刘小虎1，刘晗2，艾勇2
    1华中科技大学建筑与城市规划学院 (430074)
    2武汉大学城市设计学院(430072)

 

    摘 要：本文研究的目的是从被动式通风的角度，对鄂南 民居中比较典型的风水 规则做出评估。鄂南民居中的这些风水规则，有些有利于创造更舒适的室内环境，有些有利于节能，有些则基本属于迷信。但是这方面的研究很少给出科学性的结论。在本研究中，通过建立三维模型，借助对不同季节风速风向的软件模拟，笔者对一些典型的风水规则进行了测试，如天井 的位置和尺寸、地平面应该逐渐抬高等，并惊异地发现了一种与文丘里效应相媲美的通风效应，笔者将其命名为“昌”字效应。本文最后提出风水理论中这些有价值的被动式通风策略完全可以在当前的房屋建设中得到更多的应用。

 

“Chang” Effect——Computer Simulation of Passive Ventilation Strategies in Fengshui Rules
Liu Xiaohu1, Liu Han2, Ai Yong2
1. School of Architecture & Urban Planning, Huazhong University of Sci. & Tech., Hubei, PRC, 430074. 2. School of UrbanStudies, Wuhan University, Hubei, PRC, 430072
Abstract
     The purpose of this paper is to investigate the most efficient passive ventilation strategies in Fengshui rules of Enan traditional houses. There are many Fengshui rules in Enan traditional houses that located in southern Hubei province, China. Some of these rules contribute to create a more comfortable interior space, some are energy saving strategies, some are just superstitions. However, there are very few studies giving scientific analysis on these rules of the traditional houses in this particular area. In this study, we built up computer models of a group of typical Enan traditional houses. At the same time, we simulate the wind direction and air flow of this area in different season and analyse the passive ventilation strategies been known as Fengshui rules, e.g. the number, size and position of the sky-wells, different ground levels from the entrance to the hall, etc. We marveled that there is a ventilated effect inside Enan Fengshui rules that can compare with Venturi effect, which we named as “chang” effect. Furthermore, this paper suggests the future use of these strategies in contemporary houses, though many of these rules are no longer applied in today’s construction system in China.

Keywords: Fengshui, passive ventilation, traditional houses, computer simulation, “chang” effeca

作者简介：刘小虎，男，1973年生。土家族，湖北人。华中科技大学建筑与城市规划学院讲师，加拿大不列颠哥伦比亚大学访问学者。主要研究方向是数字建筑和数字城市、生态建筑。

关键词：风水 被动式通风 民居 计算机模拟 “昌”字效应

1．引言
   人需要呼吸，这是个简单得不用再说的道理。建筑作为日常生活的承载物，应该为人们提供新鲜的空气和舒适的环境。同时，它作为人在自然界中的庇护所，也扮演着人和自然联系的中介，因此建筑也需要呼吸。然而技术的发展往往是一把双刃剑。空调技术就是一个典型的例子。不可否认，空调的诞生是建筑技术的巨大进步，标志着人类从被动适应自然气候到可以主动控制建筑微气候。然而，对空调技术的过分依赖和不加限制地滥用，诱发了很多弊端。除了大量能耗、空气污染、热污染、声污染，空调依赖的封闭环境使人们呼吸的新鲜空气量大大减少。因此当非典疫情爆发之时，空调环境变成了疾病传播的催化剂。在经历了血的教训之后，自然通风 才重新得到人们的重视。
2．风水的道法自然和迷信因素
   图 1: 汉字中的“昌”字，有繁荣、昌盛、兴旺的含义。

    自然通风是一项古老的技术，在世界各地乡土建筑中都有绝妙的应用。中国各地传统民居因地制宜、结合不同气候创造的各式各样的被动式通风方式，代表先人对气候经验的总结，更值得学习和发掘。在这些方式中，还可以透视出古人与自然的和谐共处——在几千年的农耕文明中，中国人的生存与生产始终依赖于自然，因此中国传统文化始终强调天人合一，人和自然是不可分割的整体，而不是人对自然的征服。中国古代的风水理论就包含这种道法自然的生态观念，[1]这和强调自然通风的原则是一致的。

    然而经过几千年的民间发展，风水理论中也不可避免地包含了许多迷信的思想。在关于房屋布局的各种各样的规则之中，究竟有哪些是科学的，合理的，有哪些其实并没有科学根据，而只是人们为了找到一个说法，或者纯粹只是因为迷信？今天我们有没有可能通过科学手段对风水理论中的一些原则进行评估？
     风水学是一门综合学问，集天文学、地理学、环境学、建筑学、园林学、伦理学、预测学、美学于一体，［2］对它的分析也需要从不同方面综合进行。本文尝试从通风的角度，对鄂南民居（以通山为代表）中一些主要的风水理论的被动式通风效果做出客观的评估。
3. 计算机模拟及结果
3.1 当地气候
    鄂南地处中纬度地带，具有典型的亚热带季风气候特征。据 1958—1980年气象资料记载，年平均气温为16.8℃，极端最低气温 零下15.4℃(1961年1月31日)，极端最高气温41.4℃(1959年8月23日)。年平均日照时数1879.6小时，日照百分率为42％。历年最多风向为东南风，年平均风速2.6米／秒，年平均频率10％，全年春暖、夏炎、秋凉、冬冷，四季分明，阳光充足，雨量充沛，无霜期长。

3.2 “昌”字布局和“昌”字效应
3.2.1 “昌”字布局
    鄂南民居中天井的模式变化多样，有单天井、双天井和多天井。一般的小型民居只有一个天井，中型民居有两个以上天井。在大多数情况下建筑物按照南北向布置，前后天井沿中轴线从南到北铺开。因此一般情况下，南天井属于前天井，北天井属于后天井。
    在当地民间流传的风水原理中，有一个原则是后天井应该比前天井窄（主要指双天井民居），原因是这样的组合形状看起来像汉语中的“昌”字（见图 1），住在其中的家庭会昌盛、繁荣（“昌”字在汉语中是繁荣、昌盛、兴旺的意思）。如果仅仅是因为房屋的形状像一个吉利的字就会带来好运气，那么这一原则的合理性就应该受到质疑（见图 2）。但是这样的“昌”字式布局有没有包含有效控制通风的合理性呢？

3.2.2 计算机模拟
我们选取了一栋普通的双天井民居——舒宅来进行模拟（见图 3），严格按照舒宅的尺寸建立了3D模型，用CFD软件对这种“昌”字式布局进行了模拟。由于当地通常的民居都有较为封闭的外墙围护，门窗洞口较小。为了排除其他因素的干扰，我们建立的3Ｄ模型仅仅保留了前后天井和两个天井中间的厅，而封闭了所有门窗洞口（见图 4）。现状中舒宅按南北向布置，北天井比南天井进深浅，面宽窄。为了方便理解，以下把北天井称为小天井，南天井称为大天井。模拟表明（见表一）：

 

 

 

（1）在前后天井的布局模式中，上风向的天井主要作为进风口，下风向的天井主要作为出风口（见图 5）。对于双天井模式的这种进风原理薛佳薇等、钟伟祥 也曾经提出过。[3]

（2）在同样的风速条件下(3m/s)，当风向为从大天井吹向小天井方向时，大厅中的风速高，风流量大，反之则风速低，风流量小。前者的风速是后者的2.4倍。由于开口大小不变，大厅中心的风速变化就能说明整体建筑的进风量。

（3）大天井、小天井、大厅三者相比，在两种风向下大厅中的风速差值最大，大天井中的风速差别次之，小天井中的风速较为稳定。
（4）大天井、小天井、大厅三者相比，在同样的风速条件下，当风向为从大天井吹向小天井方向时的风速差别大，反之则风速差别小，内环境气候相对稳定。
3.2.3 “昌”字效应
   由以上的模拟实验数据可以看出，鄂南民居的风水理论中所提出的这种“昌”字布局，并不只是一个吉利的说法，从控制自然通风的角度来看，它也是非常站得住脚的。在鄂南一带夏季的主导风向是东南风，冬季的主导风向是北风。当建筑物从南到北平行于风向布置，天井的开口由大变小的时候，对于两个天井之间的大厅，在夏季会增大通风量，使作为主要家庭生活空间的大厅相当凉爽。在冬季则会减小通风量，而且两个天井和大厅的风速变化不大，这样有利于形成相对稳定的室内小气候。
    因此，笔者在此提出一种新的通风效应——“昌”字效应。“昌”字效应和文丘里效应有类似之处。不过和文丘里效应不同，“昌”字效应用于在平面上沿轴线铺开的建筑体量之间，当建筑物采用两个或多个天井相连接的模式，当风向为从大天井吹向小天井时方向，则天井之间的自然通风量增加；反之，则自然通风量减少。应用于建筑布局，如果冬季主导风向和夏季主导风向相反，把比较大的天井布置在夏季主导风向方向，则夏天气流增强，冬天气流减缓，使室内环境冬暖夏凉。
事实上，对“昌”字效应的利用并不仅仅是在鄂南民居中存在，在中国南方大部分地区的民居中，由前到后的天井（庭院）系列都会按照这种前大后小的布局方式来设置。在曾建平 的文章中曾经提到广东潮汕民居的风水中的这种“昌”字式的布局模式,[4] 覃彩銮 则指出广西壮族民居中也有“昌”字式的布局要求。[5]当然，在风水中要求房屋按照“昌”字布局，除了对自然通风的利用，还包含着对屋主繁荣昌盛的祝福。这也是中国古代文化所特有的一种表达方式。
3.3 地平面前低后高
    按照风水要求，好的房屋地平面还应该从前到后逐渐抬高。从对自然通风的控制来看，这样的布局方式也是非常科学的。由于大部分民居都是面向南方，南方低（夏季主导风向），北方高（冬季主导风向），则夏天的进风量大、风速高，冬天的进风量小、风速低，室内环境因此符合人们夏天需要大量通风来降温、冬天减少通风来保温的需要.我们同样利用舒宅的3D模型进行模拟，舒宅的的地平面由南到北抬高了将近1m（见图 6）。对比由南到北地平面抬高和保持水平这两种情况。模拟数据显示，相对于水平地面，地平面由南到北抬高1m时，大厅中夏天的风速增加11%，冬天的风速减小了9%。如表二所示:

 

 

3.4 房屋不能面向正南
    在鄂南民居中还流传着房屋方向不能面朝正南的说法。根据当地的主导风向(东南风)，模拟得出面向正南的房屋通风量要略小于面向东南的房屋。但是，对于这一理论，笔者以为,CFD模拟很难有说服力。鄂南本来就是一个很大的范围，各个村庄的主导风向也变化多样，甚至有夏季主导风向是西南风的例子,为什么偏偏不能朝向正南？张良皋 先生在《武陵土家》中提到在鄂西民居中也有这种讲究，他指出，这是民间工匠迫于条件的限制，难以将房屋的方向对准正南而编造的理由。[6]笔者推测，还有另外一方面的原因是封建等级制度的结果，在过去的中国，只有宫廷建筑和宗庙建筑才能够面朝正南方向。

4．总结
    在鄂南民居中所包含的风水理论，虽然有一些属于迷信，但也有一些是非常精妙的被动式通风策略，如"昌"字布局。在今天的房屋建筑中，当建筑物出现前后多个庭院的时候，一般都是按标准轴线柱网对齐，而很少有大小之分，这就忽视了冬季和夏季对通风的不同要求。鄂南民居古代风水理论中所包含的“昌”字效应等被动式通风策略，比按照轴线对齐的现代庭院布局要高明得多。这是值得我们学习的古老的、却也是先进的经验。本文中所作的模拟，仅仅是风水理论的冰山一角。在未来，我们还会从不同的角度对更多的风水理论进行模拟和科学分析，以期从其中提炼出那些真正有价值的原则。
参考文献

[1] 王其亨 主编. 风水理论研究. 天津：天津大学出版社, 1992.
[2] 亢亮,亢羽. 风水与建筑.天津:百花文艺出版社,1992.
[3] 钟伟祥. 谈谈天井. 建筑技术及设计. 2002(1)：32-35
[4] 曾建平. 潮汕民居的美学意蕴. 汕头大学学报人文社会科学版. 2003(5): p103-108
[5] 覃彩銮. 试论壮族民居文化中的“风水”观. 广西民族研究. 1996(3): 68-74
[6] 张良皋. 武陵土家. 生活·读书·新知三联书店，2001