我国在街区尺度的城市微气候研究进展.docx

          我国在街区尺度的城市微气候研究进展                    2上海颐景建筑设计有限公司西安分公司，陕西 西安710000摘要：随着城市气候问题的突显作为城市微气候环境有机组成的街区尺度微气候研究尤为关键对我国在街区尺度城市微气候研究的学科分类、研究历程、研究技术与方法、研究成果进行梳理从街区尺度的空间界面属性与空间形态组织等方面对促使微气候发生显著改变的人为可控性因素进行分析述评总结其研究现状及存在的问题，最后对我国在街区尺度的城市微气候研究提出展望关键词；城市微气候;街区尺度；综述；展望引言：城市化的快速进程导致城市空间形态发生巨变，产生一系列的城市问题，其中城市气候环境的恶化已严重影响到城市居民的日常生活街区空间是城市居民使用最为频繁的空间，是城市居民活动产生的各种人工热集聚的区域，街区的空间界面属性和空间形态组织对形成微气候环境的气候因子(风速、温度、湿度等) 能够产生鲜明影响，是促使微气候环境的舒适性发生显著改变的重要因素1 研究分类关于城市气候的研究，大气科学和环境科学很早就有涉及城市微气候除了受到太阳辐射、风速、风向和大气温湿度等自 然气象要素的影响外，城市下垫面、建筑、植被和大气之间的水热过程以及人工热排放等都是形成城市微气候的重要原因。

近些年随着城市微气候问题的突显，学术界对城市空间的高度集聚方式易于引发城市微气候问题的认识达成一致，更多相关专业学科加入到这一领域根据文献资料检索统计，对街区尺度的城市微气候开展研究的学科主要有地理学、生态学、气象学、环境科学、建筑学、城乡规划学和风景园林学等专业其中地理学、生态学研究视角多是关注微气候恶化现象的本质挖掘，气象学、环境科学关注微气候的形成过程和原理，建筑学、城乡规划学和风景园林学关注的是调节微气候环境的各种措施由于街区尺度内空间的热传递是微气候环境的主要影响因素，人为调控微气候的手段在这个尺度能发挥最大作用，因此，我国在街区尺度进行城市微气候研究大部分集中在建筑学、城乡规划学和风景园林学这些专业领域2 研究历程我国在街区尺度的城市微气候研究起步较晚，据检索文献统计，相关研究涵盖了我国各气候区不同密度的30个左右的大中型城市其中人口高密度、空间高集聚的大型城市的研究文献数量明显多于其他城市，有较强专业支撑的高校及科研单位所在城市的研究文献数量明显多于其他城市因此，可以推论我国在街区尺度的城市微气候研究沿着两条主线不断进展，一是城市空间高度密集化带来微气候变化的负面影响促使该领域研究样本的骤增; 二是新的研究方法与技术手段的应用促进该领域研究水平的提升。

我国在建筑设计中考虑气候的适应性由来已久，扩大到街区尺度对城市微气候的关注最初也是源自此，之后的研究介入更多的跨学科知识和定量化的分析，在不同时间段研究视角和研究内容也不大相同3 研究方法目前，我国常用的对街区尺度城市微气候进行研究的方法主要有现场实测、问卷调查、经验公式、感知实验、风洞实验、数值模拟等在每一项具体的研究中，需要依据实际情况综合其优缺点选择合适的研究方法在最近两年的文献资料中，采用现场实测和数值模拟相结合的研究成果占较大比重现场实测的方法最原始，最直接，所获得的数据真实可靠，也是其他研究方法验证比较的参照基础数值模拟利用计算机建立数学模型或物理模型模拟实体环境，微气候环境的各种影响因素可以虚拟地进行人为调控来验证其影响程度的大小，近几年得到较大的推广由于城市微气候环境特征的复杂性，街区建成环境的多样性，实测收集数据可以更好的对其他研究方法的结果进行比对与验证在不同的研究计划中，对于实测数据的收集也不尽相同需要依据研究目 的和研究地区的气候特点，选择冬季、夏季和过渡季不同工况中的典型日或典型月进行大量的数据采集来支撑微气候环境的研究在具体的实测计划中，对测试工具的精准度、测试范围的大小与数据数量、收集数据的时间段控制、测试地点的选择、天气影响因素及人为影响因素的控制等都要进行缜密的安排才能确保实测数值的真实可靠性。

近几年，数值模拟的方法发展迅速，研究内容涵盖了城市微气候中的风环境、热环境、空气质量等问题主要采用的模型有: 基于非计算流体力学类( 集总参数法 CTTC 模型) 和基于计算流体力学( 分布参数法CFD模型) 模型两类基于不同的模型原理开发的模拟软件的功能与特性也不同，在研究的过程中 依据研究目的可进行合理的选择CTTC( Cluster Thermal Time Constant) 模型是使用建筑群热时间常数(反应结构蓄热能力和透热能力的参数)的方法计算局部空间环境的空气温度随外界热量扰动变化的情况，建筑群室外热环境分析软件 DUTE就是基于该模型进行模拟计算的CFD( Computational Fluid Dynamics) 模型是通过对室外环境的热传递与空气流动的耦合计算来评价空间的微气候环境，采用该模型模拟常用软件主要有ENVI-net 、PHOENICS、FLUENT等ENVI-net可以以0. 5～10m的空间解析度和10S的时间解析度来模拟城市环境中的实体表面、植物与空气的相互作用，该软件因可以考虑微气候环境中植物的影响作用，多被风景园林学专业人士采用PHOENICS可以对建筑周边、建筑表面及建筑内部的空气流动和传热进行模拟计算，该软件因可以模拟一切有空气流动和传热的环境，多被暖通工程和建筑技术专业的人士选用。

近两年的研究文献中使用 FLUENT软件进行模拟计算的最多，该软件因包含丰富而先进的物理模型，模型可视化、易调控，且模拟精准度高而倍受推广以 Fluent 模拟室外风热环境为例，输入各项边界条件，计算空间中由风带来的热及水气的传输，就可以得到新的风速、温度和湿度的空间分布，由于经过计算结果所得到的下垫面的显热传输量和潜热传输量发生了变化，因此需要在计算结果所得到的新条件下再次进行辐射计算通过这样的反复运算，就可以得到气流速度、空气温度、平均辐射温度、相对湿度四个环境变量的空间分布情况，再加上人体着衣量和人体活动量代谢率两个人体变量的主要因素，计算出该空间环境的标准有效温度，通过人体热舒适指标预测人在该空间环境中的主观热感觉通过数值模拟的方法可以基于现有的街区空间形态进行分析，并与现场实测的数据进行比对以校验模型的准确度和精细度，然后通过进一步模拟预测待建区微气候环境的品质，以便于街区改造优化方案的筛选或对规划中的街区进行科学的设计4 研究小结城市微气候恶化的成因不是单一的、孤立的，而是多重的、复杂的、 关联的当街区空间内获得的热量和消散的热量无法达到平衡时，微气候环境就发生了变化改善的途径是通过分析空间内热量传递的过程和特征进行人为调节，例如改善街区界面材质属性(降低空间的蓄热能力)，优化街区空间形态(增加空间的散热能力)，减少人工热排放(减少热源因素)，增加街区内水体和绿地的空间分布( 增加冷源因素)，等手段都能够对街区微气候环境进行人为的改善。

对城市微气候及其影响因素进行量化管控，在街区规划与设计、建造与改造的过程中使调节城市微气候的设计策略更高效参考文献】［1］杜晓寒，石玉蓉，张宇峰．广州典型生活性街谷的热环境实测研究J］．建筑科学．2015( 12) : 8 － 13．［2］曾煜朗，董靓．步行街道夏季微气候研究———以成都宽窄巷子为例［J］．中国园林．2014( 08) : 92 － 96．  -全文完-。