吉林省典型朝鲜族村镇民居不...院落布局冬季风环境模拟分析_孙睿珩.pdf

I S S N 1 0 0 9-8 9 8 4C N 2 2-1 3 2 3/N长春工程学院学报(自然科学版)2 0 2 2年 第2 3卷 第4期J.C h a n g c h u n I n s t.T e c h.(N a t.S c i.E d i.),2 0 2 2,V o l.2 3,N o.4 1 4/2 57 7-8 0d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 9-8 9 8 4.2 0 2 2.0 4.0 1 4吉林省典型朝鲜族村镇民居不同院落布局冬季风环境模拟分析收稿日期:2 0 2 2-0 5-2 7基金项目:吉林省教育厅科学技术研究项目(J J KH 2 0 2 1 0 6 7 6 K J)作者简介:孙睿珩(1 9 8 7-),男(汉),长春人,硕士,讲师主要研究建筑技术。孙睿珩(长春工程学院建筑学院,长春 1 3 0 0 2 1)摘 要:朝鲜族民居是我国北方传统民居的重要组成部分,具有显著的地域代表性。以吉林省朝鲜族村镇民居院落为研究对象,总结4种典型朝鲜族村镇民居院落布局形式,利用计算机数值模拟软件F l u e n t模拟冬季不同布局形式院落的风环境,结合风速比评价标准,考虑风影面积、涡流数量等因素,分析院落风环境的优缺点。关键词:朝鲜族民居;院落布局;冬季风环境;数值模拟中图分类号:TU 2 4 1文献标志码:A 文章编号:1 0 0 9-8 9 8 4(2 0 2 2)0 4-0 0 7 7-0 40 引言村镇民居院落的布局模式相较于城市住宅,受自然气候环境的影响更大。根据农村居民的生活习惯,院落是其主要的生产生活、种植养殖、娱乐休闲的户外场所,院落风环境的优劣直接影响到居住者的身体健康和工作效率。延边朝鲜族自治州位于吉林省东部中朝边界地带,区内3 6.3%的人口为朝鲜族,是中国唯一的朝鲜族自治州和最大的朝鲜族聚居地。该区域属于严寒地区,冬季室外气温低、大风频率较高。本文选取朝鲜族村落进行调研,通过对4种典型院落布局形式下的冬季风环境进行数值模拟,分析其风环境的优缺点。1 朝鲜族民居院落概况1.1 院落功能及组成要素朝鲜族民居院落由若干构成要素组成,均由居民的日常生产生活所决定。本文调研地点综合考虑朝鲜族民居院落空间形态和建筑布局形式,通过卫星地图的观测和筛选,选取吉林省内安图县石门镇茶条村、和龙市西城镇名岩村、珲春市密江乡密江村、龙井市智新镇明东村作为对象。通过调查走访,总结院落功能主要有5类,即:生产功能、生活功能、休闲功能、绿化植被及防护功能。生产功能:包括养殖、种植、粮食、农具存放及农机用车停放等,与之相对的功能组成要素为养殖棚、菜地、仓房、农机库及车库等;生活功能:包括住宿、饮食、晾晒、洗漱、如厕等,与之相对的功能组成要素为住房、旱厕等;休闲空能:包括乘凉、打牌等,行为发生比较随机,没有固定的功能要素限定;绿化植被:除院内的农作物及经济作物外,有零星分布的用于改善自家环境的植被绿化,没有固定的功能要素限定;防护功能:即院落围墙,是分隔公共空间与私人院落的围护构件,使整个院落成为一个围合的私密空间,其高度与材质各不相同。如图1所示,根据调研数据,在生产功能中,用于菜园和仓库的比例最高,分别占3 1%和3 0%,家畜和家禽饲养分别为1 8%和1 5%;生活功能中,如厕所占比例最高达到5 2%,其次是晾晒,占到4 1%。图1 院落生产功能与生活功能要素百分比1.2 院落形状及规模通过调研走访,结合数据统计,总结出朝鲜族民居院落的主要形状为:方形院落、矩形院落、条形院落3种。其中方形院落宽度区间为1 62 5 m,长度区间也为1 62 5 m;矩形院落宽度区间为1 62 5 m,长度区间为2 63 6 m;条形院落宽度区间为1 62 5 m,长度区间为4 65 5 m。所以将模拟院落模型简化为:方形院落尺度为2 0 m2 0 m,矩形院落尺度为2 0 m3 0 m,条形院落尺度为2 0 m5 0 m,如图2所示。方形院落 矩形院落 条形院落图2 院落形状及规模示意图1.3 院落布局形式院落布局形式由院落的组成元素的位置决定。依据主房的位置可将院落分为前院、后院、前后院3种,如图3所示。根据前文各要素所占百分比及调研数据,院落布局形式主要由住房、仓房、菜园、旱厕的位置所决定。旱厕考虑到卫生及异味的影响,一般单独布置在与盛行风向垂直的下风向,即院落的东北角,而仓房作为村镇民居主要的存储空间,需与主房有较近的距离以方便使用,主房与仓房的位置关系有:主房与仓房平行布置的“一”字形、主房与仓房垂直布置的“L”型、两个仓房分别垂直布置于主房两侧的“U”字型。综合前述分析,本文所研究的院落布局形式为4种,即:“一”字型(主房与仓房平行);“L”字型1(仓房垂直于主房左侧);“L”型2(仓房垂直于主房右侧);“U”字型(仓库垂直于主房两侧),如图3所示。2 风环境数值模拟方法根据国内外对风环境数值模拟软件应用、验证的研究,以及对数值模拟软件的各种对比分析,本文选择F l u e n t软件作为风环境数值模拟软件(解算器),G a m b i t软件作为建模软件(预处理),T e c p l o t软件作为最新的数据处理软件。图3 院落布局形式示意图2.1 模型的简化数学模型:选择F l u e n t软件中的R NG k-模型,即改进的k-模型。通过将风压数值计算结果与现场实测值进行比较,该模型的R NG k-数值预测结果较好,基本能反映典型钝体结构绕流的复杂流动特性1。几何模型:根据调查结果简化模拟中使用的几何模型,仅保留主房、仓库和围墙。主房尺寸为6 m(宽)1 0 m(长)4.5 m(高);仓房尺寸为4 m(宽)6 m(长)4 m(高);围墙高1.5 m,如图4所示。由于菜园植物高度“L”型2布局“U”型布局“一”字型布局。4 结论通过风环境数值模拟和统计结果可知,不同的院落布局形式对其内部的风速大小、风影区面积有着直接的影响,采用“U”型和“L”型布局形式的院落风环境优于“一”字型布局形式的院落。图1 3 不同院落布局形式风环境比较1)迎风面建筑围合程度越高,院落内风速值越低;2)迎风面建筑数量越多,院落内风影区面积越大。由于吉林省朝鲜族村镇院落处于严寒地区,冬季寒风温度低且持续时间长,对居民院落内空间的使用影响最大,其院落风环境设计应遵循冬季防风为主,夏季通风为辅。综合考虑风速、风影区面积、涡流数量因素,“L”型1院落风环境最佳,可供既有吉林省朝鲜族村镇院落风环境改善和新建院落设计参考。参考文献1 金新阳,杨伟,金海,等.数值风工程应用中湍流模型的比较研究J.建筑科学,2 0 0 6,2 2(5):1-5.2 王福军.计算流体动力学分析 C F D软件原理与应用M.北京:清华大学出版社,2 0 0 4.3 都桂梅.几种典型布局住宅小区风环境数值模拟研究D.长沙:湖南大学,2 0 0 9.4 马剑.群体建筑风环境的数值模拟D.杭州:浙江大学,2 0 0 6.S i m u l a t i o n A n a l y s i s o f W i n t e r W i n d E n v i r o n m e n ti n D i f f e r e n t C o u r t y a r d L a y o u t o f T y p i c a l K o r e a n R u r a l F o l k H o u s e s i n J i l i n P r o v i n c eS UN R u i-h e n g(S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e,C h a n g c h u n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 1,C h i n a)A b s t r a c t:K o r e a n f o l k h o u s e s a r e a n i m p o r t a n t p a r t o f t r a d i t i o n a l f o l k h o u s e s i n n o r t h e r n C h i n a,w i t h s i g n i f-i c a n t r e g i o n a l r e p r e s e n t a t i o n.T a k i n g K o r e a n v i l l a g e s a n d t o w n s i n J i l i n P r o v i n c e a s t h e r e s e a r c h o b j e c t,t h i s p a p e r s u mm a r i z e s f o u r t y p i c a l l a y o u t f o r m s o f K o r e a n v i l l a g e s a n d t o w n s,s i m u l a t e s t h e w i n d e n v i r o n m e n t o f c o u r t y a r d s w i t h d i f f e r e n t l a y o u t f o r m s i n w i n t e r b y u s i n g t h e c o m p u t e r n u m e r i c a l s i m u l a t i o n s o f t w a r e F L U E NT,a n d a n a l y z e s t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f t h e w i n d e n v i r o n m e n t o f c o u r t y a r d s i n c o m b i-n a t i o n w i t h t h e e v a l u a t i o n s t a n d a r d o f w i n d s p e e d r a t i o a n d c o n s i d e r i n g t h e f a c t o r s s u c h a s w i n d s h a d o w a r-e a a n d v o r t e x n u m b e r.K e y w o r d s:K o r e a n f o l k h o u s e s;o u r t y a r d l a y o u t;w i n t e r w i n d e n v i r o n m e n t;n u m e r i c a l s i m u l a t i o n08长春工程学院学报(自然科学版)2 0 2 2,2 3(4)