（广州大学建筑与城市规划学院 广东 广州 510006）
【摘 要】对岭南地区传统梳式布局村落进行数值模拟，分析梳式布局构成要素对于岭南村落风环境的影响。研究结果表明，建筑朝向、巷道宽度等构成要素对于村落风环境有一定的影响。随着梳式布局中建筑朝向、巷道宽度等构成要素的改变，村落平均风速、巷道平均风速及风速衰减率随之改变。通过研究构成要素的影响，为村落规划及优化村落布局提供参考依据。
【关键词】岭南村落；梳式布局；构成要素；风环境；数值模拟
【中图分类号】TU928.5 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）22-0052-04
1.引言
岭南传统村落是对岭南地区的农耕文化和地域气候等多种因素的长期适应演变而形成的结晶。近年来，对于岭南传统村落的研究在村落空间尺度及分布、保护及更新方面有较为丰硕的研究成果。在村落风环境研究上较稀少，现有研究包括陈杰锋对于潮汕传统村落街巷及民居的通风组织方式及其对民居室内风环境的影响研究。张银松对于珠海斗门镇不同聚落形式的村落风热环境进行了研究。村落布局构成要素对村落风环境的影响暂无人研究。
传统村落的规划往往凭借先人的经验及对村落风水追求，布局原则为“坐北朝南、负阴抱阳、背山面水”，布局形式大致有四种：梳式布局、密集式布局、围团式布局和自由散点式布局或排列式布局。梳式布局作为岭南传统村落典型的村落布局之一，研究其布局构成要素对于村落风环境的影响，有利于改善并提升岭南地区传统村落风环境。
采用CFD方法，对梳式布局村落风环境进行分析及评估，总结包括村落朝向、巷道宽度等不同梳式布局构成要素对于村落风环境的改善作用，为村落规划及优化布局提供参考。
2.梳式布局及其构成要素
梳式布局村落中，建筑群前为一小广场，作晒谷用。广场前为池塘，半圆形或不规则长圆形，用于蓄水、养鱼、灌溉、消防等。村落内的民居以传统“三间两廊”形式，即建筑面宽三个开间，东西两个入口门廊。村落内的建筑组合，都像梳子一样南北向排列成行，两列建筑之间形成巷道。如图1为开平市锦江里村落总平面图，该村为岭南典型梳式布局村落。梳式布局构成要素主要有村落朝向、巷道宽度、建筑高度和建筑总进深。
图1 开平市锦江里村落总平面图
2.1 村落朝向
村落朝向是村落布局中的重要构成要素，传统的村落朝向遵循坐北朝南的布局原则，但由于地形及风水等因素的影响，呈现出村落朝向不一的情形。村落朝向与主导风向的夹角影响着村落室外环境的风速及舒适度。
2.2 巷道宽度
梳式布局中，传统民居以南北向排列，建筑之间的间距形成了村落的巷道，根据陆琦《广东民居》，梳式布局的巷宽为1.2~2米。巷道宽度的不同影响着巷道内部的风速大小。同时根据“狭管效应”，气流由开阔地带流入宽度小的巷道时，风速会变大，流出巷道时风速则会减缓。
2.3 建筑高度
梳式布局村落内民居以“三间两廊”为主，根据李海波的《广府地区民居三间两廊行制研究》，传统“三间两廊”行制的民居多为一层，其正屋檐口高度为5.36m。然而随着新型材料及结构的发展，出现了传统三间两廊加建为两层或以上的情况。梳式布局内建筑高度的改变，影响着建筑间巷道的风速变化。
2.4 建筑总进深
梳式布局中，传统民居组合以南北向排列，其排列的建筑总进深由民居数量决定。建筑总进深的长短形成了村落巷道的长短，其影响着巷道内风速的变化。
3.梳式布局风环境模拟
3.1 模拟边界条件
本文采用CFD方法，对岭南地区梳式布局构成要素对风环境的影响进行研究。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012，对岭南地区相关城市夏季室外平均风速取平均值，最终确定取夏季室外平均风速为2.0m/s，风向则采用岭南地区夏季主导风向南风作为边界条件。模拟对象选取九间“三间两廊”式民居形成的梳式布局模拟村落，建模基于“三间两廊”平面图建立，模型如图2所示。
图2 梳式布局模拟村落
3.2 村落朝向模拟分析
改变村落朝向，研究村落建筑与夏季主导风之间不同夹角时风速的变化。模拟中取建筑与夏季主导风南风夹角为0°、22.5°、45°、67.5°、90°时的风环境进行对比分析。模拟结果如表1所示。
表1 梳式布局村落与主导风南风呈不同角度下1.5m高风速云图
将5个模拟方案所测巷道风速绘制成折线图，如图4所示。对巷道进出风口风速进行对比得出，5个模拟方案的巷道风速衰减率分别为67%、89%、65%、56%、21%。随着村落与主导风夹角的增大，风速衰减率逐渐增大，当村落与主导风呈22.5°角时，风速衰减率最大，达89%，风速变化大。之后随着角度增大至90°，风速衰减率逐渐减小至21%，风速变化逐渐缓和。
图4 巷道风速变化折线图
3.3 巷道宽度模拟分析
改变巷道宽度，研究梳式布局南北向巷道宽度不同时风速的变化。模拟中取巷道宽度分别取1m、1.5m、2m、2.5m时的风环境进行对比分析，模拟结果如表3所示。
表3 不同巷宽下梳式布局村落1.5m高风速云图
将4个模拟方案所测巷道风速绘制成折线图，如图6所示。对巷道进出风口风速进行对比得出，4个模拟方案的巷道风速衰减率分别为87%、66%、77%、56%。随着巷宽增大，风速衰减率逐渐增小，当巷宽为1.5m时，风速衰减率为66%。之后随着巷宽的增大，风速衰减率先增大后减小至56%，风速变化逐渐缓和。
分析模拟结果，随着建筑高度的增加，村落平均风速缓慢减小，在建筑高度为3和6m时风速达到1.75m/s，之后随着高度的增大，风速逐渐减小，在建筑高度为9m降低至1.74m/s，之后风速呈减小趋势。
对于街巷空间风速的变化规律，将每个模拟方案的左侧第一条纵巷进行10等分，作为街巷风速测点，如图7所示。取测点平均值作为街巷平均风速，见表6。当高度为3m时，巷道平均风速为0.97m/s，随着建筑高度的增大，村落巷道内平均风速也逐渐增大，在建筑高度为12m时有最大值，为1.53m/s。
图8 巷道风速变化折线图
3.5 建筑总进深模拟分析
改变建筑总进深，研究建筑总进深不同时风速的变化。根据李海波的《广府地区民居三间两廊行制研究》，“三间两廊”式民居进深均值为11.05m，取11m为变量。取建筑总进深为33m、44m、55m、66m时的风环境进行对比分析。模拟结果如表7所示。
表7 不同建筑总进深下梳式布局村落1.5m高风速云图
将4个模拟方案所测巷道风速绘制成折线图，如图10所示。对巷道进出风口风速进行对比得出，4个模拟方案的巷道风速衰减率分别为67%、93%、74%、71%。随着建筑总进深的增加，风速衰减率逐渐增大，当总进深为44m时，风速衰减率达最大90%，风速变化大。之后随着进深的增大，呈逐渐减小趋势，风速逐渐缓和。
图10 巷道风速变化折线图
4.总结
数值模拟结果表明，在岭南地区梳式布局村落中，村落朝向、巷道宽度、建筑高度及建筑总进深对于村落风环境有一定的影响。根据以上的分析，可得出以下结论：
（1）梳式布局村落朝向与夏季主导风夹角控制在0°至22.5°为宜，且呈一定角度的村落风环境优于正南北朝向的村落风环境。随着角度增大22.5°，村落平均风速增大0.1m/s，巷道平均风速减小50%，风速衰减率增大22%。当夹角超过45°角后，角度增大22.5°，村落风速减小0.1m/s，巷道平均风速减小2%，风速衰减率减小24%。
（2）梳式布局村落南北向巷宽以1.5m为宜。巷宽增大0.5m，村落平均风速、巷道平均风速分别增大1%、46%，风速衰减率减小21%。当巷宽达到1.5m后，村落平均风速及巷道平均风速逐渐减小2%及8%，风速衰减率增大11%。
（3）梳式布局村落建筑高度以6m为宜。高度增加6m，村落平均风速减小0.1m/s，巷道平均风速增大44%，风速衰减率减小19%。建筑高度为6m后，巷道平均风速逐渐增大，风速衰减率逐渐减小。
（4）梳式布局村落建筑总进深以33m为宜。总进深每增加11m，村落平均风速及巷道平均风速分别减小6%、25%，风速衰减率增大26%。当建筑总进深达到44m后，村落平均风速及巷道平均风速分别增大12%、13%，风速衰减率减小19%。
参考文献
[1]陈杰锋.潮汕传统村落街巷与民居空间系统的自然通风组织研究[D].华南理工大学，2014.
[2]张银松.基于数值模拟的珠海斗门镇传统聚落风热环境研究[D].哈尔滨工业大学，2015.
[3]陆琦.广东民居?中国民居建筑丛书[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[4]李海波.广府地区民居三间两廊形制研究[D].华南理工大学，2013.
[5]中华人民共和国建设部.《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736[S]，2012.
论文作者:陈才杰
论文发表刊物:《建筑知识》2017年22期
论文发表时间:2017/12/29
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