

護(hù)厝是閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居獨(dú)具特色的組成部分，以“三堂五棟”為主體建筑橫向延伸，設(shè)置左、右護(hù)厝，既增加了民居的磅礴氣勢(shì)，又滿足了古時(shí)宗族聚居的空間需求。依據(jù)吳氏祖厝、志仁堂、前垅厝民居室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)及各測(cè)速點(diǎn)風(fēng)速值可知（圖8，表2），吳氏祖厝現(xiàn)僅存“三堂五棟”主體建筑，初始風(fēng)速為1.770 m/s，氣流進(jìn)入民居內(nèi)部，風(fēng)速維持在0.091～0.637 m/s，民居僅受下堂氣流的影響，南北產(chǎn)生對(duì)流，形成了明顯的穿堂風(fēng)，風(fēng)從院落中間穿過，人行高度風(fēng)速增強(qiáng)，其中點(diǎn)B風(fēng)速值達(dá)到0.637 m/s。志仁堂為“三堂五棟、左一右三護(hù)厝”布局，初始風(fēng)速為1.320 m/s，民居風(fēng)速維持在0.086～0.515 m/s，較初始風(fēng)速而言，民居整體通風(fēng)性能較優(yōu)。前垅厝為“三堂五棟、左三右三護(hù)厝”布局，初始風(fēng)速1.770 m/s，民居風(fēng)速維持在0.050～0.422 m/s，極值風(fēng)速較吳氏祖祠、志仁堂略微減小，但整體風(fēng)速變化不明顯。通過對(duì)比測(cè)速點(diǎn)A～E風(fēng)差值，可以發(fā)現(xiàn)：隨著護(hù)厝的增加，“三堂五棟”處于層層護(hù)厝包裹之下，點(diǎn)A～E的風(fēng)差值降低，呈現(xiàn)更加平緩、舒適的自然風(fēng)。

3.2 單體尺度風(fēng)環(huán)境

影響民居自然通風(fēng)的因素眾多，除了上述從聚落、組群尺度所探討的聚落選址、山地地形、建筑朝向等因素外，還應(yīng)考慮極具地域特色的天井形制，其由主、側(cè)天井兩部分構(gòu)成，且受多級(jí)臺(tái)基的影響，檐口高度逐級(jí)提升，作為連接建筑與外部環(huán)境的紐帶，承擔(dān)了通風(fēng)、采光等功能[22]（圖10）。本研究以后垅厝為基本原型，將主、側(cè)天井面寬、進(jìn)深與檐口高差作為變量參數(shù)，通過控制單一變量構(gòu)建4組對(duì)照組模型，來解析“天井形制”差異對(duì)閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居自然通風(fēng)效果的影響（表3）。

表3 模型三維參數(shù)設(shè)定Tab.3 Setting of three-dimensional model parameters 單位：m

圖10 后垅厝天井實(shí)景Real view of “Houlongcuo” patio

以風(fēng)速0.610 m/s，風(fēng)向SSE作為初始參數(shù)進(jìn)行模擬。依據(jù)風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果，繪制出對(duì)照組模型室內(nèi)點(diǎn)E處風(fēng)場(chǎng)及統(tǒng)計(jì)各測(cè)速點(diǎn)風(fēng)速值。

3.2.1 主、側(cè)天井面寬分析

依據(jù)控制單一變量原則，主天井面寬以1.80 m為模數(shù)，構(gòu)建LA、LB、LC理想模型，側(cè)天井面寬以1.60 m為模數(shù)，構(gòu)建OA、LB、OB理想模型（表3）。依據(jù)對(duì)照組模型室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)速（圖11，表4）可知，模型LA、LB、LC風(fēng)場(chǎng)分布特征基本一致，其中模型LA平均風(fēng)速為0.105 m/s、LB平均風(fēng)速為0.112 m/s、LC平均風(fēng)速為0.126 m/s。由此可知，隨著主天井面寬的增加，民居室內(nèi)平均風(fēng)速逐漸增強(qiáng)。模型OA、LB、OB風(fēng)場(chǎng)分布呈現(xiàn)隨著側(cè)天井面寬的增加，氣流徘徊于場(chǎng)院不易進(jìn)入民居內(nèi)部的特征，這主要由于側(cè)天井面寬增加，氣流大量涌入大通溝，形成強(qiáng)大的風(fēng)壓差，并減弱下堂入口導(dǎo)流作用，使得模型OB中點(diǎn)A、B處風(fēng)速值均小于模型OA、LB。同樣，對(duì)比過水亭風(fēng)速值可知，模型OB由于側(cè)天井面寬的增加，有助于提升點(diǎn)B1、B2處風(fēng)速，使點(diǎn)B1、B2處風(fēng)速值大于模型LB、OA，但對(duì)點(diǎn)E1、E2影響不明顯。

表4 對(duì)照組模型室內(nèi)風(fēng)速統(tǒng)計(jì)Tab.4 Indoor wind speed statistics of control model 單位：m/s

圖11 對(duì)照組模型室內(nèi)點(diǎn)E處風(fēng)場(chǎng)Statistics of wind field at indoor point E of the control models

3.2.2 天井進(jìn)深分析

依據(jù)控制單一變量原則，天井進(jìn)深以2.10 m為模數(shù)，構(gòu)建PA、LB、PB理想模型（表3）。依據(jù)對(duì)照組模型室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)速（圖11，表4）可知，模型PB平均風(fēng)速為0.094 m/s，小于模型PA、LB，且點(diǎn)B1、E1、B2、E2風(fēng)速值也小于模型PA、LB。由此可知，隨著天井進(jìn)深的增加，民居室內(nèi)平均風(fēng)速逐漸減弱，且在左、右過水亭表現(xiàn)更為明顯。而“三堂五棟”測(cè)速點(diǎn)數(shù)值則呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，這是由于面寬進(jìn)深比減小，有助于引導(dǎo)氣流，并加劇了空氣流動(dòng)速率，使得風(fēng)速增強(qiáng)，于LB達(dá)到最大值。而進(jìn)一步增大進(jìn)深，使得垂直方向上的氣流易于進(jìn)入天井內(nèi)部，對(duì)來自下堂氣流產(chǎn)生阻擋，產(chǎn)生了局部渦流，使得測(cè)速點(diǎn)（A～E）風(fēng)速值減弱。

3.2.3 檐口高差分析

依據(jù)控制單一變量原則，檐口高差以0.36 m為模數(shù)，構(gòu)建EA、LB、EB理想模型（表3）。依據(jù)對(duì)照組模型室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)速（圖11，表4）可知，過水亭風(fēng)速與檐口高差變化呈正相關(guān)，過水亭（點(diǎn)B1～E2）風(fēng)速值隨著檐口高差的增加而增大，模型EB的風(fēng)速值均大于EA、LB。而“三堂五棟”的點(diǎn)A、B風(fēng)速隨著檐口高差的增加呈現(xiàn)出先減弱后增強(qiáng)的規(guī)律，而點(diǎn)C、D、E風(fēng)速則呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的規(guī)律。這是由于隨著檐口高差值的增加，點(diǎn)C、D、E處上空氣流受下堂屋面阻擋變小，風(fēng)速有所增強(qiáng)；而隨著檐口高差進(jìn)一步增加，來自下堂的氣流將受臺(tái)基的阻擋，且天井上空氣流開始受上堂屋面的影響，使點(diǎn)C、D、E處風(fēng)速減弱。后垅厝以多級(jí)臺(tái)基設(shè)計(jì)消除場(chǎng)地高差，達(dá)到建筑與基址環(huán)境的有機(jī)融合，共劃分3級(jí)臺(tái)基，每級(jí)臺(tái)基設(shè)定合理高度為0.82 m，僅產(chǎn)生少數(shù)回流風(fēng)場(chǎng)而不影響通風(fēng)效果，并使檐口高差值達(dá)到3.14 m，與背山山體坡度相契合，有助于引導(dǎo)氣流形成穿堂風(fēng)并獲取充足的日照（圖12）。

4 結(jié)論

本研究采用實(shí)測(cè)驗(yàn)證與模擬分析相結(jié)合的研究路徑，以經(jīng)通民居群為研究對(duì)象，從不同尺度層級(jí)出發(fā)，系統(tǒng)地論述了閩中地區(qū)大型山地傳統(tǒng)民居夏季自然通風(fēng)特征及影響因素，得出3點(diǎn)結(jié)論。1）聚落選址于河谷臺(tái)地、山間丘陵的低矮山坡上，避開了氣流變化莫測(cè)的山頂、山脊與氣流不通暢的洼地。2）建筑朝向順應(yīng)山形走勢(shì)，“因形就勢(shì)、不拘方位”；平面布局與自然通風(fēng)相呼應(yīng)，與使用需求相契合；護(hù)厝層層延伸，既滿足了家族聚居的需求，又利于形成更加平緩、舒適的自然風(fēng)。3）“天井形制”是影響民居自然通風(fēng)的重要因素之一，天井面寬變化對(duì)自然通風(fēng)影響不大，天井進(jìn)深變化影響民居室內(nèi)平均風(fēng)速，且在左、右過水亭表現(xiàn)明顯，檐口高差值是在考慮場(chǎng)地臺(tái)基高度與背山山體坡度后所取的理想值。

依據(jù)空間尺度劃分不同層級(jí)，構(gòu)建多層級(jí)、分要素的分析框架，傳統(tǒng)民居各尺度層級(jí)的自然通風(fēng)特征及影響要素證實(shí)了系統(tǒng)性、延續(xù)性是閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居適應(yīng)氣候的關(guān)鍵。中國地域遼闊，多樣的自然氣候特征造就了各具特色的地域民居，閩中地區(qū)大型山地民居蘊(yùn)含著地域低能耗氣候適應(yīng)性的營造智慧，剖析其科學(xué)內(nèi)涵，將有助于完善山地民居氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)理論與方法，更好地傳承閩中地區(qū)傳統(tǒng)民居綠色營造方式，并為閩中地區(qū)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)向。然而，本研究受制于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取精度，模擬以氣象站數(shù)據(jù)作為初始條件，且單體民居模擬時(shí)考慮了周邊地形環(huán)境，而將其3倍范圍納入是否為最佳范圍，仍需進(jìn)一步探究。未來研究有必要對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行長期的氣候?qū)崪y(cè)觀察，以此可提高模擬初始數(shù)據(jù)的精確度。同時(shí)，可進(jìn)一步對(duì)既有建筑的生態(tài)智慧進(jìn)行凝練與歸納，構(gòu)建地域低能耗氣候適應(yīng)性營造技藝的“基因庫”。

圖表來源(Sources of Figures and Tables)：

圖4、12由作者改繪，原測(cè)繪圖來源于浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院建筑系張玉瑜副教授，由尤溪博物館提供。其余圖表由作者繪制或拍攝。