模拟结果与分析
3.1组群尺度风环境
3.1.1山地地形分析
组群尺度采用“分步模拟”的方法，首先对组群室外风场进行整体模拟，输入初始风速1.290m/s、风向SSE，获取民居室外风场，并于建筑室外10m高度的风场处布置风速传感器输出风速。
民居室外风场（图7）表明：风场经过山地地形后，风速、风向发生了一定的变化，这主要受山体形态、高度等因素的影响。其中：后垅厝、上隔兜厝受到东侧山体的影响，民居室外风向发生变化，由初始风向SSE过渡为SE、南风（S）；其余4座民居建筑周边山体顺应来风方向，并未对外部风向产生影响（表1）。
在风速上，聚落顺地势逐级引导风场，局部区域山体与山体、建筑之间的狭窄地带，产生了“狭管效应”，使风速明显增强，增加值维持在0.130~0.480m/s。其中，仅后垅厝受到山体形态阻挡及南侧建筑的影响，形成了大面积的风影区，使得整体风速减弱至0.610m/s，并随之出现了涡流。
民居室外风场（图7）表明：风场经过山地地形后，风速、风向发生了一定的变化，这主要受山体形态、高度等因素的影响。其中：后垅厝、上隔兜厝受到东侧山体的影响，民居室外风向发生变化，由初始风向SSE过渡为SE、南风（S）；其余4座民居建筑周边山体顺应来风方向，并未对外部风向产生影响（表1）。
在风速上，聚落顺地势逐级引导风场，局部区域山体与山体、建筑之间的狭窄地带，产生了“狭管效应”，使风速明显增强，增加值维持在0.130~0.480m/s。其中，仅后垅厝受到山体形态阻挡及南侧建筑的影响，形成了大面积的风影区，使得整体风速减弱至0.610m/s，并随之出现了涡流。
其次，以输出风速作为初始数值对6座民居室内风场进行模拟分析。
考虑到山地民居的特殊性，遂将建筑本体及其长、宽的3倍范围所处环境进行整体模拟，并依据风环境模拟结果绘制出民居室内风场及统计各测速点风速（图8，表2）。
考虑到山地民居的特殊性，遂将建筑本体及其长、宽的3倍范围所处环境进行整体模拟，并依据风环境模拟结果绘制出民居室内风场及统计各测速点风速（图8，表2）。
3.1.2建筑朝向分析
闽中地区传统民居的建筑朝向很大程度取决于山水环境，多呈现“因形就势、不拘方位”的特征，除上隔兜厝完全坐北朝南外，其余建筑均在东西方向有一定的偏移，如延陵堂坐西北朝东南（图2）。
究其缘由，则是秉承“背山面水”的营造理念，每座建筑背有靠山、前有秀水[20]。此外，民居主入口门庭，一律正对山涧小溪来水方向，古人云“山主贵、水主福”，此做法暗含吸引财气、为己所用的寓意。由于6座民居建筑择址不同，可通过比较各个民居来流风向与建筑朝向的关系，揭示建筑朝向对民居风速、风向的影响。
依据上隔兜厝、延陵堂、前垅厝民居室内风场及各测速点风速值可知（图8，表2）：上隔兜厝初始风速为1.630m/s，气流进入民居内部风速维持在0.100~0.637m/s，来流风向与中轴、大通沟平行，民居纵向进风量较大，民居整体通风性能较优。而延陵堂初始风速亦是1.630m/s，气流进入民居内部风速维持在0.027~0.749m/s，相较上隔兜厝整体风速略大，这主要是来流风向顺应东西向井巷开口，使得风可以源源不断地通过东西向井巷涌入民居内部，以补偿非传统南北朝向民居纵向进风量减少的情况，使得风速保持在较高水平。
究其缘由，则是秉承“背山面水”的营造理念，每座建筑背有靠山、前有秀水[20]。此外，民居主入口门庭，一律正对山涧小溪来水方向，古人云“山主贵、水主福”，此做法暗含吸引财气、为己所用的寓意。由于6座民居建筑择址不同，可通过比较各个民居来流风向与建筑朝向的关系，揭示建筑朝向对民居风速、风向的影响。
依据上隔兜厝、延陵堂、前垅厝民居室内风场及各测速点风速值可知（图8，表2）：上隔兜厝初始风速为1.630m/s，气流进入民居内部风速维持在0.100~0.637m/s，来流风向与中轴、大通沟平行，民居纵向进风量较大，民居整体通风性能较优。而延陵堂初始风速亦是1.630m/s，气流进入民居内部风速维持在0.027~0.749m/s，相较上隔兜厝整体风速略大，这主要是来流风向顺应东西向井巷开口，使得风可以源源不断地通过东西向井巷涌入民居内部，以补偿非传统南北朝向民居纵向进风量减少的情况，使得风速保持在较高水平。
3.1.3平面布局分析
同客家民居、闽南大厝相似，受大宗族宗教制度的影响，闽中地区传统民居平面布局为横向发展的大厝平面[21]。依据民居室内风场及风速折线图（图8、9）可知中轴线（点A~E）风速值变化，其中场院（点A）气流较大，风速随着民居纵向深入，先减弱后增强，天井（点D）为第二峰值点，随后减弱，上堂（点E）风速为最低值。
观察民居过水亭风速值变化发现，后垅厝、志仁堂、前垅厝均为左侧过水亭点（点B2、B4、B6、E2、E4、E6）风速大于右侧过水亭点（点B1、B3、B5、E1、E3、E5），且位于同一大通沟上的过水亭点E大于点B，这主要受来流风向与右侧护厝形态的影响，左侧大通沟进风量大于右侧，且点E风速值受到大通沟与天井、东西向井巷的共同作用，风速增强（大于点B）。而延陵堂、上隔兜厝则呈现相反的规律，延陵堂受自身建筑朝向的影响，与来流风向的夹角利于右侧大通沟获得来风，风速增强。
上隔兜厝受东侧山体阻挡且来风方向与大通沟平行，使得左、右侧过水亭进风量相同，气流由点B向点E推进过程中，受建构筑物的阻挡，风速衰弱明显，点E通风效果劣于点B。根据各测速点风速值可以发现：各个民居在空间通风规律上具有一致性，且各空间的自然通风特征与居民使用需求相契合。
观察民居过水亭风速值变化发现，后垅厝、志仁堂、前垅厝均为左侧过水亭点（点B2、B4、B6、E2、E4、E6）风速大于右侧过水亭点（点B1、B3、B5、E1、E3、E5），且位于同一大通沟上的过水亭点E大于点B，这主要受来流风向与右侧护厝形态的影响，左侧大通沟进风量大于右侧，且点E风速值受到大通沟与天井、东西向井巷的共同作用，风速增强（大于点B）。而延陵堂、上隔兜厝则呈现相反的规律，延陵堂受自身建筑朝向的影响，与来流风向的夹角利于右侧大通沟获得来风，风速增强。
上隔兜厝受东侧山体阻挡且来风方向与大通沟平行，使得左、右侧过水亭进风量相同，气流由点B向点E推进过程中，受建构筑物的阻挡，风速衰弱明显，点E通风效果劣于点B。根据各测速点风速值可以发现：各个民居在空间通风规律上具有一致性，且各空间的自然通风特征与居民使用需求相契合。
3.1.4建筑护厝分析
护厝是闽中地区传统民居独具特色的组成部分，以“三堂五栋”为主体建筑横向延伸，设置左、右护厝，既增加了民居的磅礴气势，又满足了古时宗族聚居的空间需求。依据吴氏祖厝、志仁堂、前垅厝民居室内风场及各测速点风速值可知（图8，表2），吴氏祖厝现仅存“三堂五栋”主体建筑，初始风速为1.770m/s，气流进入民居内部，风速维持在0.091~0.637m/s，民居仅受下堂气流的影响，南北产生对流，形成了明显的穿堂风，风从院落中间穿过，人行高度风速增强，其中点B风速值达到0.637m/s。
志仁堂为“三堂五栋、左一右三护厝”布局，初始风速为1.320m/s，民居风速维持在0.086~0.515m/s，较初始风速而言，民居整体通风性能较优。前垅厝为“三堂五栋、左三右三护厝”布局，初始风速1.770m/s，民居风速维持在0.050~0.422m/s，极值风速较吴氏祖祠、志仁堂略微减小，但整体风速变化不明显。通过对比测速点A~E风差值，可以发现：随着护厝的增加，“三堂五栋”处于层层护厝包裹之下，点A~E的风差值降低，呈现更加平缓、舒适的自然风。
志仁堂为“三堂五栋、左一右三护厝”布局，初始风速为1.320m/s，民居风速维持在0.086~0.515m/s，较初始风速而言，民居整体通风性能较优。前垅厝为“三堂五栋、左三右三护厝”布局，初始风速1.770m/s，民居风速维持在0.050~0.422m/s，极值风速较吴氏祖祠、志仁堂略微减小，但整体风速变化不明显。通过对比测速点A~E风差值，可以发现：随着护厝的增加，“三堂五栋”处于层层护厝包裹之下，点A~E的风差值降低，呈现更加平缓、舒适的自然风。
3.2单体尺度风环境
影响民居自然通风的因素众多，除了上述从聚落、组群尺度所探讨的聚落选址、山地地形、建筑朝向等因素外，还应考虑极具地域特色的天井形制，其由主、侧天井两部分构成，且受多级台基的影响，檐口高度逐级提升，作为连接建筑与外部环境的纽带，承担了通风、采光等功能[22]（图10）。本研究以后垅厝为基本原型，将主、侧天井面宽、进深与檐口高差作为变量参数，通过控制单一变量构建4组对照组模型，来解析“天井形制”差异对闽中地区传统民居自然通风效果的影响（表3）。
以风速0.610m/s，风向SSE作为初始参数进行模拟。依据风环境模拟结果，绘制出对照组模型室内点E处风场及统计各测速点风速值。
3.2.1主、侧天井面宽分析
依据控制单一变量原则，主天井面宽以1.80m为模数，构建LA、LB、LC理想模型，侧天井面宽以1.60m为模数，构建OA、LB、OB理想模型（表3）。
依据对照组模型室内风场及风速（图11，表4）可知，模型LA、LB、LC风场分布特征基本一致，其中模型LA平均风速为0.105m/s、LB平均风速为0.112m/s、LC平均风速为0.126m/s。由此可知，随着主天井面宽的增加，民居室内平均风速逐渐增强。
模型OA、LB、OB风场分布呈现随着侧天井面宽的增加，气流徘徊于场院不易进入民居内部的特征，这主要由于侧天井面宽增加，气流大量涌入大通沟，形成强大的风压差，并减弱下堂入口导流作用，使得模型OB中点A、B处风速值均小于模型OA、LB。同样，对比过水亭风速值可知，模型OB由于侧天井面宽的增加，有助于提升点B1、B2处风速，使点B1、B2处风速值大于模型LB、OA，但对点E1、E2影响不明显。
依据对照组模型室内风场及风速（图11，表4）可知，模型LA、LB、LC风场分布特征基本一致，其中模型LA平均风速为0.105m/s、LB平均风速为0.112m/s、LC平均风速为0.126m/s。由此可知，随着主天井面宽的增加，民居室内平均风速逐渐增强。
模型OA、LB、OB风场分布呈现随着侧天井面宽的增加，气流徘徊于场院不易进入民居内部的特征，这主要由于侧天井面宽增加，气流大量涌入大通沟，形成强大的风压差，并减弱下堂入口导流作用，使得模型OB中点A、B处风速值均小于模型OA、LB。同样，对比过水亭风速值可知，模型OB由于侧天井面宽的增加，有助于提升点B1、B2处风速，使点B1、B2处风速值大于模型LB、OA，但对点E1、E2影响不明显。
3.2.2天井进深分析
依据控制单一变量原则，天井进深以2.10m为模数，构建PA、LB、PB理想模型（表3）。依据对照组模型室内风场及风速（图11，表4）可知，模型PB平均风速为0.094m/s，小于模型PA、LB，且点B1、E1、B2、E2风速值也小于模型PA、LB。
由此可知，随着天井进深的增加，民居室内平均风速逐渐减弱，且在左、右过水亭表现更为明显。而“三堂五栋”测速点数值则呈现出先增大后减小的趋势，这是由于面宽进深比减小，有助于引导气流，并加剧了空气流动速率，使得风速增强，于LB达到最大值。而进一步增大进深，使得垂直方向上的气流易于进入天井内部，对来自下堂气流产生阻挡，产生了局部涡流，使得测速点（A~E）风速值减弱。
由此可知，随着天井进深的增加，民居室内平均风速逐渐减弱，且在左、右过水亭表现更为明显。而“三堂五栋”测速点数值则呈现出先增大后减小的趋势，这是由于面宽进深比减小，有助于引导气流，并加剧了空气流动速率，使得风速增强，于LB达到最大值。而进一步增大进深，使得垂直方向上的气流易于进入天井内部，对来自下堂气流产生阻挡，产生了局部涡流，使得测速点（A~E）风速值减弱。
3.2.3檐口高差分析
依据控制单一变量原则，檐口高差以0.36m为模数，构建EA、LB、EB理想模型（表3）。依据对照组模型室内风场及风速（图11，表4）可知，过水亭风速与檐口高差变化呈正相关，过水亭（点B1~E2）风速值随着檐口高差的增加而增大，模型EB的风速值均大于EA、LB。而“三堂五栋”的点A、B风速随着檐口高差的增加呈现出先减弱后增强的规律，而点C、D、E风速则呈现先增强后减弱的规律。
这是由于随着檐口高差值的增加，点C、D、E处上空气流受下堂屋面阻挡变小，风速有所增强；而随着檐口高差进一步增加，来自下堂的气流将受台基的阻挡，且天井上空气流开始受上堂屋面的影响，使点C、D、E处风速减弱。后垅厝以多级台基设计消除场地高差，达到建筑与基址环境的有机融合，共划分3级台基，每级台基设定合理高度为0.82m，仅产生少数回流风场而不影响通风效果，并使檐口高差值达到3.14m，与背山山体坡度相契合，有助于引导气流形成穿堂风并获取充足的日照（图12）。
这是由于随着檐口高差值的增加，点C、D、E处上空气流受下堂屋面阻挡变小，风速有所增强；而随着檐口高差进一步增加，来自下堂的气流将受台基的阻挡，且天井上空气流开始受上堂屋面的影响，使点C、D、E处风速减弱。后垅厝以多级台基设计消除场地高差，达到建筑与基址环境的有机融合，共划分3级台基，每级台基设定合理高度为0.82m，仅产生少数回流风场而不影响通风效果，并使檐口高差值达到3.14m，与背山山体坡度相契合，有助于引导气流形成穿堂风并获取充足的日照（图12）。
4结论
本研究采用实测验证与模拟分析相结合的研究路径，以经通民居群为研究对象，从不同尺度层级出发，系统地论述了闽中地区大型山地传统民居夏季自然通风特征及影响因素，得出3点结论。
1）聚落选址于河谷台地、山间丘陵的低矮山坡上，避开了气流变化莫测的山顶、山脊与气流不通畅的洼地。
2）建筑朝向顺应山形走势，“因形就势、不拘方位”；平面布局与自然通风相呼应，与使用需求相契合；护厝层层延伸，既满足了家族聚居的需求，又利于形成更加平缓、舒适的自然风。
3）“天井形制”是影响民居自然通风的重要因素之一，天井面宽变化对自然通风影响不大，天井进深变化影响民居室内平均风速，且在左、右过水亭表现明显，檐口高差值是在考虑场地台基高度与背山山体坡度后所取的理想值。
依据空间尺度划分不同层级，构建多层级、分要素的分析框架，传统民居各尺度层级的自然通风特征及影响要素证实了系统性、延续性是闽中地区传统民居适应气候的关键。
中国地域辽阔，多样的自然气候特征造就了各具特色的地域民居，闽中地区大型山地民居蕴含着地域低能耗气候适应性的营造智慧，剖析其科学内涵，将有助于完善山地民居气候适应性设计理论与方法，更好地传承闽中地区传统民居绿色营造方式，并为闽中地区现代建筑设计提供经验导向。
然而，本研究受制于实测数据的获取精度，模拟以气象站数据作为初始条件，且单体民居模拟时考虑了周边地形环境，而将其3倍范围纳入是否为最佳范围，仍需进一步探究。未来研究有必要对研究区域进行长期的气候实测观察，以此可提高模拟初始数据的精确度。同时，可进一步对既有建筑的生态智慧进行凝练与归纳，构建地域低能耗气候适应性营造技艺的“基因库”。