基于傳統(tǒng)商業(yè)街尺度變化的物理環(huán)境研究

吳曉冬

摘 要：傳統(tǒng)商業(yè)街作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對(duì)于提高商業(yè)街區(qū)內(nèi)部使用舒適度，以及建筑能耗有著重要影響。本文從傳統(tǒng)商業(yè)特征所形成的街谷寬高比例入手，通過(guò)調(diào)研、分析以及能耗模擬，研究街谷中街道寬度與建筑高度，建筑自身體型變化對(duì)綜合能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的微氣候特征對(duì)于提升空氣質(zhì)量的，增加舒適度的影響。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)商業(yè)街街谷； 寬高比； 非對(duì)稱(chēng)街谷

1.引言

隨著文化產(chǎn)業(yè)的復(fù)興與發(fā)展，國(guó)內(nèi)較多文化資源豐富的城市開(kāi)始進(jìn)行城市的歷史文化挖掘與更新。商業(yè)街道是城市最有活力的空間形式和經(jīng)濟(jì)載體。因此，飽含文化與商業(yè)氣息的傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的改造及復(fù)建成為此類(lèi)工作的重要部分。在設(shè)計(jì)與建造的過(guò)程中，其內(nèi)部自身空間形態(tài)和布局將會(huì)與建筑能耗發(fā)生耦合關(guān)系并相互作用，通過(guò)微氣候的營(yíng)造以及能耗的合理規(guī)避，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和低碳的目標(biāo)，并提高人群在商業(yè)街內(nèi)部的舒適度的同時(shí)通過(guò)風(fēng)場(chǎng)的疏導(dǎo)以降低該區(qū)域的污染程度。

2. 傳統(tǒng)商業(yè)空間形態(tài)特征

傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)作為傳統(tǒng)文化的重要組成部分，空間形態(tài)特征除了滿(mǎn)足當(dāng)?shù)靥赜械淖匀画h(huán)境要求外，還受到當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)人文，風(fēng)俗習(xí)慣等因素的影響，因此具有較為鮮明的地域建筑風(fēng)格及特征。在傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的特有的物理環(huán)境研究中，本文簡(jiǎn)化建筑元素的復(fù)雜性，構(gòu)建沿街建筑物高度H以及街道寬度D的比例為特征模型來(lái)進(jìn)行量化參照研究。

2.1 商業(yè)寬高比例特征

蘆原義信在《外部空間設(shè)計(jì)》一文中定義了構(gòu)成街道空間的街道底界面的寬度與沿街側(cè)界面建筑的高度的比值（D/H），其比值是保證街道空間尺度均衡，是體現(xiàn)街道中的人的開(kāi)放感和圍合感的重要指標(biāo)。當(dāng)街道空間D/H小于l時(shí)圍合感越強(qiáng)，D/H值越大于1時(shí)街道的開(kāi)放感越強(qiáng)，D/H=l.2～2時(shí)，產(chǎn)生舒適的圍合感；D/H大于2時(shí)，產(chǎn)生開(kāi)闊感；D/H>3時(shí)，產(chǎn)生空曠感。本文通過(guò)調(diào)研古城西安、成都、南京、蘇州等地的傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的寬高比例（表1），發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)研究數(shù)值集中于0.5～1.5范圍內(nèi)，得出商業(yè)街內(nèi)聚性較好，空間尺度適宜。

3.傳統(tǒng)街區(qū)不同形式建筑的能耗分析

本文通過(guò)對(duì)于構(gòu)成街區(qū)形態(tài)框架的單體建筑進(jìn)行研究，評(píng)價(jià)在街區(qū)修復(fù)或重建時(shí)，選擇能耗較低的建筑體型為目標(biāo)。以古城西安為研究地，西安位于寒冷地區(qū)，冬季以保溫為主，主要為采暖能耗，建筑外部熱源的太陽(yáng)輻射獲得量主要與建筑布局形態(tài)，周?chē)h(huán)境長(zhǎng)波輻射等相關(guān)。建筑物內(nèi)部存在著建筑照明、人體，設(shè)備等室內(nèi)熱源與住宅建筑室內(nèi)空氣發(fā)生對(duì)流與輻射的熱傳遞過(guò)程。建筑內(nèi)擾在熱傳遞過(guò)程中總是要傳遞到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面，而室外氣象條件總是首先作用于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面，建筑內(nèi)擾與建筑外擾兩種作用形式是同時(shí)存在，獨(dú)立傳遞而又相互迭加，相互影響。不同的建筑外表面從抵御內(nèi)外溫度振幅以及內(nèi)外界面尺寸方面，就會(huì)對(duì)建筑的全年能耗產(chǎn)生一定影響。本文假定待研究的傳統(tǒng)商業(yè)街D/H=1.2，并以此作為研究傳統(tǒng)商業(yè)街的空間物理特征的基本研究模型，設(shè)定商業(yè)街東西向，商業(yè)建筑為南北向，假設(shè)南側(cè)建筑為條式建筑，北側(cè)建筑的體形輪廓進(jìn)行相應(yīng)變化，由此建立Dest模型建立如圖（圖1）計(jì)算能耗特征的。

擬定（n1）、（n2）、（n3）三種不同外部形態(tài)的建筑作為研究對(duì)象，通過(guò)從圖形變化中可以看出建筑物耗冷量指標(biāo)隨著建筑物出風(fēng)口方向的改變，發(fā)生較規(guī)律的下降趨勢(shì)變化。在建筑物耗冷量指標(biāo)中，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口由東邊逐漸過(guò)渡到西邊，能耗降低。并且，建筑物的進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口比例越大，建筑物耗冷量指標(biāo)越大，兩者呈正相關(guān)變化。在數(shù)據(jù)比對(duì)中，當(dāng)建筑物的A：Lmid：B相對(duì)比例使建筑物呈三面圍合式布置時(shí)，由于伸出段對(duì)于太陽(yáng)輻射的相對(duì)遮擋，建筑物的北向受熱面積最小，且建筑物的迎風(fēng)面面積最小，在建筑物的東西向建筑中向內(nèi)的面有永久陰影面的存在，減少了建筑物的太陽(yáng)輻射溫升現(xiàn)象，同時(shí)在三面圍合區(qū)內(nèi)，有溫度較低區(qū)域的產(chǎn)生，從而促進(jìn)熱壓風(fēng)場(chǎng)形成的可能。當(dāng)建筑物相對(duì)比例為Z：1：0.5時(shí)（z為0長(zhǎng)度），建筑的能耗在耗冷量和耗熱量指標(biāo)變化趨勢(shì)上最穩(wěn)定，并可以作為同比情況下最優(yōu)推薦，圖示n2情況。

4.傳統(tǒng)街區(qū)街谷內(nèi)微氣候特征

傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的構(gòu)成通常存在若干條路網(wǎng)交織的情況，街谷微氣候的形成與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度所造成的空氣溫度的時(shí)間演變和空間分布、以及街谷內(nèi)部的氣流狀況與街區(qū)的建筑密度、建筑排列方式有關(guān)。并且與街谷的幾何特征、走向界面朝向、街區(qū)下墊面以及來(lái)風(fēng)方向都有較大的關(guān)聯(lián)。本文通過(guò)對(duì)西安市回民街（南-北走向、對(duì)稱(chēng)街谷）、書(shū)院門(mén)（東-西走向、非對(duì)稱(chēng)街谷）兩條傳統(tǒng)商業(yè)街的物理環(huán)境分析，重點(diǎn)研究以下兩方面內(nèi)容。

4.1非對(duì)稱(chēng)街谷的物理環(huán)境特征

當(dāng)選擇建筑物相對(duì)比例為Z：1：0.5，商業(yè)街外部空間幾何結(jié)構(gòu)則為非對(duì)稱(chēng)形式。此時(shí)，街谷外部大氣平流進(jìn)入街谷內(nèi)部時(shí)，接近放大的非對(duì)稱(chēng)區(qū)域時(shí)，峽管狀態(tài)突變，會(huì)在街谷放大區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)湍流。三維方向的湍流漩渦將沿著墻面向上部遷移，湍流的輸運(yùn)作用使得街道峽谷內(nèi)空氣與外界空氣進(jìn)行交換，提高污染物的擴(kuò)散速度，改善峽谷內(nèi)的空氣質(zhì)量。因此，沿街建筑在局部地區(qū)放大，對(duì)于提高污染散發(fā)速度有利。

4.2不同朝向街谷的物理環(huán)境特征

西安地區(qū)城市的傳統(tǒng)街區(qū)較多以格網(wǎng)形式存在，會(huì)呈現(xiàn)出不同朝向的街谷的工況，在太陽(yáng)輻射下，處于太陽(yáng)直射輻射區(qū)域的空氣溫度會(huì)隨著建筑的高度產(chǎn)生較大分層差異，而在建筑遮擋區(qū)域的街谷部分，因?yàn)榭諝鉁囟仍鰷責(zé)嵩礊榻犹?yáng)散射輻射，并且隨著建筑密集程度增多的太陽(yáng)輻射反射次數(shù)的變化，其空氣溫度隨高度分層現(xiàn)象并不明顯。在東-西走向的街區(qū)，因?yàn)樵谙募竞投居捎谔?yáng)高度角的不同，街道南側(cè)建筑對(duì)于街谷的遮擋效應(yīng)造成街谷中所獲得的太陽(yáng)輻射在不同時(shí)間段存在較大的差異，相應(yīng)得知，遮蔽效應(yīng)對(duì)于南北走向的街道太陽(yáng)輻射影響不大。

5.結(jié)論

傳統(tǒng)商業(yè)街作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對(duì)于提高商業(yè)街區(qū)內(nèi)部使用舒適度，以及建筑能耗有著重要影響。本文從街谷寬高比例著手，通過(guò)分析調(diào)研，研究在一定寬高比例下，建筑體型變化對(duì)能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的風(fēng)環(huán)境對(duì)于污染物的影響，主要結(jié)論如下：

5.1傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)道路寬度D/建筑高度H接近1.2時(shí)，對(duì)空間舒適度以及減少建筑能耗有利。

5.2街道兩側(cè)建筑布局采用非對(duì)稱(chēng)形式的幾何結(jié)構(gòu)，街谷內(nèi)污染物濃度由于湍流作用而大大降低，空氣質(zhì)量得到較大改善。

5.3南-北走向相對(duì)于東西走向的街谷所吸收的太陽(yáng)輻射量在冬夏兩季的差異小。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙敬源、劉加平.城市街谷綠化的動(dòng)態(tài)熱效應(yīng) [J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2009.第30卷（第8期），1013-1017.

[2] Mayer H，Holst J，Dostal P，et al.Human thermal comfort in summer within an urban street canyon in Central Europe.Meteorol：Zeitschrift 17，2008

[3] 鐘珂、亢燕銘.城市街谷中的物理微環(huán)境.西北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1998（4）：15-23

[4] 錢(qián)利.城市商業(yè)街道空間尺度分析研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2010

[5] 王瓊.住區(qū)組團(tuán)布局形態(tài)的冬季熱環(huán)境分析[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2010

[6] 王振.綠色城市街區(qū)-基于城市微氣候的街區(qū)層峽設(shè)計(jì)研究[M].南京：東南大學(xué)出版社，2010

[7] I Eliasson.Urban climate related to street geometry：[PhD the-sis].[S.L.]：University of Gothenburg，1993.33

摘 要：傳統(tǒng)商業(yè)街作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對(duì)于提高商業(yè)街區(qū)內(nèi)部使用舒適度，以及建筑能耗有著重要影響。本文從傳統(tǒng)商業(yè)特征所形成的街谷寬高比例入手，通過(guò)調(diào)研、分析以及能耗模擬，研究街谷中街道寬度與建筑高度，建筑自身體型變化對(duì)綜合能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的微氣候特征對(duì)于提升空氣質(zhì)量的，增加舒適度的影響。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)商業(yè)街街谷； 寬高比； 非對(duì)稱(chēng)街谷

1.引言

隨著文化產(chǎn)業(yè)的復(fù)興與發(fā)展，國(guó)內(nèi)較多文化資源豐富的城市開(kāi)始進(jìn)行城市的歷史文化挖掘與更新。商業(yè)街道是城市最有活力的空間形式和經(jīng)濟(jì)載體。因此，飽含文化與商業(yè)氣息的傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的改造及復(fù)建成為此類(lèi)工作的重要部分。在設(shè)計(jì)與建造的過(guò)程中，其內(nèi)部自身空間形態(tài)和布局將會(huì)與建筑能耗發(fā)生耦合關(guān)系并相互作用，通過(guò)微氣候的營(yíng)造以及能耗的合理規(guī)避，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和低碳的目標(biāo)，并提高人群在商業(yè)街內(nèi)部的舒適度的同時(shí)通過(guò)風(fēng)場(chǎng)的疏導(dǎo)以降低該區(qū)域的污染程度。

2. 傳統(tǒng)商業(yè)空間形態(tài)特征

傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)作為傳統(tǒng)文化的重要組成部分，空間形態(tài)特征除了滿(mǎn)足當(dāng)?shù)靥赜械淖匀画h(huán)境要求外，還受到當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)人文，風(fēng)俗習(xí)慣等因素的影響，因此具有較為鮮明的地域建筑風(fēng)格及特征。在傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的特有的物理環(huán)境研究中，本文簡(jiǎn)化建筑元素的復(fù)雜性，構(gòu)建沿街建筑物高度H以及街道寬度D的比例為特征模型來(lái)進(jìn)行量化參照研究。

2.1 商業(yè)寬高比例特征

蘆原義信在《外部空間設(shè)計(jì)》一文中定義了構(gòu)成街道空間的街道底界面的寬度與沿街側(cè)界面建筑的高度的比值（D/H），其比值是保證街道空間尺度均衡，是體現(xiàn)街道中的人的開(kāi)放感和圍合感的重要指標(biāo)。當(dāng)街道空間D/H小于l時(shí)圍合感越強(qiáng)，D/H值越大于1時(shí)街道的開(kāi)放感越強(qiáng)，D/H=l.2～2時(shí)，產(chǎn)生舒適的圍合感；D/H大于2時(shí)，產(chǎn)生開(kāi)闊感；D/H>3時(shí)，產(chǎn)生空曠感。本文通過(guò)調(diào)研古城西安、成都、南京、蘇州等地的傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的寬高比例（表1），發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)研究數(shù)值集中于0.5～1.5范圍內(nèi)，得出商業(yè)街內(nèi)聚性較好，空間尺度適宜。

3.傳統(tǒng)街區(qū)不同形式建筑的能耗分析

本文通過(guò)對(duì)于構(gòu)成街區(qū)形態(tài)框架的單體建筑進(jìn)行研究，評(píng)價(jià)在街區(qū)修復(fù)或重建時(shí)，選擇能耗較低的建筑體型為目標(biāo)。以古城西安為研究地，西安位于寒冷地區(qū)，冬季以保溫為主，主要為采暖能耗，建筑外部熱源的太陽(yáng)輻射獲得量主要與建筑布局形態(tài)，周?chē)h(huán)境長(zhǎng)波輻射等相關(guān)。建筑物內(nèi)部存在著建筑照明、人體，設(shè)備等室內(nèi)熱源與住宅建筑室內(nèi)空氣發(fā)生對(duì)流與輻射的熱傳遞過(guò)程。建筑內(nèi)擾在熱傳遞過(guò)程中總是要傳遞到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面，而室外氣象條件總是首先作用于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面，建筑內(nèi)擾與建筑外擾兩種作用形式是同時(shí)存在，獨(dú)立傳遞而又相互迭加，相互影響。不同的建筑外表面從抵御內(nèi)外溫度振幅以及內(nèi)外界面尺寸方面，就會(huì)對(duì)建筑的全年能耗產(chǎn)生一定影響。本文假定待研究的傳統(tǒng)商業(yè)街D/H=1.2，并以此作為研究傳統(tǒng)商業(yè)街的空間物理特征的基本研究模型，設(shè)定商業(yè)街東西向，商業(yè)建筑為南北向，假設(shè)南側(cè)建筑為條式建筑，北側(cè)建筑的體形輪廓進(jìn)行相應(yīng)變化，由此建立Dest模型建立如圖（圖1）計(jì)算能耗特征的。

擬定（n1）、（n2）、（n3）三種不同外部形態(tài)的建筑作為研究對(duì)象，通過(guò)從圖形變化中可以看出建筑物耗冷量指標(biāo)隨著建筑物出風(fēng)口方向的改變，發(fā)生較規(guī)律的下降趨勢(shì)變化。在建筑物耗冷量指標(biāo)中，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口由東邊逐漸過(guò)渡到西邊，能耗降低。并且，建筑物的進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口比例越大，建筑物耗冷量指標(biāo)越大，兩者呈正相關(guān)變化。在數(shù)據(jù)比對(duì)中，當(dāng)建筑物的A：Lmid：B相對(duì)比例使建筑物呈三面圍合式布置時(shí)，由于伸出段對(duì)于太陽(yáng)輻射的相對(duì)遮擋，建筑物的北向受熱面積最小，且建筑物的迎風(fēng)面面積最小，在建筑物的東西向建筑中向內(nèi)的面有永久陰影面的存在，減少了建筑物的太陽(yáng)輻射溫升現(xiàn)象，同時(shí)在三面圍合區(qū)內(nèi)，有溫度較低區(qū)域的產(chǎn)生，從而促進(jìn)熱壓風(fēng)場(chǎng)形成的可能。當(dāng)建筑物相對(duì)比例為Z：1：0.5時(shí)（z為0長(zhǎng)度），建筑的能耗在耗冷量和耗熱量指標(biāo)變化趨勢(shì)上最穩(wěn)定，并可以作為同比情況下最優(yōu)推薦，圖示n2情況。

4.傳統(tǒng)街區(qū)街谷內(nèi)微氣候特征

傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的構(gòu)成通常存在若干條路網(wǎng)交織的情況，街谷微氣候的形成與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度所造成的空氣溫度的時(shí)間演變和空間分布、以及街谷內(nèi)部的氣流狀況與街區(qū)的建筑密度、建筑排列方式有關(guān)。并且與街谷的幾何特征、走向界面朝向、街區(qū)下墊面以及來(lái)風(fēng)方向都有較大的關(guān)聯(lián)。本文通過(guò)對(duì)西安市回民街（南-北走向、對(duì)稱(chēng)街谷）、書(shū)院門(mén)（東-西走向、非對(duì)稱(chēng)街谷）兩條傳統(tǒng)商業(yè)街的物理環(huán)境分析，重點(diǎn)研究以下兩方面內(nèi)容。

4.1非對(duì)稱(chēng)街谷的物理環(huán)境特征

當(dāng)選擇建筑物相對(duì)比例為Z：1：0.5，商業(yè)街外部空間幾何結(jié)構(gòu)則為非對(duì)稱(chēng)形式。此時(shí)，街谷外部大氣平流進(jìn)入街谷內(nèi)部時(shí)，接近放大的非對(duì)稱(chēng)區(qū)域時(shí)，峽管狀態(tài)突變，會(huì)在街谷放大區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)湍流。三維方向的湍流漩渦將沿著墻面向上部遷移，湍流的輸運(yùn)作用使得街道峽谷內(nèi)空氣與外界空氣進(jìn)行交換，提高污染物的擴(kuò)散速度，改善峽谷內(nèi)的空氣質(zhì)量。因此，沿街建筑在局部地區(qū)放大，對(duì)于提高污染散發(fā)速度有利。

4.2不同朝向街谷的物理環(huán)境特征

西安地區(qū)城市的傳統(tǒng)街區(qū)較多以格網(wǎng)形式存在，會(huì)呈現(xiàn)出不同朝向的街谷的工況，在太陽(yáng)輻射下，處于太陽(yáng)直射輻射區(qū)域的空氣溫度會(huì)隨著建筑的高度產(chǎn)生較大分層差異，而在建筑遮擋區(qū)域的街谷部分，因?yàn)榭諝鉁囟仍鰷責(zé)嵩礊榻犹?yáng)散射輻射，并且隨著建筑密集程度增多的太陽(yáng)輻射反射次數(shù)的變化，其空氣溫度隨高度分層現(xiàn)象并不明顯。在東-西走向的街區(qū)，因?yàn)樵谙募竞投居捎谔?yáng)高度角的不同，街道南側(cè)建筑對(duì)于街谷的遮擋效應(yīng)造成街谷中所獲得的太陽(yáng)輻射在不同時(shí)間段存在較大的差異，相應(yīng)得知，遮蔽效應(yīng)對(duì)于南北走向的街道太陽(yáng)輻射影響不大。

5.結(jié)論

傳統(tǒng)商業(yè)街作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對(duì)于提高商業(yè)街區(qū)內(nèi)部使用舒適度，以及建筑能耗有著重要影響。本文從街谷寬高比例著手，通過(guò)分析調(diào)研，研究在一定寬高比例下，建筑體型變化對(duì)能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的風(fēng)環(huán)境對(duì)于污染物的影響，主要結(jié)論如下：

5.1傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)道路寬度D/建筑高度H接近1.2時(shí)，對(duì)空間舒適度以及減少建筑能耗有利。

5.2街道兩側(cè)建筑布局采用非對(duì)稱(chēng)形式的幾何結(jié)構(gòu)，街谷內(nèi)污染物濃度由于湍流作用而大大降低，空氣質(zhì)量得到較大改善。

5.3南-北走向相對(duì)于東西走向的街谷所吸收的太陽(yáng)輻射量在冬夏兩季的差異小。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙敬源、劉加平.城市街谷綠化的動(dòng)態(tài)熱效應(yīng) [J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2009.第30卷（第8期），1013-1017.

[2] Mayer H，Holst J，Dostal P，et al.Human thermal comfort in summer within an urban street canyon in Central Europe.Meteorol：Zeitschrift 17，2008

[3] 鐘珂、亢燕銘.城市街谷中的物理微環(huán)境.西北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1998（4）：15-23

[4] 錢(qián)利.城市商業(yè)街道空間尺度分析研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2010

[5] 王瓊.住區(qū)組團(tuán)布局形態(tài)的冬季熱環(huán)境分析[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2010

[6] 王振.綠色城市街區(qū)-基于城市微氣候的街區(qū)層峽設(shè)計(jì)研究[M].南京：東南大學(xué)出版社，2010

[7] I Eliasson.Urban climate related to street geometry：[PhD the-sis].[S.L.]：University of Gothenburg，1993.33

摘 要：傳統(tǒng)商業(yè)街作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對(duì)于提高商業(yè)街區(qū)內(nèi)部使用舒適度，以及建筑能耗有著重要影響。本文從傳統(tǒng)商業(yè)特征所形成的街谷寬高比例入手，通過(guò)調(diào)研、分析以及能耗模擬，研究街谷中街道寬度與建筑高度，建筑自身體型變化對(duì)綜合能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的微氣候特征對(duì)于提升空氣質(zhì)量的，增加舒適度的影響。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)商業(yè)街街谷； 寬高比； 非對(duì)稱(chēng)街谷

1.引言

隨著文化產(chǎn)業(yè)的復(fù)興與發(fā)展，國(guó)內(nèi)較多文化資源豐富的城市開(kāi)始進(jìn)行城市的歷史文化挖掘與更新。商業(yè)街道是城市最有活力的空間形式和經(jīng)濟(jì)載體。因此，飽含文化與商業(yè)氣息的傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的改造及復(fù)建成為此類(lèi)工作的重要部分。在設(shè)計(jì)與建造的過(guò)程中，其內(nèi)部自身空間形態(tài)和布局將會(huì)與建筑能耗發(fā)生耦合關(guān)系并相互作用，通過(guò)微氣候的營(yíng)造以及能耗的合理規(guī)避，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和低碳的目標(biāo)，并提高人群在商業(yè)街內(nèi)部的舒適度的同時(shí)通過(guò)風(fēng)場(chǎng)的疏導(dǎo)以降低該區(qū)域的污染程度。

2. 傳統(tǒng)商業(yè)空間形態(tài)特征

傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)作為傳統(tǒng)文化的重要組成部分，空間形態(tài)特征除了滿(mǎn)足當(dāng)?shù)靥赜械淖匀画h(huán)境要求外，還受到當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)人文，風(fēng)俗習(xí)慣等因素的影響，因此具有較為鮮明的地域建筑風(fēng)格及特征。在傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的特有的物理環(huán)境研究中，本文簡(jiǎn)化建筑元素的復(fù)雜性，構(gòu)建沿街建筑物高度H以及街道寬度D的比例為特征模型來(lái)進(jìn)行量化參照研究。

2.1 商業(yè)寬高比例特征

蘆原義信在《外部空間設(shè)計(jì)》一文中定義了構(gòu)成街道空間的街道底界面的寬度與沿街側(cè)界面建筑的高度的比值（D/H），其比值是保證街道空間尺度均衡，是體現(xiàn)街道中的人的開(kāi)放感和圍合感的重要指標(biāo)。當(dāng)街道空間D/H小于l時(shí)圍合感越強(qiáng)，D/H值越大于1時(shí)街道的開(kāi)放感越強(qiáng)，D/H=l.2～2時(shí)，產(chǎn)生舒適的圍合感；D/H大于2時(shí)，產(chǎn)生開(kāi)闊感；D/H>3時(shí)，產(chǎn)生空曠感。本文通過(guò)調(diào)研古城西安、成都、南京、蘇州等地的傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的寬高比例（表1），發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)研究數(shù)值集中于0.5～1.5范圍內(nèi)，得出商業(yè)街內(nèi)聚性較好，空間尺度適宜。

3.傳統(tǒng)街區(qū)不同形式建筑的能耗分析

本文通過(guò)對(duì)于構(gòu)成街區(qū)形態(tài)框架的單體建筑進(jìn)行研究，評(píng)價(jià)在街區(qū)修復(fù)或重建時(shí)，選擇能耗較低的建筑體型為目標(biāo)。以古城西安為研究地，西安位于寒冷地區(qū)，冬季以保溫為主，主要為采暖能耗，建筑外部熱源的太陽(yáng)輻射獲得量主要與建筑布局形態(tài)，周?chē)h(huán)境長(zhǎng)波輻射等相關(guān)。建筑物內(nèi)部存在著建筑照明、人體，設(shè)備等室內(nèi)熱源與住宅建筑室內(nèi)空氣發(fā)生對(duì)流與輻射的熱傳遞過(guò)程。建筑內(nèi)擾在熱傳遞過(guò)程中總是要傳遞到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面，而室外氣象條件總是首先作用于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面，建筑內(nèi)擾與建筑外擾兩種作用形式是同時(shí)存在，獨(dú)立傳遞而又相互迭加，相互影響。不同的建筑外表面從抵御內(nèi)外溫度振幅以及內(nèi)外界面尺寸方面，就會(huì)對(duì)建筑的全年能耗產(chǎn)生一定影響。本文假定待研究的傳統(tǒng)商業(yè)街D/H=1.2，并以此作為研究傳統(tǒng)商業(yè)街的空間物理特征的基本研究模型，設(shè)定商業(yè)街東西向，商業(yè)建筑為南北向，假設(shè)南側(cè)建筑為條式建筑，北側(cè)建筑的體形輪廓進(jìn)行相應(yīng)變化，由此建立Dest模型建立如圖（圖1）計(jì)算能耗特征的。

擬定（n1）、（n2）、（n3）三種不同外部形態(tài)的建筑作為研究對(duì)象，通過(guò)從圖形變化中可以看出建筑物耗冷量指標(biāo)隨著建筑物出風(fēng)口方向的改變，發(fā)生較規(guī)律的下降趨勢(shì)變化。在建筑物耗冷量指標(biāo)中，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口由東邊逐漸過(guò)渡到西邊，能耗降低。并且，建筑物的進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口比例越大，建筑物耗冷量指標(biāo)越大，兩者呈正相關(guān)變化。在數(shù)據(jù)比對(duì)中，當(dāng)建筑物的A：Lmid：B相對(duì)比例使建筑物呈三面圍合式布置時(shí)，由于伸出段對(duì)于太陽(yáng)輻射的相對(duì)遮擋，建筑物的北向受熱面積最小，且建筑物的迎風(fēng)面面積最小，在建筑物的東西向建筑中向內(nèi)的面有永久陰影面的存在，減少了建筑物的太陽(yáng)輻射溫升現(xiàn)象，同時(shí)在三面圍合區(qū)內(nèi)，有溫度較低區(qū)域的產(chǎn)生，從而促進(jìn)熱壓風(fēng)場(chǎng)形成的可能。當(dāng)建筑物相對(duì)比例為Z：1：0.5時(shí)（z為0長(zhǎng)度），建筑的能耗在耗冷量和耗熱量指標(biāo)變化趨勢(shì)上最穩(wěn)定，并可以作為同比情況下最優(yōu)推薦，圖示n2情況。

4.傳統(tǒng)街區(qū)街谷內(nèi)微氣候特征

傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)的構(gòu)成通常存在若干條路網(wǎng)交織的情況，街谷微氣候的形成與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度所造成的空氣溫度的時(shí)間演變和空間分布、以及街谷內(nèi)部的氣流狀況與街區(qū)的建筑密度、建筑排列方式有關(guān)。并且與街谷的幾何特征、走向界面朝向、街區(qū)下墊面以及來(lái)風(fēng)方向都有較大的關(guān)聯(lián)。本文通過(guò)對(duì)西安市回民街（南-北走向、對(duì)稱(chēng)街谷）、書(shū)院門(mén)（東-西走向、非對(duì)稱(chēng)街谷）兩條傳統(tǒng)商業(yè)街的物理環(huán)境分析，重點(diǎn)研究以下兩方面內(nèi)容。

4.1非對(duì)稱(chēng)街谷的物理環(huán)境特征

當(dāng)選擇建筑物相對(duì)比例為Z：1：0.5，商業(yè)街外部空間幾何結(jié)構(gòu)則為非對(duì)稱(chēng)形式。此時(shí)，街谷外部大氣平流進(jìn)入街谷內(nèi)部時(shí)，接近放大的非對(duì)稱(chēng)區(qū)域時(shí)，峽管狀態(tài)突變，會(huì)在街谷放大區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)湍流。三維方向的湍流漩渦將沿著墻面向上部遷移，湍流的輸運(yùn)作用使得街道峽谷內(nèi)空氣與外界空氣進(jìn)行交換，提高污染物的擴(kuò)散速度，改善峽谷內(nèi)的空氣質(zhì)量。因此，沿街建筑在局部地區(qū)放大，對(duì)于提高污染散發(fā)速度有利。

4.2不同朝向街谷的物理環(huán)境特征

西安地區(qū)城市的傳統(tǒng)街區(qū)較多以格網(wǎng)形式存在，會(huì)呈現(xiàn)出不同朝向的街谷的工況，在太陽(yáng)輻射下，處于太陽(yáng)直射輻射區(qū)域的空氣溫度會(huì)隨著建筑的高度產(chǎn)生較大分層差異，而在建筑遮擋區(qū)域的街谷部分，因?yàn)榭諝鉁囟仍鰷責(zé)嵩礊榻犹?yáng)散射輻射，并且隨著建筑密集程度增多的太陽(yáng)輻射反射次數(shù)的變化，其空氣溫度隨高度分層現(xiàn)象并不明顯。在東-西走向的街區(qū)，因?yàn)樵谙募竞投居捎谔?yáng)高度角的不同，街道南側(cè)建筑對(duì)于街谷的遮擋效應(yīng)造成街谷中所獲得的太陽(yáng)輻射在不同時(shí)間段存在較大的差異，相應(yīng)得知，遮蔽效應(yīng)對(duì)于南北走向的街道太陽(yáng)輻射影響不大。

5.結(jié)論

傳統(tǒng)商業(yè)街作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對(duì)于提高商業(yè)街區(qū)內(nèi)部使用舒適度，以及建筑能耗有著重要影響。本文從街谷寬高比例著手，通過(guò)分析調(diào)研，研究在一定寬高比例下，建筑體型變化對(duì)能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的風(fēng)環(huán)境對(duì)于污染物的影響，主要結(jié)論如下：

5.1傳統(tǒng)商業(yè)街區(qū)道路寬度D/建筑高度H接近1.2時(shí)，對(duì)空間舒適度以及減少建筑能耗有利。

5.2街道兩側(cè)建筑布局采用非對(duì)稱(chēng)形式的幾何結(jié)構(gòu)，街谷內(nèi)污染物濃度由于湍流作用而大大降低，空氣質(zhì)量得到較大改善。

5.3南-北走向相對(duì)于東西走向的街谷所吸收的太陽(yáng)輻射量在冬夏兩季的差異小。

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