嶺南傳統(tǒng)庭園夏季遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素研究*
——以余蔭山房為例

方小山，袁子枚

引言

最早的園林在西亞出現(xiàn)[1]，用以改善其炎熱干燥的氣候環(huán)境，從某種程度上說，園林是隨著人們對(duì)微氣候舒適度的需求應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)外學(xué)者Chip Sullivan在《庭院與氣候》[2]中說到“在過去，庭院本質(zhì)上是為了調(diào)節(jié)氣候，承擔(dān)著在嚴(yán)寒和酷暑的氣候環(huán)境下帶來清爽的職責(zé)”。陳從周先生的《說園》[3]提到：“舊時(shí)嶺南園林，每周以樓，高樹深池，陰翳生涼”，其中也道出了嶺南庭園與遮陽(yáng)的關(guān)系。

近年來，室外熱環(huán)境研究的空間類型較多，集中在廣場(chǎng)[4]、城市公共空間[5]、居住區(qū)[6，7]、郊野公園[8，9]、老人活動(dòng)空間[10]等，而對(duì)嶺南傳統(tǒng)庭園空間研究較少，且集中在基于氣候適應(yīng)性的設(shè)計(jì)策略分析。有研究總結(jié)[11]太陽(yáng)輻射、風(fēng)速和溫度對(duì)于室外熱感覺都有著重要影響。通風(fēng)方面已有方小山等人通過調(diào)研和模擬總結(jié)出嶺南庭園布局中通風(fēng)要素的設(shè)計(jì)手法和清暉園的通風(fēng)設(shè)計(jì)要素[12，13]，王平清[14]通過ENVI-met 模擬提出嶺南傳統(tǒng)庭園可園通風(fēng)設(shè)計(jì)要素與策略。而學(xué)界目前對(duì)室外遮陽(yáng)要素的研究則較少，劉之欣等人[15]結(jié)合實(shí)測(cè)和問卷定量分析了余蔭山房在布局上應(yīng)對(duì)日曬的設(shè)計(jì)策略。薛思寒[16]通過實(shí)測(cè)驗(yàn)證空氣溫度變化主要由太陽(yáng)輻射引起且喬木覆蓋率調(diào)節(jié)作用明顯。張磊[17]對(duì)廣場(chǎng)空間的實(shí)測(cè)得出遮陽(yáng)改善室外熱環(huán)境能力最強(qiáng)。唐鳴放[18]在城市戶外公共空間的遮陽(yáng)研究中肯定了建筑陰影和喬木的重要作用。已有的相關(guān)研究為評(píng)估熱感覺和微氣候數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，在武漢[19]、香港[20]、廣州[21]等地的研究中，都用到了經(jīng)驗(yàn)熱舒適指標(biāo)TSVmodel，其計(jì)算模型為：TSV=a×Ta+b×Va+c×G+d×Rh+e（其中，Ta 為空氣溫度 ℃，Va 為風(fēng)速m/s，G 為總輻射W/m2，Rh 為相對(duì)濕度%；a、b、c、d、e 為通過計(jì)算后得出的回歸常數(shù)），可知熱感覺與空氣溫度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、濕度密切相關(guān)。現(xiàn)有與遮陽(yáng)相關(guān)的研究中，大多通過對(duì)比有無遮陽(yáng)工況下的黑球溫度來衡量遮陽(yáng)效果，也指出了遮陽(yáng)在戶外熱環(huán)境中的重要作用，但結(jié)合人體主觀感受和客觀實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行遮陽(yáng)效果及其變化規(guī)律的定量分析研究很少。

由于嶺南地區(qū)夏季太陽(yáng)輻射強(qiáng)、室外熱環(huán)境問題尤為突出，本文以夏季為研究季節(jié)，以嶺南傳統(tǒng)庭園的代表之一的余蔭山房為例，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與問卷調(diào)研，探索人體主觀熱感覺和庭園客觀微氣候測(cè)試指標(biāo)之間的關(guān)系，特別是熱舒適投票與黑球溫度、太陽(yáng)輻射的相關(guān)性分析；同時(shí)，從遮陽(yáng)類型切入，結(jié)合游人主觀熱感覺、客觀微氣候測(cè)試指標(biāo)和測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)空間要素三者定量分析，嘗試挖掘夏季人體熱感覺和遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素間的內(nèi)在聯(lián)系。本研究通過總結(jié)嶺南傳統(tǒng)庭園應(yīng)對(duì)濕熱氣候的遮陽(yáng)智慧，以期為嶺南傳統(tǒng)庭園遮陽(yáng)設(shè)計(jì)及遮陽(yáng)要素導(dǎo)控提供研究方法和設(shè)計(jì)目標(biāo)的參考，為當(dāng)代嶺南地區(qū)的庭園設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)與支持。

1 研究方法與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

基于文獻(xiàn)梳理與課題組的前期研究，本研究重點(diǎn)關(guān)注嶺南傳統(tǒng)庭園遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素，包括遮陽(yáng)分區(qū)、遮陽(yáng)覆蓋率、遮陽(yáng)類型、遮陽(yáng)構(gòu)造。通過夏季實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和熱感覺相關(guān)投票結(jié)果的量化分析，挖掘余蔭山房中人體熱感覺和客觀微氣候測(cè)試指標(biāo)、遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素間的內(nèi)在聯(lián)系。調(diào)研時(shí)間選擇在2019年7月8日，時(shí)間與夏至日接近，太陽(yáng)高度角較高，能夠反映出夏季典型日照特點(diǎn)和遮陽(yáng)情況下的游客感受。測(cè)試時(shí)間從 9:00～17:00，為景區(qū)開放時(shí)間。

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象余蔭山房位于廣州市番禺區(qū)南村鎮(zhèn)，始建于1876 年。園主親題的楹聯(lián)“余地三弓紅雨足，蔭天一角綠云深[22]”可以貼切的概括這座庭園的特點(diǎn)：既是紀(jì)念和永澤先祖福蔭，也指出庭園環(huán)境綠樹遮蔽，蔭涼幽靜。將余蔭山房作為研究案例的理由有以下三點(diǎn)：第一，余蔭山房是清代廣東四大名園之一，通過建園理水，綠樹成蔭，廊亭分布，可謂縮龍成寸、小中見大，充分展現(xiàn)了嶺南庭園的空間特點(diǎn)，且綠化和人工遮陽(yáng)兼顧，有利于發(fā)掘遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素；第二，余蔭山房是保留最完好的嶺南庭園之一，并具有極強(qiáng)的地域文化特點(diǎn)。鄧其生教授認(rèn)為，余蔭山房是四大名園中保存最完整、現(xiàn)狀與原貌最符合的一個(gè)園林[23]。唐孝祥教授則認(rèn)為其“充分表現(xiàn)出嶺南建筑‘求真而傳神，求實(shí)而寫意’的藝術(shù)風(fēng)格，體現(xiàn)了嶺南人崇尚自然真趣的審美趣味[24]”；第三，其建成作為私人居所，功能性強(qiáng)，對(duì)舒適性要求高。雖園地僅為3 畝（約1598m2），但承擔(dān)了居住、休閑、社交等作用，所以造園手法里包含了許多應(yīng)對(duì)氣候的智慧值得學(xué)習(xí)。本次研究對(duì)象為余蔭山房舊園區(qū)，周邊環(huán)境如圖1 所示。

圖1 余蔭山房測(cè)點(diǎn)分布圖及周邊環(huán)境

1.2 測(cè)試內(nèi)容

研究的重要指標(biāo)如下：①遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)總輻射與無遮陽(yáng)處總輻射的比值，能從物理上直觀反映該測(cè)點(diǎn)的遮陽(yáng)效果（由遮陽(yáng)系數(shù)[25]衍生的概念，下文統(tǒng)稱室外遮陽(yáng)比），比值越小說明遮擋越多，遮陽(yáng)效果越好。通過對(duì)比有無遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)的室外遮陽(yáng)比可以比較遮陽(yáng)效果。②黑球溫度（下文簡(jiǎn)稱Tg）是一個(gè)受周圍氣溫、熱輻射等多種因素影響的綜合溫度，受到太陽(yáng)輻射的影響非常大，對(duì)人體的熱感覺作用強(qiáng)烈。由于黑球溫度在醫(yī)學(xué)上間接地表示了人體對(duì)周圍環(huán)境所感受幅射熱的狀況，又稱實(shí)感溫度[16]。③空氣溫度（下文簡(jiǎn)稱Ta）則直接影響人體通過對(duì)流的顯熱交換。以上3 個(gè)指標(biāo)都能較好地反映室外熱感覺與庭園遮陽(yáng)設(shè)計(jì)的關(guān)系。

測(cè)試中部分儀器固定于測(cè)點(diǎn)，部分儀器流動(dòng)循環(huán)測(cè)量，同時(shí)對(duì)測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)的游人進(jìn)行問卷調(diào)查。后期對(duì)問卷、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、各測(cè)點(diǎn)空間的遮陽(yáng)要素三者綜合分析，尋找夏季余蔭山房中人體熱感覺和遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素間的內(nèi)在聯(lián)系。

1.3 測(cè)點(diǎn)布置

結(jié)合前人理論[26]、文獻(xiàn)[25]和游人空間使用率，以遮陽(yáng)面的方位為切入點(diǎn)，將遮陽(yáng)類型分為垂直遮陽(yáng)、水平遮陽(yáng)和復(fù)合遮陽(yáng)三大類型，再以人工、自然遮陽(yáng)做二級(jí)劃分，以期獲得不同空間類型下，各遮陽(yáng)要素組合下盡可能多的問卷，用以對(duì)比分析。測(cè)點(diǎn)信息如圖1 所示，并在園外廣場(chǎng)上設(shè)置1 個(gè)無遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)作為對(duì)照測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)的具體情況如圖2 所示。問卷點(diǎn)為游人來往頻率較高和空間遮陽(yáng)要素代表性較強(qiáng)的測(cè)點(diǎn)。

圖2 各測(cè)點(diǎn)特征和現(xiàn)場(chǎng)照片

1.4 測(cè)試儀器與記錄

本次測(cè)試采用的儀器如表1 所示，所有測(cè)試儀器均符合ISO7726 有關(guān)規(guī)定。由于城市表面對(duì)太陽(yáng)輻射的穿透、吸收和反射和對(duì)長(zhǎng)波輻射的釋放[27]，人會(huì)受到來自天空和地面的長(zhǎng)波和短波輻射（圖3），故總輻射能的測(cè)量由上下兩組的長(zhǎng)波+短波輻射傳感計(jì)組成，輻射由安捷倫采集器自動(dòng)采集統(tǒng)計(jì)。研究重點(diǎn)關(guān)注室外空間使用者的熱感覺狀況及相對(duì)應(yīng)的熱環(huán)境及太陽(yáng)輻射狀況，因此測(cè)點(diǎn)布置在人體站立姿勢(shì)的重心位置1.5m 處。為確保HOBO 的測(cè)試穩(wěn)定，測(cè)試探頭置于百葉箱內(nèi)做防輻射處理。

圖3 太陽(yáng)輻射機(jī)制

表1 測(cè)試儀器與采集頻率

測(cè)試中所有測(cè)點(diǎn)放置HOBO 自動(dòng)采集空氣溫度和相對(duì)濕度。在每個(gè)問卷點(diǎn)放置HD 32.3 熱指數(shù)儀自動(dòng)采集風(fēng)速和黑球溫度。數(shù)字風(fēng)速儀和WBGT 儀則用于采集非問卷點(diǎn)的風(fēng)速和黑球溫度，因數(shù)量有限，采取流動(dòng)循環(huán)測(cè)量，每5min 記錄一次?？傒椛淠苡捎谠O(shè)備數(shù)量和重量的限制，記錄周期為90min。本研究誤差來源一是HD32.3 熱指數(shù)儀與數(shù)字風(fēng)速儀和WBGT儀之間存在的儀器誤差，二是總輻射能的測(cè)試中第一組只測(cè)了問卷點(diǎn)(后三組測(cè)了所有測(cè)點(diǎn))，且周期長(zhǎng)，總組數(shù)少，都會(huì)引發(fā)誤差。

1.5 問卷設(shè)置

問卷設(shè)置共4 部分，一是收集游人的基本信息，包括性別、年齡、衣著和活動(dòng)狀況；二是收集游人對(duì)他們所在測(cè)點(diǎn)的熱感覺、熱舒適和熱可接受度狀況的客觀評(píng)價(jià)（表2）；三是調(diào)研游人對(duì)太陽(yáng)輻射感覺評(píng)價(jià)（表2）；四是獲取游人對(duì)熱舒適要素的偏好和遮陽(yáng)偏好的投票。

表2 熱感覺、熱舒適/太陽(yáng)輻射舒適、熱接受度/太陽(yáng)輻射接受度標(biāo)尺

2 實(shí)測(cè)結(jié)果分析

2.1 微氣候測(cè)試結(jié)果分析

研究對(duì)場(chǎng)地內(nèi)各測(cè)點(diǎn)微氣候?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)每30min 取平均值，得出夏季平均Ta 范圍為30.95℃～34.35℃（圖4），黑球溫度為32.4℃～42.2℃（圖5）。全天看來，無遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)10 的Ta 和Tg 顯著高于園內(nèi)所有點(diǎn)，說明庭園內(nèi)遮陽(yáng)調(diào)節(jié)微氣候的作用較為明顯。11:30 的Tg 波動(dòng)較大可能是因?yàn)槭艿疆?dāng)天該時(shí)段約10min 的小雨影響，而Ta 未見較大影響，可見Tg 對(duì)環(huán)境的反應(yīng)較為敏感。

圖4 逐時(shí)空氣溫度平均值

圖5 逐時(shí)黑球溫度平均值

就遮陽(yáng)類型來看，Ta 呈現(xiàn)：未遮陽(yáng)＞水平遮陽(yáng)＞復(fù)合遮陽(yáng)，垂直遮陽(yáng)無明顯規(guī)律；從Tg 看，未遮陽(yáng)情況下Tg 極高，復(fù)合遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)總體處于較低狀態(tài)。有遮陽(yáng)情況下，水平遮陽(yáng)下Ta 最穩(wěn)定，但Tg 無明顯趨勢(shì)，遮陽(yáng)類型對(duì)測(cè)試指標(biāo)有一定影響。

2.2 問卷調(diào)查結(jié)果分析

調(diào)研共收集 215 份問卷，回答完整且有氣象數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的有效問卷共 210 份。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)（圖6）發(fā)現(xiàn)除≥70 歲老人占比較低，其他年齡段分布較為均衡，其中20～29 歲的游人最多，問卷基本涵蓋各年齡段。夏季游人的熱感覺（圖7、8）以熱和中性為主，分別為38.7%和29.7%。

圖6 問卷年齡分布

圖7 熱感覺投票百分比

圖8 總熱感覺投票百分比

在熱舒適投票（圖9）中有41.04%的游人認(rèn)為舒適；在太陽(yáng)輻射舒適度投票中有57.55%的游人認(rèn)為舒適；在室外環(huán)境和太陽(yáng)輻射可接受投票中（圖10）可知，79.7%的游客對(duì)室外環(huán)境表示可以接受，而有84.5%的游客表示太陽(yáng)輻射可以接受。游人對(duì)太陽(yáng)輻射可接受的投票率是最高的，側(cè)面說明余蔭山房?jī)?nèi)遮陽(yáng)效果顯著，其遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素的可挖掘性強(qiáng)。

圖9 熱舒適/太陽(yáng)輻射舒適度百分比

圖10 熱可接受/太陽(yáng)輻射可接受百分比

通過游人對(duì)太陽(yáng)輻射的舒適和可接受投票可以看出，游客對(duì)余蔭山房太陽(yáng)輻射方面滿意度較高。而其他投票可能是由風(fēng)速、濕度、溫度等其他因素導(dǎo)致滿意度略低。另外，49.06%的游客認(rèn)為遮陽(yáng)是影響熱舒適的最重要因素。

2.3 太陽(yáng)輻射與遮陽(yáng)效果分析

2.3.1 總輻射能測(cè)試分析

通過測(cè)量距離地面1.5m 高處測(cè)點(diǎn)的總輻射量，發(fā)現(xiàn)各測(cè)點(diǎn)受到的總輻射（圖11）大多為短波輻射，且來自天空的短波輻射占總短波的85.47%～95.59%，而長(zhǎng)波只占總輻射量中極小比例，在0.16%～8.43%之間，由于測(cè)試值太小在圖中幾被忽略。11:00～12:30 時(shí)段總輻射能最大，有遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)最高值為548.2W，無遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)則高達(dá)777.3W。總輻射能、黑球溫度、空氣溫度三者呈正相關(guān)，未遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)10 的Tg 與Ta 的差值很大，這意味著在未遮陽(yáng)情況下即使Ta 只升高了1℃～2℃，Tg也會(huì)急劇上升，因此，運(yùn)用遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素來調(diào)節(jié)體感溫度的重要性不言而喻。

圖11 總太陽(yáng)輻射能逐時(shí)變化

2.3.2 室外遮陽(yáng)比分析

有遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)的總輻射能均值在40.85W～548.3W，未遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)的總輻射能均值在197.84W～777.35W 之間。由圖12 可知，日平均遮陽(yáng)效果最好是測(cè)點(diǎn)3。從遮陽(yáng)分類來看，水平遮陽(yáng)的測(cè)點(diǎn)差值為13.7%；垂直遮陽(yáng)的測(cè)點(diǎn)差值為37.58%；復(fù)合遮陽(yáng)差值為40.16%。

圖12 各測(cè)點(diǎn)日平均室外遮陽(yáng)比

由圖13 可以看出，測(cè)點(diǎn)1、5、6、8、3 遮陽(yáng)效果穩(wěn)定，波動(dòng)小于15%；7、2、4、9測(cè)點(diǎn)效果不穩(wěn)定，波動(dòng)超過50%。發(fā)現(xiàn)遮陽(yáng)效果穩(wěn)定性與具體空間的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素的組合方式相關(guān)，與遮陽(yáng)類型關(guān)系不大。

圖13 各測(cè)點(diǎn)室外遮陽(yáng)比逐時(shí)變化

測(cè)點(diǎn)7 一天中的遮陽(yáng)效果中產(chǎn)生巨大波動(dòng)，在第3 組測(cè)試中超過了100%，其總輻射能比未遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)還高。原因可能是：一方面由于2015 年的臺(tái)風(fēng)刮倒了園中最大的萍婆樹（冠幅約8m），重新栽種的樹木較?。ü诜s1m），導(dǎo)致了午后測(cè)點(diǎn)7 被暴曬；另一方面可能是儀器流動(dòng)測(cè)試導(dǎo)致。

3 討論

3.1 黑球溫度、太陽(yáng)輻射與熱舒適投票都有較好相關(guān)性

研究發(fā)現(xiàn)：熱舒適、太陽(yáng)輻射舒適度、太陽(yáng)輻射不可接受率投票都能與Tg 有較好的相關(guān)性（圖14～16）；另外熱感覺和熱可接受率投票則無法與Tg 有較好相關(guān)性。這也驗(yàn)證Tg與太陽(yáng)輻射之間的強(qiáng)相關(guān)性，用Tg 作為指標(biāo)來衡量太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度是可行的。

圖14 游客室外熱舒適投票與Tg 相關(guān)性

3.1.1 黑球溫度與熱舒適投票

為了研究黑球溫度與游人夏季熱舒適的關(guān)系，用Tg 與熱舒適投票TCV 作為指標(biāo)，運(yùn)用SPSS 按照每0.5℃對(duì)Tg 值進(jìn)行間隔分組，得到32 組數(shù)據(jù)，將每組Tg 值及TCV 值取平均值，進(jìn)行加權(quán)二次回歸得到平均TCV 與Tg 值相關(guān)性關(guān)系式如下（圖14）：

TCV=0.000125Tg2+0.107Tg-3.149（公式1）

相關(guān)系 數(shù)R=0.539，表 示TCV 與Tg 有較好相關(guān)性。當(dāng)T CV=0-1 時(shí)，可視為熱舒適范圍，其對(duì)應(yīng)T g為28.48℃～37.16℃。

3.1.2 黑球溫度與太陽(yáng)輻射舒適度投票

為了研究黑球溫度Tg 與游人夏季太陽(yáng)輻射舒適度SRCV的關(guān)系，運(yùn)用與上文相同的方法，得到14 組數(shù)據(jù)，SRCV 與Tg 值相關(guān)性關(guān)系式如下（圖15）：

圖15 游客太陽(yáng)輻射熱舒適投票與Tg 相關(guān)性

SRCV=0.004Tg2-0.18Tg+1.921（公式2）

相關(guān)系數(shù)R=0.522，表示太陽(yáng)輻射舒適度投票與Tg 有較好相關(guān)性。當(dāng)SRCV=0-1 時(shí)，可視為太陽(yáng)輻射舒適范圍，其對(duì)應(yīng)Tg 為27.60℃～39.11℃。

3.1.3 太陽(yáng)輻射不可接受率和Tg 的關(guān)系

為了研究黑球溫度Tg 與游人對(duì)夏季太陽(yáng)輻射不可接受投票SRURV 的相關(guān)模型，運(yùn)用SPSS 將游人對(duì)太陽(yáng)輻射的可接受投票按每 1℃對(duì)Tg 值分組，得到11 組數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析，關(guān)系式如下（圖16）：

圖16 游客太陽(yáng)輻射不可接受率與Tg 相關(guān)性

SRURV=0.373Tg2-18.975Tg+233.249（公式3，R 方=0.883）

根據(jù) ASHRAE Standard 55 規(guī)范[28]，可接受的熱條件應(yīng)對(duì)于空間中至少 90%的受訪者是可接受的（即≤10%使 用者感到不可接受）。根據(jù)圖16 可知，夏季10%不可接受率對(duì)應(yīng)Tg 值為18.48℃～32.40℃。

對(duì)比以上Tg 閾值范圍，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)輻射舒適的Tg 閾值上限超出90%可接受Tg 閾值上限，可能由于太陽(yáng)輻射90%可接受組樣本組數(shù)過少，回歸值僅為理論值，但這能代表一種趨勢(shì)，即太陽(yáng)輻射90%可接受與Tg 之間的較好相關(guān)性。而從夏季熱舒適與太陽(yáng)輻射熱舒適的Tg 閾值比較能看出另一趨勢(shì)，太陽(yáng)輻射熱舒適閾值范圍更大，同時(shí)，人們?cè)谕@中考慮太陽(yáng)輻射的情況下，希望接受更低的Tg；在問卷結(jié)果中，在太陽(yáng)輻射偏好的投票中52.38%的游人希望太陽(yáng)輻射降低，這與回歸趨勢(shì)相同。

3.2 遮陽(yáng)分區(qū)與遮陽(yáng)覆蓋率對(duì)熱感覺投票有整體性影響

余蔭山房曾用于居住，現(xiàn)用于游憩。余蔭山房布局分為東西兩庭，東庭陰翳，西庭開陽(yáng)，遮陽(yáng)分區(qū)陰陽(yáng)相合，應(yīng)點(diǎn)題對(duì)聯(lián)“余地三弓紅雨足，蔭天一角綠云深”之意。據(jù)《城市居住區(qū)熱環(huán)境設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[29]中遮陽(yáng)覆蓋率的定義，余蔭山房總遮陽(yáng)覆蓋率約為35.7%（原入口空間未計(jì)入），而東庭（面積S ≈810m2）遮陽(yáng)覆蓋率為39.7%，西庭（面積S ≈228m2）則為21.7%。下面從測(cè)試指標(biāo)和空間布局進(jìn)行分析：

（1）從測(cè)試指標(biāo)上來看（圖17），東西兩個(gè)遮陽(yáng)分區(qū)呈現(xiàn)出一定規(guī)律：在13:30前，西庭測(cè)點(diǎn)的Ta和Tg高于東庭測(cè)點(diǎn)，而13:30 后東、西庭測(cè)點(diǎn)Ta 和Tg 差距顯著減少，甚至部分東庭測(cè)點(diǎn)的Ta 和Tg 反高于西庭。從熱感覺投票來看，西庭測(cè)點(diǎn)熱感覺從上午至下午時(shí)段的“微暖—很熱”的投票比例從50%上升到76.67%，而東庭則從56.7%下降到43.7%，這說明即使東庭在下午Ta 和Tg 相對(duì)偏高的情況下，其較高的遮陽(yáng)覆蓋率依然能使熱感覺適宜。從兩個(gè)時(shí)段的熱感覺投票率也能看出，太陽(yáng)直射方向?qū)岣杏X的影響顯著。

圖17 東西兩庭熱感覺投票率變化

（2）從空間布局上來看，余蔭山房東庭面積約為西庭的3.5倍（圖18），西庭院墻高達(dá)5m，東側(cè)院墻只有3.3m 高。東庭喬木數(shù)量和冠幅都遠(yuǎn)高于西庭，較高的遮陽(yáng)覆蓋率保證了對(duì)東曬和午間直射的削減，余蔭山房作為私家住宅，充分滿足了不同時(shí)段的功能需求，并對(duì)氣候做出回應(yīng)：東庭濃郁的樹蔭為主人提供了良好的游賞空間和室外活動(dòng)場(chǎng)地，而相對(duì)開闊的西庭，在滿足了主體建筑深柳堂和書房臨池別館通風(fēng)采光需求的同時(shí)，利用“高墻+翠竹”和 “炮仗花棚”，應(yīng)對(duì)下午西曬，使得西邊更適合作為室內(nèi)起居和靜修的場(chǎng)所。東西兩庭遮陽(yáng)覆蓋率的差別塑造了不同的遮蔽關(guān)系、空間層次、庭園意境，并從整體上影響著東西兩庭的熱感覺投票和微氣候測(cè)試指標(biāo)。

圖18 東、西庭遮陽(yáng)覆蓋率航拍圖

3.3 水平遮陽(yáng)進(jìn)深和遮陽(yáng)方式影響熱感覺和黑球溫度

3.3.1 水平遮陽(yáng)進(jìn)深顯著影響熱感覺（TSV）

排除對(duì)遮陽(yáng)干擾較小的因素，本文對(duì)各測(cè)點(diǎn)的空間的平面和剖面進(jìn)行簡(jiǎn)化（圖19），并結(jié)合熱感覺投票和測(cè)試指標(biāo)，就水平遮陽(yáng)方式分析其與人體熱感覺的關(guān)系。

圖19 各測(cè)點(diǎn)空間要素抽象圖（平面、剖面）

在熱感覺投票（圖20）中各測(cè)點(diǎn)呈現(xiàn)出一定的差別，測(cè)點(diǎn)1 以“中性”為主，測(cè)點(diǎn)2 和7 都以“熱”和“中性”為主，測(cè)點(diǎn)4、5 以“熱”和“很熱”為主；由TSV 投票結(jié)果可見水平遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)的熱感覺要優(yōu)于垂直遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)1、2 同為水平遮陽(yáng)，測(cè)點(diǎn)1 的遮陽(yáng)花架東西寬度約5m，進(jìn)深約3m；測(cè)點(diǎn)2 廊橋頂寬度（即遮陽(yáng)進(jìn)深）約1.8m，長(zhǎng)度約20m；測(cè)點(diǎn)1 的TSV 投票中，很熱和熱的比例明顯低于測(cè)點(diǎn)2，可見水平遮陽(yáng)進(jìn)深對(duì)熱感覺TSV 投票有顯著影響。同時(shí)，測(cè)點(diǎn)1“人工+植物”的水平遮陽(yáng)組合使得空間熱感覺較為穩(wěn)定和適宜。

圖20 各測(cè)點(diǎn)熱感覺投票百分比

各測(cè)點(diǎn)在熱舒適和太陽(yáng)輻射舒適（圖21）、熱可接受和太陽(yáng)輻射可接受（圖22）投票都得到了較高的滿意度，并且各測(cè)點(diǎn)投票結(jié)果的差別與TSV 投票相似。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在測(cè)點(diǎn)Ta 和Tg 較低而投票結(jié)果不舒適比重較高的現(xiàn)象：如測(cè)點(diǎn)5雖然Ta（圖4）和Tg（圖5）都最低，但其太陽(yáng)輻射接受度比熱可接受度低25.5%，熱舒適投票（77.7%）和太陽(yáng)輻射舒適度投票（74%）滿意度也較低。原因可能是：①游人的熱感覺除了受室外客觀微氣候參數(shù)影響外，也受其行為活動(dòng)、心理作用的影響[30]；②空間圍合程度較高，導(dǎo)致了散熱較差，影響了游人的主觀投票感受。

圖21 各測(cè)點(diǎn)熱舒適丨太陽(yáng)輻射舒適投票百分比

圖22 各測(cè)點(diǎn)熱可接受丨太陽(yáng)輻射可接受投票百分比

3.3.2 遮陽(yáng)類型影響黑球溫度

從各遮陽(yáng)類型所有測(cè)點(diǎn)全天（9:00～17:00）的Ta 和Tg的閾值來看（圖23），水平遮陽(yáng)、垂直遮陽(yáng)、復(fù)合遮陽(yáng)的Ta日變化差值相近，而對(duì)應(yīng)的Tg 有明顯區(qū)別：復(fù)合遮陽(yáng)的Tg日變化差值最小，且整體Tg 值最低；其次是水平遮陽(yáng)；而垂直遮陽(yáng)的Tg 日變化差值最大，且整體Tg 值最高。因此，如從降低庭院Tg 值的角度考慮遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，可首選復(fù)合遮陽(yáng)，其次是水平遮陽(yáng)。

圖23 不同遮陽(yáng)類型空氣溫度和黑球溫度范圍

3.4 空間高寬比顯著影響遮陽(yáng)效果穩(wěn)定性

結(jié)合空間要素抽象圖（圖19）比較各垂直遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)，從熱感覺投票（圖20）來看，垂直遮陽(yáng)測(cè)點(diǎn)4 以“很熱”和“熱”為主，投票滿意度也較低。測(cè)點(diǎn)4 僅在西側(cè)設(shè)有垂直遮陽(yáng)，由圖24 可知，在上午和中午沒有任何遮擋；而測(cè)點(diǎn)3（圖19）高寬比>2，呈現(xiàn)出較好的遮陽(yáng)效果和較低的溫度水平。測(cè)點(diǎn)5、8、9 都設(shè)有垂直遮擋；從測(cè)試指標(biāo)來看，測(cè)點(diǎn)3、5 遮陽(yáng)效果穩(wěn)定性很高，Ta 和Tg 也較低，而測(cè)點(diǎn)8、9 則波動(dòng)較大。測(cè)點(diǎn)3、5 共同點(diǎn)在于其垂直遮陽(yáng)間距較小，高寬比都>2，而測(cè)點(diǎn)4、8、9，垂直遮陽(yáng)間距>10m，高寬比皆<0.5。

圖24 余蔭山房東西向庭園剖面圖

綜上所述，空間的高寬比H/D會(huì)影響遮陽(yáng)的效果和穩(wěn)定性，這在國(guó)外研究[31]中也有提到：“較高的高寬比讓太陽(yáng)輻射直射和平均輻射溫度隨著高寬比的增加而下降，因此創(chuàng)造出更舒適的微氣候”。

結(jié)論與展望

本研究基于余蔭山房夏季室外熱環(huán)境實(shí)測(cè)和問卷調(diào)研，選取黑球溫度、總輻射能、室外遮陽(yáng)比、空氣溫度、游客的熱感覺投票等數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行夏季庭園微氣候特征、人體熱感覺和遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素間關(guān)聯(lián)性的討論?；趯?shí)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)：在余蔭山房夏季實(shí)測(cè)日中，長(zhǎng)波輻射占總輻射能的極小部分，總輻射能中85.47%～95.59%為天空中的短波輻射；在室外未遮陽(yáng)情況下，即使空氣溫度Ta 只升高了1℃～2℃，黑球溫度Tg 也會(huì)急劇上升，因此，通過遮陽(yáng)設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)體感溫度相當(dāng)重要。本文研究結(jié)論如下,在夏季余蔭山房中：（1）約84.5%的游客表示庭園中太陽(yáng)輻射可以接受；（2）黑球溫度與熱舒適投票、太陽(yáng)輻射舒適、太陽(yáng)輻射可接受投票都有較好的相關(guān)性；（3）對(duì)應(yīng)熱舒適的黑球溫度約28.48℃～37.16℃；對(duì)應(yīng)太陽(yáng)輻射舒適的黑球溫度約27.60℃～39.11℃；（4）遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素包括遮陽(yáng)分區(qū)、遮陽(yáng)覆蓋率、遮陽(yáng)類型、遮陽(yáng)構(gòu)造，其中：遮陽(yáng)分區(qū)、遮陽(yáng)覆蓋率對(duì)熱感覺投票和微氣候測(cè)試指標(biāo)有整體性影響；水平遮陽(yáng)進(jìn)深顯著影響熱感覺（TSV）；遮陽(yáng)類型影響黑球溫度（Tg），從降低庭院Tg 值的角度，復(fù)合遮陽(yáng)最佳，其次是水平遮陽(yáng)；垂直遮陽(yáng)空間的高寬比（H/D）越大，遮陽(yáng)效果越穩(wěn)定；（5）實(shí)測(cè)中長(zhǎng)波輻射占總輻射能的極小部分，幾乎可忽略不計(jì)。依據(jù)本研究，余蔭山房遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素與策略包括：①建筑布局結(jié)合功能設(shè)置分區(qū)，游賞區(qū)宜設(shè)置較高的遮陽(yáng)覆蓋率，靜修休憩區(qū)則結(jié)合室內(nèi)活動(dòng)需求，可設(shè)置人工構(gòu)筑；②控制合理的水平遮陽(yáng)進(jìn)深能夠使遮陽(yáng)效果更穩(wěn)定，適宜尺度的廊、庭、棚、榭、樹冠等都有較好的遮陽(yáng)效果；③控制合理的垂直空間高寬比，善用墻體、冷巷、中庭制造陰影；④善用不同的遮陽(yáng)類型和遮陽(yáng)構(gòu)造來控制庭園空間的微氣候穩(wěn)定性。

本研究是基于目前較為成熟的熱舒適研究方法，結(jié)合遮陽(yáng)設(shè)計(jì)研究做了一些新的嘗試，即在實(shí)測(cè)結(jié)合ASHRAE 標(biāo)尺劃分的熱舒適問卷基礎(chǔ)上，增加了針對(duì)遮陽(yáng)方面的太陽(yáng)輻射舒適度、太陽(yáng)輻射可接受度投票等評(píng)價(jià)指標(biāo)，并且嘗試將體感溫度、黑球溫度與各項(xiàng)投票進(jìn)行相關(guān)性分析，以進(jìn)一步發(fā)掘遮陽(yáng)相關(guān)指標(biāo)與熱感覺之間的關(guān)系。因本文研究對(duì)象僅以余蔭山房為例，研究方法的普適性需要后續(xù)更多的樣本去驗(yàn)證；從研究結(jié)果來看，本文雖只對(duì)余蔭山房個(gè)案進(jìn)行研究，但因其典型的嶺南庭園空間布局和空間要素組合手法，與其他嶺南傳統(tǒng)庭園在遮陽(yáng)設(shè)計(jì)上有共通之處，加上其較高的庭園保留完整度，使得本文在遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素與人體熱感覺關(guān)聯(lián)性方面的研究發(fā)現(xiàn)，可為其他嶺南傳統(tǒng)庭園的相關(guān)研究提供參考。

同時(shí)，本研究存在一定的局限性與不足，例如有效問卷僅210 份，后續(xù)研究應(yīng)增加樣本量，提高科學(xué)性；本次未有對(duì)其他季節(jié)進(jìn)行測(cè)試及比較研究，后續(xù)應(yīng)對(duì)全年不同季節(jié)典型日進(jìn)行研究，以全面、綜合地考慮遮陽(yáng)設(shè)計(jì)及要素組織?；诒狙芯?，筆者將進(jìn)一步探討熱舒適設(shè)計(jì)目標(biāo)下遮陽(yáng)設(shè)計(jì)要素的量化模擬與相關(guān)導(dǎo)控要點(diǎn)研究，此部分將另文撰述。

致謝：感謝余蔭山房和課題組的師生們對(duì)實(shí)地調(diào)研的幫助、華南理工大學(xué)建筑節(jié)能中心提供測(cè)試儀器支持，以及所有參與調(diào)研成員的付出！

圖、表來源

文中所有圖、表均由作者繪制。