徽州某圍合式會所戶外熱環(huán)境實測與分析

徽州某圍合式會所戶外熱環(huán)境實測與分析

王坤，薛俊杰，黃顯懷

(安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，合肥230601)

摘要：運用溫濕指數(shù)模型(THI)表征人體舒適度指標，從人體舒適度的角度對休寧五福會所內(nèi)的戶外熱環(huán)境進行了評價，分析了會所三個不同區(qū)域的人體舒適度指數(shù)，以及喬木遮陽、草地、水體等不同下墊面類型對人體舒適度的改善作用。結(jié)果表明：豐富的水綠結(jié)構(gòu)可以明顯改善戶外環(huán)境的舒適度指數(shù)，草地單因素對熱環(huán)境的改善遠不及喬木遮陽和水體的改善作用。

關(guān)鍵詞：溫濕指數(shù)； 舒適度指數(shù)； 喬木遮陽

收稿日期：2014-11-14

基金項目：國家科技支撐計劃課題(2012BAJ08B01)；安徽建筑大學(xué)青年科研專項(2011183-7)。

作者簡介：王坤(1980-)，男，講師，主要研究方向為水環(huán)境治理。

中圖分類號：TU111

The Measuting and Analysis of Some Closed Clubhouse in Huizhou

WANG Kun,XUE Jun-jie,HUANG Xian-huai

(School of Environment and Energy Engineering, Anhui Jianzhu University, Hefei 230601)

Abstract:Under the model of temperature and humidity index (THI) revealing the human comfort index, we evaluate the outdoor thermal environment for the Wufu Club in Xiuning ,analyze the human comfort index in three different regions, as well as trees shade, grassland, water bodies of different types of underlying forms on the human body to improve comfort. The result shows that the rich combine of water bodies and greening can significantly improve the comfort index of outdoor environment, and the single factor for grassland has far less effection in improving the thermal environment than the trees shade and water.

Key words:temperature humidity index; comfort index; trees shade

0引言

近幾年，全球變暖趨勢急劇上升、城市化飛速發(fā)展，使得戶外熱環(huán)境逐漸惡化，直接影響人類活動的安全性和舒適性。國內(nèi)外學(xué)者對戶外熱環(huán)境的研究越來越多，尤其是針對城市微氣候和住宅小區(qū)微氣候的研究最為常見[1～5]，而對于農(nóng)村戶外熱環(huán)境尤其是經(jīng)過傳承的中國傳統(tǒng)聚落熱環(huán)境的研究極少。

徽州古村落、古民居經(jīng)過幾千年人類文明的傳承，宜居性、原創(chuàng)性是不可替代的，既具有極高的科學(xué)價值，又為黃山旅游事業(yè)提供十分有利的資源。然而，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展，古村落、古民居已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人類的生活需求，因此，“百村千幢”工程應(yīng)運而生，它將民間文化遺產(chǎn)完整的“凝固”在其所屬的區(qū)域環(huán)境中，使古村落、古文化能永續(xù)利用。安徽休寧五福養(yǎng)生會所為“百村千幢”工程的代表，東臨橫江水系，內(nèi)部環(huán)境保持傳統(tǒng)古聚落特有的建筑風(fēng)貌和空間組合形式不變，充分延續(xù)傳統(tǒng)民居的風(fēng)格特色。本研究以五福會所為例，分析徽州古民居夏季室外熱環(huán)境的氣候特點，探討景觀設(shè)計因子、水體布局等對古民居微氣候的影響。

1實驗簡介

1.1實驗環(huán)境概況

本次實測地點位于黃山市休寧縣萬安鎮(zhèn)五福養(yǎng)生會所，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.3℃，年極端最高氣溫為41.3℃，年平均降水量1937毫米，全年主導(dǎo)風(fēng)向為東北偏東風(fēng)，夏季多西南風(fēng)和偏東風(fēng)，年平均日照時數(shù)為1931小時。1～7月氣溫逐月升高，最熱月份出現(xiàn)在7～8月，最冷月份出現(xiàn)在12月至次年2月。本次針對夏季戶外熱環(huán)境的實測時間為2014年7月29～31日。

會所占地15畝，共有七幢由全縣各地整體搬遷而來的明清古民居。無論從選址還是院內(nèi)總體布局，該會所均按照天人合一的理念建造，南臨橫江，與江景融為一體；圍合式布局的院落內(nèi)，亭廊水榭、疊石理水，草坪與喬木相映生輝；除會所入口處鋪設(shè)瀝青路外，會所內(nèi)以青石板路面為主。

1.2實驗測點布置

根據(jù)會所的選址和整體布局，將會所布點分為靠近橫江的江邊區(qū)域、會所中心景觀的水景區(qū)和主干道旁三個區(qū)域；每個區(qū)域再根據(jù)下墊面性質(zhì)的不同，分別布置三個測點，即會所內(nèi)共設(shè)置9個測點，具體位置分布見圖1所示。數(shù)據(jù)的采集使用溫濕度記錄儀，放置在離地面約1.5m位置處，每隔5分鐘自動記錄空氣溫度、濕度；采用DEM6型輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表，每隔1h手動記錄風(fēng)速。測試時間為上午9點到下午16點。

1.3舒適度評價模型

舒適度評價即人體對戶外熱環(huán)境的舒適程度的反應(yīng)。本次實測以氣候指標(空氣溫度、相對濕度、風(fēng)速等)為基礎(chǔ)，主觀反應(yīng)會所內(nèi)不同下墊面類型、不同位置布點的局部小氣候?qū)θ梭w舒適度的作用。用溫室指數(shù)THI(Thermo Hygrometric Index)作為會所夏季不同下墊面類型，不同環(huán)境布局的人體舒適度評價指數(shù)，其表達式如下：

式中：THI為溫濕指數(shù)；T為空氣溫度(℃)；RH為空氣相對濕度(%)。

THI與人體舒適度的劃分標準見表1[6]。

2結(jié)果與分析

根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，選擇氣候條件相近的3d進行監(jiān)測，將實測的溫度、濕度、風(fēng)速數(shù)據(jù)取平均值后來表征該會所內(nèi)各測點的熱環(huán)境變化情況，并通過THI計算公式，算得各測點的人體舒適度值，結(jié)果詳見表2。

表2　會所內(nèi)各監(jiān)測點日平均溫度、濕度及人體舒適度指數(shù)值

徽州古民居的選址大都利用自然環(huán)境和水系脈絡(luò)的特點，依水而建，有利于形成良好的生態(tài)環(huán)境和局部小氣候。休寧五福會所的選址也借鑒傳統(tǒng)古聚落的選址理念，瀕臨橫江，其豐富的水體資源和周邊豐富的植被覆蓋共同組成水綠復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，可降低周邊熱環(huán)境的溫度、增加濕度，提高人體的舒適度。院落內(nèi)部七幢原始的明清古民居錯落布置，形成傳統(tǒng)古村落特有的封閉式圍合模式。

本次實測結(jié)果表明，A區(qū)域整體的溫度最低、濕度最高，人體舒適度指數(shù)值最??；水景區(qū)雖也有水體和植被的覆蓋，但其處于會所中心相對封閉的區(qū)域，人體舒適度指數(shù)相對江邊區(qū)域偏高；主干道以瀝青路面和水泥路面為主，一方面缺少水體和綠色植被的作用，瀝青和水泥材料本身就是蓄熱源；另一方面車輛散熱和尾氣中顆粒污染物吸收地面輻射，加熱空氣溫度，使得氣溫升高，因此，C區(qū)域是溫度最高、濕度最小、人體感覺最不舒適的區(qū)域。

2.1喬木遮陽對人體舒適度的影響

對比A、B、C三個區(qū)域，有喬木+草地組合的下墊面和只有草地下墊面的溫度降低量和人體舒適度指數(shù)的降低量，即為喬木遮陽對人體舒適度的影響，結(jié)果顯示，A區(qū)域的溫度降低量為3.68℃，人體舒適度降低量為1.48,；B區(qū)域溫度降低量為2.40℃，人體舒適度的降低量為0.94；C區(qū)域的溫度降低量為2.69℃，人體舒適度的降低量為0.83。由此可見，喬木樹蔭的遮陽降溫效果較為明顯，且A區(qū)域喬木遮陽的溫度和人體舒適度的降低量都明顯高于其他兩個區(qū)域。

表2亦可看出，雖B區(qū)域的溫度降低量相比C區(qū)域少0.29℃，但由于B區(qū)域的景觀水體的作用，其濕度較C區(qū)域大，使得B區(qū)域相比C區(qū)域人體舒適度指數(shù)的降低量增加0.11。因此，除喬木樹蔭遮陽外，水體宜是影響熱環(huán)境及人體舒適度的主要因素。

2.2草地對人體舒適度的影響

將無任何植被覆蓋的A區(qū)域的青石板路面、B區(qū)域的水面、C區(qū)域的瀝青路面的溫度、濕度數(shù)值分別作為A、B、C三個區(qū)域的背景參考值，與只有草地的下墊面實測數(shù)據(jù)對比，從而得出草地對環(huán)境溫、濕度及人體舒適度的影響值。

草地的反射率比青石板路和瀝青路大，在太陽輻射量等量的情況下，能將更多的輻射反射到大氣中，從而減少了地面對太陽輻射的吸收，達到降溫的目的[7]。表2可知，A區(qū)域草地溫度降低量為1.85℃，人體舒適度降低量為0.65；C區(qū)域草地溫度降低量為2.74℃，人體舒適度降低量為0.69，草地對人體舒適度有明顯的改善，但不及喬木遮陽的改善效果明顯。

B區(qū)域中，與景觀水體溫、濕度值對比發(fā)現(xiàn)，草地溫度降低量為-3.11℃，人體舒適度降低量為-1.37，可知，水體對環(huán)境溫、濕度的改變及人體舒適度的改善效果較草地更為明顯。太陽輻射的增溫作用下，水的熱容量較大，能夠儲存較多的熱量，從而緩和了水面上空空氣的溫度增加幅度，起到降溫的作用。

3結(jié)論

(1)實測分析表明，夏季五福會所各區(qū)域中靠近江邊區(qū)域的溫度最小，濕度最大；水景區(qū)域次之；靠近主干道區(qū)域的溫度最高，濕度也最小。人體舒適度指數(shù)由小到大依次為：江邊區(qū)域<水景區(qū)<主干道旁區(qū)域。

(2)夏季時，喬木遮陽、草地、水體都能改變戶外熱環(huán)境的溫、濕度，提高人體舒適度指數(shù)，但總體而言，草地周邊環(huán)境溫度降低值在1.85℃～2.74℃，人體舒適的降低范圍在0.65～0.69，改變效果不及喬木遮陽和水體對人體舒適度的改善效果明顯。

本文通過對該會所夏季戶外熱環(huán)境進行實地監(jiān)測分析，初步分析了不同區(qū)域環(huán)境、不同下墊面類型及水體對周邊區(qū)域環(huán)境的影響，但有關(guān)冬季環(huán)境的微氣候效應(yīng)及主要影響因子的研究尚待進一步深入探討。

參考文獻

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