傳統(tǒng)井巷建筑原真風(fēng)環(huán)境的數(shù)值模擬研究*
——以湘南寶鏡村古民居為例

王國(guó)光，鄭 艦，朱雪梅

引言

傳統(tǒng)民居的建筑特征往往響應(yīng)了當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境。湘南地區(qū)多山，傳統(tǒng)民居多依山而建，布局緊湊，外形方正，猶如印章[1]。井巷式傳統(tǒng)民居是在當(dāng)?shù)孛窬釉停∕orphology）“一明兩暗”的基礎(chǔ)上，分化出以天井為中心的合院，再從合院兩側(cè)加建排屋，形成天井排屋式形態(tài)[2]。面對(duì)湘南地區(qū)緊張的用地資源、夏季高溫高濕和冬季冷空氣入侵，中心天井+內(nèi)巷、側(cè)天井+側(cè)巷形態(tài)，較好地解決了因建筑密集產(chǎn)生的夏季通風(fēng)和散熱問題以及冬季防冷風(fēng)滲透問題[3]。

具有天井空間的傳統(tǒng)民居氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)吸引了越來越多的關(guān)注。研究者們運(yùn)用實(shí)地測(cè)量、計(jì)算機(jī)模擬等手段定量分析民居形式對(duì)建筑風(fēng)環(huán)境的影響。除了實(shí)測(cè)[4，5]與評(píng)價(jià)[6，7]，更多研究用數(shù)值模擬來比對(duì)多種方案，以尋找能營(yíng)造最佳風(fēng)環(huán)境的形態(tài)參數(shù)，包括四合院[8，9]、關(guān)中民居[10]的庭院形態(tài)參數(shù)，皖南民居[11]、福州民居[12]和湘西窨子屋[13]的天井形態(tài)參數(shù)，廣府村落的空間密度與街巷尺度參數(shù)[14]。在湘南地區(qū)天井排屋式民居中，中心合院與側(cè)面排屋之間構(gòu)成形態(tài)狹長(zhǎng)的側(cè)天井，又稱側(cè)井巷，這些井巷通過內(nèi)巷與中心合院天井相聯(lián)通。以往研究多關(guān)注于中心天井，而較少涉及側(cè)井巷在自然通風(fēng)中的作用。

在風(fēng)環(huán)境模擬中，初始邊界條件直接關(guān)系到輸出結(jié)果的真實(shí)性。已有研究所采用的邊界條件，有的來源于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，有的參考?xì)v史氣象資料，兩者都不能反映基地的原真微氣候環(huán)境。考慮到地形對(duì)傳統(tǒng)民居微氣候的影響，有學(xué)者采用分步模擬法，先模擬包括建筑群及后山體的室外風(fēng)環(huán)境，提取模擬結(jié)果的若干截面，經(jīng)處理作為室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬的邊界條件[15]。還有學(xué)者提出組合模擬法，將ENVI-met的微氣候模擬數(shù)據(jù)與Energy Plus耦合，用以精確分析室內(nèi)能耗[16]。由于以上兩種方法仍然是采用理想模型，對(duì)于原型環(huán)境存在一定程度的失真[17，18]。

村落原真風(fēng)環(huán)境即反映了建筑遺產(chǎn)歷史信息特征和村落地形、建筑布局與形態(tài)、植被以及氣象氣候條件的自然通風(fēng)環(huán)境[19]，本研究結(jié)合分步模擬法和組合模擬法對(duì)傳統(tǒng)村落原真風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究，其結(jié)果有助于建筑師可以更科學(xué)地理解傳統(tǒng)民居生態(tài)氣候設(shè)計(jì)策略，并將其合理運(yùn)用于地域性建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐。

1 研究方法

本文提出的分步模擬和組合模擬實(shí)際是一種多尺度模擬的方法，根據(jù)不同尺度模擬要求，首先要實(shí)測(cè)整個(gè)傳統(tǒng)村落內(nèi)所有古民居，收集了大量測(cè)繪數(shù)據(jù)，為不同尺度模型構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。其次，在考慮地形對(duì)傳統(tǒng)村落風(fēng)環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，采用Envi-met模擬典型天井排屋式傳統(tǒng)民居室外風(fēng)環(huán)境，并做出評(píng)價(jià)。然后，采用Ecotect模擬天井排屋式傳統(tǒng)民居的室內(nèi)風(fēng)環(huán)境，包括側(cè)天井井巷的進(jìn)深、寬度、高度等參數(shù)，最后，通過模擬多種參數(shù)組合下的風(fēng)環(huán)境變化，提出側(cè)天井形態(tài)參數(shù)與通風(fēng)狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)律，具體過程分為三步[20]：

（1）傳統(tǒng)村落風(fēng)環(huán)境模擬，即傳統(tǒng)民居室外風(fēng)環(huán)境模擬。選擇天井排屋式民居的代表性村落，將民居建筑群連同周圍地形地貌、植被、水體等要素一同進(jìn)行風(fēng)環(huán)境模擬，探究村落整體風(fēng)環(huán)境，風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果將作為下一步室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬的邊界條件。該步驟的模擬范圍相當(dāng)于城市中觀尺度模擬范圍。

（2）傳統(tǒng)民居院落內(nèi)部風(fēng)環(huán)境模擬，包括井巷及室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬。以上一步輸出結(jié)果作為邊界條件，對(duì)村落中天井排屋式傳統(tǒng)民居逐一模擬，并對(duì)中心天井和內(nèi)巷、側(cè)天井和側(cè)巷、室內(nèi)的自然通風(fēng)效能做出評(píng)價(jià)，該步驟的模擬范圍相當(dāng)于城市鄰域尺度模擬范圍。

（3）風(fēng)環(huán)境影響因素模擬。在建筑尺度范圍的模擬，以第一步的輸出結(jié)果為邊界條件，針對(duì)第二步發(fā)現(xiàn)的問題，以典型院落為原型建立天井排屋式民居的基本模型，通過調(diào)整基本模型的井巷形態(tài)參數(shù)，研究這些因素對(duì)院落風(fēng)環(huán)境的影響，并嘗試建立井巷原真風(fēng)環(huán)境最佳的設(shè)計(jì)策略及參數(shù)，該步驟的模擬范圍相當(dāng)于建筑群體空間尺度模擬范圍。

室外風(fēng)環(huán)境模擬用到的軟件是ENVI-met3.1，其在晴朗并且少云的工況下風(fēng)環(huán)境模擬精確度的可靠性已得到較多文獻(xiàn)證實(shí)。一般認(rèn)為在巷道與院落空間的模擬中，Envi-met模擬風(fēng)速略小于實(shí)測(cè)值，但是模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)都相差很小，即誤差甚微[21-24]。由于ENVImet建筑內(nèi)部風(fēng)環(huán)境模擬精確度不高，本文采用Ecotect Analysis 2011（配合插件WinAir4）模擬院落內(nèi)及住宅室內(nèi)風(fēng)環(huán)境，也有較多篇文獻(xiàn)對(duì)該軟件進(jìn)行理論檢驗(yàn)與實(shí)踐校核，并證實(shí)其模擬精度可行[25]。

2 研究對(duì)象

2.1 寶鏡村簡(jiǎn)介

寶鏡村地處湖南省永州市江華瑤族自治縣大圩鎮(zhèn)中部，總面積127ha。當(dāng)?shù)貙儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明，夏季高溫多雨；在建筑氣候區(qū)劃上屬于夏熱冬冷地區(qū)，對(duì)建筑的夏季通風(fēng)降溫要求較高，同時(shí)兼顧冬季防風(fēng)御寒。寶鏡村始建于清順治七年(公元1650年)留存完整，具有極高的歷史文化價(jià)值，已被列入全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位和中國(guó)傳統(tǒng)村落名錄。

村莊選址在山腳坡地，西南側(cè)朝向水塘，東北背靠山丘（圖1）。寶鏡村傳統(tǒng)民居建筑群布局緊湊，由6座院落組成，自南向北依次是新屋、老堂屋、下新屋、上新屋、大新屋、圍姊地（圖2）。

圖1 寶鏡村現(xiàn)狀風(fēng)貌及區(qū)位圖

圖2 井巷式傳統(tǒng)民居建筑年代及平面圖

2.2 寶鏡村傳統(tǒng)民居概況

老堂屋為何氏先祖在順治年間所建，年代最早。院落中軸正對(duì)村后筆架山主峰，主院面寬13.5m、進(jìn)深25m，有兩進(jìn)屋、一天井；附院面寬10.8m、進(jìn)深35.7m。下新屋建于嘉慶年間，建筑面積710m2，有三處天井，主院為三間兩廂形。同一時(shí)期的圍姊地在建筑群最北端，進(jìn)深長(zhǎng)41.4m、面寬34.5m，由前坪、主院、后院、左右兩個(gè)附院組成，共5個(gè)天井、39間廂房，主建筑形狀是邊長(zhǎng)34.5m的正方形（圖3）。新屋建成于同治年間，規(guī)模最大，總面積2727m2，共12個(gè)天井，主院兩側(cè)多次擴(kuò)建長(zhǎng)工廂房，共80間（圖4）。大新屋也建于同治年間，由主院、附院、側(cè)院、前坪、花園等組成，最大進(jìn)深長(zhǎng)52.5m、寬37.2m，建筑面積為985m2，共6個(gè)天井。

圖3 圍姊地正立面圖（上）與剖面圖（下）

圖4 新屋正立面圖（上）與剖面圖（下）

3 室外風(fēng)環(huán)境模擬與分析

根據(jù)江華縣氣象臺(tái)近30年（1989～2018年）的歷史風(fēng)向統(tǒng)計(jì)，冬季典型氣象月（2017年1月21日～2月20日）的風(fēng)向以北風(fēng)為主，夏季典型氣象月（2017年8月3日～9月2日）的風(fēng)向以南風(fēng)為主，風(fēng)力平均為2級(jí)，平均風(fēng)速為1.6m/s～3.3m/s，擬定2017年2月2日、8月6日作為典型氣象日。使用ENVI-met3.1來模擬寶鏡村外部風(fēng)環(huán)境，先建立含建筑、地形、植被等要素的模型（圖5），輸入典型氣象日的氣象參數(shù)，其中夏季初始風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，冬季初始風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，離地面10m高度處風(fēng)速均為3m/s，地面粗糙度均為0.16。模擬區(qū)域東西長(zhǎng)600m、南北長(zhǎng)750m、高60m，涵蓋寶鏡村全部民居院落以及村后的筆架山，在X=192m處、Y=482m處設(shè)置觀測(cè)切面。模擬開始時(shí)間0:00，總模擬時(shí)長(zhǎng)為24小時(shí)。網(wǎng)格大小設(shè)置為4m×4m×2m，網(wǎng)格數(shù)目依照村莊大小設(shè)置為250×200×30，2m處相對(duì)濕度設(shè)置為67%，0～20cm土壤溫度設(shè)置為308K，20～50cm設(shè)置為307K，50cm以下設(shè)置為306K，10m高風(fēng)速設(shè)置為3m/s，2500m含濕量設(shè)置為7g water/kg air并按照季節(jié)和山體情況設(shè)置四類工況，以研究冬夏兩季地形對(duì)室外風(fēng)環(huán)境的影響（表1）。

表1 典型氣象日室外風(fēng)環(huán)境模擬工況

圖5 村落環(huán)境Envi-met模型

在ENVI-met模型中分別放置多個(gè)傳感器，通過對(duì)比14:00時(shí)1.5m高度處的風(fēng)環(huán)境平面（圖6），發(fā)現(xiàn)山體對(duì)民居建筑群外部的風(fēng)速、風(fēng)向有影響。（1）山體會(huì)改變風(fēng)向，在筆架山的影響下，寶鏡村的夏季和冬季風(fēng)向與江華縣氣象統(tǒng)計(jì)資料相比，發(fā)生了較大變化；（2）山體能提高建筑群外圍風(fēng)速。比起無山的情形，在有山體的工況下，建筑群外部的風(fēng)速在冬夏兩季均有所增加，其中，建筑群周邊平均增加了0.4m/s，遠(yuǎn)離建筑群的空曠地帶增加了0.8m/s～1.6m/s；（3）山體對(duì)建筑群內(nèi)部街巷風(fēng)速影響不明顯，不論何種工況，村落內(nèi)的街巷等外部空間的風(fēng)速始終在0.8m/s以下；（4）山體能改變流入建筑群的風(fēng)向。在有山體的情況下，夏季流入建筑群的風(fēng)向由初始的南風(fēng)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，冬季風(fēng)向由初始的北風(fēng)變?yōu)闁|北風(fēng)。

圖6 室外1.5m高度處水平風(fēng)場(chǎng)分布

分別提取圖6中的6個(gè)測(cè)試點(diǎn)不同高度的風(fēng)速，對(duì)比14:00時(shí)4種工況下的切面的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境（圖7），發(fā)現(xiàn)山體能影響渦流，并提高60m高度以下的風(fēng)速，影響的高度范圍相當(dāng)于山體高度。（1）在有山體的情況下，建筑群上空會(huì)產(chǎn)生大量渦流，由于山的體量比建筑群大很多，空氣流經(jīng)山體表面會(huì)產(chǎn)生更大的壓力差和渦流，相應(yīng)的，建筑群上空的渦流會(huì)加大，有利于建筑群與外部環(huán)境的空氣流動(dòng)；（2）山體能提高60m高度以下的風(fēng)速，但對(duì)60m以上的風(fēng)速影響。比起無山體的情況，當(dāng)有山體時(shí)，X=192m切面顯示冬夏兩季20m～25m高度處的風(fēng)速均增加了0.4m/s ，Y=482m切面顯示夏季20m～60m高度處的風(fēng)速增加了0.4m/s，冬季10m～60m高度處的風(fēng)速增加了0.4m/s。但是無論冬夏，60m以上高度風(fēng)速始終大于3.6m/s，基本不受地形影響；（3）山體產(chǎn)生豎向平面上空渦流，改善村落與外部環(huán)境的空氣交換條件，渦流強(qiáng)度夏季比冬季更顯著。

圖7 不同工況風(fēng)場(chǎng)豎直剖面風(fēng)場(chǎng)圖

4 室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬與分析

用Ecotect模擬天井排屋式民居在夏冬兩季典型氣象日室內(nèi)通風(fēng)狀況，各房間和天井和中心位置放置傳感器，側(cè)井和內(nèi)巷中心線上每隔1m放置傳感器，按照分步模擬法的技術(shù)路線，以上文中ENVI-met各工況模擬結(jié)果顯示的傳統(tǒng)民居周邊網(wǎng)格的風(fēng)向風(fēng)速等作為Ecotect模擬室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的初始條件。

具體外部設(shè)定條件為：Ectect網(wǎng)格設(shè)置為2m×2m×1m，由于模擬對(duì)象室內(nèi)外溫差會(huì)產(chǎn)生熱壓，因此在計(jì)算條件中在夏季典型氣象日將室外溫度設(shè)置為34℃，將室內(nèi)溫度設(shè)置為28℃；在冬季典型氣象日將室外溫度設(shè)置為4℃，將室內(nèi)溫度設(shè)置為10℃。模擬對(duì)象外部風(fēng)速依照上一步envi-met的模擬結(jié)果輸入。在夏季模擬中，根據(jù)envi-met的模擬結(jié)果，房間外部風(fēng)風(fēng)向統(tǒng)一設(shè)置為西南向，1號(hào)房間外部風(fēng)速設(shè)置為2.6m/s；2號(hào)房間為2.4m/s；3號(hào)房間為為2.0m/s；4號(hào)房間為2.6m/s；5號(hào)房間為2.0m/s；6號(hào)房間為2.4m/s。在冬季模擬中，根據(jù)envi-met的模擬結(jié)果，將外部風(fēng)風(fēng)向設(shè)置東北向，一號(hào)房間外部風(fēng)速設(shè)置為2.0m/s；2號(hào)房間為2.0m/s；3號(hào)房間為為1.6m/s；4號(hào)房間為1.6m/s；5號(hào)房間為2.0m/s；6號(hào)房間為1.8m/s。圖9給出了計(jì)算域內(nèi)1.5m高度處的速度矢量分布。

圖9 圍姊地夏季室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)模擬結(jié)果（左：1.5 m高度風(fēng)場(chǎng)分布；右上：南北向剖面；右下：東西向剖面）

寶鏡村6個(gè)傳統(tǒng)民居整體看，井巷氣流普遍大于房間內(nèi)氣流，堂屋的平均風(fēng)速普遍大于兩側(cè)廂房的風(fēng)速，側(cè)巷流速普遍高于內(nèi)巷；以上特征夏季較冬季更明顯，因?yàn)槭苌襟w地形影響，夏季來流風(fēng)向與側(cè)巷平行，加之建筑處于山體上風(fēng)向，山體阻擋風(fēng)的水平流動(dòng)，使得流入建筑內(nèi)的風(fēng)只有通過井巷才比較容易流出，從而加大井巷的風(fēng)速；冬季來流方向與側(cè)巷呈夾角，加之山體位于建筑上風(fēng)向，山體阻擋水平流動(dòng)使建筑上空形成負(fù)壓區(qū)，從促進(jìn)井巷氣流垂直向上，減少冬季冷風(fēng)滲透（圖8～12）。

圖8 夏季室內(nèi)1.5m高度處水平風(fēng)場(chǎng)分布

以圍姊地和新屋為例，由于圍姊地的朝向與夏季風(fēng)向基本一致，因此在中央的天井和兩側(cè)的井巷形成了明顯的通風(fēng)廊道，風(fēng)速普遍達(dá)到2m/s左右，高于新屋。在室內(nèi)，面朝風(fēng)向的房間內(nèi)風(fēng)速較大，有少量房間形成穿堂風(fēng)，其余大部分房間為靜風(fēng)區(qū)（圖9）。在冬季，由于后院排屋對(duì)來風(fēng)的阻擋作用，院落內(nèi)風(fēng)速較?。▓D10）。夏季，新屋的前坪、中心天井和后院風(fēng)速相對(duì)較高，而井巷的通風(fēng)狀況不佳（圖11），并且冬季井巷的整體風(fēng)速比夏季略高（圖12）。究其原因，前者可能是因?yàn)樾挛莩蛭鞅狈较蛴嘘P(guān)，后者是因?yàn)樾挛菰谠黾幼笥覂蓚?cè)排屋和后側(cè)的排屋，進(jìn)深和體量加大，而天井和側(cè)巷與內(nèi)巷的面寬等參數(shù)基本沒變。

圖10 圍姊地冬季室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)模擬結(jié)果（左：1.5 m高度風(fēng)場(chǎng)分布；右上：南北向剖面；右下：東西向剖面）

圖11 新屋夏季室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)模擬結(jié)果（左：1.5 m高度風(fēng)場(chǎng)分布；右上：南北向剖面；右下：東西向剖面）

圖12 新屋冬季室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)模擬結(jié)果（左：1.5 m高度風(fēng)場(chǎng)分布；右上：南北向剖面；右下：東西向剖面）

提取相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的模擬值，通過一定的數(shù)據(jù)處理過程得出建筑風(fēng)環(huán)境相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)如表2所示。圍姊地、老堂屋平均風(fēng)速較高、不均勻系數(shù)較低（風(fēng)速不均勻系數(shù)指的是在工作區(qū)內(nèi)選擇 n 個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)得各點(diǎn)空氣速度，以均方根偏差除以算術(shù)平均值得到，值越小，則氣流分布的均勻性越好），風(fēng)環(huán)境最好；其次是下新屋、大新屋和上新屋；新屋雖然代表清代湘南天井排屋式民居建筑的最高工藝的水平，但自然通風(fēng)不佳。可以圍姊地或老堂屋為原型，進(jìn)一步對(duì)風(fēng)環(huán)境的影響因素進(jìn)行模擬分析。

表2 室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果評(píng)價(jià)一覽表

5 風(fēng)環(huán)境影響因素模擬分析

除外部山體地形、建筑朝向等，影響天井排屋式傳統(tǒng)民居自然通風(fēng)的內(nèi)部因素有很多，本研究選取的是井巷，即處于天井合院與側(cè)面排屋之間的空間。以側(cè)巷的三維尺度為參數(shù)，包括進(jìn)深、寬度、高度，井巷進(jìn)深即側(cè)面排屋的總面寬，井巷寬度指?jìng)?cè)面排屋與中心合院之間的距離，井巷高度指從戶外地面至排屋檐口下沿的距離。根據(jù)寶鏡村傳統(tǒng)民居的演化過程，為了反映民居的原真風(fēng)環(huán)境，本文以圍姊地為基本模型，井巷原型參數(shù)為進(jìn)深34.3m、寬3m、高5.1m。

模擬的初始條件與上一節(jié)相同，從ENVI-met模擬結(jié)果中，分別選取冬夏兩季、有山體的工況下的寶鏡村外圍的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象資料，提取出在典型氣象日受地形影響的夏冬兩季的風(fēng)速和風(fēng)向，作為這一步模擬的邊界條件。其中，夏季為西南風(fēng)，風(fēng)速為3m/s，冬季為東北風(fēng)，風(fēng)速為3 m/s。由于圍姊地朝向偏西南，因此在模擬時(shí)，基本模型的正立面也朝西南方向。模擬完成后，統(tǒng)計(jì)1.5m高度處水平面上井巷范圍內(nèi)分析網(wǎng)格的風(fēng)速值。模型參數(shù)如表3所示，共模擬了冬夏兩季典型氣象日共36種工況，限于篇幅，無法將結(jié)果一一列出。

表3 基本模型的井巷形態(tài)參數(shù)組合

5.1 井巷進(jìn)深

側(cè)面排屋的開間數(shù)量反映了井巷進(jìn)深的大小。保持基本模型的井巷寬度和檐口高度不變，將兩側(cè)的排屋同時(shí)增加或減少兩個(gè)開間，即以7.2m為模數(shù)改變其進(jìn)深參數(shù)的取值（圖13a）。

圖13 井巷進(jìn)深、面寬、高度與井巷風(fēng)速變化（13a：井巷進(jìn)深與風(fēng)速；13b：井巷高度與風(fēng)速；13c：井巷寬度與風(fēng)速）

隨著井巷進(jìn)深的增加，夏季平均風(fēng)速呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)進(jìn)深為34.3m時(shí)，平均風(fēng)速達(dá)到最大值1.52m/s。夏季最大風(fēng)速基本保持在1.9m/s上下，只有當(dāng)進(jìn)深減少到12.7m時(shí)，最大風(fēng)速才驟降至0.89m/s，并且此時(shí)的平均風(fēng)速小于0.5m/s，屬于靜風(fēng)，不利于夏季通風(fēng)散熱，因此井巷進(jìn)深不可過小。隨著進(jìn)深增大，冬季平均風(fēng)速始終小于0.5m/s，冬季最大風(fēng)速先上升后趨于平穩(wěn)。進(jìn)深為12.7m、19.9m、34.3m時(shí)的冬季平均風(fēng)速最小，防風(fēng)效果最好，但在夏季通風(fēng)效果上，前兩組都與后者存在較大差距，因此，進(jìn)深為34.3m時(shí)能同時(shí)獲得較好的夏季通風(fēng)和冬季防寒性能。

5.2 井巷寬度

保持井巷的進(jìn)深與高度不變，以1.5m為單位同步改變兩條井巷的寬度（圖13b）。在1.5m～9m范圍內(nèi)，井巷寬度變化與風(fēng)速之間并沒有顯著的規(guī)律關(guān)系。其中，夏季平均風(fēng)速大于2m/s的，有面寬為3m和6m兩種情況，當(dāng)面寬為6m時(shí)，能獲得最佳的夏季通風(fēng)效果，但此時(shí)的冬季風(fēng)速也最大，而面寬為3m的井巷同時(shí)保持了第二高的夏季平均風(fēng)速和第二低的冬季平均風(fēng)速，較為理想。

5.3 井巷高度

以1.5m為單位整體改變模型的檐口高度（圖13c）。隨著井巷高度的增加，各項(xiàng)風(fēng)速指標(biāo)整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，這是由于井巷寬度不變、兩側(cè)建筑高度增加形成樓宇風(fēng)，加強(qiáng)了井巷內(nèi)的空氣流動(dòng)。這有利于井巷夏季通風(fēng)散熱，但同時(shí)也為冬季防風(fēng)御寒帶來了挑戰(zhàn)。

當(dāng)井巷高度低于基本模型原型高度5.1m時(shí)，夏季平均風(fēng)速也隨之下降。高度在5.1m至8.1m之間時(shí)，夏季平均風(fēng)速小幅增加，兩兩相差不超過0.15m/s，一旦高度超過8.1m，夏季平均風(fēng)速與最大風(fēng)速都大幅增加了0.5m/s以上，因此，8.1m是井巷高度影響夏季通風(fēng)效果的一個(gè)閾值。類似的，高度小于6.6m的三組冬季平均風(fēng)速數(shù)據(jù)的平均值為0.35m/s，高度大于6.6m的三組風(fēng)速的平均值增長(zhǎng)為0.75m/s?？傮w來說，6.6m是影響冬季通風(fēng)的閾值，是同時(shí)保證夏季通風(fēng)與冬季防風(fēng)的最佳井巷高度值。

結(jié)語

分步模擬法和組合模擬法研究表明，湘南天井排屋式民居以其特色的建筑形式營(yíng)造出的自然通風(fēng)格局，其中蘊(yùn)含的傳統(tǒng)營(yíng)造經(jīng)驗(yàn)可以通過現(xiàn)代技術(shù)驗(yàn)證、優(yōu)化，并運(yùn)用在現(xiàn)代建筑和聚落的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，提升人體舒適度，可為湘南傳統(tǒng)村落及其民居的活化再生提供技術(shù)支撐。

湘南天井排屋式傳統(tǒng)民居理想選址是背山，建筑朝向與當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向一致，并盡量避免與冬季主導(dǎo)風(fēng)向重疊。這樣的室外風(fēng)環(huán)境表明，山體改變自身高度以下建筑上方的渦流環(huán)境，誘導(dǎo)夏季風(fēng)沿井巷流入庭院內(nèi)部，營(yíng)造良好的室外夏季通風(fēng)；使冬季風(fēng)在建筑上空產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，利于冬季御寒防冷風(fēng)滲透。

在朝向適宜的情況下，天井排屋的建筑形式有利于夏季通風(fēng)和冬季防風(fēng)，井巷起到引入夏季風(fēng)的作用，排屋起到阻隔冬季風(fēng)的作用。然而，寶鏡村傳統(tǒng)民居未能把此類構(gòu)造改善風(fēng)環(huán)境的能力最大化，需要在尺度等方面進(jìn)行優(yōu)化組合。在寶鏡村研究范圍內(nèi)，進(jìn)深34.3m、寬度3m、高度6.6m的井巷形態(tài)能營(yíng)造相對(duì)良好的通風(fēng)環(huán)境，使井巷冬季平均風(fēng)速低于0.05m/s，夏季平均風(fēng)速大于0.75m/s，這對(duì)當(dāng)?shù)睾诵膮^(qū)保護(hù)利用歷史建筑，外圍控制區(qū)營(yíng)造更加舒適的具有傳統(tǒng)風(fēng)貌的新建筑，促進(jìn)旅游觀光產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

圖、表來源

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