中國城市熱舒適度研究進(jìn)展

關(guān)鍵詞：城市：熱舒適：研究進(jìn)展：綜述：中國

前言

城市化進(jìn)程不斷加快，中國城鎮(zhèn)化率在2021年已達(dá)63.89%。城市化過程中，高密度、高建筑、少綠化等引發(fā)了城市氣溫升高、空氣質(zhì)量下降等問題，使城市熱環(huán)境持續(xù)惡化，不利于人類身心健康。2013年，中國國家發(fā)展改革委發(fā)布的文件《國家氣候變化適應(yīng)戰(zhàn)略》，將研究城市熱島效應(yīng)的調(diào)控、推廣節(jié)能減排技術(shù)和鼓勵(lì)低碳化交通方式等措施作為關(guān)鍵舉措，以打造生態(tài)環(huán)境友好型城市。城市熱舒適度是衡量城市人居環(huán)境質(zhì)量的重要參數(shù)，同時(shí)也是評價(jià)城市熱環(huán)境的重要指標(biāo)。因此，通過系統(tǒng)梳理和總結(jié)中國城市熱舒適度的研究進(jìn)展，有助于進(jìn)一步剖析城市熱環(huán)境問題，并為解決這一問題提供科學(xué)參考。中國城市熱舒適度方面的研究得到了廣泛關(guān)注和深入探討。研究者們從城市氣候特征、城市綠化覆蓋率、建筑物群體布局等方面展開研究，同時(shí)，研究者們也利用相關(guān)技術(shù)手段，如數(shù)值模擬、遙感技術(shù)等，對城市熱環(huán)境進(jìn)行精細(xì)化測量和分析。然而，在當(dāng)前城市熱舒適度方面的研究中，仍然存在一些問題和挑戰(zhàn)。因此，運(yùn)用文獻(xiàn)歸納和Citespace，對2000年至2022年發(fā)表的中國城市熱舒適度文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)回顧梳理，以期為城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)以及居民生活質(zhì)量的提升提供有益借鑒，并為相關(guān)領(lǐng)域的研究者提供參考和啟發(fā)。

1數(shù)據(jù)來源及方法

選取中國期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）和美國科學(xué)情報(bào)研究所Web of Science核心合集作為數(shù)據(jù)源。主要檢索詞為“城市（Urban）”和“熱舒適度（Ther-mal Comfort）”，并利用主題詞擴(kuò)展方式尋找上下位詞，最終選擇“熱舒適、熱舒適性、人體熱舒適”作為“熱舒適度”的上下位詞。文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)間范圍設(shè)定為“2000年至2022年”，文獻(xiàn)類型設(shè)為“文章”，獲取中英文文獻(xiàn)分別為137篇、3307篇，共計(jì)3444篇（如表1所示）。繼而手動篩選在標(biāo)題、摘要、作者關(guān)鍵詞與擴(kuò)展關(guān)鍵詞中出現(xiàn)主題詞以及出現(xiàn)“中國（China）”或出現(xiàn)中國的“省（province）”、“市（cit-y）”、“縣（county）”名稱的中英文文獻(xiàn)。最終通過檢索篩選和手動篩選，得到中國城市熱舒適度相關(guān)中英文文獻(xiàn)109篇、209篇。

通過文獻(xiàn)歸納法對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行回顧梳理，繼而利用Citespace軟件對CNKI和Web of Science數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析。Citespace是由美國德雷塞爾大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系陳超美教授開發(fā)的信息可視化軟件。與傳統(tǒng)的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法相比，科學(xué)知識圖譜的可視化分析更加直觀、易讀。

2結(jié)果與分析

2.1文獻(xiàn)的總體特征

研究領(lǐng)域出版物數(shù)量的日寸間分布可以反映該領(lǐng)域的發(fā)展速度。通過發(fā)文量可知（如圖1所示），中國城市熱舒適度中英文文獻(xiàn)年度發(fā)文量整體呈上升趨勢，2018年后英文文獻(xiàn)發(fā)文量高于中文文獻(xiàn)量。中文文獻(xiàn)數(shù)量呈緩慢增長趨勢，2017年和2019年出現(xiàn)相對高峰值，英文文獻(xiàn)數(shù)量2018年后呈持續(xù)增長趨勢，2015年-2018年處于波動增長階段，2018年-2021年處于快速增長階段，2021年后呈波動增長趨勢。2000年-2021年中英文論文年平均發(fā)文量為4.9篇、9.5篇。通過檢索并人工篩選出國際上城市熱舒適度相關(guān)文獻(xiàn)，可知，中國城市熱舒適度研究對國際研究的貢獻(xiàn)量約為24.55%。

研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)能夠揭示研究領(lǐng)域研究力量的分布情況，活動頻繁的研究機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的研究能力。如圖2所示，中英文研究機(jī)構(gòu)重合度較低，中文研究機(jī)構(gòu)較分散，英文機(jī)構(gòu)排名六的有Harbin In-stitute of Technology（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）、Chinese A—cademy of Sciences（中國科學(xué)院大學(xué)）、South ChinaUniversity of Technology（華南理工大學(xué)）、NorthwestAamp;F University-China（中國西北農(nóng)林科技大學(xué)）、Tsinghua University（清華大學(xué)）、Tianjin University（天津大學(xué)），可以看出這些機(jī)構(gòu)對此研究領(lǐng)域的重視及研究能力較強(qiáng)。中文主要研究機(jī)構(gòu)有同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，通過二者對比發(fā)現(xiàn)哈爾濱工業(yè)大學(xué)在此方面研究中研究能力較強(qiáng)且成果豐富。

高被引論文是指同一時(shí)間段內(nèi)論文被引用次數(shù)，可以反映出它的研究方向。英文中引用最多的文獻(xiàn)是2014年發(fā)表在BUILDING AND ENVIRON-MENT刊物中的“Studies of outdoor thermal comfort innorthern China”，最高被引270次，其通過對中國天津公園的微氣候監(jiān)測和受試者訪談，研究了不同氣候條件下的室外熱舒適度。2012年發(fā)表在《城市規(guī)劃學(xué)刊》中史源等人的《基于室外風(fēng)環(huán)境與熱舒適度的城市設(shè)計(jì)改進(jìn)策略——以北京西單商業(yè)街為例》最高被引140次，這主要基于地域氣候特征，結(jié)合其數(shù)次城市設(shè)計(jì)環(huán)境改造，通過數(shù)值模擬手段，對冬夏兩季室外開放空間行人層風(fēng)環(huán)境與熱舒適度進(jìn)行綜合評價(jià)。通過高被引論文可以看出城市對熱舒適方面的研究受到學(xué)者的關(guān)注。

2.2研究尺度和研究區(qū)

城市熱舒適度的研究依托于一定的城市地域和分析尺度進(jìn)行分析，通過梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，從研究尺度上可以劃分為室內(nèi)尺度和室外尺度（如表2所示），室外尺度的研究可進(jìn)一步分為區(qū)域尺度、城市尺度和局地尺度。目前的研究中，區(qū)域尺度主要是經(jīng)濟(jì)圈等鄰域地區(qū)，主要是京津冀、長三角等具有地域關(guān)聯(lián)性高、經(jīng)濟(jì)互動性強(qiáng)的地區(qū)，這主要考慮了熱環(huán)境在空間上的擴(kuò)散性和關(guān)聯(lián)性。城市尺度主要是北京、上海、廣州、深圳等東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市。局地尺度是目前城市熱舒適的研究重點(diǎn)，公園、廣場、街區(qū)等微觀區(qū)域形態(tài)是研究的主要形式。城市熱舒適度相關(guān)研究的研究區(qū)根據(jù)具體研究目的和問題的不同而定。目前研究區(qū)域側(cè)重于以公園、廣場和街區(qū)為主的局地尺度，以東中部發(fā)達(dá)城市為主的城市尺度、以經(jīng)濟(jì)圈為主的區(qū)域尺度及室內(nèi)微尺度研究偏少，在以后的研究中應(yīng)重視室內(nèi)與室外的城市尺度和區(qū)域尺度的實(shí)證研究，從宏觀尺度出發(fā)探討城市熱舒適度對于城市規(guī)劃與管理的實(shí)際指導(dǎo)意義。

2.3研究方法

2.3.1實(shí)地觀測法

通過在現(xiàn)場布設(shè)感溫、濕度、風(fēng)速等儀器，對不同環(huán)境條件下的熱舒適度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和記錄。通過梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)地觀測作為解釋城市熱舒適的方法被諸多學(xué)者應(yīng)用。一項(xiàng)實(shí)證研究探討了重慶冬季寒冷潮濕環(huán)境下的熱感受與舒適度。該研究通過現(xiàn)場測量和問卷調(diào)查，分析了不同年齡組、天氣和空間條件下受訪者對小氣候參數(shù)的熱感覺、舒適度和可接受度的投票結(jié)果。另一項(xiàng)研究以上海市浦東金楊新村街道的老式住宅小區(qū)為案例，從人體熱舒適性角度出發(fā)，對戶外空間更新中的空間因素組合及其單一因素變化對室內(nèi)熱舒適性的影響進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測。

2.3.2ENVI-met數(shù)值模擬法

采用計(jì)算機(jī)軟件的方式模擬不同環(huán)境條件下的熱舒適度參數(shù)。經(jīng)過現(xiàn)場測量驗(yàn)證的ENVI-met模型被用于建模和仿真，研究了城市廣場中一個(gè)景觀元素的五種不同覆蓋方式對環(huán)境的影響。另一項(xiàng)研究使用ENVI-met仿真軟件，以南京市為例，分析了五種常用樹木的冠層形狀和三種不同的樹木布局方式對人體熱舒適性（PMV）的影響。

2.3.3指標(biāo)測度法

通常根據(jù)不同的目的，指標(biāo)有不同的分類。一項(xiàng)研究指出，通用熱氣候指數(shù)（UTCI）在評估室外熱舒適性方面優(yōu)于生理等效溫度（PET）。另一項(xiàng)研究則采用了PMV、PET和SET這三個(gè)指標(biāo)，對室外熱舒適性進(jìn)行了客觀評價(jià)。

2.3.4問卷調(diào)查法

通過向被試者發(fā)放熱舒適度問卷，了解他們在不同環(huán)境條件下的感受和滿意度，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。上海陸家嘴地區(qū)的高密度、高層建筑群中，通過結(jié)合氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行的室外熱舒適問卷調(diào)查，評估了行人對室外城市空間的心理、生理和行為反應(yīng)。廣州大學(xué)校園的熱舒適性研究通過現(xiàn)場測量和問卷調(diào)查評估了受試者的熱舒適度。上海創(chuàng)智天地廣場在夏季、秋季和冬季進(jìn)行了小氣候觀測與問卷調(diào)查，研究了廣場空間形態(tài)、熱環(huán)境與用戶心理感受之間的相互影響。

在城市形態(tài)對空氣質(zhì)量影響的研究方法中，幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下：實(shí)地觀測方法可客觀評價(jià)不同熱環(huán)境，但其利用監(jiān)測數(shù)據(jù)在地域分析上存在空間不連續(xù)性。而Envi-met數(shù)值模擬彌補(bǔ)了實(shí)地觀測的不足，Envi-met數(shù)值模擬通過建模和仿真，模擬室外環(huán)境的空氣溫度、濕度、風(fēng)力和輻射。與其他方法相比，問卷調(diào)查和指標(biāo)測度提供了反映不同地區(qū)人群熱偏好的優(yōu)勢。

2.4主要研究內(nèi)容與熱點(diǎn)

通過Citespace對中英文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)性分析，如圖3所示，文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜內(nèi)圓的大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率，越大使用的頻率越高，表示主要研究內(nèi)容?？傮w而言，中文文獻(xiàn)中的熱舒適的圓形節(jié)點(diǎn)最大，其次是熱舒適度、風(fēng)景園林、熱環(huán)境、微氣候和小氣候等關(guān)鍵詞成為研究的次熱點(diǎn)。英文文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率由高到低依次是thermalcomfort（熱舒適）、impact（影響）、temperature（溫度）、climate（氣候）、outdoor thermal comfort（室外熱舒適）和microclimate（微氣候）等詞。通過聚類可以清晰看到，中英文研究的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率高低存在微小差別，中文研究主要以風(fēng)景園林熱舒適、熱環(huán)境及微氣候展開，英文研究主要圍繞熱舒適、溫度、氣候及其影響展開。

進(jìn)一步梳理歸納文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，主要研究內(nèi)容包括：（1）城市熱舒適測度指標(biāo)研究。例如，普遍熱氣候指數(shù)（UTCI）被認(rèn)為是評價(jià)西安室外人體熱舒適度的最佳指標(biāo)。而不舒適指數(shù)（DISC）和標(biāo)準(zhǔn)等效溫度（SET）則被用于建筑室內(nèi)熱環(huán)境的評估與分析；（2）城市熱舒適影響因素研究。為深入理解夏季室外熱舒適性的影響因素，一項(xiàng)廣泛的調(diào)查針對開放式戶外空間的熱舒適條件進(jìn)行了研究，提出了八大影響因子，包括客流密度、多聯(lián)機(jī)開行臺數(shù)和多聯(lián)機(jī)設(shè)置溫度等。另一項(xiàng)研究為收集大量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了424個(gè)不同條件，最終采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)（DF）來探索熱舒適度與這些影響因素之間的關(guān)系，并據(jù)此預(yù)測高鐵站室內(nèi)熱舒適度等級；（3）緩解措施研究。沿著城市街道植樹被認(rèn)為是改善城市熱環(huán)境的關(guān)鍵策略之一。針對城市外部風(fēng)熱環(huán)境質(zhì)量下降的問題，提出了改善對策，并總結(jié)出具有普遍意義的城市設(shè)計(jì)策略，旨在提升城市外部風(fēng)熱環(huán)境的整體質(zhì)量。

綜上可知，風(fēng)景園林熱舒適、熱環(huán)境、微氣候及影響是研究熱點(diǎn)，城市熱舒適測度指標(biāo)、城市熱舒適影響因素和緩解措施是主要的研究內(nèi)容。城市熱舒適度的研究熱點(diǎn)呈現(xiàn)多方聚類、多點(diǎn)擴(kuò)散的趨勢，研究內(nèi)容也向縱深發(fā)展。

2.5改善城市熱舒適的措施

城市熱舒適度改善措施涉及許多方面，可以從多方面人手。（1）在城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)方面，城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)中注重考慮建筑物的布局、街區(qū)的綠化率和空間布局等因素，加強(qiáng)局部通風(fēng)通道和熱輻射降低措施的設(shè)計(jì)，如增加高效綠化、水景設(shè)計(jì)等。在德黑蘭氣候區(qū)，三個(gè)不同形態(tài)特征的城市地區(qū)研究表明，舒適度的差異與社區(qū)布局（如密度和開放區(qū)域）及街道峽谷的剖面（如縱橫比和方向）有密切關(guān)系。隨著建筑綠地分布密度的提高，PET值會降低，戶外熱舒適度可通過建筑對太陽輻射的阻隔和綠化的降溫作用得到提升。順應(yīng)主控風(fēng)向的建筑布局有助于減輕夏季的炎熱感，而視線高度的綠化可以提供遮蔭和舒適的心理感受。不同下墊面材質(zhì)對心理感受的影響也不同，硬質(zhì)鋪裝可能讓人感覺更熱，而植草磚則有助于降低熱感覺；（2）在綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，開展城市綠化工程，加強(qiáng)公園、廣場等綠地的建設(shè)，增加植綠量，優(yōu)化植物種類，提高植被覆蓋率。研究發(fā)現(xiàn)，植被通過提供遮蔭對降低氣溫具有顯著效果，城市地區(qū)植被豐富時(shí)，平均輻射溫度可顯著降低，尤其在夏季，降幅可達(dá)7攝氏度左右。在夏熱冬冷的地區(qū)，無論是草地還是花園綠地，夏天都能發(fā)揮降溫和增濕的作用，且人們在一天中不同時(shí)段的熱舒適度也有所不同。因此，增加綠地空間和擴(kuò)大綠地面積對于改善城市小氣候和提升人們的熱舒適度具有重要作用；（3）在建筑節(jié)能方面，采取建筑節(jié)能技術(shù)，減少建筑物的散熱和吸收熱量，從而使得建筑物的室內(nèi)溫度和室外氣溫有所區(qū)別。調(diào)查結(jié)果證實(shí)，大麻羊毛作為一種生物源絕緣材料，在性能上表現(xiàn)卓越，其年制冷能源需求顯著降低，分別減少了114.495%和203.598%，有助于節(jié)省高達(dá)43852千瓦時(shí)的年能源消耗。隔熱混凝土的使用被認(rèn)為可以降低室內(nèi)溫度，維持室內(nèi)熱舒適性，同時(shí)減少電力消耗，實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)的可持續(xù)性；（4）在室內(nèi)環(huán)境改善方面，通過改變室內(nèi)裝修材料等措施來達(dá)到改善室內(nèi)環(huán)境的目的。研究表明，熱致變色卷材和墻面漆的應(yīng)用提供了一種雙贏的解決方案。POFA泡沫混凝土砌塊在降低建筑物和其他結(jié)構(gòu)的室內(nèi)空氣溫度方面具有潛力。改善城市熱舒適度需要跨領(lǐng)域的綜合治理和措施，這需要政府、企業(yè)和社會各界的積極參與。

3結(jié)論

過去20年，中英文年度發(fā)文量整體呈上升趨勢，2018年后英文文獻(xiàn)發(fā)文量高于中文文獻(xiàn)量；中英文研究機(jī)構(gòu)重合度較低，中文研究機(jī)構(gòu)分散，缺少合作研究；目前研究區(qū)域側(cè)重以公園、廣場、街區(qū)為主的城市內(nèi)小尺度，具有地域關(guān)聯(lián)性的區(qū)域尺度以及局地尺度城市和西部的研究偏少；研究方法以Envi-met數(shù)值模擬、指標(biāo)評價(jià)和問卷調(diào)查的融合應(yīng)用為主，實(shí)地觀測應(yīng)用較少，主要是因?yàn)榻：陀^測儀器對研究區(qū)域及對象的限制性；風(fēng)景園林熱舒適、熱環(huán)境、微氣候及影響是研究熱點(diǎn)，城市熱舒適測度指標(biāo)、城市熱舒適影響因素和緩解措施是主要的研究內(nèi)容；城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)、綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、建筑節(jié)能、室內(nèi)環(huán)境改善等是緩解城市熱舒適的重要途徑，但相關(guān)改善措施缺乏實(shí)證檢驗(yàn)。