崇州街子古鎮(zhèn)熱環(huán)境分析

鄭松杰，周博為

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院，四川成都610031)

對(duì)于崇尚“慢生活”的成都市民來說，在一周的忙碌工作之后，逃離鋼筋水泥森林的喧囂生活，約三兩知己，尋覓一個(gè)小鎮(zhèn)，悠閑地享受沒有汽車尾氣的空氣和陽光，已經(jīng)是越來越多都市家庭的周末生活方式。

成都市附近分布著大大小小數(shù)十個(gè)古鎮(zhèn)，它們有的甚至離市區(qū)不過幾公里的路程，然而依舊有很多的人愿意去那里“避暑”。為什么幾乎同在一個(gè)氣候區(qū)的地方，當(dāng)夏季來的時(shí)候，一個(gè)是酷熱難當(dāng)，一個(gè)卻是無比涼爽？我們研究小組花了一年的時(shí)間，綜合成都周邊古鎮(zhèn)環(huán)境、地理、氣候特點(diǎn)，主要選取街子古鎮(zhèn)為調(diào)研對(duì)象，通過不同季節(jié)的數(shù)據(jù)收集分析，探究街子古鎮(zhèn)熱環(huán)境的特點(diǎn)、成因以及影響因素。

1 街子古鎮(zhèn)及熱環(huán)境簡介

成都周邊古鎮(zhèn)多為濱水城鎮(zhèn)，這些城鎮(zhèn)多被長長的河流穿過或直接沿河而建。濱水城鎮(zhèn)的熱環(huán)境分析最重要的就是“水”(河流)對(duì)城鎮(zhèn)整體熱環(huán)境的影響，在城鎮(zhèn)布局中，建筑離水體的遠(yuǎn)近不同，其相應(yīng)的溫濕度及風(fēng)環(huán)境會(huì)有所影響。

街子古鎮(zhèn)是典型的濱水古鎮(zhèn)，它沿河而建，街道四通八達(dá)，沿河的氣流很容易順著寬敞的路網(wǎng)往內(nèi)陸延伸，給內(nèi)陸的熱環(huán)境造成相應(yīng)的影響。一般而言，越靠近河流的建筑與街道，其受河流的影響越大，反映在具體的形態(tài)上即為濕度增大，溫度冬季微升、夏季微降。

熱環(huán)境是指在由溫濕度、太陽輻射等物理因素組成的作用于人、影響于人的冷熱感和健康的環(huán)境。人的生活和工作大部分時(shí)間都在室內(nèi)，室內(nèi)環(huán)境與人體關(guān)系密切。室內(nèi)環(huán)境的熱特性是室外氣候與內(nèi)部熱源通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱交換與熱平衡的結(jié)果，體現(xiàn)為氣溫、平均輻射溫度、相對(duì)濕度、氣流速度等四個(gè)主要物理因素?cái)?shù)值的變化。

2 古鎮(zhèn)熱環(huán)境分析

2.1 熱環(huán)境實(shí)測布點(diǎn)

將街子古鎮(zhèn)按離河流的遠(yuǎn)近關(guān)系以及與城鎮(zhèn)的空間關(guān)系分為4個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)設(shè)置有一個(gè)溫濕度測量儀測量溫濕度，在B、D點(diǎn)分別設(shè)置風(fēng)速儀。選點(diǎn)設(shè)置：A濱水街道、B濱水橋、C內(nèi)陸巷道、D內(nèi)陸十字路口。

2.2 夏季熱環(huán)境分析

研究小組于2013年9月對(duì)街子古鎮(zhèn)的熱環(huán)境進(jìn)行了實(shí)測，圖1～圖4為兩天的溫度、相對(duì)濕度實(shí)測值。

圖1 第1天各測點(diǎn)溫度分布

圖2 第2天各測點(diǎn)溫度分布

圖3 第1天各測點(diǎn)濕度分布

圖4 第2天各測點(diǎn)濕度分布

觀察兩天的溫度曲線圖，發(fā)現(xiàn)一天之中的最高氣溫均出現(xiàn)在17∶00～18∶00之間，最低氣溫則出現(xiàn)在6∶00～7∶00之間。這表明氣溫主要受太陽輻射的影響，白天空氣受到太陽的熱輻射作用，不斷積累熱量，溫度持續(xù)上升；在17∶00以后太陽高度角過低，開始進(jìn)入夜晚，太陽輻射給空氣的熱量小于空氣熱量的流失，溫度開始出現(xiàn)拐點(diǎn)，緩慢下降，并且一直持續(xù)到第二天，在日出之前達(dá)到最低點(diǎn)。

進(jìn)行測量的兩天中，空氣相對(duì)濕度在62 %～78 %之間波動(dòng)，濕度差16 %，曲線的走勢大體上與溫度曲線的走勢相反，可見其相對(duì)濕度的數(shù)值主要受溫度的影響。

對(duì)比A、B、C、D各測量點(diǎn)的曲線差異可見，濱水的A、B兩點(diǎn)的溫度一直略微低于位于內(nèi)陸的C、D兩點(diǎn)的溫度，而相對(duì)濕度則高于C、D兩點(diǎn)。同時(shí)，A、B兩點(diǎn)溫度的波動(dòng)范圍小于C、D兩點(diǎn)，這驗(yàn)證了之前濕潤度較大空間附近的溫度穩(wěn)定性要好于相對(duì)干燥空間的預(yù)測。

對(duì)于濱河的B點(diǎn)(廊橋)與內(nèi)陸的C點(diǎn)(巷道)進(jìn)行的風(fēng)速實(shí)測結(jié)果見圖5所示。

圖5 測點(diǎn)B、D的夏季風(fēng)速實(shí)測值

在測量日期的15∶00～18∶00時(shí)段內(nèi)，B點(diǎn)的平均風(fēng)速為0.51 m/s，D點(diǎn)的平均風(fēng)速為0.25 m/s。B點(diǎn)由于其臨近河道，遮擋物較少，空間更加開闊，河道的方向順應(yīng)于當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向；另外由于水陸溫差造成的河谷風(fēng)影響，其平均風(fēng)速明顯大于處于內(nèi)陸的D點(diǎn)。這也是其平均溫度略低于D點(diǎn)的原因之一。

研究小組成員在實(shí)地測量時(shí)的主觀熱感覺也十分明顯，在濱河的廊橋和街道相對(duì)涼爽和舒適，而在內(nèi)陸街巷里靜風(fēng)的時(shí)候，感覺異常的悶熱和不舒適。

2.3 冬季熱環(huán)境分析

研究小組于2013年冬季對(duì)街子古鎮(zhèn)的熱環(huán)境進(jìn)行了實(shí)測，圖6～圖9為兩天的溫度、相對(duì)濕度實(shí)測值。

圖6 第1天各測點(diǎn)溫度分布

圖7 第2天各測點(diǎn)溫度分布

圖8 第1天各測點(diǎn)濕度分布

圖9 第2天各測點(diǎn)濕度分布圖

冬季街子古鎮(zhèn)的溫濕度曲線走勢與夏季曲線走勢出現(xiàn)了一定程度的差異。從曲線可以看出，在進(jìn)行測量的兩天中其溫度的波動(dòng)范圍為1℃～19℃，晝夜最大溫差達(dá)到了18℃。這個(gè)溫差與夏秋過渡季的5℃相比，是非常大的。這與冬季空氣的絕對(duì)濕度的大幅降低、河流水流量減少、樹木植被落葉等原因造成的空間濕潤程度降低、比熱容減小，從而儲(chǔ)熱性能減小有很大的關(guān)系。

冬季的空氣溫度最高點(diǎn)出現(xiàn)在13∶00～15∶00之間，這與夏秋過渡季的17∶00～18∶00時(shí)間段相比，早了三至四個(gè)小時(shí)。這是因?yàn)槎咎柛叨冉窍鄬?duì)過渡季更低，在較早的時(shí)候太陽輻射提供的熱量已不足以補(bǔ)償空氣自然流失的熱量，開始出現(xiàn)拐點(diǎn)溫度下降。氣溫最低點(diǎn)出現(xiàn)在7∶00～8∶00之間，相比過渡季的6∶00～7∶00時(shí)間延后，這與冬季日出時(shí)間較晚相吻合。

進(jìn)行測量的兩天中，空氣相對(duì)濕度范圍為22 %～44 %，濕度差22 %。與過渡季的數(shù)據(jù)相比，其波動(dòng)范圍略有增大，這與冬季的溫差增大相符。相對(duì)濕度平均值30 %比過渡季70 %低了很多，空氣實(shí)際感覺也十分干燥。

從A、B、C、D四個(gè)測量點(diǎn)的溫濕度曲線對(duì)比來看，其夏秋過渡季之間的熱環(huán)境特征在冬季得到了延續(xù)。A、B兩個(gè)濱水測量點(diǎn)的溫度總體上低于C、D兩測量點(diǎn)的溫度，相對(duì)濕度的值總體高于C、D兩點(diǎn)。在1月3日的濕度曲線中發(fā)現(xiàn)，C點(diǎn)的值在20∶00左右出現(xiàn)了不正常的突變，推測是因?yàn)闇y量點(diǎn)旁邊短時(shí)出現(xiàn)了人為干擾因素(小攤販、小聚會(huì)或停車)。

對(duì)于相同的B點(diǎn)(廊橋)與內(nèi)陸的C點(diǎn)(巷道)進(jìn)行的冬季風(fēng)速實(shí)測結(jié)果見圖10所示。

圖10 測點(diǎn)B、D冬季的風(fēng)速實(shí)測值

對(duì)比過渡季與冬季的同一時(shí)段風(fēng)速曲線圖發(fā)現(xiàn)，其B、D兩點(diǎn)的風(fēng)速特征關(guān)系在兩季內(nèi)保持了一致，及濱河廊橋的B測量點(diǎn)平均風(fēng)速高于內(nèi)陸街道的D測量點(diǎn)。但是與過渡季相比，冬季時(shí)兩點(diǎn)之間的差異更大。濱水廊橋上的風(fēng)速在測量期間一直比較大，長期停留會(huì)讓人感到較為刺骨的寒冷，實(shí)際上也幾乎沒有人在廊橋附近停留；而與之相對(duì)的內(nèi)陸街道D點(diǎn)卻幾乎一直是靜風(fēng)狀態(tài)，只是偶有微風(fēng)，舒適度相比B點(diǎn)要好很多，有本地的老人和游客在此停留曬太陽。這是因?yàn)镈測量點(diǎn)處于街子鎮(zhèn)的較中心位置，其周邊的建筑與植被肌理復(fù)雜，另外測量點(diǎn)街道走向與冬季主導(dǎo)風(fēng)向垂直，主導(dǎo)風(fēng)難以進(jìn)入。而B點(diǎn)位于河道之上，河道方向與冬季主導(dǎo)風(fēng)向吻合，導(dǎo)致其風(fēng)速偏高。

3 熱環(huán)境總結(jié)

街子古鎮(zhèn)的熱環(huán)境整體良好，特別在炎熱的夏天，受水系影響，整個(gè)城鎮(zhèn)較為涼爽，由于熱壓影響，帶著水汽、涼爽的風(fēng)不斷地從河流沿岸沿著四通八達(dá)的路面進(jìn)入城鎮(zhèn)內(nèi)部，帶走夏季的炎熱。到了冬季，由于水的比熱容較大，反而降溫不是很明顯，沒有與周邊環(huán)境形成太大的溫度差，不會(huì)由于熱壓形成風(fēng)，因此冬季城鎮(zhèn)的風(fēng)較少，在城鎮(zhèn)里少有冷風(fēng)撲面。

隨著近年來城鎮(zhèn)建設(shè)在全國如火如荼的進(jìn)行，特別是中小型城鎮(zhèn)發(fā)展日新月異，在發(fā)展的同時(shí)，如何將城鎮(zhèn)建設(shè)推上綠色、循環(huán)、低碳的科學(xué)發(fā)展軌道，是所有建設(shè)者和研究者都需要探究的問題。我們研究現(xiàn)有城鎮(zhèn)熱環(huán)境的目的，在于找出并解決城鎮(zhèn)發(fā)展中相應(yīng)的問題，彌補(bǔ)國內(nèi)相關(guān)研究的空白，為城鎮(zhèn)未來的建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

[1] 林晨.自然通風(fēng)條件下傳統(tǒng)民居室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境研究[D].西安建筑科技大學(xué),2006

[2] 李愛旗,白雪蓮,丁勇,等.重慶市小城鎮(zhèn)室內(nèi)熱環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)研與分析[D].制冷與空調(diào)，2005，(21)

[3] 劉晶.夏熱冬冷地區(qū)自然通風(fēng)建筑室內(nèi)熱環(huán)境與人體熱舒適的研究[D].重慶大學(xué)，2007