閩東山區傳統村落公共空間冬季小氣候實測研究
——以洋頭村為例

陳 玄， 劉烘德， 王雨晨， 謝祥財

(福建農林大學園林學院，福建福州 350002)

[通信作者]謝祥財(1974～)，男，博士后，副教授，研究方向為水環境與景觀規劃設計。

自我國加快城鄉建設進程以來，社會發展及生產活動破壞了很多原生氣候環境。傳統村落是千百年來人們居住生活的場所，經年演變發展后形成具有地域性的、適應本土的人居空間環境，其中蘊含著的小氣候設計經驗價值，對傳統村落保護與發展以及村落公共空間小氣候的優化與設計具有重要意義。

閩東地處中亞熱帶海洋性季風氣候，山區具有山地氣候，夏季濕熱多雨，秋冬光溫互利、寒冷不均。氣候條件是室外人體舒適感受的最主要影響因素，小氣候也稱微氣候，是指在大氣候環境相同的范圍內，受下墊面結構、空間布局、景觀要素等因素的影響而在近地面空間形成的氣候條件[1]。人體御寒與保溫是冬季室外活動不可忽視的問題，討論在寒冷氣候條件下洋頭村公共空間小氣候營造與優化的具體手法，從小氣候角度為閩東山地傳統村落公共空間規劃提供參考。

1 實測方案

1.1 村落公共空間概況

閩東山區傳統村落按自然水系與村落位置關系可分為水環繞型村落、水穿越型村落、鄰接水型村落等[2]，洋頭村作為鄰接水型村落的代表在閩東山區村落中具有典型性。洋頭村依山而建，三面環山，水圳系統將山泉水引入村內，串聯形成環狀網絡。四季分明，雨熱同期，冬季盛行偏北風。村落背靠山地，內部小氣候較為穩定，形成相對獨立的舒適人居氣候環境。

從人居角度依照村民的行為活動需求和空間使用功能，將洋頭村公共空間劃分為居住、通行和停駐空間三類。居住空間主要指前廳庭院，是鄰里間串門的場地；通行空間主要包括街巷、道路等空間，起到交通連接、交談的作用，村民在該空間停留時間較短；停駐空間主要指村民聚集、集會、休閑娛樂等公共活動空間，村民停留時間較長且目的性更強。

1.2 實測方法及內容

本次現場實測選擇在冬季最冷月12月的晴朗少云天氣進行，測試日為2019年12月7～9日，測試時段為每日8:00～17:00。標記好樣地測點，采用定點走動觀測的方法，測量距地1.5m處的小氣候數據，并每小時逐時記錄一次。在洋頭村公共空間各測點1.5m高處設置實測儀器，采用泰仕太陽輻射儀、衡欣溫濕度測試儀以及標智風速儀，分別測量各測點太陽輻射、空氣溫度、相對濕度及風速。

1.3 測點選擇

在三類空間中分別選擇差異性較大的測點10個，研究小氣候變化特征以及不同空間布局和景觀要素對小氣候要素的影響。各測點在村落中的位置見圖1，基本情況見表1。

圖1 洋頭村測點平面位置

2 實測結果與分析

2.1 太陽輻射

洋頭村公共空間各測點實測時段的太陽輻射變化曲線(圖2)，呈中間高兩端低的單峰型特征。通過對比，午間12:00～13:00太陽輻射最強烈，17:00各測點太陽輻射均接近零。日均值從高到低依次為渠邊步道(281.85w/m2)、魚池(280.9w/m2)、祠堂前廣場(214.95w/m2)、溪畔游憩地(95.23w/m2)、石巷(92.38w/m2)、民宅庭院(85.9w/m2)、宅前小巷(80.82w/m2)、古厝庭院(70.76w/m2)、林蔭步道(40.07w/m2)、古橋(37.83w/m2)。太陽輻射量較大的測點為頂部無遮蔽的渠邊步道、魚池和祠堂前廣場，偏小的均為半遮蔽空間，最小為全遮蔽的古橋和林蔭步道。

表1 洋頭村測點平面位置

圖2 各測點逐時太陽輻射變化

2.2 空氣溫度

各測點空氣溫度逐時變化曲線(圖3)變化趨勢接近，呈“早低午高晚低”單峰型變化。測試期間大氣溫度日均最高溫為16.2 ℃，日均最低溫為8.3 ℃。通過對比可以得出，各測點最高氣溫主要集中在14:00，溫差最大為魚池與古厝庭院，最大差值達到3.9 ℃。對氣溫優化效果最好的是魚池，在測量時段均高出所有測點各時刻溫度平均值2.7 ℃；其次為渠邊步道，在10:00～17:00氣溫高出同時刻全測點溫度平均值1.5 ℃。石巷、宅前小巷的氣溫變化和緩，稍高于全測點氣溫平均值；古橋、林蔭步道、溪畔游憩地、祠堂廣場的氣溫變化跨度較大，午間時段感覺較溫暖；庭院空間氣溫略低于全測點氣溫均值。

圖3 各測點逐時空氣溫度變化

2.3 相對濕度

空間中的相對濕度指單位體積空氣內所含水氣密度與同種溫度條件下飽和水氣密度的百分比值[3]。研究證實相同氣溫條件下，相對濕度升高，人體表面溫度隨之升高，通常相對濕度為40 %～60 %RH的人體熱舒適感受較好[4]。對比各測點相對溫度逐時變化曲線(圖4)，變化趨勢呈兩端高中間低的特點。冬季石巷、宅前小巷、溪畔游憩地的相對濕度最優，在測量時段處于較舒適數值范圍。古橋、林蔭步道在10:00～15:00的相對濕度較適宜，同等條件下，植物覆蓋面積多的測點相對濕度更高。渠邊步道、魚池、祠堂前廣場的相對濕度變化較大，最高時超過70 %，最低時少于40 %。庭院空間相對濕度普遍偏低。

圖4 各測點逐時相對濕度變化

2.4 風速

空氣流動產生繁榮風速變化對人體熱舒適感覺有重要影響，冬季室外風速小能減緩人體散熱水平。洋頭村冬季盛行偏北風，分析各測點在測量時段的日平均風速變化圖(圖5)，各測點1.5m高處的風速均低于2.45m/s，在風力等級中屬于2級(輕風，風速1.6～3.3m/s)以下，主要為0級(無風，風速0～0.2m/s)和1級(軟風，風速0.3～1.5m/s)[5]。各測點平均風速均低于測試期間大氣日平均風速(2級)，迎風面受阻擋的宅前小巷和石巷對風速優化效果最佳，風速保持在0.15m/s以內。溪畔游憩地、祠堂前廣場為開敞空間，風速較大且變化較快。

圖5 各測點風速變化

2.5 人體舒適度指數

人體“熱舒適”是人在所處環境中不感到寒冷與炎熱時的狀態[6]，一般用人體舒適度指數進行定量分析評價，國內外針對人體舒適度的研究提出了溫濕指數、生理等效溫度、濕球黑球溫度指數等計算方法，本文采用學者金琪提出的適用于夏熱冬冷地區的人體舒適度指數計算公式[7]，公式如下：

I=1.8T-0.55(1.8T-26)(1-RH)-3.2 +32

式中:I為人體舒適度氣象指數；T為空氣溫度(℃)；RH為相對濕度(%)；V為風速(m/s)。

運用公式，計算各測點逐時人體舒適度指數，結果見表2。依據人體舒適度指數等級劃分表(表3)，可以看出洋頭村公共空間各測點在測試時段基本屬于較舒適感受的范圍，小氣候優化效果較好。

表2 各測點人體舒適度指數

表3 人體舒適度等級劃分(冬季)

3 空間單元與小氣候關系分析

山石、水體、植物、建筑等景觀要素的組合可以構成不同的空間單元，對小氣候的調控與營造效果各異。結合上文研究，對三類空間中的空間單元作進一步分析，研究其小氣候優化的營造理法。

3.1 居住空間單元分析

民宅庭院與古厝庭院是由四面建筑墻體圍合形成的封閉空間單元，天井起到納陽、通風的作用，上空部分受到房檐遮擋。在冬季，庭院主要通過天井接收陽光，太陽輻射量較低。四面墻體使空間中風速基本為零，滿足冬季保暖控溫的需要。庭院空間冬季氣溫變化相近，但由于民宅庭院中盆栽的調節作用，氣溫在13:00～17:00時略高于無綠化的古厝庭院，濕度條件也更高。

3.2 通行空間單元分析

3.2.1 石巷與宅前小巷

石巷與宅前小巷均為偏東西走向，是兩側被民居墻體圍合的半封閉空間單元。屋檐遮擋部分天空，太陽輻射照入角度受限，冬季測量時僅在9:00～13:00太陽輻射量較大。巷子位于村落腹地，加之地面石材鋪地能吸收較多太陽輻射，具有良好保溫性，空間氣溫得到提升。水渠能增大空間濕度，測試時段石巷濕度保持在人體舒適范圍，宅前小巷在16:00～17:00超過60 %。冬季偏北風被建筑阻擋，風環境僅為1級。

3.2.2 渠邊步道

渠邊步道寬2m，偏南北走向的開敞空間單元，偏西側有50cm寬的水渠，空間內景觀要素較單一。頂部空間無遮蔽，太陽輻射量大，在測量時段氣溫較高，混凝土鋪地能緩慢釋放吸收的熱能從而維持空間氣溫，人體感受較溫暖。水渠發揮增濕作用，將濕度調控在舒適區間。雖然步道與冬季風向同向，但寒流到達村落腹地受到層層建筑阻隔，風速減緩，人體體表感受良好。

3.3 停駐空間單元分析

3.3.1 魚池

魚池空間面積約14.7m2，水體面積占5.9m2，池西側與北側為3m高的石砌擋墻，東側為空曠場地，形成半封閉空間單元。魚池上空無遮蔽，冬季太陽輻射值較高，氣溫隨太陽輻射增大而升高?；炷龄伒啬芎芎玫貎Υ婕吧l熱量，日均氣溫12.8 ℃為全測點最高。較大面積的水體增濕效果更顯著，空間濕度偏高，在10:00～14:00時較舒適。擋墻作為屏障將空間置于背風處，空氣流動減少，風速較小。

3.3.2 祠堂前廣場

祠堂前廣場面積約235.5m2，廣場前水池面積為127.2m2，空間中景觀要素較少，為開敞空間單元。在冬季，空間頂部開闊，吸收的太陽輻射較多，但大面積水體的降溫增濕效應使空間氣溫在早晚時偏低，12:00～15:00時空間溫度升高、濕度降低，人體感覺較舒適。北面較遠處的樹群削減了一定風力，但缺少屏障的開敞廣場空間風環境仍稍大，導致廣場空間舒適度受局限。

4 討論

通過實測可以發現，在以洋頭村為例的閩東山區傳統村落中，山石水體、植物配置與建筑等景觀要素對村落公共空間小氣候環境的優化有著重要作用。

(1)從小氣候日變化圖看出，洋頭村公共空間太陽輻射與空氣溫度變化呈“凸”字單峰型特征，空間相對濕度隨氣溫上升而下降。各項小氣候要素日均數值均為停駐空間最高，通行空間次之，居住空間最低。

(2)作為住宅與室外環境內外連結的封閉空間，庭院中天井在冬季發揮納陽采暖的作用，四面圍合墻體更好避風及保溫。應注意庭院面積尺度，14.1m2的庭院空間其保溫效應較10.5m2略差，但差異很小僅為0.38 ℃。無水體的條件下，應適當種植小灌木或盆栽，保持空間空氣濕度。

(3)頂部無遮蔽的空間太陽輻射量大，適合冬季取暖；地面采用石材、混凝土鋪裝，吸熱保溫效果優，能夠維持空間氣溫。水體與密林組合，空氣濕度大幅提升，在距50cm寬溪水的0.75m處，平均濕度降低3.03 %；距2.25m降低7.6 %。水體與空間面積比值為0.33優于0.2，冬季日均溫度提高0.48 ℃。

(4)停駐空間宜在冬季主導風向上游堆疊小地形或植物群落形成冬季風障，植物比墻體適用范圍廣，落葉大喬木為最佳樹種，兼顧冬季納陽與夏季遮陰。水體與空間面積比值0.4與0.54相比，冬季日均濕度增大5.11 %。

傳統村落公共空間蘊含的小氣候適應性設計，對村民人居生活舒適性具有重要意義，也能在當前鄉村振興建設中發揮積極作用。