導(dǎo)讀

全球氣候變暖的背景下，高密度城市受熱島效應(yīng)不良影響較大，夏季熱浪氣旋席卷城市。住區(qū)是人群活動(dòng)的基本單元，是實(shí)現(xiàn)存量挖潛、共建共享的重要空間，改善住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境、提升住區(qū)氣候適應(yīng)性，建設(shè)“溫度舒適+海綿韌性+人居健康”的細(xì)胞單元成為必然。本文選取天津市“行列式+點(diǎn)群式+組團(tuán)式+混合式”建筑布局住區(qū)為研究樣本[1]，提煉住區(qū)綠地的空間布局模式，通過CFD物理環(huán)境模擬，從社區(qū)室外現(xiàn)狀風(fēng)熱環(huán)境出發(fā)，以如何合理規(guī)劃住區(qū)布局空間，形成適應(yīng)氣候的室外環(huán)境，降低居住用地內(nèi)部溫度為主線，以“空間布局——?dú)夂颦h(huán)境——降溫策略”為主要研究路徑，總結(jié)住區(qū)空間布局優(yōu)化方法并提出基于氣候適應(yīng)性的“通風(fēng)疏熱+植物導(dǎo)熱+降溫減熱”策略，以期改善住區(qū)內(nèi)部高溫氣候，提升社區(qū)室外環(huán)境品質(zhì)，為應(yīng)對(duì)夏季高溫?zé)岢碧峁┛尚胁呗浴?/p>

本文字?jǐn)?shù)：7189字

閱讀時(shí)間：22分鐘

作者

錢博雯，天津城建大學(xué)建筑學(xué)院

曾穗平，天津城建大學(xué)建筑學(xué)院

田 健，天津大學(xué)建筑學(xué)院、天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院有限公司

關(guān)鍵詞

高溫?zé)岢保湫妥^(qū)，風(fēng)環(huán)境，CFD，降溫

01

引 言

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市綠地空間不斷縮減，夏季高溫現(xiàn)象較為嚴(yán)重。為應(yīng)對(duì)氣候變化危機(jī)，盤活存量，做優(yōu)增量，對(duì)社區(qū)空間進(jìn)行精細(xì)化管理，營(yíng)建高效生態(tài)空間是為必然。居住用地在城市用地中占比大，且持續(xù)高能耗的生活用電、用水使得住區(qū)內(nèi)部溫度較高，但綠地公共空間舒適度較低，難以營(yíng)造健康的人居環(huán)境[2]。社區(qū)綠地是城市綠地系統(tǒng)中的關(guān)鍵細(xì)胞，是降低城市溫度、緩解城市熱島效應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)境要素，對(duì)助推人居環(huán)境健康發(fā)展具有巨大的生態(tài)潛力。

國(guó)內(nèi)對(duì)于綠地降溫的研究主要從兩個(gè)方面展開，在規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)依據(jù)防護(hù)綠地及公園綠地形成城市綠地空間系統(tǒng)，認(rèn)為綠地空間應(yīng)滿足人均公園綠地面積及城市綠化覆蓋率，既有研究多數(shù)關(guān)注綠地空間可達(dá)性及自然通風(fēng)，從城市整體空間結(jié)構(gòu)、公園空間系統(tǒng)及自然景觀方面提出可行策略；在園林設(shè)計(jì)層面，研究多關(guān)注居民主觀體驗(yàn)及現(xiàn)狀建設(shè)成本，難以計(jì)算居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中提出的綠地率下限是否可以有效緩解住區(qū)內(nèi)部夏季高溫問題[4]。

為建設(shè)綠色生態(tài)化、人居舒適度高的城市綠地環(huán)境，本文從住區(qū)入手，分析天津市居住區(qū)建筑空間布局，提煉現(xiàn)狀住區(qū)綠地“宅間綠地、組團(tuán)綠地、中心綠地、道路綠地”四類空間布局，利用phoenics模擬住區(qū)室外風(fēng)熱環(huán)境，評(píng)估客觀物理環(huán)境模擬現(xiàn)狀，提出“通風(fēng)疏熱+植物導(dǎo)熱+降溫減熱”的策略，以期為緩解夏季高溫現(xiàn)象提供新思路、新方法。

02

研究區(qū)域現(xiàn)狀

2.1 研究區(qū)域

天津地處北溫帶位于中緯度亞歐大陸東岸，主要受季風(fēng)環(huán)流的支配，是東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候。臨近渤海灣，海洋氣候?qū)μ旖虻挠绊懕容^明顯，夏季炎熱雨水也較為集中。近期夏季高溫氣候?yàn)?zāi)害嚴(yán)重危害人居環(huán)境健康，2022-2023年國(guó)家氣象站監(jiān)測(cè)天津夏季溫度普遍≥34℃，自1981-2023年天津市平均最高溫度大概在32℃，氣溫逐年呈上升趨勢(shì)。由于城市快速擴(kuò)張，市內(nèi)六區(qū)（和平區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)、河?xùn)|區(qū)、河北區(qū)、紅橋區(qū)）氣候變暖、高溫?zé)崂撕统鞘袩釐u效應(yīng)疊加，城市高溫災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)增加[5]。

天津市內(nèi)六區(qū)住區(qū)多為歷史社區(qū)及老舊社區(qū)，容積率上限2.4，是天津城內(nèi)居住密度最高的核心區(qū)域，內(nèi)部居住建筑建筑年限久，社區(qū)內(nèi)部綠地環(huán)境較差。本研究以天津市內(nèi)六區(qū)4類典型居住區(qū)平面為例，對(duì)住區(qū)中的建筑布局、建筑高度、容積率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用PHOENICS進(jìn)行住區(qū)室外物理環(huán)境模擬，探索住區(qū)室外物理環(huán)境氣候特點(diǎn)，挖掘社區(qū)綠地降溫可行性，改善住區(qū)內(nèi)部微氣候環(huán)境從而有效緩解夏季高溫現(xiàn)象。

圖1 1981-2023年天津市最高最低溫度瀑布圖

（資料來源：作者自繪）

圖2 2023夏季天津地表溫度反演

（資料來源：作者自繪）

2.2 研究對(duì)象

選取天津市內(nèi)夏季溫度較高區(qū)域進(jìn)行分析，依據(jù)《天津市新型居住社區(qū)城市設(shè)計(jì)導(dǎo)則（試行）》內(nèi)部提出的“傳統(tǒng)合院+里弄式住宅+院落式住宅+聯(lián)排式住宅+疊拼式住宅+多層住宅+高層一類住宅+高層二類住宅”建筑布局形式，將寒冷地區(qū)的住區(qū)組團(tuán)空間劃分為四類，在空間形態(tài)上分為行列式、點(diǎn)群式、組團(tuán)式及混合式組團(tuán)。①行列式布局。居住建筑多以南北向排列，形成宅間綠地空間，空間私密性較強(qiáng)，各個(gè)建筑為獨(dú)立的個(gè)體，建筑底部?jī)蓪佣酁樯虡I(yè)功能。②點(diǎn)群式布局。建筑多為小高層或高層建筑，建筑行間距較大。③組團(tuán)式布局。由建筑形成多為三面圍合式布局，空間形態(tài)多呈半開放U型，空間私密感較高，東西向圍合建筑采光較差。④混合式布局。由行列式、點(diǎn)群式、組團(tuán)式結(jié)合形成混合式建筑布局，多采取行列式+錯(cuò)列式的建筑布局形式。篩選天津市“行列式+點(diǎn)群式+組團(tuán)式+混合式”的四類典型住區(qū)空間布局，凝練出“宅前綠地+組團(tuán)綠地+中心綠地+道路綠地”的綠地空間布局形式，構(gòu)建“等距式+分散式+集聚式+混合式”四種植物布局方式。

基于上述空間分類，以尖山光華里、時(shí)代奧城、天拖盈江里及華苑碧華里四個(gè)住區(qū)展開調(diào)查并進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)（如表1所示）。

表1 四個(gè)住區(qū)概況（資料來源：地圖改繪）

尖山光華里綠地空間布局呈宅間綠地布局形式，植物多為分散種植，喬木較多，灌木及綠地較少；時(shí)代奧城呈“組團(tuán)綠地+中心綠地”的布局方式，植物多為集聚種植及等距種植，喬灌草配置較為完善；天拖盈江里綠地空間布局呈“宅間綠地+組團(tuán)綠地”的布局方式，植物多為分散種植，組團(tuán)綠地結(jié)合開敞空間采取混合式種植；華苑碧華里的綠地空間布局呈“宅間+組團(tuán)+中心”的布局模式，植物植物種植呈等距種植。四個(gè)住區(qū)綠地率多≥30%。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)爬取衛(wèi)星影像及現(xiàn)狀調(diào)研實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)使用三維建模軟件建立住區(qū)抽象模型。并對(duì)各個(gè)住區(qū)形態(tài)進(jìn)行平面示意及數(shù)據(jù)整理，輔助物理環(huán)境模擬（如表2所示）。

表2住區(qū)空間環(huán)境要素（資料來源：調(diào)研信息）

2.3 研究方法

基于風(fēng)熱環(huán)境模擬研究多采取計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件（Computational Fluid Dynamics），本文選用PHOENICS 2019模擬及預(yù)測(cè)住區(qū)室外風(fēng)熱環(huán)境現(xiàn)狀。依照天津市氣象數(shù)據(jù)，以《GB 50736-2012 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)，采用中心城區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向南風(fēng)（S），平均風(fēng)速為1.7m/s。采用平均風(fēng)速（夏季風(fēng)向：SSW；風(fēng)速：1.7m/s，行人高度1.5m）為參數(shù)條件進(jìn)行布局方案的風(fēng)環(huán)境模擬；采用《中國(guó)建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》中天津典型氣象年數(shù)據(jù)，選取夏季典型氣象日，全天最高、最低氣溫分別為36.1℃、25℃，太陽(yáng)輻射最大值1861KWh/㎡，以四個(gè)小區(qū)為模擬案例，模擬住區(qū)室外風(fēng)熱環(huán)境，發(fā)掘現(xiàn)狀問題并提出現(xiàn)狀綠地微氣候環(huán)境優(yōu)化策略。

選取風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度、相對(duì)濕度為評(píng)價(jià)內(nèi)容，以《中國(guó)生態(tài)住宅技術(shù)評(píng)估手冊(cè)》中提到的風(fēng)速評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，劃定風(fēng)速a＞5m/s時(shí)為強(qiáng)風(fēng)區(qū)，1m/s＜a＜5m/s時(shí)為舒適區(qū)，a＜1m/s時(shí)為靜風(fēng)區(qū)，同時(shí)，夏季板式建筑前后風(fēng)壓差應(yīng)保持1.5Pa左右，保證建筑死角的通風(fēng)舒適度；以《城市居住區(qū)熱環(huán)境設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 286-2013》中采用的居住區(qū)夏季平均熱島強(qiáng)度不應(yīng)大于1.5℃為參考依據(jù)。

圖3 住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選?。ㄙY料來源：作者自繪）

03

基于CFD模擬的住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境特點(diǎn)分析

3.1 夏季風(fēng)速風(fēng)壓模擬及分析

通過PHOENICS模擬分析夏季四個(gè)住區(qū)風(fēng)環(huán)境風(fēng)速和風(fēng)壓的模擬情況展現(xiàn)（圖 4、圖 5），分析夏季風(fēng)環(huán)境情況，總結(jié)住區(qū)內(nèi)部不良風(fēng)場(chǎng)規(guī)律，結(jié)合住區(qū)綠地空間布局類型，提出改善空氣流動(dòng)的有效方法。從風(fēng)速云圖中看出，在夏季南向風(fēng)向影響下，行列式建筑排布室外風(fēng)環(huán)境較差，風(fēng)速區(qū)間為0.44-1.83m/s，宅間空間靜風(fēng)區(qū)域較多，尤其是深藍(lán)色區(qū)域風(fēng)速趨近于零，建筑行間距較小，通風(fēng)環(huán)境較差，空氣流通性能較差，形成風(fēng)影效應(yīng)；點(diǎn)群式住宅相較前者形成峽谷通風(fēng)，風(fēng)速區(qū)間為0.23-2.73m/s，建筑兩邊具有角隅效應(yīng)，夏季通風(fēng)散熱較好，建筑背面靜風(fēng)區(qū)域較多；組團(tuán)式住宅形成半圍合院落，圍合區(qū)域藍(lán)色較多，風(fēng)速區(qū)間為0.17-2.21m/s，風(fēng)速較?。换旌鲜阶≌捎诳臻g組成多樣，且實(shí)際來風(fēng)偏西南方向，整體風(fēng)環(huán)境較好，風(fēng)速區(qū)間為0.32-4.08m/s，局部高層偏圍合住宅出現(xiàn)低風(fēng)速渦流，通風(fēng)效能欠佳，但住區(qū)入口、組團(tuán)綠地間均形成局部風(fēng)廊。

總體來看，研究區(qū)域外圍通風(fēng)效果均欠佳，圍合及低層建筑之間風(fēng)速較低，應(yīng)改善宅間綠地的植物配置、增設(shè)降溫及遮陽(yáng)設(shè)施；高層建筑山墻面出現(xiàn)角隅效應(yīng)，部分舒適度較低，可通過綠地環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化改善，道路周邊可增設(shè)道路綠地，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。住區(qū)室外環(huán)境受風(fēng)環(huán)境影響較大，優(yōu)化住區(qū)室外風(fēng)環(huán)境，可有效改善住區(qū)通風(fēng)效能，有效降低室外溫度。

圖4 住區(qū)1.5米行人高度處風(fēng)速云圖（資料來源：作者自繪）

風(fēng)壓云圖中，紅色為最高正風(fēng)壓，深藍(lán)色為最高負(fù)風(fēng)壓，通過對(duì)比分析，住宅南側(cè)正風(fēng)壓較大，建筑迎風(fēng)面及背風(fēng)面平均風(fēng)壓差維持在5Pa左右，有利于建筑內(nèi)部通風(fēng)，圍合程度越大，建筑前后風(fēng)壓差越大，迎風(fēng)面建筑負(fù)風(fēng)壓越大。對(duì)于混合式的住區(qū)，疏通建筑組群、控制建筑高度，有利于改善建筑迎風(fēng)面的較大風(fēng)壓，從而保護(hù)建筑立面構(gòu)筑材料等。

圖5 住區(qū)1.5米行人高度處風(fēng)壓云圖（資料來源：作者自繪）

經(jīng)分析，四個(gè)住區(qū)風(fēng)速情況主要問題有以下幾點(diǎn)：

①行列式住宅建筑排列整齊，隨天際線及建筑形態(tài)明晰，但通風(fēng)效率較差；

②點(diǎn)群式住宅整體通風(fēng)情況良好，但由于高層建筑的角隅效應(yīng)與峽谷效應(yīng)，建筑背風(fēng)面風(fēng)速較低，但橫向建筑間通風(fēng)情況較好；

③組團(tuán)式住宅因圍合效應(yīng)，建筑迎風(fēng)面對(duì)風(fēng)產(chǎn)生阻礙，內(nèi)部風(fēng)影區(qū)較多，污染物易堆積，宅間空間溫度較高；

④混合式住宅因西側(cè)建筑迎風(fēng)面積較大，阻擋西南風(fēng)進(jìn)入地塊，西北側(cè)建筑布局較為混亂，導(dǎo)致風(fēng)速下降，東側(cè)由于建筑圍合及較小的間距對(duì)室外風(fēng)環(huán)境產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響；

依據(jù)住區(qū)現(xiàn)狀建筑模擬及分析，總結(jié)出四個(gè)住區(qū)室外風(fēng)環(huán)境特征對(duì)比分析如表3所示，并結(jié)合圖4行人1.5m高度處風(fēng)速云圖，判斷住區(qū)內(nèi)部各類開敞空間風(fēng)速大小。

表3住區(qū)室外風(fēng)環(huán)境對(duì)比分析（資料來源：作者自繪）

3.2 夏季室外溫度模擬及分析

根據(jù)夏季室外行人1.5米處溫度云圖可知，高溫度區(qū)域多位于建筑底部，行列式住宅中，宅間綠地溫度多為23-33℃；點(diǎn)群式住宅中宅間綠地溫度均值28℃，其中組團(tuán)綠地溫度25℃，宅間部分綠地溫度達(dá)到30℃；圍合式住宅中行列板式建筑宅間綠地溫度部分超36℃，組團(tuán)綠地溫度維持在23-27℃，半圍合式住宅組團(tuán)綠地溫度為25-36℃；混合式布局行列間綠地溫度多為20-29℃，中心綠地溫度多為19-25℃。

圖6 住區(qū)1.5米行人高度處溫度云圖（資料來源：作者自繪）

3.3 住區(qū)各風(fēng)速區(qū)域識(shí)別梳理

結(jié)合圖4、圖6行人高度(1.5m)的風(fēng)速及溫度數(shù)據(jù)，可知區(qū)域 A1—A4、B1—B4、C1—C4、D1—D4處風(fēng)速及溫度分別如表5所示，取區(qū)域中的最高值及最小值進(jìn)行對(duì)比，風(fēng)速最低值往往對(duì)應(yīng)溫度最大值，風(fēng)速最高值對(duì)應(yīng)溫度最低值。依據(jù)《中國(guó)生態(tài)住宅技術(shù)評(píng)估手冊(cè)》中的風(fēng)速劃分住區(qū)內(nèi)各區(qū)域，0.0~0.1m/s為無風(fēng)區(qū)，0.1~1.0m/s為靜風(fēng)區(qū)，1.0~2.1m/s為輕風(fēng)區(qū)，2.1~3.4m/s為微風(fēng)區(qū)，3.4~5.0m/s為和風(fēng)區(qū)。

表4 風(fēng)環(huán)境特征區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)（資料來源：作者自繪）

行列式住宅A中的四個(gè)區(qū)域?yàn)闊o風(fēng)、靜風(fēng)區(qū)，需要進(jìn)行部分建筑錯(cuò)列，提高通風(fēng)效率，其中A1及A2溫度較低，A3及A4溫度較高，日曬較為嚴(yán)重，應(yīng)種植喬木、灌木等改善室外溫度；點(diǎn)群式住宅B中的B1、B2、B3為靜風(fēng)、輕風(fēng)區(qū)，輕風(fēng)區(qū)居多，B4多為靜風(fēng)區(qū)，其中四個(gè)區(qū)域溫差較小，B1及B2溫度較低，B3及B4溫度較高，住區(qū)整體風(fēng)速較低，靜風(fēng)區(qū)需提高整體風(fēng)速，輕風(fēng)區(qū)風(fēng)速及溫度適宜，應(yīng)增設(shè)綠植增強(qiáng)植物導(dǎo)風(fēng)，布置活動(dòng)空間等；圍合式住宅C中C2屬于靜風(fēng)及輕風(fēng)區(qū)，C1、C2、C3區(qū)域?yàn)檐涳L(fēng)區(qū)，住區(qū)室外環(huán)境具有低風(fēng)弱風(fēng)的特點(diǎn)，整體風(fēng)速應(yīng)綜合提升，C3區(qū)域溫度較低，舒適度較高，可集中布置綠地活動(dòng)場(chǎng)地等；混合式住區(qū)D中綠地空間組織較為復(fù)雜，圖中顯示D1、D2、D3為靜風(fēng)區(qū)及輕風(fēng)區(qū)，D4為靜風(fēng)區(qū)，風(fēng)速適宜，住區(qū)內(nèi)部溫度多為22℃左右，體感舒適，可增加綠地開敞空間，增加部分構(gòu)筑物遮陽(yáng)等。

表5 住區(qū)各區(qū)域室外風(fēng)環(huán)境特征提取梳理（資料來源：作者自繪）

04

風(fēng)熱環(huán)境優(yōu)化及韌性提升策略

4.1 應(yīng)對(duì)夏季高溫?zé)岢钡淖^(qū)建筑布局降溫策略

通過現(xiàn)狀模擬總結(jié)出以下特征：結(jié)果顯示各類住區(qū)中不同建筑圍合形式的室外空間溫度不同，圍合度較高的空間風(fēng)速較低，通風(fēng)疏熱效能較差，溫度較高；圍合度較低的空間太陽(yáng)輻射較大，溫度較高；圍合度適中且綠地植物種植較為密集的空間，風(fēng)速較高，氣溫偏低。從建筑高度看，建筑遮陰較多，圍合綠地空間平均空氣溫度較低，建筑高度較低較為密集的區(qū)域接受太陽(yáng)輻射時(shí)間較短，圍合綠地空間溫度也較低[6]。

4.1.1建筑布局：類型多元化，布局多樣化

住區(qū)平均風(fēng)速?gòu)拇蟮叫⌒纬牲c(diǎn)群式≥混合式≥組團(tuán)式≥行列式的順序；住區(qū)風(fēng)壓從大到小形成點(diǎn)群式≥混合式≥行列式≥組團(tuán)式的順序。由于建筑圍合度較低，天空視域因子較高，擋風(fēng)建筑面積較小，日照間距較大，住區(qū)內(nèi)部綠地較多，保證良好通風(fēng)的前提下提升綠化覆蓋率可以有效改善住區(qū)室外空間溫度。混合式住區(qū)不同建筑圍合形式形成多類型空間，具備通風(fēng)疏熱的一定能力，住區(qū)內(nèi)部通風(fēng)較好，形成風(fēng)速較大片區(qū)，重點(diǎn)改善組團(tuán)綠地植物配置情況；組團(tuán)式住宅內(nèi)部綠地空間風(fēng)速較小，應(yīng)提高通風(fēng)效率，改善住區(qū)內(nèi)部慢行系統(tǒng)綠化環(huán)境并增加中心綠地豎向綠化；行列式住宅多為板式，沿道路通風(fēng)現(xiàn)象居多，住區(qū)內(nèi)部風(fēng)口和渦流較少，通風(fēng)質(zhì)量較好，建筑遮陰明顯，改善綠地植物種植現(xiàn)狀有效降低住區(qū)內(nèi)部溫度[7]。

4.1.2 建筑高度：高度均衡化，密度疏密均

建筑高度對(duì)于綠地空間溫度影響較小，重點(diǎn)影響局部太陽(yáng)輻射較高的區(qū)域。建筑高度較高雖易形成陰影，但過高建筑容易在背風(fēng)面形成風(fēng)影區(qū)，容易積污，不利于綠地空間改善。應(yīng)綜合考慮綠地空間與建筑密度協(xié)調(diào)分配，統(tǒng)籌綠地植物配置及綠地舒適度需求[8]。

4.1.3 建筑面寬：面寬合理化，綠地多選擇

建筑進(jìn)深越大，建筑橫向間距越小，住區(qū)內(nèi)部建筑背面空間靜風(fēng)面積大，容易形成渦流。不利于內(nèi)部空間通風(fēng)及污染物擴(kuò)散。既有老舊住區(qū)部分居住建筑進(jìn)深較大，且綠地空間大多為宅間綠地，應(yīng)在南北向建筑中部形成綠地空間，增加植物種植率，降低室外空間溫度。

4.1.4 綠地指標(biāo)：覆蓋面積大，植物豐富化

住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)綠地率下限為30%，但綠地平面占地面積較高對(duì)于住區(qū)內(nèi)部室外溫度影響較低，重點(diǎn)應(yīng)改善綠化覆蓋率，增加綠影面積。增加喬木及灌木種植率，以“等距+集聚”的植物種植布局增加喬木覆蓋率，降低室外綠地空間溫度[9]。

通過住區(qū)內(nèi)部環(huán)境要素調(diào)研總結(jié)及風(fēng)熱環(huán)境模擬，挖潛多情景住區(qū)風(fēng)環(huán)境特征及綠地面臨的問題，總結(jié)出“現(xiàn)有住區(qū)存在通風(fēng)效能有待提高+角隅積污效應(yīng)較為明顯+綠地空間舒適性差”三方面特征，并依據(jù)居民需求提出“通風(fēng)疏熱+植物導(dǎo)熱+降溫減熱”模塊化改造策略。以期為新建住區(qū)規(guī)劃及老舊住區(qū)綠地更新提供新的理論依據(jù)。

4.2 應(yīng)對(duì)夏季高溫?zé)岢钡淖^(qū)綠地公共空間綠地降溫策略

4.2.1 增設(shè)水體景觀：合理增加水景布局降低場(chǎng)地溫度

水體和水景可以起到很好的降溫效果。吸收和儲(chǔ)存大量的熱量，有效降低周邊的氣溫。在住區(qū)綠地中，可以設(shè)置噴泉、人工湖泊等水景，增加空氣濕度及冷卻效應(yīng)降低周邊氣溫[10]。但北方水體景觀建設(shè)成本較高，后期維護(hù)管理困難，成本較高，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

4.2.2 添置服務(wù)設(shè)施：提供遮陰設(shè)施改善太陽(yáng)輻射現(xiàn)狀

在住區(qū)綠地中設(shè)置遮蔭設(shè)施，如樹木、涼亭、棚架等，有效地降低陽(yáng)光直射地面的面積，減少太陽(yáng)輻射的影響。增設(shè)喬木，合理運(yùn)用樹冠增加陰涼空間，減少地表和周圍空氣的溫度。此外，在體育活動(dòng)場(chǎng)地設(shè)置遮蔭設(shè)施還可以為居民提供休憩場(chǎng)所，增加公共空間舒適度。

4.2.3 引入新型材料：應(yīng)用熱適應(yīng)性材料營(yíng)建綠地空間

利用具有高反射率的材料來減少太陽(yáng)輻射的吸收和儲(chǔ)存，降低表面溫度和周圍空氣溫度。采用具有高反射率的屋頂材料、路面材料，減少熱吸收。應(yīng)用具有熱容性的材料，維持綠地空間熱平衡。利用具有高熱容性的混凝土等材料建造公共廣場(chǎng)或街區(qū)，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)等。

4.2.4 點(diǎn)狀綠化設(shè)置：合理的布局綠地空間增加覆蓋率

因住區(qū)綠地空間較少，以點(diǎn)狀宅前+組團(tuán)綠化為主，增加住區(qū)綠地覆蓋率。在建筑北側(cè)靜風(fēng)區(qū)及道路兩邊均增加點(diǎn)狀綠地，在夏季日曬較嚴(yán)重的區(qū)域增加喬木等大型植物種植。在住區(qū)綠地的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，盡可能增加綠地面積，包括公園、花壇、草地等多樣化的綠地形態(tài)，提供更多的蒸騰面積和陰涼空間。

4.3 應(yīng)對(duì)夏季高溫?zé)岢钡淖^(qū)室外空間綜合優(yōu)化策略

在建筑布局及綠地空間綜合優(yōu)化的基礎(chǔ)上，提出“等距式+集聚式+分散式”三種類型的植物布局方式，根據(jù)季節(jié)、氣候變化以及不同需求，通過增加喬木覆蓋率，增設(shè)喬-灌-草植物綜合配置，實(shí)現(xiàn)更佳的降溫效果，并組合形成各類模塊。

各布局形式中草地與平均溫度呈負(fù)相關(guān)，草地面積越大并不能很好改善場(chǎng)地溫度，作用效果不顯著。灌木對(duì)于室外溫度影響較小，與草地和灌木相比，喬灌草的植物配置對(duì)住區(qū)綠地溫度改善能力影響較大，隨著綠化覆蓋率增加溫度改善效能逐漸減少，發(fā)揮綠地降溫作用的最佳喬木覆蓋率大約在25%~30%。對(duì)于居住區(qū)綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)，應(yīng)增加喬木覆蓋率的界定，增加綠地空間的生態(tài)效益。

表6 各類型住區(qū)模塊化實(shí)踐探索（資料來源：作者自繪）

以“集聚式+等距式”結(jié)合的方式布置喬木，在組團(tuán)綠地及中心綠地種植；灌木采用“集聚式+有序分散式”布局結(jié)合，沿住區(qū)慢行系統(tǒng)形成生態(tài)紐帶，結(jié)合等距式喬木有效降低場(chǎng)地溫度；大量設(shè)置草坪對(duì)平均溫度影響不大，到達(dá)一定限度增加草坪的種植面積并不會(huì)產(chǎn)生降溫作用。經(jīng)過實(shí)測(cè)成年單體喬木可增加大約3m2的陰影面積，平均降低溫度0.3℃，集聚式種植的喬木降溫效果顯著。植物配置不僅要考慮各類植物的生態(tài)效益，更應(yīng)考慮合理布置各類型植物，增加綠地空間豎向植物要素，改善綠地現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境，達(dá)到一定降溫效果，耦合“等距式+分散式+集聚式”的植物種植形式與“宅間綠地+組團(tuán)綠地+中心綠地”的綠地空間分布形式，統(tǒng)籌住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理及園林景觀建設(shè)與后期維護(hù)，提升住區(qū)綠地降溫效應(yīng)。

05

結(jié) 論

隨著夏季來臨，為緩解夏季住區(qū)室外高溫現(xiàn)象，營(yíng)造更為舒適的居住空間，社區(qū)室外風(fēng)熱環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估具有重要意義。本研究基于四種典型住區(qū)布局現(xiàn)狀，借助物理模擬不同建筑布局的室外風(fēng)熱環(huán)境，結(jié)合夏季主導(dǎo)風(fēng)向，探討不同類型綠地行人高度處的空氣溫度及風(fēng)速，提出建筑、綠地、植物綜合優(yōu)化的布局策略，達(dá)到通風(fēng)疏熱+植物導(dǎo)熱+降溫減熱的效果。通過對(duì)比分析出，建筑形態(tài)系數(shù)對(duì)場(chǎng)地通風(fēng)效果影響居多，點(diǎn)群式錯(cuò)列式、混合式空間布局夏季通風(fēng)效率較好，建議新建住區(qū)采取錯(cuò)列式；同時(shí)由于綠地空間對(duì)于室外氣溫影響較大，在老舊住區(qū)更新時(shí)，多采取改善綠地空間布局方式及植物種植形式的方法優(yōu)化室外氣候環(huán)境。

本文通過數(shù)字模擬，以典型住區(qū)建筑與綠地布局形式為例，運(yùn)用更直觀的方式探討各類型住區(qū)室外風(fēng)熱環(huán)境特征，為新建住區(qū)規(guī)劃及老舊住區(qū)更新優(yōu)化提供新的視角，以期為住區(qū)氣候環(huán)境韌性設(shè)計(jì)指引方向，改善夏季住區(qū)高溫現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)住區(qū)室外環(huán)境綜合品質(zhì)提升。

參考文獻(xiàn)（上滑查看全部）

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*本文為2024中國(guó)城市規(guī)劃年會(huì)論文

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