夏熱冬冷地區(qū)村鎮(zhèn)典型街巷冬季熱環(huán)境實(shí)測與分析

摘要： 選取福建省南平市仁壽鎮(zhèn)的8條典型案例開展實(shí)測，分析不同街巷的高寬比、街巷朝向、街巷平面形態(tài)等特征，對比空氣溫度、相對濕度、風(fēng)速及黑球溫度的同時(shí)性變化情況。結(jié)果表明：朝向影響街巷冬季熱環(huán)境的主要途徑是太陽輻射，其效果與街巷的剖面形態(tài)密切相關(guān)；位于多層低密度住區(qū)的街巷氣溫高于多層高密度住區(qū)，但其風(fēng)速也較高；在多層建筑群中，平面呈“丁”字形態(tài)的街巷風(fēng)速較小、氣溫較高；狹窄且兩側(cè)建筑高度相近的街巷風(fēng)速雖大于兩側(cè)建筑不同高度街巷，但在全天大部時(shí)段，其熱環(huán)境仍位于舒適區(qū)間。

關(guān)鍵詞： 夏熱冬冷地區(qū)；街巷；冬季熱環(huán)境；實(shí)測

中圖分類號： TU 119.22文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1000-5013（2025）01-0046-06

Actual Measurement and Analysis of Winter Thermal Environment in Typical Streets and Alleys in Villages and Towns of Hot Summer and Cold Winter Regions

LIN Shuying，LI Lingzhen，CHANG Mingyu，WU Zhengwang

（School of Architectrue，Huaqiao University，Xiamen 361021，China）

Abstract： Eight typical cases from Renshou Town，Nanping City，F(xiàn)ujian Province are selected for actual measurement，the streets and alleys characteristics of different height to width ratios，orientation and plane shape etc are analyzed. The simultaneous changes of air temperature，relative humidity，wind speed and black sphere temperature are compared. The results show that，orientation affects the thermal environment of streets and alleys in winter mainly by way of solar radiation，and its effect is closely related to the cross-sectional shape of the streets and alleys. The streets and alleys located in multistory low-density residential areas have higher temperatures than multistory high-density residential areas，and have higher wind speeds. In a multistory building complex，streets and alleys with a flat “T” shape have lower wind speeds and higher temperatures. The wind speeds of the streets and alleys with narrow and similar building heights on both sides are higher than those with different building heights on both sides，their thermal environment remains in a comfortable range for most of the day.

Keywords： hot summer and cold winter region；street and alley；winter thermal environment；actual measurement

街巷是傳統(tǒng)村鎮(zhèn)主要的公共空間，是鄰里交往的重要場所。傳統(tǒng)街巷在形態(tài)^［1-3］、更新策略^［4-7］及熱環(huán)境^［8-12］等方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性。在當(dāng)前鄉(xiāng)村振興建設(shè)中，由于總體布局、單體設(shè)計(jì)、道路形態(tài)等均不同于傳統(tǒng)村鎮(zhèn)，出現(xiàn)了低層網(wǎng)格式、多層網(wǎng)格式及多層干道式等典型的低密度街巷，其形態(tài)及朝向不同于傳統(tǒng)。基于此，本文對夏熱冬冷地區(qū)村鎮(zhèn)典型街巷冬季熱環(huán)境進(jìn)行實(shí)測與分析。

1 研究概況

1.1 區(qū)域氣候特征

南平市位于福建省北部，屬夏熱冬冷地區(qū)，冬季濕冷，夏季炎熱，年平均氣溫為18～20 ℃，冬季平均氣溫為6.5～14.7 ℃，平均相對濕度約為77%，平均日照時(shí)間為10.4 h，盛行風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，平均風(fēng)速約1.27 m·s^-1。

1.2 研究對象

選取福建省南平市順昌縣仁壽鎮(zhèn)為研究區(qū)域，該鎮(zhèn)南北長、東西窄。街巷鳥瞰圖，如圖1所示。仁壽鎮(zhèn)新區(qū)近5 a建成，街巷寬敞，建筑形式相近且密度低，布局整齊劃一；仁壽鎮(zhèn)舊區(qū)為高密度低層布局，街巷狹窄曲折，有少量多層新建民宅散布。選取仁壽鎮(zhèn)的新、舊區(qū)共8條街巷開展實(shí)測，以溫度、相對濕度、風(fēng)速等作為指標(biāo)，比較不同高寬比、平面形態(tài)、朝向等條件下的街巷熱環(huán)境。

街巷測點(diǎn)空間數(shù)據(jù)信息，如表1所示。

1.3 實(shí)測時(shí)間與測量儀器

實(shí)測時(shí)間為2023年12月31日-2024年1月6日，實(shí)測時(shí)段為每日8：30-17：00，包含風(fēng)速、氣溫、相對濕度等指標(biāo)。測量儀器類型包括WFWZY-1型萬向風(fēng)速儀、AZ88162型溫濕度計(jì)、RS-HQ型黑球溫度計(jì)，每種類型儀器8臺(tái)，均具有自動(dòng)記錄功能。ＷheatＡ小麥芽-農(nóng)業(yè)氣象大數(shù)據(jù)顯示：實(shí)測期間平均氣溫為10.8 ℃，平均相對濕度為6.2%，平均風(fēng)速為1.16 m·s^-1，盛行北風(fēng)。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器及參數(shù)，如表2所示。

以朝向、高寬比、平面形態(tài)為指標(biāo)，據(jù)《建筑熱環(huán)境測試方法標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定，在8條街巷內(nèi)同時(shí)布置8個(gè)測點(diǎn)，溫濕度計(jì)、黑球溫度計(jì)布置于1.1 m高處，萬向風(fēng)速儀布置于1.7 m高處^［13］。

2 實(shí)測結(jié)果與分析

2.1 街巷高寬比對風(fēng)、熱環(huán)境的影響

東西朝向的街巷高寬比與氣溫成反比，南北朝向的街巷則無明顯規(guī)律。街巷C的平均氣溫為16.3 ℃，最高氣溫可達(dá)25.3 ℃，平均相對濕度為40.1%。街巷A的平均氣溫為14.6 ℃，街巷H的平均氣溫為13.3 ℃，除了8：30-9：30及16：30-16：50這兩個(gè)時(shí)間段，其余時(shí)間段街巷C的氣溫都高于街巷A，H。由此可知：高寬比小的街巷平均氣溫高；低密度街巷氣溫總是高于高密度街巷。

街巷H，C，A風(fēng)速實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖2所示。圖2中：v為風(fēng)速。由圖2可知：東西朝向的街巷A，H，C全天波幅較大，下午的風(fēng)速大于上午的風(fēng)速；街巷的平均風(fēng)速從大到小分別為街巷C，A，H。

街巷C高寬比最小，建筑立面規(guī)整且空間寬敞，因此，對風(fēng)的遮擋相對較小；街巷H的街巷尺度最小，空間較為封閉，大約有25%的時(shí)間處于靜風(fēng)狀態(tài)。國內(nèi)外研究提出，當(dāng)風(fēng)速小于5 m·s^-1時(shí)，人感覺舒適^［14］。日本學(xué)者村上周三和森川泰成根據(jù)不同的溫度提出舒適風(fēng)速的范圍，當(dāng)氣溫小于10 ℃時(shí)，風(fēng)速應(yīng)小于1.3 m·s^-1；氣溫在10～25 ℃時(shí)，風(fēng)速小于1.5 m·s^-1［15］，因此，街巷C的風(fēng)速雖大于街巷A，H，但仍處于舒適區(qū)間。趙敬源等^［16］研究表明，高寬比大的街巷熱環(huán)境差，街巷高寬比在0.8～0.9時(shí)的熱環(huán)境最佳，街巷C的熱環(huán)境較優(yōu)。

街巷H，C，A氣溫、相對濕度實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖3所示。圖3中：θ為氣溫；θ_b為黑球溫度；F為相對濕度。

2.2 街巷平面形態(tài)對風(fēng)、熱環(huán)境的影響

街巷E，F(xiàn)氣溫、相對濕度實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖4所示。街巷E，F(xiàn)風(fēng)速實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖5所示。

由圖4可知：在相同街道朝向和街巷高寬比接近的條件下，“丁”字形的街巷E的平均氣溫為15.3 ℃，平均相對濕度為42.7%；“井”字形的街巷F的平均氣溫為13.6 ℃，平均相對濕度為43.9%；街巷F的氣溫在9：30-13：00低于街巷E，在13：00之后，兩條街巷的溫差減小，變化趨勢較一致。

由圖5可知：街巷E，F(xiàn)的整體風(fēng)速變化趨勢較接近，街巷E的平均風(fēng)速為0.25 m·s^-1，最大風(fēng)速為2.25 m·s^-1；街巷F的平均風(fēng)速為0.34 m·s^-1，最大風(fēng)速為1.13 m·s^-1；街巷E在12：00-12：40的風(fēng)速顯著大于街巷F，其余大多數(shù)時(shí)間段內(nèi)，街巷F的風(fēng)速較大。風(fēng)對太陽輻射熱作用具有一定的削減效果，在冬季的氣候條件下風(fēng)速增大會(huì)加劇冷感^［17］。街巷E，F(xiàn)均位于低密度居住區(qū)，兩條街巷周邊建筑形式相近。街巷F的周邊建筑為南北朝向，街巷E周邊建筑為東西朝向，且周邊的建筑界面較街巷F連續(xù)、規(guī)整。在實(shí)測期間，據(jù)氣象數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)?shù)仫L(fēng)速較小，建筑界面較為規(guī)整的街巷E仍然具有一定的防風(fēng)作用，風(fēng)速更穩(wěn)定。

2.3 街巷朝向?qū)︼L(fēng)、熱環(huán)境的影響

街巷A，B氣溫、黑球溫度實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖6所示。由圖6可知：在低密度居住區(qū)，東西朝向的街巷A在9：00-11：30的氣溫高于南北朝向的街巷B，其余時(shí)間段街巷B的氣溫較高，溫差最大可達(dá)8.2 ℃；從黑球溫度的變化情況來看，街巷A的黑球溫度變化趨勢較為平緩，街巷B在11：40左右，黑球溫度急劇上升，兩條街巷黑球溫度最大可相差9.5 ℃。

街巷H，G氣溫、黑球溫度實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖7所示。由圖7可知：在高密度居住區(qū)中，南北朝向的街巷G的氣溫與黑球溫度在實(shí)測時(shí)間段內(nèi)均低于東西朝向的街巷H，兩條街巷的氣溫與黑球溫度變化趨勢相近，街巷H，G的黑球溫度相差0.2～3.4 ℃。

街巷C，D氣溫、黑球溫度實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖8所示。由圖8可知：街巷C，D的氣溫與黑球溫度變化規(guī)律與街巷A，B存在差異，在10：30之前兩條街巷的氣溫波動(dòng)大，但總體變化趨勢接近，10：30后街巷C的氣溫高于街巷D；兩條街巷的黑球溫度變化趨勢與氣溫變化趨勢相近。由于冬季太陽高度角較小，東西朝向的街巷會(huì)由于建筑的遮擋從而損失更多的熱量^［8］。在實(shí)測中，街巷A，B呈現(xiàn)出這一趨勢，由于街巷C，D的建筑間距較大，建筑高度較小，因此，東西朝向的街道仍然能夠獲取較多的熱量。

街巷C，D風(fēng)速實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖9所示。由圖9可知：街巷C的平均風(fēng)速為0.32 m·s^-1，街巷D的平均風(fēng)速為0.37 m·s^-1，在13：00之前，街巷C平均風(fēng)速小于街巷D，在13：00之后，街巷C的平均風(fēng)速大。

街巷G，H風(fēng)速實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖10所示。由圖10可知：街巷G的平均風(fēng)速為0.15 m·s^-1，街巷H的平均風(fēng)速為0.14 m·s^-1；從全天的風(fēng)速變化情況看，街巷G風(fēng)速變化波動(dòng)較小，街巷H在下午風(fēng)速有所增大，其風(fēng)速在14：30-15：30達(dá)到峰值。

街巷G，H不同天氣狀況風(fēng)速實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖11所示。由圖11可知：在晴天溫度升高時(shí)，街巷G，H的風(fēng)速較陰天時(shí)均有所升高。街巷G在午后溫度升高時(shí)，其風(fēng)速會(huì)高于街巷H；街巷G尺度較小，兩側(cè)建筑較高，相較于街巷H兩側(cè)北高、南低的建筑形式更易產(chǎn)生狹管效應(yīng)，同時(shí)也易與街巷上方產(chǎn)生溫差，增大風(fēng)速。

街巷A，B風(fēng)速實(shí)測數(shù)據(jù)對比，如圖12所示。由圖12可知：街巷A在實(shí)測大多數(shù)時(shí)間段內(nèi)風(fēng)速低于街巷B；從總體上看，實(shí)測期間內(nèi)，8：30-11：00兩條街巷風(fēng)速相差較小，差值最大為0.43 m·s^-1，11：00-14：30兩者風(fēng)速差距增大，最大可相差0.83 m·s^-1。

3 結(jié)論

1） 朝向影響街巷冬季熱環(huán)境的主要途徑是太陽輻射，其效果與街巷的剖面形態(tài)密切相關(guān)。實(shí)測結(jié)果表明，在獲得太陽直接輻射的時(shí)段，街巷的氣溫常常較高。一般認(rèn)為，由于冬季太陽高度角較小，東西朝向街巷建筑遮擋更嚴(yán)重，獲得的太陽輻射更少。在新區(qū)開展的實(shí)測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩側(cè)建筑高度較高時(shí)，南北朝向的街巷氣溫較高；但是，當(dāng)兩側(cè)建筑高度較低時(shí)，則是東西朝向的街巷氣溫較高。同時(shí)，在舊區(qū)開展的實(shí)測也發(fā)現(xiàn)，兩側(cè)建筑高度較低的東西朝向街巷氣溫高于兩側(cè)建筑較高的南北朝向街巷。因此，從冬季熱環(huán)境角度看，在鄉(xiāng)村振興中，對于東西向街巷，其兩側(cè)建筑高度要低一些為宜；對于南北向街巷，其沿街建筑可以高一些。

2） 位于多層低密度住區(qū)的街巷氣溫高于多層高密度住區(qū)，但風(fēng)速也較高。低密度住區(qū)的街巷獲得的太陽輻射多、氣溫高，但平均風(fēng)速大于高密度住區(qū)的街巷。冬季風(fēng)速增大時(shí)會(huì)加劇冷感，因此，就冬季舒適度而言，適當(dāng)增加街區(qū)內(nèi)部的建筑密度，有利于提高熱舒適度；對于密度難以增加的街巷，則應(yīng)避免形成風(fēng)疊加、風(fēng)加劇的區(qū)域。

3） 在多層建筑群中，平面呈“丁”字形態(tài)的街巷風(fēng)速較小、氣溫較高。當(dāng)前的鄉(xiāng)村振興，建筑以聯(lián)排、獨(dú)棟為主，形成了大量“井”、“丁”字形街巷。相較于“井”字形街巷，“丁”字形街巷的建筑界面較連續(xù)，其風(fēng)速較小且變化幅度窄，有利于冬季防風(fēng)。因此，在街巷布局中，可適當(dāng)以錯(cuò)位、聯(lián)排等布局方式，將網(wǎng)格式的“井”字形街巷，修改為“丁”字形。但在夏季，這種連續(xù)、多層的街巷，可能會(huì)加劇靜穩(wěn)天氣的形成及持續(xù)，是否仍舒適，還有待進(jìn)一步研究。

4） 狹窄且兩側(cè)建筑高度相近的街巷風(fēng)速雖大于兩側(cè)建筑高度不一者，但在全天大部時(shí)段，其熱環(huán)境仍位于舒適區(qū)間。對于狹窄的街巷，一方面，由于兩側(cè)建筑較高，易誘發(fā)狹管效應(yīng)，另一方面，由于其底部獲得的太陽輻射較少，與上方溫度差較大，還會(huì)形成一定程度的熱壓通風(fēng)，這也可能是導(dǎo)致其風(fēng)速較大的原因之一。但是，這些因素的影響并不強(qiáng)烈，在實(shí)測中，上述街巷的風(fēng)速均位于舒適區(qū)間。因此，在鄉(xiāng)村振興中，應(yīng)增加一些狹窄的街巷，既可作為新舊區(qū)域的聯(lián)系，也有利于防風(fēng)。

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（責(zé)任編輯：陳志賢 英文審校：方德平）