夏熱冬冷地區室外廣場空間冬季熱舒適研究

黃海靜，彭明熙

（1. 重慶大學 a.建筑城規學院； b.山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室，重慶 400045； 2. 重慶建筑工程職業學院，重慶 400072

2018 年聯合國發布的《可持續發展報告》中提出“建設包容、安全、有能力和可持續的城市和人類住區”。室外空間是人們進行室外活動的主要場所，室外活動有利于人的生理和心理健康，是可持續城市建設的重要內容[1-2]。室外空間的物理環境特性（包括熱、光、聲環境等）和社會環境特征影響其空間環境質量[3]，舒適的城市微氣候環境吸引人的停留并激發室外活動，而不舒適的微氣候環境達到一定閾值時將抑制室外活動的發生[4-8]。衡量微氣候環境舒適度的主要指標為“室外人體熱舒適評價指標”，受氣象參數（空氣溫度、相對濕度、風速和熱輻射）的影響。熱舒適評價指標在城市熱環境評價和改善方面應用較多，對促進城市規劃和設計起到了積極作用[9]。

在城市化進程和全球氣候變化的背景下，城市中心區比郊區更易受極端天氣條件的影響，導致室外空間微氣候環境變化更大。城市廣場作為城市居民主要的室外活動場所和城市外部空間的核心節點，是室外熱舒適研究的重要空間類型之一[10-11]。在夏熱冬冷地區，夏季炎熱、冬季濕冷，冬夏兩季極端天氣較多?，F有文獻大多關注夏季熱環境的影響，卻對冬季室外熱環境以及活動人群的熱舒適狀況缺乏研究。城市廣場設計也多注重夏季建設而很少考慮冬季使用，影響了冬季廣場空間的使用率。文中以夏熱冬冷地區的重慶市為例，調查冬季濕冷氣候下的城市廣場熱環境特征，基于人體熱舒適評價指標分析室外熱舒適感受[12]，通過對熱舒適、熱感覺與生理等效溫度（PET）之間的線性擬合計算，得出冬季室外熱舒適范圍，為重慶地區建立完整的室外熱舒適指標提供參考。

因此，農民工返鄉創業集群推動鄉村振興的機理是通過地域根植性的專業化，形成農村特色產業發展，依托核心創業集群做大做強產業規模，不斷驅動農民創業能力提升和聚集發展鄉村創業人才，培育鄉村創業文化，形成農民專業合作社、農民股份合作社等組織，最終以產業為核心帶動鄉村人才、文化、組織振興。

1 實驗概述

1.1 實驗設置

重慶夏季高溫悶熱，冬季陰冷潮濕。自然氣候條件雖然嚴苛，但人們喜好室外活動，城市中室外廣場分布較多。三峽廣場位于重慶市沙坪壩中心區，總面積約8 hm2，綠地率37%，是兼具步行交通、商業娛樂、景觀休閑功能的復合型廣場，也是居民、游客聚集活動的重要場所。按環境特征不同，廣場空間主要有三類：一是植物綠化區的樹下空間；二是活動通行區的開敞空間；三是淺水景觀區的濱水空間。以不同特征環境對冬季室外熱舒適的影響為研究目標，在每類廣場空間各設置一處實驗觀測點：1 號測點位于樹冠覆蓋的樹下空間；2 號測點位于周圍無遮擋的開敞空間；3 號測點位于三峽景觀園的濱水空間，如圖1 所示。

圖1 實驗測點分布圖Fig. 1 distribution of test points

1.2 微氣候實測

實驗采用美國OREGON SCIENTIFIC WMR300 小型移動氣象站及熱輻射儀進行氣象測試，將儀器架設在1.5 m 高的支架上，與人體頭頸部高度相近，測得氣象數據包括總熱輻射、風速、氣溫和相對濕度，每15 min記錄1 次。實驗在2019 年1 月11 日至13 日進行，共3 個測試日，每個測試日的實驗時間為8:00-19:00。

1.3 問卷調查

在固定觀測點5 m 范圍內，對廣場內室外活動人群展開問卷調查。問卷內容包含兩部分，第一部分為受訪者的基本狀態信息，包括年齡、性別、衣著、活動狀態等；第二部分為受訪者對實時微氣候熱環境的主觀感受投票，包括熱舒適投票值（TCV，使用五點標度）和熱感覺投票值（TSV，使用七點標度）。同時，記錄實時微氣候數據，包括空氣溫度、相對濕度、風速和輻射。

數碼照相計算機測色屬于非接觸式,既可以避免接觸測色時因壓迫軟組織而帶來的牙齦變色問題，又可避免因牙齦表面不平坦而引起的接觸式色差儀出現漏光的問題，且不受測色儀探頭大小的限制。除此之外,由于牙齦組織本身是半透明的,所以利用非接觸式測色的方式還可以避免“邊緣損失”的問題[34]。不僅如此，計算機的圖像分析技術還擁有安全、經濟、客觀、快速、可重復、操作簡便、定量評估區域大、可取得大規模的數據集合、評估結果精準有效等優點。然而，盡管數碼照相機所采集的圖片信息是客觀的，但由于操作者、相機品牌、拍攝角度、周圍環境、系統軟件等的不同，所得到的目標物色度值仍會有一定的偏差。

中國在城市化建設過程中，在城市配電網中敷設了大量交聯聚乙烯(XLPE)電纜。然而由于早期敷設的電纜制造工藝落后，并且由于敷設過程中存在不規范操作等，在電纜絕緣層中不可避免地存在一些微觀的缺陷，如微孔、裂縫等。當環境中的水分侵入電纜絕緣層后，在絕緣中的微觀缺陷處將形成應力集中區，在電壓長期作用下容易在缺陷部位引發水樹[1-6]，甚至電樹(過電壓作用)，并導致電纜發生擊穿事故[7-8]。由于中國幅員遼闊，東北、西北等局部地區的冬季平均氣溫接近甚至低于0 ℃。此外，由于負荷波動等原因，電纜絕緣將受到低溫的作用，在低溫條件下的水樹生長特征值得研究。

1.4 熱舒適評價指標

熱舒適評價是依據熱舒適標準對所研究的熱環境中人的熱舒適程度進行評價，分為經驗指標和機理指標兩大類[13-14]?！敖涷炐詿崾孢m評價指標”出現較早，未考慮人體熱調節機制和環境多因子的綜合作用，現應用較少。后期提出的“機理性熱舒適評價指標”以肌體熱交換為核心，用于不同氣候條件下的熱環境評價。主要有熱舒適指標（PMV）、通用熱氣候指標（UTCI）、人體局部溫差及均質等效溫度（EHT）3 個室內熱環境評價指標和有效溫度（Ta）、標準有效溫度（SET*）和生理等效溫度（PET）3 個室外熱環境評價指標。其中，PET 指標綜合考慮人的活動產熱、新陳代謝率、服裝熱阻等個體參數，在室外熱環境質量綜合評價上具有優勢[15-16]（見表1）。因此，文中以PET 作為熱舒適評價指標。

表1 常用熱舒適評價指標Table 1 Common thermal comfort evaluation indexes

2 室外空間冬季熱環境分析

空氣溫度、空氣相對濕度、太陽輻射和風速是影響人體熱反應的主要氣候因素，分析不同廣場空間中的熱環境特征及微氣候變化規律，為下一步熱舒適的探討提供基礎。

中國的藝術設計學科優勢和特色在某種程度上，也是國際化人才培養，沿線國家重視和傾慕的重要組成部分，雖然尚有建制和基礎上的不足，但可以通過不斷提升的基礎建設和國際交流，加強教育硬件和軟件的逐步提升，來滿足培養綜合高素質藝術設計人才的需要。因此，根據自貿區的大環境下去開放性發展思維，我們不僅要在傳統學科優勢上鞏固創新，還要在引導策略上，創新思維，因地制宜，因材施教，綜合培養。

2.1 空氣溫度分析

對比分析各測點溫度變化折線圖，如圖2 所示。由圖可知，各測點的空氣溫度變化規律相似，最高溫度均出現在下午15:00-16:00，與記錄的沙坪壩區天氣變化情況一致，溫度變化范圍為8.0～11.6 ℃，比沙區平均溫度略高；廣場上3 個測點平均溫度差異較小。但從變化趨勢上看，1 號測點樹下空間受樹冠遮擋影響，溫差較小，最高溫度也普遍低于其他測點；2 號測點開敞空間周圍無遮擋，且地表為硬質鋪裝，受氣溫變化影響較大，最大溫差達3.2 ℃；3 號測點位于水體景觀邊，溫度變化幅度居中。

圖2 實驗日各測點溫度Fig. 2 temperature of test points

2.2 相對濕度分析

各測點在實驗日中的相對濕度變化如圖3 所示，3 個測點濕度變化趨勢相似，但由于3 號測點在水體景觀邊，所以濕度始終高于其他測點；與之相反，2 號測點位于硬質鋪裝的空曠場地，濕度最低。3 個實驗測試日雖均為多云天，但室外廣場空間的相對濕度值仍然高達61.5%～85.3%，均高于人體舒適的空氣相對濕度建議值（40%～60%）[17]。

圖3 實驗日各測點濕度fig. 3 related humidity of test points

2.3 總熱輻射分析

文章發出，讀者給我們算了一把后留言：“250萬瓶，28年，平均一天要嘗245支酒，是我的數學不好還是肝不好？”當然，計算是沒有問題的，侍酒師的職業也的確很特殊，而且還是在美國這樣一個葡萄酒銷量相當大的市場。我轉到侍酒師群里，也引發了一輪熱議，大家紛紛要求求證。

本次主觀感受問卷調查對象主要是經常在三峽廣場進行室外活動的周邊居民（約62.4%），另有重慶其他地區居民（約29.1%）和少量外地游客（約8.5%）。發放問卷500 份，收回有效問卷484 份，其中，1 號、2 號、3號各測點分別占29.55%、34.30%、36.16%。

圖4 實驗日各測點熱輻射Fig. 4 heat radiation of test points

2.4 風效應分析

TCV 與PET 的擬合曲線如圖9 所示，回歸方程式如下：

圖5 實驗日各測點平均風速fig. 5 average wind speed of test points

3 室外空間冬季熱舒適評價

3.1 熱舒適主觀感受統計分析

甲洛洛關心的不是這些，他急著問老鄧：他到底是怎么偷的？老鄧吸了一口煙，半天才把煙霧慢吞吞地吐出來，又喝了一口茶，緩緩地咽下，才抬起下巴看著大家：他啊，手段高，卸貨時你們把鑰匙和鎖都掛在倉庫的門上了，難道你們不知道他是個鐵匠？小丁急了：他不可能把鑰匙藏起來??？老鄧把眼睛瞪得老大：就是啊，人家懷里揣了個肥皂，把鑰匙印在上邊不就行了。甲洛洛嘴巴張得大大的，半天才緩過一口氣：那怎么連個腳印都沒有？小李笑著搶答：人家腳上纏了厚厚一層布，你說還有腳印嗎？潘美麗的鼻音很重：那莽子都成全了小偷？老鄧瞟了一眼潘美麗：人家早就把蘸著口水的糌粑喂給莽子了，再加上他們經常在這院壩里走動，怎么可能還會認生呢？

針對熱舒適的問卷統計結果如圖6 所示，3 個測點的“不舒適”及以下的比例和“舒適”及以上的比例，都在1/3 左右；其中，1 號、3 號測點“舒適”及以上的比例分別為39.16%和36%，2 號測點最低，僅24.70%。說明對于冬季室外微氣候環境，多數人的熱舒適感雖然不高，但也能接受。針對熱感受的問卷統計結果如圖7 所示，3 個測點的“適中”及以上的比例都不到1/3；其中，1 號、2 號測點“適中”及以上的比例分別為27.27%和26.51%，3 號測點最低，僅10.28%。說明當人體熱感覺偏離“適中”，感覺“稍冷”或“冷”時，也能熱感受“中立”或“舒服”。此外，廣場樹下空間（1 號測點）熱舒適感及熱感受的綜合表現最好。

圖6 各測點熱舒適投票比例Fig. 6 Thermal comfort vote at each location

圖7 各測點熱感受投票比例Fig. 7 Thermal sensation vote at each location.

3.2 生理等效溫度計算與分析

運用RayMan 模型軟件分別計算3 個測點的生理等效溫度（PET），計算結果數據統計如圖8 所示，PET 最小值為4.2 ℃，出現在3 號測點；最大值為16.9 ℃，出現在2 號測點。各測點PET 最小值相近，但最大值相差較大，1 號測點與2 號測點差值達到2.4 ℃。

圖8 各測點PET 分析Fig. 8 PET of each location.

同時，1 號與3 號測點平均值相近，為7.8 ℃，2 號測點均值為8.1 ℃。其中，2 號和3 號測點所在位置無樹蔭、無遮擋，長時間受太陽直射，在測試期間PET 波動較大；而1 號測點位于樹蔭之下，PET 較穩定，集中在5～10 ℃。由此可見，生理等效溫度與太陽輻射密切相關。

測試時，同步記錄測試點所在的沙坪壩區天氣情況。測試期間，沙坪壩區溫度為6.7～10.4 ℃，相對濕度為70%～90%，3 天皆為陰天，云層較厚，平均風速變化范圍為1～2 m/s。

3.3 熱舒適閾值討論

針對不同測點的TCV（熱舒適）、TSV（熱感覺）與PET（生理有效溫度）之間的關系，研究以PET 作為自變量，各測點的投票值TSV 和TCV 分別作為因變量，對問卷調查投票結果與生理有效溫度的變化關系做回歸分析。

在冬季，遮擋寒風來襲，降低風速，是提高室外熱舒適度的方法之一。如圖5 所示，各測點的風速變化無明顯規律可循，但開敞空間（2 號測點）、濱水空間（3 號測點）的風速明顯高于樹下空間（1 號測點），這是因為1號測點的樹冠起到擋風的作用。而2 號和3 號測點在測試期間風速普遍都在1.5 m/s 以上，且2 號測點最高風速達到2.1 m/s。雖然，各測點風速均不大，但是由于天氣陰寒，濕度大（61.5%～85.3%），加上重慶被群山環繞，常年風速較低，在冬季濕冷的氣候環境下，風速增加帶來的冷感更為明顯[18]，吹風感會被主觀放大，對人體來說1～2 m/s 的適宜風速，會對重慶地區熱舒適感受造成較大影響。

圖9 各測點熱舒適投票TCV 與PET 的關系Fig. 9 The correlations between the thermal comfort voting TCV and PET at each location.

同樣，當TSV=0 時，各測點對應的PET 分別為10.12 ℃、11.19 ℃和12.10 ℃；當TSV= -0.5～0.5 時，對應的PET 熱中性范圍分別是10.12 ℃±1.15 ℃，11.19 ℃±1.17 ℃和12.10 ℃±1.12 ℃。分析可見，1 號測點的熱中性溫度值最低，說明人的熱感覺敏感程度最小，原因是此處有較密集的行道樹分布，并設有休閑座椅，且風速較小，一定程度上降低了人們對熱感覺的關注度，主觀上增加了人體對寒冷的忍耐力，能接受較低的PET 為適中狀態。

TSV 與PET 的擬合曲線如圖10 所示，回歸方程式如下：

2.選用個性化的教材。根據空乘學生英語基礎，選用適合空乘專業的英語教材是提高教學效果的前提?？梢詫⒂⒄Z等級考試和大學英語結合起來自編教材，強化單詞記憶和題型練習。

圖10 各測點熱感覺投票TSV 與PET 的關系Fig. 10 The correlation between the thermal sensation voting TSV and PET at each location.

對PET 對應的熱舒適范圍進行計算，得到：當TCV=0 時，各測點對應的PET 值分別為11.04 ℃、11.05 ℃和11.07 ℃；當TCV≥1 時，對應的PET 熱舒適范圍分別是11.04±6.71 ℃、11.05±3.82 ℃和11.07±3.96 ℃。分析可見，3 個測點的熱中性溫度值十分接近；其中，1 號測點熱中性溫度值稍低，但其熱舒適區間較2 號、3 號測點有所拓寬。

鄉土嬗變帶來的秩序變動需要放置于正義系統的結構轉型中理解。鄉村秩序的變動導致內生自發型鄉土正義供給體系的坍塌，而內生體制型鄉土正義供給體系解決糾紛的能力日益萎靡，鄉村社會的糾紛開始大量溢出涌入基層官僚型鄉土正義供給環節?；鶎庸倭培l土正義供給體系不僅需要承接大量社會糾紛，同時需要響應國家的行政規范化、治理法治化要求，最終呈現出鄉村內部秩序控制機制瓦解、基層官僚鄉土正義供給體系日益科層化、鄉土正義供給乏力的整體格局。在這種宏觀結構轉型的背景下，鄉村糾紛中的特定利益訴求缺乏滿足渠道，鄉土正義的供給面臨特定的無解難題。

將計算所得TCV 和TSV 的PET 熱中性溫度及閾值范圍與標準PET 熱舒適范圍（18 ℃≤PET≤23 ℃）相比較，其最小值小于標準值約7 ℃。說明在夏熱冬冷的重慶地區，室外活動人群通過增加自身的衣服熱阻，增加室外活動量，對于冬季室外熱舒適感受可適當降低其標準。

3.4 室外熱舒適評價模型

為進一步揭示室外環境的綜合舒適度與室外微氣候因素之間的關系，采用多元線性回歸方法，將溫度、濕度、室外風速和總輻射作為自變量，綜合舒適度投票值作為因變量，建立重慶地區冬季室外熱舒適預測模型，得到關系式如下：

式中：OCV 為綜合舒適度投票值，范圍為1～7；Ta為空氣溫度， ℃；RH 為相對濕度；R為總輻射，W/m2；W為風速，m/s。

東方宇軒年前處心積慮，決心重開萬花因隧道，親自扮“老黃”物色關中游俠兒，實有不得已，見三位少年果然不負眾望，脫穎而出，心中寬慰，當即同意宇晴所請，暗地里卻是又高興，又擔心，年輕人來到萬花谷學習武道，帶來蓬勃朝氣，只是萬花谷開谷十余年后，諸般變化，陰陽轉換，盛極必衰，人世的桃花源已到存亡斷續之際，何去何從，真的要以少年的血來彌縫嗎？

分析可見，冬季室外溫度（Ta）、相對濕度（RH）和總輻射（R）都與熱舒適（OCV）呈正相關關系，當室外溫度升高，輻射增加時，可有效提升室外熱舒適感受；從系數來看，三者對熱舒適影響的比重從大到小依次為：溫度＞太陽輻射＞相對濕度，相對濕度的系數值僅為0.01，其變化對室外熱舒適感受的影響最小，雖然，相對濕度在模型中系數正相關，但是在夏熱冬冷地區，冬夏兩季濕度都較高，潮濕水汽從人體中吸收熱量[19]，冬季濕度過高會使人體感覺寒冷。在四項變量中，只有冬季室外風速（W）與熱舒適（OCV）呈負相關，且風速的系數在4 個變量中最大，說明在冬季寒風對熱舒適的影響最大，在溫度與濕度恒定的環境下，高風速會增加人體與周圍環境的換熱，因此，冬季室外環境空間應該著重考慮遮擋寒風，同時增加輻射得熱。

4 基于熱舒適的廣場空間設計建議

營造良好的城市外部空間冬季熱環境，可促進人們的冬季戶外活動，既有益于人們身體健康，又可提升城市宜居性和城市活力。針對夏熱冬冷地區冬季室外熱環境問題，分析城市廣場不同空間環境的微氣候特征，研究廣場中人體熱舒適感受及其評價，結論如下：

1）冬季室外樹下空間熱舒適感及熱感受的綜合表現最好。由于樹冠可有效遮擋寒風，樹下有休閑椅供行人使用，使人們對熱感覺的關注度降低，主觀上增加了人體對寒冷的忍耐力，能接受較低的PET（10.12±1.15 ℃）為適中狀態；其次，冬季室外熱舒適感受可適當降低其標準。由于人體具有環境適應性，以及冬季增加的衣服熱阻和室外活動等原因，冬季室外空間人們的熱中性溫度偏向各標準規定的下限值；再次，冬季應著重考慮寒風遮擋效應，同時增加太陽輻射得熱，以提高室外人體熱舒適度。冬季室外溫度、相對濕度和太陽輻射都與熱舒適呈在正相關，而風速與之呈負相關，對熱舒適影響的比重為：風速 ＞溫度 ＞太陽輻射 ＞相對濕度。

通過太陽輻射獲得熱量是冬季提高環境空氣溫度的重要途徑。但是，重慶屬于光氣候V 區，年日照時間短，日照率僅為25%～35%，且季節差異明顯，夏季日照熾烈、太陽輻射強勁，冬季日照匱乏、太陽輻射微弱。城市所受到的輻射包括太陽短波輻射、太陽長波輻射和周圍建筑物及地面發出的長波輻射，因此，在測試時測得總輻射作為研究的主要氣候要素之一。實測結果如圖4 所示，1 號測點因樹冠對太陽輻射及周圍輻射的阻擋，測試期間總熱輻射均為0 W/m2。2、3 號測點的熱輻射變化趨勢相同，2 號測點開敞空間總熱輻射量833.9 W/m2，最高熱輻射92.8 W/m2；3 號測點水體邊總熱輻射量最多，達1 094.3 W/m2，且熱輻射最高，為97.8 W/m2，說明水面反射及水體高蓄熱性會影響周圍環境的熱輻射。

夏熱冬冷地區具有雙極端性氣候特點，既要求冬季增加太陽輻射、提高空氣溫度、阻擋寒風和降低濕度，又要求夏季減少太陽輻射、降低空氣溫度、促進通風和減少濕度。因此，城市廣場設計必須綜合考慮冬、夏熱環境特征和熱舒適要求，綜合城市廣場構成要素及熱舒適評價，提出城市廣場空間設計建議。

1）綠化系統設計

統籌考慮植物綠化的風屏作用和遮擋太陽輻射的矛盾，合理組織綠化布置。在冬季上風向種植大樹冠的常綠喬木，在座椅周圍布置能擋風的灌木叢，減少冷風滲透；下風向種植落葉喬木，減少樹木對冬季太陽輻射的遮擋，夏季則可起到遮陰作用，以此創造冬夏熱環境相對穩定的舒適空間。

采用世界衛生組織生存質量測定量表簡表（WHOQOLBREF）[10]，該量表分成29個條目，主要包括心理狀態（1～9，26）、癥狀感覺（10、11，15～18，附加102）、社會功能（12～14，19～25，附加101）、自我評分（附加103）4個方面。各條目皆采用5級計分法，1分為無癥狀；2分為偶發癥狀；3分為一般有癥狀；4分為癥狀較重；5分為癥狀嚴重，影響平常生活，死亡患者計最高分。所有患者分別于緩解后的第一天、持續緩解后的第180天填寫WHOQOL-BREF量表。

2）水體景觀設計

水具有較好的蓄熱性和明顯的增濕效應。廣場水體景觀宜靜態水（如水池）與動態水（如噴泉）相結合布置。冬季以靜水景觀為主，利用水體吸收太陽輻射，改善局部空氣溫度穩定性；同時，控制動水景觀開放時間，避免形成大量水霧而增加空氣濕度，宜在正午太陽輻射較強烈時開放，白天蓄熱，晚上放熱，彌補夜晚空氣降溫。夏季動水景觀也可分時段開放，在午后最熱時段，利用噴泉水與空氣的熱交換，調節廣場微氣候。

3）地面鋪裝設計

一是采取低吸熱性材料，夏季防止因地面高溫導致過多長波輻射，而影響廣場周圍環境空氣溫度；二是采取透水性材料，冬季加速降水自然滲透，防止廣場地面雨水滯留或結露，抑制因地表面蒸發而增加空氣濕冷感。

4）廣場設施設計

在布局上，廣場小品設施宜與樹木綠化相結合，利用植物遮陽或擋風；在形式上，宜開敞或鏤空造型，以落葉植物作為覆蓋，夏季可遮陽，冬季可日照；在材質上，綜合冬夏兩季需求宜采用導熱性差、耐久性好的材料，即：木材、塑料 ＞混凝土、石材 ＞金屬，提高設施使用的舒適感，吸引人們的駐足停留。