許 晨，黃奕婷，遲曉立

（徐州工程學院，江蘇徐州 221018）

當前，隨著全球氣候變暖趨勢的持續(xù)，全球極端天氣事件的強度和頻率也不斷增加[1]，氣候變化正深刻影響人類生活質量和身體健康。近年來，城市化進程的加快，提高了區(qū)域整體經(jīng)濟和社會發(fā)展水平。然而，高速城市化加劇了溫室氣體的排放，同時也改變了下墊面結構，而由此產(chǎn)生的城市“熱島效應”及其影響日益明顯[2]。居住空間作為城市空間的延續(xù)，居住區(qū)是城市的重要組成部分[3]，許多學者從不同的角度去研究居住區(qū)的問題[4]。在城市建筑規(guī)劃與設計層面，楊峰等[5]提倡使用城市建筑集群能耗模擬的方法（Urban Building Energy Modelling,UBEM）對城區(qū)/街區(qū)規(guī)劃設計的建筑集群能耗影響進行量化評估，并直接對標相應的評價指標項，為相關設計指引提供更多依據(jù)，對于節(jié)能減排導向的城市設計、城市更新和城市管理具有重要意義和應用價值。有學者以“低碳城市”為指導理念，從微觀方法入手，在土地利用、城市規(guī)模、合理規(guī)劃城市居住區(qū)及其建筑物的尺度等方面，實現(xiàn)從城市角度入手，減緩氣候變化[4]。菲利普·拉姆對以氣象學為向導的新型環(huán)境設計模式進行了探討，提出運用“氣象適應性設計”來實現(xiàn)建筑設計氣候的理念。例如，位于亞熱帶炎熱潮濕氣候的臺中清翠園，通過設置相關設備并搭配植被和構筑物組合來優(yōu)化園區(qū)小氣候，為豐富多彩的公園活動搭建了景觀性的舞臺[6]。

在對城市微氣候研究中，建筑、植物、地形和下墊面等都是影響城市微氣候的關鍵因素。為此，從居住區(qū)綠化因素與建筑布局等對微氣候影響的角度，總結在不同建筑布局類型與綠化結構影響下居住區(qū)微氣候的變化規(guī)律，并分析其影響因素，以期為今后居住區(qū)設計與規(guī)劃、宜居型住區(qū)打造，以及居住區(qū)微氣候優(yōu)化等研究提供理論指導。

1 建筑因素對居住區(qū)微氣候的影響

隨著城市化的進程加快，城市用地緊張，高層建筑應運而生[7]，作為城市化發(fā)展的產(chǎn)物，對城市內部的聲、熱、光以及風環(huán)境具有重要影響。顧大治等[8]根據(jù)我國《建筑設計防火規(guī)范》《民用建筑通則》相關規(guī)定，并結合建筑層數(shù)和高度可將建筑分為低層建筑（10m 以下）、多層建筑（10～24m）、高層建筑Ⅰ（24～50m）、高層建筑Ⅱ（50～100m）和超高層建筑（100m 以上），并提出了“管控方式分類-控制精度分區(qū)”的城市建筑管控方法。高層建筑的出現(xiàn)增加了城市的粗糙度，建筑密度和容積率也逐漸增大。謝振宇等[9]研究了城市高層建筑對風環(huán)境的不利影響，并基于不同類型風環(huán)境提出針對性改造方案，提出優(yōu)化高層建筑形態(tài)來減少對微氣候不利影響的建筑設計策略。甘義猛等[10]在對鄭州市某小區(qū)的調查研究中發(fā)現(xiàn)，建筑高度與居住區(qū)內部氣溫呈負相關，與相對濕度呈正相關。Fan 等[11]分別在夏冬兩季對北京市18 個小區(qū)進行實地測量，并計算確定相應指標對居住區(qū)微環(huán)境氣候研究。結果顯示，居住區(qū)的建筑高度對其開放區(qū)域微環(huán)境影響不明顯，且夏冬兩季節(jié)呈相反結果。建筑高度對城市微氣候的影響較為復雜，不同建筑高度和不同建筑高度的組合對局部微氣候的影響不同，即存在一個最佳的建筑高度和一個最佳的建筑組合形式，使局部熱環(huán)境達最佳值[12]。

不僅是建筑高度、建筑的布局形式也會對居住區(qū)的微氣候產(chǎn)生重要的影響。居住區(qū)的建筑布局形式大致分為行列式、周邊式、混合式、自由式、庭園式和散點式六大類，不同地區(qū)的居住區(qū)采用建筑布局形式不盡相同。袁景玉[13]運用現(xiàn)場實測和問卷調查方法，研究了天津市3 種典型布局形式的老舊居住區(qū)室外微氣候，并通過Phoenics 和Ecotect 軟件模擬分析，發(fā)現(xiàn)采用在建筑來風向一側圍合、內部呈行列式分布的混合布局形式，能夠影響居住區(qū)室外空間的太陽輻射和風速，從而營造更好的居住環(huán)境。孫勇等[8]通過數(shù)值模擬對住宅小區(qū)的建筑布局進行模擬分析發(fā)現(xiàn)，通過改變建筑布局，在小區(qū)內形成有效通風廊道，有利于夏季小區(qū)內部氣流流動，增強散熱排污效果，從而提高居住區(qū)微氣候環(huán)境質量。

與此同時，建筑密度也是影響居住區(qū)微氣候的重要因素。Ridwan 等[14]利用Landsaty 影像對Makasar 市的建筑密度進行分析，發(fā)現(xiàn)建筑密度與城市熱島有著高度聯(lián)系。Widiyannita Efrita Nur 等[15]運用ENVI-met軟件對Yogyakarta 吐谷站區(qū)的建筑進行模擬，通過數(shù)據(jù)分析對比得出適合Yogyakarta 吐谷站區(qū)的最佳建筑密度值，同時在研究中發(fā)現(xiàn)，建筑密度對戶外熱環(huán)境的影響還受到建筑高度等因素的影響。關于建筑對居住區(qū)微氣候影響的研究方法主要包括：現(xiàn)場實測、調查問卷、軟件模擬等，以上研究成果顯示，建筑在布局、高度和密度等方面均會對居住區(qū)微氣候產(chǎn)生一定影響，其中建筑密度對微氣候環(huán)境的影響研究易受到其他因素的干擾，那么如何將建筑密度從其他因子的影響中分離出來是當前亟需解決的問題。此外，由于運用場地實測的方法研究微氣候需要消耗大量的人力、物力和資金，且場地實測易受多種外界因素的影響。因此，運用數(shù)值模擬的方法研究復雜多變的城市微氣候在近年來得到廣泛運用[14-15]。

當前，建造技術不斷發(fā)展，為建造豐富多樣建筑形態(tài)的工程提供了有利條件，同時更應該與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調[9]，從而深入探討建筑與城市微氣候環(huán)境的關系，明晰不同建筑因素對居住區(qū)微氣候影響的敏感尺度，對生態(tài)宜居型住區(qū)的打造具有重大意義。然而，當前學者大多研究單一建筑因子對居住區(qū)微氣候的影響評價，對于多個因素影響的綜合研究很少；另一方面，地表溫度變化受到空氣流動，以及輻射、傳導和對流等因素的影響，其變化的空間并不獨立[12]。在一定空間范圍內，建筑的空間形態(tài)與微氣候的相關關系往往受到周圍空間的影響。因此，未來要對多尺度下的城市空間形態(tài)，綜合多種空間形態(tài)指標研究城市居住區(qū)微氣候，定量表征各指標的敏感性，以更好地指導居住區(qū)的規(guī)劃設計等問題。此外，綠化作為影響居住區(qū)環(huán)境的另一重要因素，對居住區(qū)微氣候調節(jié)有著舉足輕重的作用。

2 綠化因素對居住區(qū)微氣候影響

綠化對微氣候環(huán)境影響的研究最早開始于20 世紀40 年代[16]，國內外學者主要通過現(xiàn)場實測、模型構建、軟件模擬等方式對植被布局形式、綠化配置、植物群落、植被面積指數(shù)等多個方面進行研究。平面布局和立體綠化是比較常見的2 種植被布局形式，Zhang等[17]在對韓國首爾一處具有代表性的公寓式住宅進行微氣候模擬分析時發(fā)現(xiàn)，在植被總面積相同的情況下，以小單元的形式分散種植比集中種植的降溫效果好；將植物布置在建筑物周圍比布置在建筑物之間的降溫效果好。立體綠化中具有代表性的包括屋頂綠化、垂直綠化、高架綠化等。Pompeii[18]研究了屋頂綠化對城市熱環(huán)境的影響，結果表明屋頂綠化可以使室內外溫度分別降低4.2℃和0.3℃。黃佳敏[19]總結保利華苑建筑立面的垂直綠化設計，對“雙重立面”的垂直綠化設計策略、灌溉設計、植物配置等方面進行了探討，提出了高層建筑垂直綠化的可持續(xù)發(fā)展的形式。在綠化配置方面，從單一配置形式和多元化的配置方式對居住區(qū)微氣候的影響也不同。馬曉陽[20]根據(jù)情景設計原則和方法模擬方案，依據(jù)人體熱舒適度標準，總結出了不同的綠化配置對微氣候影響的差異，發(fā)現(xiàn)對居住區(qū)微氣候調節(jié)效果較好的是喬木、灌木和草地綠化組合和喬木加草地2 種模式，而草地和灌木加草地綠化模式的調節(jié)作用相對不明顯，甚至會產(chǎn)生副作用。不同綠地植物的群落結構和群落特征對微氣候也有較大影響。張曉璇[21]通過對杭州市臨安區(qū)5 個居住區(qū)20 組植物群落的微氣候進行春夏秋3 個季節(jié)的實測，表明選取葉面積指數(shù)大，喬灌結構、帶狀布局的植物群落對改善居住區(qū)夏季微氣候和人體舒適度有著重要作用。在植被面積指數(shù)方面，Ruzana Sanusi[22]對墨爾本市中心商業(yè)區(qū)附近3 個郊區(qū)的3 條南北走向街道的行道樹進行研究，測量了具有不同植被面積指數(shù)（PAI）的各種樹木下方和遠離樹木的微氣候條件，發(fā)現(xiàn)3 種樹種的微氣候效益隨著植被面積指數(shù)的增加而增加；在指數(shù)相近時，3 種樹的冠層下小氣候差異不明顯。因此，在選擇和比較樹種的遮陰和降溫效果時，應該注意樹種所能達到的植被面積指數(shù)。

綠化對微氣候的影響主要體現(xiàn)在溫度、濕度、風速等氣候因子上。林波榮[23]為研究不同下墊面及綠化形式下居住區(qū)熱環(huán)境的差別，于清華大學校內主樓、甲所、東樓區(qū)住宅群以及青年公寓進行現(xiàn)場實測，實測結果表明，樹木遮陰的林下降溫效果比無樹蔭遮擋的草地、沙地降溫效果好。Evan Mallen 等[24]利用技術氣候網(wǎng)絡中的高密度溫度傳感器陣列，探討佐治亞理工學院的城市熱島分布以及建筑和綠化布置對當?shù)匚夂虻挠绊懀l(fā)現(xiàn)植被覆蓋地區(qū)的降溫效果與不透水下墊面環(huán)境相比效果較好，最高溫差達到3.77℃，熱島效應強度與樹冠和景觀設計顯著相關。黃鈺麟等[25]基于ENVI-met 軟件，根據(jù)福州市不同的植物群落特征對溫度、濕度和風速的影響，探究了適合當?shù)鼐G化空間的降溫降濕通風效果最優(yōu)的組合方案。陳卓倫等[26]以廣州某住宅小區(qū)為例，通過現(xiàn)場實測和定量分析，總結不同景觀設計因子對居住區(qū)微氣候的影響規(guī)律，提出通過改變相應的因子來改善熱環(huán)境的方法。楊詩敏[27]基于ENVI-met 軟件對杭州某居住區(qū)進行風速模擬分析，發(fā)現(xiàn)由于植物對風的阻擋作用，綠化區(qū)域的風速小于空曠地帶。

綜上所述，國內外綠化研究主要包括植物群落類型、布局形式和植物配置結構等與微氣候的關系，運用多種技術手段對綠化做出整體性研究；強調了樹木遮陰的重要性，提出喬-灌-草的最優(yōu)植物配置模式，選擇葉面積指數(shù)大，喬灌結構、帶狀布局的植物群落對微氣候的調節(jié)具有良好效果。目前研究大多是綠化對微氣候的影響以及對熱環(huán)境的緩解策略，所得結論尚缺乏對綠化配置模式中各植物的量化，且與綠化設計相脫離。因此，對于居住區(qū)綠化改善微氣候環(huán)境的研究，還需要將定性研究與定量研究相結合，得出切實可行的綠化設計策略。

3 討論與展望

本研究系統(tǒng)地概括和總結了學者基于建筑與綠化對城市居住區(qū)微氣候影響，發(fā)現(xiàn)合理優(yōu)化居住區(qū)的建筑與綠化，可以有效改善戶外活動空間微氣候。然而，當前相關研究成果主要集中在城市規(guī)劃的理論和對策層面，對于建筑與綠化因子的定量化還缺乏進一步的研究，無法為城市設計與規(guī)劃管理提供科學的技術支撐。另一方面，居住區(qū)微氣候環(huán)境質量同時受客觀因素與主觀因素的綜合影響，單方面的研究結果不能作為評價居住區(qū)微氣候環(huán)境質量的依據(jù)。

綜上所述，未來研究應注重定量與定性相結合、多學科交叉的研究方法，構建更加系統(tǒng)的研究體系，進一步將城市微氣候環(huán)境質量優(yōu)化與城市規(guī)劃設計管理策略的研究相結合，推動城市居住區(qū)環(huán)境朝著更加宜居的方向發(fā)展。