房文博譚小靜崔琰孫源祥

(1.山東建筑大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；2.同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

近年來(lái)，被動(dòng)式建筑越來(lái)越受到人們的關(guān)注[1-2]。被動(dòng)式建筑強(qiáng)調(diào)通過(guò)無(wú)能耗設(shè)計(jì)手段，將建筑與自然合理融合。傳統(tǒng)民居中體現(xiàn)出的生態(tài)智慧，以及運(yùn)用各種樸素的營(yíng)造手段，因地制宜、合理應(yīng)對(duì)自然氣候的做法是建筑與自然和諧共生的典范[1]。因此，將傳統(tǒng)民居中的低能耗或零能耗的空間營(yíng)造方法應(yīng)用于現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)，具有較高的研究?jī)r(jià)值。

以往對(duì)于傳統(tǒng)民居的研究，多是從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面分析傳統(tǒng)民居的氣候適應(yīng)性，以及南北方傳統(tǒng)民居對(duì)于氣候適應(yīng)性的空間營(yíng)造手法[2-3]。我國(guó)傳統(tǒng)民居風(fēng)環(huán)境研究中，石峰等[4]討論了基于風(fēng)影響下的福州地區(qū)傳統(tǒng)民居，闡明了其“多進(jìn)天井空間”空間體系形成機(jī)制；段振等[5]分析了夏熱冬冷地區(qū)的合院式傳統(tǒng)民居通風(fēng)狀況，優(yōu)化了風(fēng)環(huán)境營(yíng)造方法；劉學(xué)卿等[3]以鄂東北地區(qū)傳統(tǒng)民居為研究對(duì)象，運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)技術(shù)，分析了傳統(tǒng)民居空間設(shè)計(jì)和空間通風(fēng)規(guī)律。關(guān)于徽派民居[6]、西北民居[7]等風(fēng)環(huán)境展開(kāi)的總體研究數(shù)量偏少，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)民居風(fēng)環(huán)境研究體系有待完善。

建筑風(fēng)環(huán)境的研究方法大體分為風(fēng)環(huán)境實(shí)地勘測(cè)調(diào)研、實(shí)地搭建風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用CFD軟件模擬研究風(fēng)環(huán)境[8-10]等。文章應(yīng)用風(fēng)環(huán)境實(shí)測(cè)與軟件模擬相結(jié)合的方法，分析了傳統(tǒng)民居風(fēng)環(huán)境狀況；通過(guò)對(duì)晉東南傳統(tǒng)民居文獻(xiàn)研究以及實(shí)地調(diào)研，確定研究對(duì)象為3種合院式傳統(tǒng)民居，分析建筑概況并搭建建筑模型，實(shí)測(cè)了3種民居風(fēng)環(huán)境，分別得出基于風(fēng)環(huán)境影響下的空間形式，構(gòu)建其相應(yīng)的“共通空間”，探尋具有代表性的“建筑原型”，通過(guò)風(fēng)環(huán)境模擬研究，運(yùn)用風(fēng)環(huán)境數(shù)字化模擬插件:蝴蝶(Butterfly)數(shù)值模擬分析室內(nèi)、外的風(fēng)環(huán)境，驗(yàn)證其可行性，優(yōu)化、對(duì)比和分析建筑原型的不同功能空間，闡明其風(fēng)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以期為晉東南地區(qū)現(xiàn)代民居的建設(shè)以及其他地區(qū)的風(fēng)環(huán)境研究提供一定的參考價(jià)值。

1 民居概況

1.1 民居形制

晉東南地區(qū)的傳統(tǒng)民居大致分為合院式民居、窯洞式民居、石板房、茅草房以及土木房。民居形制特征呈現(xiàn)多元化，有著較高的建筑藝術(shù)研究?jī)r(jià)值(如圖1所示)。

圖1 傳統(tǒng)民居實(shí)景圖

合院式傳統(tǒng)民居是晉東南地區(qū)應(yīng)用、分布最為廣泛的建筑形式，是由樓房空間組合而成的院落形式。通過(guò)對(duì)晉東南地區(qū)實(shí)地調(diào)研及文獻(xiàn)研究[8]，合院式傳統(tǒng)民居的建筑形制大致可分為四大八小四風(fēng)口、簸箕院、棋盤(pán)院、八卦院和扶主房等(如圖2所示)。其中，四大八小四風(fēng)口、簸箕院、八卦院在晉東南地區(qū)應(yīng)用最多，最具代表性，文章以此3種建筑形制為例模擬和分析風(fēng)環(huán)境。

圖2 合院式傳統(tǒng)民居建筑形制圖

1.2 建筑概況

晉東南地區(qū)傳統(tǒng)民居的院落形式主要有:

(1)四大八小四風(fēng)口

又稱四大四小四廈口，是晉東南地區(qū)較為普遍的一種院落形式，廈口即抱角天井。其院落構(gòu)成如圖3(a)所示?！八拇蟀诵　笔侵冈郝湓跂|、西、南、北4個(gè)方向上均設(shè)有主房，且在主房左、右兩側(cè)建有耳房，并于院落的4個(gè)角落構(gòu)成抱角天井，在格局上形成“四大八小”的景象。院落多呈正方形，為中軸對(duì)稱的形式展開(kāi)。晉東南很多地區(qū)都有“四大八小”式院落出現(xiàn)，其中較為典型的例子是西文興村柳氏民居中的“中憲第”[8]。

(2)簸箕院

簸箕院多指在四合院中三面高、一面低的院落形式，其院落構(gòu)成如圖3(b)所示。若以坐北朝南的建筑為例，一般在東、西、北3個(gè)方向上蓋以兩層或多層高樓，而南面則為較低的一面，宅門(mén)在其正中朝南開(kāi)，宅門(mén)兩側(cè)只修院墻或只蓋一層建筑。沁水縣竇莊村的慈母堂是“簸箕院”的典型例子[10]。

(3)八卦院

八卦院是指兩座院落間以院墻、腰墻相隔所形成的院落形式，其院落構(gòu)成如圖3(c)所示。一般情況下，單元院落多為三合院，并組成一個(gè)大的四合院形式，整體院落較為狹長(zhǎng)，如同八卦圖一般，呈對(duì)稱分布，因此俗稱為“八卦院”，多分布于高平市良戶村[11]。

圖3 傳統(tǒng)民居建筑平面形制圖

晉東南地區(qū)傳統(tǒng)民居合院式民居代表建筑模型如圖4所示。

圖4 傳統(tǒng)民居代表建筑模型圖

2 研究方法

2.1 風(fēng)環(huán)境實(shí)測(cè)

2.1.1 測(cè)試方法

實(shí)測(cè)調(diào)研季節(jié)為2020年11月份秋冬過(guò)渡季節(jié)。選擇晉東南地區(qū)的典型代表建筑作為調(diào)研對(duì)象進(jìn)行為期10 d的調(diào)研，每天的調(diào)研時(shí)間段分為早、中、晚3個(gè)時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段的測(cè)量時(shí)長(zhǎng)為10～20 min；風(fēng)環(huán)境檢測(cè)點(diǎn)分布于民居的重要功能空間節(jié)點(diǎn)，每天統(tǒng)計(jì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并匯總和分析。

2.1.2 測(cè)點(diǎn)設(shè)置

以“簸箕院”典型代表建筑慈母堂為例，其迎風(fēng)面與背風(fēng)面風(fēng)環(huán)境實(shí)測(cè)點(diǎn)設(shè)置如圖5所示，一層實(shí)測(cè)點(diǎn)距離水平地面高1.5 m處，二層位于其平面1.5 m高度處，迎、背風(fēng)面分別各設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)。

圖5 慈母堂實(shí)測(cè)點(diǎn)分布圖

將慈母堂功能空間劃分為入口、天井、廂房、耳房、正房、檐廊和院落[12]。其中，入口空間設(shè)置測(cè)點(diǎn)a；天井空間設(shè)置b和b’、d和d’4個(gè)測(cè)點(diǎn)；廂房空間設(shè)置A和A’、G和G’4個(gè)測(cè)點(diǎn)；耳房空間設(shè)置C和C’、E和E’4個(gè)測(cè)點(diǎn)；正房空間設(shè)置測(cè)點(diǎn)D；檐廊空間設(shè)置測(cè)點(diǎn)B；院落空間設(shè)置測(cè)點(diǎn)F。

2.2 風(fēng)環(huán)境模擬

運(yùn)用搭載在犀牛(Rhino)建模軟件上的草蜢(Grasshopper)插件平臺(tái)中的風(fēng)環(huán)境分析模擬插件Butterfly構(gòu)建室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模型，并模擬分析了傳統(tǒng)民居風(fēng)環(huán)境數(shù)字化。風(fēng)環(huán)境實(shí)測(cè)和模擬均以簸箕院為例進(jìn)行分析。

相較于其他風(fēng)環(huán)境模擬軟件，Butterfly插件模擬分析建筑室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，可直觀展示三維立體空間的通風(fēng)狀況，可視化呈現(xiàn)風(fēng)環(huán)境模擬數(shù)據(jù)，較為方便的獲得每個(gè)測(cè)點(diǎn)的具體風(fēng)速值，還能直接建立建筑模型與風(fēng)場(chǎng)分析模型之間的邏輯關(guān)系，靈活調(diào)節(jié)建筑模型以及周邊風(fēng)場(chǎng)的大小和位置[13]。通過(guò)搭建“室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬”模型，模擬分析慈母堂傳統(tǒng)民居的風(fēng)環(huán)境，獲得其風(fēng)場(chǎng)情況以及功能空間風(fēng)速值，通過(guò)殘差圖以及殘差擬合曲線，量化和對(duì)比分析模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷兩組數(shù)據(jù)的一致性，驗(yàn)證風(fēng)模擬電池組程序是否能夠真實(shí)反映周邊建筑風(fēng)場(chǎng)情況。運(yùn)用驗(yàn)證后的電池組程序優(yōu)化、對(duì)比和分析實(shí)測(cè)生成的建筑模型不同功能空間，檢驗(yàn)基于風(fēng)環(huán)境影響下的建筑模型功能空間是否是最優(yōu)形態(tài)，判斷其可行性[14]。

2.2.1 室外風(fēng)環(huán)境模擬程序

室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬電池組程序分為(1)創(chuàng)建風(fēng)環(huán)境模擬幾何體的電池組以及建立風(fēng)洞；(2)建立多塊網(wǎng)格以及對(duì)風(fēng)洞網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化；(3)創(chuàng)建風(fēng)環(huán)境模擬運(yùn)行迭代計(jì)算電池組；(4)建立Butterfly測(cè)試點(diǎn)，運(yùn)行數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可視化呈現(xiàn)。

2.2.2 室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬程序

整個(gè)電池組分為(1)創(chuàng)建風(fēng)環(huán)境模擬墻體以及進(jìn)、背風(fēng)面的位置；(2)建立室內(nèi)模擬風(fēng)場(chǎng)；(3)建立多塊網(wǎng)格以及風(fēng)場(chǎng)的網(wǎng)格細(xì)化；(4)創(chuàng)建網(wǎng)格貼合建筑表面，進(jìn)行網(wǎng)格劃分處理；(5)進(jìn)行電池組迭代計(jì)算與Butterfly測(cè)試點(diǎn)建立；(6)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化。

3 結(jié)果與分析

3.1 風(fēng)環(huán)境數(shù)據(jù)模擬

3.1.1 風(fēng)環(huán)境實(shí)測(cè)結(jié)果

以慈母堂為研究對(duì)象，處理其不同功能空間的風(fēng)環(huán)境實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果顯示迎風(fēng)面風(fēng)速高于背風(fēng)面，迎風(fēng)面風(fēng)速最高達(dá)4.5 m/s，而背風(fēng)面最高達(dá)3.9 m/s，人體舒適度較低。建筑二層風(fēng)速高于一層，室內(nèi)風(fēng)速由大到小依次為正房＞天井＞耳房＞廂房，其平均風(fēng)速為0.2 m/s。室外風(fēng)速由大到小依次為天井＞前檐廊＞入口玄關(guān)處，其平均風(fēng)速為1.3 m/s。

基于風(fēng)環(huán)境影響下的建筑空間形態(tài)主要有:

①主入口 由于慈母堂坐北朝南格局的限制，建筑入口面對(duì)盛行風(fēng)，風(fēng)通過(guò)入口對(duì)建筑內(nèi)部產(chǎn)生影響，主入口對(duì)面設(shè)計(jì)影壁墻(如圖6所示)，墻的高度略高于院墻，降低了風(fēng)速，同時(shí)入口處設(shè)置擋風(fēng)玄關(guān)，通過(guò)玄關(guān)將風(fēng)速降低，來(lái)緩減直流風(fēng)對(duì)建筑的影響。

圖6 慈母堂主入口空間形態(tài)圖

②建筑層高 建筑為二層，其轉(zhuǎn)角墻正對(duì)盛行風(fēng)向，形成擋風(fēng)墻，降低風(fēng)對(duì)建筑院落影響，營(yíng)造舒適的風(fēng)環(huán)境微氣候；

③建筑立面 其開(kāi)窗極少，主要居室立面不開(kāi)窗，僅在輔助用房開(kāi)窗，形成封閉的居住環(huán)境，避免了寒風(fēng)對(duì)建筑內(nèi)部的侵襲；

④天井空間 “樓梯—天井—風(fēng)口”空間體系，由耳房、廂房、正房形成的小天井，通過(guò)“煙囪”效應(yīng)通風(fēng)導(dǎo)流，促進(jìn)院落內(nèi)部與周邊空氣的置換；

⑤前檐廊空間 兩側(cè)廂房不設(shè)置前檐廊，由于一進(jìn)院落風(fēng)速較大，而無(wú)前檐廊設(shè)計(jì)可以降低室內(nèi)風(fēng)速，確保室內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適度(如圖7所示)。

圖7 慈母堂建筑空間形態(tài)圖

四大八小四風(fēng)口和八卦院建筑形制同樣得到基于風(fēng)環(huán)境影響下形成的空間形態(tài)，通過(guò)其3種空間形態(tài)的分析，獲得其“共通空間”。

3.1.2 風(fēng)環(huán)境實(shí)測(cè)分析

(1)共通空間

基于風(fēng)環(huán)境影響下形成的晉東南地區(qū)3種傳統(tǒng)民居空間形式存在共通性。

①院落形式 “四合院”是晉東南地區(qū)采用最多的院落形式，建筑圍合度高，空間利用率好，風(fēng)對(duì)建筑內(nèi)部影響最??；

②入口空間 基于風(fēng)環(huán)境影響下的空間形式—影壁墻、入口設(shè)置玄關(guān)、入口設(shè)置院落空間、入口走道、入口天井；

③天井空間 院落四角設(shè)置“天井”，通過(guò)“煙囪”效應(yīng)促進(jìn)通風(fēng)導(dǎo)流；

④檐廊空間 一進(jìn)院落承受風(fēng)速較大，設(shè)置為“無(wú)前檐廊”建筑立面，保證室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的舒適度，二進(jìn)院落風(fēng)速較低，設(shè)置為“前檐廊空間”，通過(guò)檐廊空間促進(jìn)室內(nèi)外風(fēng)速置換；

⑤建筑層數(shù) 建筑為二層形式，二層層高營(yíng)造的半封閉空間既能保溫防風(fēng)，又能促進(jìn)通風(fēng)導(dǎo)流。

(2)建筑原型

建筑為二進(jìn)二層四合院閣樓式建筑(如圖8所示)；主入口采用“入口天井”形式，位于一進(jìn)院落；一進(jìn)院落四角設(shè)置天井，院落內(nèi)采用無(wú)前檐廊式建筑立面；院落之間采用“玄關(guān)”儀門(mén)進(jìn)行連接；二進(jìn)院落四角設(shè)置天井，院落內(nèi)采用前檐廊式建筑立面[15]。

圖8 傳統(tǒng)民居建筑模型圖

3.1.3 風(fēng)環(huán)境模擬分析

(1)風(fēng)環(huán)境模擬

通過(guò)慈母堂室內(nèi)外風(fēng)速云圖與風(fēng)速矢量圖，以及實(shí)測(cè)與模擬兩組數(shù)據(jù)殘差圖對(duì)比分析(如圖9所示)，驗(yàn)證室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬電池組程序的可行性。

圖9 慈母堂室內(nèi)外風(fēng)速云圖

(2)慈母堂風(fēng)環(huán)境模擬

數(shù)據(jù)量化對(duì)比分析得到，室內(nèi)風(fēng)速殘差值范圍在(-0.1，0.3)區(qū)間，室外風(fēng)速殘差值范圍在(-0.1，0.1)區(qū)間，數(shù)據(jù)隨機(jī)呈散點(diǎn)狀分布在帶狀范圍內(nèi)。差值不大，趨于接近，說(shuō)明實(shí)測(cè)與模擬數(shù)據(jù)擬合良好，驗(yàn)證了模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果的一致性，模擬結(jié)果真實(shí)反映了建筑周邊風(fēng)場(chǎng)情況。進(jìn)一步驗(yàn)證了運(yùn)用Butterfly軟件中室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬電池組程序來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)是可行的。

(3)建筑模型功能空間優(yōu)化對(duì)比分析

通過(guò)驗(yàn)證后的電池組程序?qū)?shí)測(cè)生成建筑模型的不同功能空間優(yōu)化對(duì)比分析，驗(yàn)證建筑模型的正確性。

①天井空間

模擬結(jié)果分析表明，院落空間有天井空間，院落風(fēng)場(chǎng)穩(wěn)定，風(fēng)速平穩(wěn)，風(fēng)環(huán)境舒適度高；無(wú)天井空間，院落風(fēng)場(chǎng)紊亂，風(fēng)速時(shí)高時(shí)低，風(fēng)環(huán)境舒適度低，且易形成“回旋風(fēng)”；室內(nèi)有天井空間時(shí)，促進(jìn)風(fēng)速流通，調(diào)節(jié)了室內(nèi)風(fēng)速，增加了室內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適度；無(wú)天井空間時(shí)，風(fēng)場(chǎng)不穩(wěn)定，室內(nèi)空間受到風(fēng)場(chǎng)影響，風(fēng)環(huán)境舒適度低；天井空間形成“煙囪效應(yīng)”，促進(jìn)風(fēng)速的流動(dòng)循環(huán)，提高了內(nèi)部空間風(fēng)環(huán)境舒適度。因此，有天井空間的風(fēng)環(huán)境舒適度優(yōu)于無(wú)天井空間(如圖10、11所示)。

圖10 有天井空間模擬結(jié)果對(duì)比圖

圖11 無(wú)天井空間模擬結(jié)果對(duì)比圖

②院落空間優(yōu)化對(duì)比分析

模擬結(jié)果分析表明，一進(jìn)院落風(fēng)速較大，在距地面高度1.5 m處風(fēng)速較高，人體舒適度低；二進(jìn)院落風(fēng)場(chǎng)相對(duì)流通靈活，整個(gè)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速適宜，人體舒適度高；三進(jìn)院落風(fēng)速呈遞減狀態(tài)，院落空間封閉，風(fēng)速較低，風(fēng)環(huán)境流動(dòng)性差，人體舒適度低。綜上，風(fēng)環(huán)境舒適度由高到低為二進(jìn)院落＞一進(jìn)院落＞三進(jìn)院落(如圖12所示)。

圖12 院落空間模擬結(jié)果對(duì)比圖

③前檐廊空間優(yōu)化對(duì)比分析

由模擬結(jié)果分析可知，無(wú)前檐廊空間，室內(nèi)與室外風(fēng)速較低，風(fēng)速較大的地區(qū)采用無(wú)檐廊空間形式，降低周邊風(fēng)對(duì)建筑空間的影響，提高空間舒適度。有前檐廊空間，室內(nèi)空間開(kāi)敞，風(fēng)速較低的地區(qū)采用有前檐廊空間形式，促進(jìn)室內(nèi)外風(fēng)速流通，提高室內(nèi)舒適度。因此，建筑的前檐廊空間應(yīng)結(jié)合建筑空間的圍合度以及周邊風(fēng)場(chǎng)情況，來(lái)決定具體的設(shè)置方式(如圖13所示)。基于對(duì)慈母堂的風(fēng)環(huán)境模擬分析，其建筑四角應(yīng)設(shè)置天井空間，并采用二進(jìn)院落的空間形式。其中，一進(jìn)院落設(shè)置無(wú)前檐廊空間、二進(jìn)院落設(shè)置有前檐廊空間的建筑形式均能形成最高舒適度的風(fēng)環(huán)境。

圖13 有無(wú)前檐廊空間模擬結(jié)果對(duì)比圖

3.2 風(fēng)環(huán)境驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析

3.2.1 天井空間

由于晉東南地區(qū)的民居建筑層數(shù)普遍為二層，建筑內(nèi)院落較深且空間封閉，易導(dǎo)致建筑中風(fēng)流動(dòng)性變差。通過(guò)建筑自身圍合出“樓梯—天井—風(fēng)口”空間體系，形成“煙囪效應(yīng)”，促進(jìn)通風(fēng)導(dǎo)流，調(diào)節(jié)院落風(fēng)場(chǎng)，保證了建筑室內(nèi)外活動(dòng)空間的風(fēng)環(huán)境舒適度。

結(jié)合院落空間形狀設(shè)置天井空間大小，如院落空間較深且面積較小時(shí)，則在四角設(shè)置面積較大的天井空間，通過(guò)較大天井調(diào)節(jié)其狹小的空間風(fēng)環(huán)境；如果院落空間面積較大，則設(shè)置較小天井促進(jìn)風(fēng)的流動(dòng)(如圖14所示)。

圖14 院落大小與天井大小關(guān)系圖

3.2.2 院落空間

院落個(gè)數(shù)與風(fēng)環(huán)境舒適度關(guān)系呈正態(tài)曲線分布——院落個(gè)數(shù)增多，風(fēng)速增高，風(fēng)環(huán)境舒適度增加。但當(dāng)院落個(gè)數(shù)增加到一定程度時(shí)，隨著院落封閉程度逐漸提高，風(fēng)環(huán)境舒適度反而會(huì)降低。合理的院落個(gè)數(shù)一般控制在二進(jìn)院落，其風(fēng)環(huán)境最為舒適，其次為三進(jìn)院落、一進(jìn)院落形式。

3.2.3 檐廊空間

檐廊空間可調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適度，其設(shè)置需要結(jié)合建筑場(chǎng)地周邊風(fēng)速大小確定。院落風(fēng)速大、室內(nèi)風(fēng)速增加，則建筑立面不設(shè)置前檐廊空間，保證室內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)定及風(fēng)環(huán)境的舒適度；院落風(fēng)速較低，使得室內(nèi)風(fēng)速較低，設(shè)置前檐廊空間增加室內(nèi)外風(fēng)流通，保證室內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適度(如圖15所示)。

圖15 風(fēng)速大小與前檐廊設(shè)置關(guān)系圖

3.2.4 入口空間

入口空間設(shè)計(jì)需考慮周邊風(fēng)環(huán)境對(duì)于建筑的影響。風(fēng)環(huán)境影響下的入口形式如圖16、17所示。

圖16 晉東南民居入口形制圖

圖17 入口空間形式圖

入口空間形式包括:

①主入口 設(shè)于建筑背風(fēng)面；

②入口走道 通過(guò)走道空間——悠長(zhǎng)的走廊，層層降低風(fēng)速；

③入口天井 通過(guò)“煙囪效應(yīng)”，將入口風(fēng)直接導(dǎo)入室外，降低風(fēng)速對(duì)建筑院落的影響；

④入口院落 形成“風(fēng)速緩沖空間”，通過(guò)院落的阻擋降低進(jìn)入建筑內(nèi)部的風(fēng)速；

⑤入口玄關(guān) 院落之間的入口形式設(shè)為類似于“玄關(guān)”的空間，緩解兩進(jìn)院落之間的風(fēng)環(huán)境的相互影響，降低高風(fēng)速院落對(duì)低風(fēng)速院落的風(fēng)速影響；

⑥入口影壁墻 設(shè)置影壁墻直接阻擋風(fēng)，改變風(fēng)的走向及風(fēng)速，來(lái)緩解入口風(fēng)對(duì)于建筑的影響。

3.2.5 風(fēng)環(huán)境對(duì)建筑層數(shù)的影響

建筑層數(shù)與院落封閉程度相關(guān)。建筑層數(shù)越高，建筑院落越封閉，風(fēng)的流動(dòng)性越差。以2.8 m作為標(biāo)準(zhǔn)層層高，對(duì)于炎熱或者風(fēng)速較低的地區(qū)，采用一層建筑層高；風(fēng)速較高的地區(qū)常年季風(fēng)盛行，采用層數(shù)較高的建筑阻擋周邊風(fēng)對(duì)建筑空間的影響，營(yíng)造良好的室內(nèi)風(fēng)環(huán)境。二層建筑層高既能防風(fēng)保溫，又能通風(fēng)導(dǎo)流，是較優(yōu)的基于風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)的空間形態(tài)。建筑層數(shù)須根據(jù)周邊風(fēng)速大小以及建筑功能空間對(duì)風(fēng)環(huán)境的需求設(shè)置(如圖18所示)。

圖18 建筑層數(shù)與風(fēng)環(huán)境關(guān)系圖

4 結(jié)論

通過(guò)上述研究可知:

(1)晉東南地區(qū)合院式民居建筑的最優(yōu)模式為二進(jìn)式院落，主入口采用“入口天井”形式，一進(jìn)院落四角設(shè)置天井、院落內(nèi)采用無(wú)前檐廊式建筑立面，院落之間采用“玄關(guān)”儀門(mén)進(jìn)行連接，二進(jìn)院落四角設(shè)置天井，院落內(nèi)采用前檐廊式建筑立面。

(2)一進(jìn)院落風(fēng)速較大，在人行1.5 m處風(fēng)速較高，人體舒適度低；二進(jìn)院落風(fēng)速適宜，人體舒適度高；三進(jìn)院落風(fēng)速呈遞減狀態(tài)，風(fēng)環(huán)境流動(dòng)性差，人體舒適度低。以2.8 m作為標(biāo)準(zhǔn)層層高，二層層高最為舒適。

(3)建筑天井空間與院落空間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。晉東南典型合院建筑合理的院落個(gè)數(shù)一般控制在風(fēng)環(huán)境最為舒適的二進(jìn)院落，設(shè)置前檐廊空間可增加室內(nèi)外風(fēng)流通，保證室內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適度。