梅州地區客家民居自然通風的分析與研究

張靈輝，胡土山，賴俊發

(嘉應學院土木工程學院，廣東 梅州 514015)

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梅州地區客家民居自然通風的分析與研究

張靈輝，胡土山，賴俊發

(嘉應學院土木工程學院，廣東 梅州 514015)

摘要：梅州客家民居建筑構思嚴謹緊湊，突出防御功能，圍合封閉性較強，同時為通風采光形成了建筑虛實結合的特色格局，在建筑布局和結構上具有重要的研究價值。今通過實地勘測、軟件模擬和計算分析相結合的方法，研究客家民居建筑選址布局和結構形式對自然通風效果的影響,旨在為建筑設計時的建筑布局與自然和諧及建筑結構科學合理上做有意義的探索。

關鍵詞：客家民居；選址布局；結構形式；自然通風

梅州客家古村落具有典型的地域性和獨特性，在中國民居建筑史上具有一定的影響。梅州市現有國家級和廣東省級古村落共51個，其中國家級5個。古村落中現存的客家民居歷史悠久，具有重要的歷史文化價值和現實借鑒意義。如國家級古村落茶山村民居始建于明朝后期，多建于清朝末期和民國初年，建筑占地面積500～2 000 m2不等[1]。目前，對客家古村落的研究內容主要集中在客家傳統民居、風水文化、民俗民風、建筑裝飾等方面，根據現場調查和族譜記載資料顯示，民居建設過程中地址選擇、結構的平面布置、結構形式的采用、建筑材料的選用、裝飾方式的選擇等，均憑借工匠相關建筑經驗，并無詳細的、科學的數據作依據。據記載，客家古民居最多時曾居住80余戶人家，多達1 000多人，人口十分密集，在夏季散熱、冬季御寒的要求下，對民居自然通風環境合理性提出較高的要求。

本文通過對梅州客家地區的圍龍屋和客家土圍樓兩種建筑進行實地勘測，建立建筑模型，運用軟件進行計算分析，以研究客家民居古建筑結構形式對通風的影響。同時，針對梅州古民居“靠山式”的特點，研究分為山脊線與建筑屋脊線平行、山脊線與建筑屋脊線呈夾角兩種選址布局對自然通風的影響。

1梅州地區傳統民居介紹

客家傳統民居屬于宗族群居性建筑,其造型大，方向布局明確，類型主要有杠式圍屋、圓形土圍樓、方形圍屋、半月形圍屋、堂橫式圍屋。杠式圍屋見圖1，其結構以中間的正堂或堂屋為基準。正堂一般呈方形結構，分為上堂、中堂和下堂。正堂左右兩旁有同樣是方正結構的橫屋，一排橫屋稱為一杠，堂屋被夾在杠與杠之間，廳堂之間設有天井，空間通透性很好。廳堂的兩邊有通廊連接廂房，堂具有決定朝向的作用，而且必須正對大門。土圍樓見圖2，形同城堡，厚實堅固。就地取材以土、石、磚、砂、木材為主要材料，逐層夯實成墻體，加上梁、桁、角等相互牽引，成為一個富有彈性、整體性能良好的建筑體[2]。外圍土墻厚達1 m以上，1層和2層都不開窗，3層以上也只開小窗。如圖2中土圍樓直徑約為50 m，共有3環，內環為1層30個房間，2環為2層60間，外環為3層120間，共有210個房間，3層樓的高度為11.9 m。

圖1　客家杠式圍屋

圖2　客家土圍樓

2調研情況和計算結果

2.1調研結果

民居現狀及建設方法采用現場調查和訪問的方式，并對民居建筑的開間、進深、層高、檐口高度、窗臺高度、窗高、門高等進行測量，對墻體材料、隔斷材料、門窗材料等進行考察，勘測數據見表1。

表1　客家民居建筑勘測數據

2.2計算模型的建立

采用風環境模擬軟件Phoenics對客家民居建筑自然通風方面進行分析。梅州地區地形復雜，山脈、丘陵相互交錯，風向多變，風速差異較大，但是整個嶺南地區主要受季風的影響，所以冬季盛行偏北風，夏季盛行偏南風[3]。下面氣體流動的邊界條件以夏季風氣候條件作為參數設定，根據廣東省梅州市氣象數據分析，夏季平均氣溫在28℃～30℃，夏季盛行南風，平均風速為1.5 m/s。

圍龍屋大小為58.5 m×27.3 m×6.9 m，設定計算區域大小為160 m×90 m×30 m，三維模型圖見圖3。土圍樓為半徑48.9 m，高為9.6 m，設定計算區域大小為120 m×120 m×28 m，三維模型圖見圖4。具體操作步驟如下：建立仿真模型→物質屬性及設置邊界條件→調整網格設定計算參數→迭代計算→后期處理結果分析。

圖3　圍龍屋三維模型圖

圖4　土圍樓三維模型圖

2.3計算結果

客家民居多數建在山區，針對梅州古民居“靠山式”的特點，把研究分為山脊線與建筑屋脊線平行、山脊線與建筑屋脊線呈夾角兩種情況分析。同時，針對圍龍屋和土圍樓兩種典型結構形式的客家民居，在相同的條件下進行風場模擬。模擬計算中計算區域兩側的空氣幾乎不受建筑物影響，主要考慮夏季風主導方向，圖5～8為夏季風吹過建筑與山體形成的風場，以及圍龍屋與土圍樓的兩種夏季風場。

圖5　山脊線與建筑屋脊線平行的風速平面分布圖

圖6　山脊線與建筑屋脊線平行的風速垂直分布圖

圖8　山脊線與建筑屋脊線呈夾角的風速垂直分布圖

3結果分析

3.1選址布局對通風的影響

客家民居多數建在山區，針對梅州古民居“靠山式”的特點，把研究分為山脊線與建筑屋脊線平行、山脊線與建筑屋脊線呈夾角兩種情況分析。在夏季風主導方向下，圖5和圖6為山脊線與建筑屋脊線平行的風速分布圖，圖7和圖8則為山脊線與圍龍屋水平屋脊線呈夾角的風速分布圖。由圖可知，山脊線與建筑屋脊線平行、山脊線與建筑屋脊線呈夾角兩種不同情況，且房屋周圍風速產生變化。在風向正對建筑的情況下，由于山體對風的流動有阻擋作用，風前進遇到山體阻擋而后流向迎風坡，并改變山體的位置，而建筑與山體的位置存在夾角時，氣體流入形成渦流區，此處的風速較大，為2.3～2.7 m/s。

3.2結構形式對通風的影響

針對圍龍屋和土圍樓不同結構形式的客家民居，在相同的條件下進行風場模擬。由圖5a、圖6a可見，風在圍龍屋外部的流動和風速分布情況，風都是從圍龍屋正面吹來，下部氣流從門窗流入，經過庭院通廊為穿堂風，風速較大，而后進入庭院內的天井，并從后門流出，風速為1.13～1.51 m/s，上部氣流被坡屋頂和圍墻引導向上流動，經過屋脊后，經下坡屋頂引導流向庭院天井，風速為2.0～2.3 m/s。

在同樣的風向正對建筑和對應山體位置的情況下，圖5b、圖6b分別是土圍樓與山體正對建筑的風速分布圖。當風吹到有屋頂的建筑墻面時，氣流受阻，速度減小并且沿著墻面上升，上升至屋頂后繼續向前運動；當風從門口吹入，流入空曠的圓形天井，而后遇到后院阻擋上升，繼續沿著坡屋頂向前運動，最后吹向山體。由于外墻高度較大，沿墻面風抬升，上層氣流風速基本在2.7～3.3 m/s，在天井中抬升氣流風速在3 m/s左右。

3.3室內自然通風分析

根據室外風場分析，得出建筑周圍風壓以及風速，針對通風最不利位置，選取底層作為計算區域，設定進風口速度，出風口位置，包括門窗、天井等關鍵位置。進行室內通風模擬，得出室內空氣齡分布云圖，結果如下。

3.3.1圍龍屋自然通風分析

圍龍屋底層局部平面的空氣齡分布云圖見圖9，由于圍龍在結構上是對稱的，我們取一半等效分析，根據數據可知，大部分房間的空氣齡小于180 s，空氣流通情況良好，而靠近主殿后部以及周圍部分房間的空氣齡大于300 s，空氣流通情況相對較差，局部室內熱環境仍然存在通風不利的缺點。

圖9　圍龍屋底層平面空氣齡分布云圖

圖10　土圍樓底層平面空氣齡分布云圖

3.3.2土圍樓自然通風分析

由于注重防御功能，土圍樓在底層外圍沒有開窗洞，僅大門一個出入口，主要靠內部中心庭院和大門通風，因此，土圍樓建筑依賴庭院來提供較好通風，相對于杠式圍屋，寬廣的庭院是通風的關鍵因素，如圖10所示，設定了正大門處為進風口及天井處的出風口的室內空氣齡分布圖[4]。因此，土圍樓不開窗或者開很小的窗，不利于引入外界風壓通風，室內氣流分布不均，室內風速過高和過低的現象同時存在。同時，土圍樓兩側房間由于不開窗或開很小的窗，不利于引入外界風壓進行通風，從而造成建筑室內風速過低。

4結語

1)選址布局的選擇

梅州地處南嶺以南，民居多數建在山區，在亞熱帶氣候條件下，客家民居古建筑主要都是利用天井作為主要通風渠道。以靠山式的特點作為選址，山體對風的流動有影響，其影響程度與山體的位置有一定關系，若改變山體的位置，建筑與山體的夾角大小不同，引導風匯入形成渦流，從而在建筑周圍形成渦流區。由于此處風速較大，不利于人們的生活與生產，故在建筑與山體位置布局上應盡量選取山脊線與建筑屋脊線平行。

2)結構形式的影響

杠式圍龍屋更注重居住空間，在廳堂之間設立天井，廂房與廂房之間的通廊有風速較大的“過堂風”，兩者結合使得空間通透性很好，庭院附近的房間有著良好的通風，而在建筑外圍門窗小，使得進風速度很小，局部房間通風效果較差。

土圍樓建筑注重防御功能，通風主要依靠大門和天井，同時又由于1層和2層都不開窗，3層以上也只開小窗，并且土圍樓正門口與庭院通風效果好但房間熱環境存在陰暗、潮濕、通風不利的缺點，因此在夏季時，土圍樓經常出現人們到庭院里納涼的情景。

隨著社會的發展，人們對居住的環境要求越來越高，在不同的地區有著不同的要求。客家傳統民居也隨著時代的變化而變化，杠式圍屋和土圍樓在客家傳統建筑里各具特色，是古代居民流傳至今智慧的結晶。

參 考 文 獻

[1]高云飛，趙立華，陳海銘.殿堂式客家民居自然通風實測[J].歷史建筑與民居,2012,12(1):72-85.

[2]李婷婷.兩種傳統民居自然通風比較分析[J].建筑科學,2010,26(8):77-82.

[3]秦翠翠.廣州地區居住建筑自然通風節能效果與措施研究[D].廣州：華南理工大學,2009.

[4]楊麗.不同通風方式與室內空氣環境質量的數值模擬分析[J].建筑科學,2014,30(4):79-83.

收稿日期：2015-11-27

基金項目：廣東省團委“攀登計劃”項目(PDJH2015B0498)；廣東省質量工程項目(GDJG20142451)；嘉應學院教學改革項目(JYJG20150223)

作者簡介：張靈輝(1974—)，男,廣東梅州人,講師,主要從事土木工程教學與研究。

中圖分類號：TU241

文獻標志碼：A

文章編號：1008-3707(2016)03-0055-05

Analysis and Study on the Natural Draft of theHakka House in the Region of Meizhou

ZHANG Linghui, HU Tushan, LAI Junfa