嶺南傳統(tǒng)村落梳式布局氣候適應(yīng)性研究

陳 才 杰

(廣州大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，廣東 廣州 510006)

嶺南傳統(tǒng)村落梳式布局氣候適應(yīng)性研究

陳 才 杰

(廣州大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，廣東 廣州 510006)

對嶺南傳統(tǒng)村落梳式布局氣候適應(yīng)性進行了分析，通過數(shù)值模擬村落進行了論述,提出了嶺南村落梳式布局氣候適應(yīng)性評價方法，并對世界文化遺產(chǎn)自力村村落進行氣候適應(yīng)性研究,研究結(jié)果表明，采用梳式布局的自力村村落對于嶺南濕熱氣候適應(yīng)性強，通過對傳統(tǒng)村落微氣候的探索性研究，解決了傳統(tǒng)村落氣候適應(yīng)性評價方法問題。

傳統(tǒng)村落，氣候適應(yīng)性，數(shù)值模擬

1 項目背景概況

“開平碉樓與村落”于2007年6月被聯(lián)合國教科文組織列入《世界遺產(chǎn)名錄》，其由三門里村落、自力村村落與方式燈樓、錦江里村落及馬降龍村落群組成。近年來，對于開平碉樓的研究在建筑史、華人華僑史、保護及利用方面有相當(dāng)豐碩的研究成果，卻鮮有人研究其村落微環(huán)境及氣候適應(yīng)性。本文選取自力村村落為研究對象，基于數(shù)值模擬研究方法，從村落梳式布局及村落傳統(tǒng)民居的微環(huán)境出發(fā)，研究自力村村落對于嶺南夏季濕熱氣候的適應(yīng)性。

2 嶺南村落布局形式

嶺南村落的布局形式大致有四種：梳式布局、密集式布局、圍團式布局和自由散點式布局或排列式布局，其中梳式布局為嶺南傳統(tǒng)村落最典型的村落布局。梳式布局村落中，建筑群前為一曬谷用廣場。廣場前為池塘，半圓形或不規(guī)則長圓形，用于養(yǎng)魚、灌溉等。村落內(nèi)建筑像梳子一樣南北向排列成行，建筑之間形成巷道。

3 自力村概況

自力村，地處廣東省開平市塘口鎮(zhèn)，我國歷史文化名村之一，也是世界文化遺產(chǎn)之一。氣候條件為典型南亞熱帶季風(fēng)氣候，平均氣溫常年穩(wěn)定于22 ℃，最熱的月份為7月份，氣溫平均為28.4 ℃。最冷的月份為1月份，氣溫平均為13.4 ℃。夏季主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，冬季為偏北風(fēng)。

自力村村落布局為嶺南傳統(tǒng)村落經(jīng)典布局“梳式布局”，村落的背部為風(fēng)水林，前部為曬谷場、風(fēng)水塘及成片的農(nóng)田。自力村內(nèi)傳統(tǒng)民居布局整齊，呈梳式布局，通過南北向呈“梳子”狀的巷道將村落內(nèi)民居編織成一體。村內(nèi)民居為傳統(tǒng)“三間兩廊”形式，即建筑面寬三個開間，東西兩個入口門廊。

4 夏季室外風(fēng)環(huán)境模擬

自力村室外風(fēng)環(huán)境研究采用CFD方法。CFD模擬是從微觀角度，選取某一房間或某個區(qū)域進行模擬分析，計算基于動量、質(zhì)量及能量守恒等方程，通過分析區(qū)域內(nèi)部空氣的流動情況，提供使用者進行風(fēng)環(huán)境的模擬依據(jù)。根據(jù)江門市氣象局提供的資料，夏季自力村室外風(fēng)場平均風(fēng)速為1.42 m/s的SSE風(fēng)場，作為邊界輸入條件。基于自力村總平面進行村落建筑幾何建模，模型如圖1所示。

夏季室外風(fēng)速評價。

CFD模擬風(fēng)速如圖2所示。由于建筑物的形體尺寸等因素，迎風(fēng)面遮擋即減緩了大部分的東南風(fēng)，村落室外風(fēng)環(huán)境的最低風(fēng)速出現(xiàn)于大部分建筑物的背風(fēng)面，其平均風(fēng)速約為0.35 m/s。由于自力村村域面積較大，建筑密度相對較低，在夏季，位于自力村東南側(cè)的建筑因無建筑物遮擋，其風(fēng)速會較被遮擋建筑風(fēng)速高，因此室外最大風(fēng)速集中于無遮擋的村落東南側(cè)直接迎風(fēng)的建筑兩側(cè)，最高風(fēng)速約2.07 m/s。整體自力村室外風(fēng)環(huán)境流體分布均勻，無形成渦流，平均風(fēng)速約為1.56 m/s。

根據(jù)GB/T 50378—2006綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)第5.1.7條，建筑物人活動區(qū)室外1.5 m高處風(fēng)速宜低于5 m/s，以保證人的正常室外活動。對比表1，自力村平均風(fēng)速1.56 m/s，屬于舒適范圍的人體感受。因此采用梳式布局的自力村村落在夏季很好地適應(yīng)嶺南地區(qū)濕熱氣候，室外風(fēng)環(huán)境整體舒適，適合人活動。

表1 風(fēng)速變化與人體感受

5 夏季民居室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬

傳統(tǒng)村落的形成創(chuàng)造了豐富的生產(chǎn)及活動的室外空間，而傳統(tǒng)村落由傳統(tǒng)民居構(gòu)成，民居則提供給人居住及活動的室內(nèi)空間，室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)與劣直接影響人在其中活動的生理及心理感受。選取自力村內(nèi)傳統(tǒng)的三間兩廊形式民居為研究對象，采用CFD方法研究自力村夏季民居室內(nèi)風(fēng)環(huán)境，探討自力村民居在夏季濕熱氣候下是否具有很好的氣候適應(yīng)性。

5.1 民居室內(nèi)風(fēng)環(huán)境分析

在嶺南地區(qū)，由于夏季氣候濕熱的特點，室內(nèi)的自然通風(fēng)顯得格外的重要，自然通風(fēng)不僅能帶走室內(nèi)的熱量，提高室內(nèi)的舒適指數(shù)，同時通過自然通風(fēng)，能持續(xù)為室內(nèi)提供新鮮空氣，并且降低室內(nèi)的二氧化碳的濃度，從而很好的提升室內(nèi)的微環(huán)境。如圖3所示，選取自力村內(nèi)的一幢傳統(tǒng)三間兩廊民居進行CFD模擬分析，黑色顯示選取民居所處位置。根據(jù)所選民居平面圖進行等比例建模(見圖4)。

基于自力村室外1.42 m/s的SSE風(fēng)場環(huán)境下，由室外風(fēng)壓云圖(如圖5所示)讀取選取民居建筑通風(fēng)口的風(fēng)壓，并進行記錄(如表2所示)，建筑迎、背風(fēng)側(cè)的壓差作為自然通風(fēng)的驅(qū)動力賦予到相應(yīng)建筑表面窗口可開啟面積上，并將數(shù)值輸入模擬模型進行自然通風(fēng)模擬，模擬結(jié)果如圖6所示。

表2 所選民居室外進風(fēng)口風(fēng)壓Pa

通過CFD模擬分析，所選三間兩廊民居夏季室內(nèi)自然通風(fēng)良好，在夏季開啟外表面門窗時，能很好的組織穿堂風(fēng)。在室內(nèi)的活動區(qū)域，包括兩間臥室、兩間廚房及客廳，氣流順暢無明顯的氣流死區(qū)。由于傳統(tǒng)的三間兩廊大多都為一層，驅(qū)動自然通風(fēng)的兩側(cè)風(fēng)壓差均比較低，室內(nèi)風(fēng)速在所選對象的迎風(fēng)面風(fēng)速較大，在北側(cè)入戶門廳的出風(fēng)口處形成了最高風(fēng)速，最大值約在0.83 m/s，臥室內(nèi)部的風(fēng)速較低，平均風(fēng)速約為0.05 m/s，滿足室內(nèi)舒適度的要求。

5.2 夏季室內(nèi)PMV評價

PMV(Predicted Mean Vote)，即預(yù)測平均投票數(shù)。PMV值是丹麥的范格爾(P.O.Fanger)教授提出的表征人體熱反應(yīng)(冷熱感)的評價指標(biāo)，代表了同一環(huán)境中大多數(shù)人的冷熱感覺的平均。他將人體熱感覺劃分為7個標(biāo)尺，如表3所示，通常認(rèn)為-0.5≤PMV≤0.5是使人體舒適的最佳范圍。

表3 人體熱感覺標(biāo)尺

通過選取自力村三間兩廊民居為研究對象，采用CFD數(shù)值模擬，室內(nèi)PMV分布云圖如圖7所示。

由圖7分析顯示，民居室內(nèi)總體PMV值均在-0.53以下，且室內(nèi)PMV平均值為-0.61，對照表熱感覺標(biāo)尺，室內(nèi)人體熱感覺為微涼。PMV最小值為-1.88，出現(xiàn)于北側(cè)入戶門處，人體熱感覺為涼。總體來說，由于自力村民居夏季具有良好的通風(fēng)環(huán)境，穿堂風(fēng)能很好的帶走夏季室內(nèi)的濕熱空氣，室內(nèi)熱感覺總體表現(xiàn)為微涼，因此自力村民居能很好的適應(yīng)嶺南地區(qū)夏季濕熱的氣候條件。

6 結(jié)語

通過數(shù)值模擬形式分析并研究世界文化遺產(chǎn)自力村村落的適應(yīng)性發(fā)現(xiàn)：

1)自力村村落布局總體迎合夏季東南季風(fēng)方向，通過梳式布局，很好的組織村落室外風(fēng)的流動，從而創(chuàng)造宜人的村落室外微環(huán)境，能很好的適應(yīng)嶺南地區(qū)夏季濕熱的地域氣候。

2)自力村傳統(tǒng)三間兩廊民居通過迎合夏季東南風(fēng)方向布置，通過組織穿堂風(fēng)帶走夏季室內(nèi)的濕熱空氣，從而創(chuàng)造了涼爽宜人的室內(nèi)居住環(huán)境，也很好的適應(yīng)嶺南地區(qū)夏季濕熱的地域氣候。

總的來說，自力村村落對于嶺南地域氣候適應(yīng)性強，具較強的氣候適應(yīng)性。希望通過研究自力村村落氣候適應(yīng)性，能為嶺南地區(qū)傳統(tǒng)村落氣候適應(yīng)性的研究及提升提供借鑒。

[1] GB/T 50378—2006,綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB 50176—93,民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 楊 柳.建筑氣候分析與設(shè)計策略研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué),2003.

[4] 葉曉江,陳煥新,周朝霞.熱舒適溫度與建筑節(jié)能[J].建筑節(jié)能,2008,36(9):63-65.

[5] 徐小林,李百戰(zhàn).室內(nèi)熱環(huán)境對人體熱舒適的影響[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,28(4)：33-34.

[6] 宋 凌,林波榮,朱穎心.安徽傳統(tǒng)民居夏季室內(nèi)熱環(huán)境模擬 [J].清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2003,43(6)：22-24.

Studyonclimaticadaptabilityofcomb-stylelayoutinLingnantraditionalvillage

ChenCaijie

(CollegeofArchitectureandUrbanPlanning,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006,China)

This paper analyzes the climatic adaptability of the comb-style layout of the traditional village in Lingnan, and discusses the method of the climate adaptability evaluation of the comb-style layout of the Lingnan village by numerical simulation. And the world cultural heritage village, Zili village to carry on the climate adaptability research, the research results show that the village with the comb-style layout is adaptable to the hot and humid climate of Lingnan, and the traditional village climate adaptability evaluation method is solved by exploring the traditional village microclimate.

traditional village, adaptation of climate, numerical simulation

1009-6825(2017)23-0025-03

2017-06-08

陳才杰(1992- )，男，在讀碩士

TU982.29

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