风景园林规划设计优化城市微气候综述.pdf

赵 晓龙等 ： 风景 园林 规划设 计优化 城市微 气候综述 3 5 风景园林规划设计优化城市微气候综述 赵晓龙 ， 李 国杰 ， 赵文茹 ( 哈尔滨工业大学建筑学 院 哈尔 滨1 5 0 0 01 ) 【 摘要】 在相关学科对微气候的研究背景下， 系统概括了国内外学者从单一景观实体元素与隐形微气候 要素互动关系为切入点的风景园林规划设计策略， 并较为详细地介绍了基于热舒适度的微气候感知模型， 以及不 同景观元素组合所建立的空间配置模型等国际最新研究成果， 旨在充分发挥风景园林规划设计优化城市微气候 的效应 ， 创造既具有视觉美感， 又具有舒适温感的景观空间环境。 【 关键词】 风景园林； 微气候； 景观元素； 空间配置模型； 感知模型 【 中图分类号】 T U 9 8 6 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 3 5 0 3 2 O世纪以来， 随着城市人口急剧增加、 城市规模不断扩 大， 城市的环境质量产生了巨大的变化， 环境问题已经成为 影响人居生活质量的重要方面。城市微气候作为影响城市 环境的重要因素之一 ， 其影响 自然和人类活动方面的范围 要比其他任何 的 自然要素都要广。微气候的影响遍及水 体、 植物、 动物和农业等各个方面， 是塑造地方和区域场所 形式的根本力量， 也是形成不同场所之间差异性的根本原 因。与此同时， 人居环境也会调整微气候环境 ， 以满足特殊 的需求和适应地方条件。人类的舒适感 ， 甚至包括某些情 况下人类的生存状况 ， 都依赖于这些能够使建筑和景观空 间场所适应当地气候条件的技术与方法。 1 相关学科对微气候 的研究 1 9世纪初， 由于城市化加速 ， 城市热岛效应问题逐渐凸 显， 城市微气候与城市设计方面问题吸引了很多学者的关 注。城乡规划学科 以“ 低碳城市” 理念为指导， 实施合理规 划城市规模、 土地利用， 以及支持社区和建筑物尺度一系列 微观生产技术 ， 实现在城市层面应对气候变化的目标。例 如德 国斯 图加特 ， 在受地形 和植 被制约 下 ， 正是通 过城市 形 态建设与当地的气候模式相结合， 从而形成 了有利于城市 发展的模式。在基于区域城市微气候背景下， 众多学者也 展开了如何在更小尺度下对户外空间微气候环境 的研究。 在建筑设计层面 ， V 奥戈亚提出“ 生物气候地方主义” 的理 念， 将地域气候、 人体生物舒适性与建筑设计结合起来。例 如位于寒温带的加拿大艾伯塔大学 ， 正是通过对 以上建筑 要素的调整及优化， 从而解决了冬季外部开放空间微气候 环境恶劣的问题。 在所有气候控制的成功案例中， 对建筑、 地形 、 植物、 水 体及下垫面的利用， 是塑造最佳居住环境的关键要素。因 此， 深人了解城市景观元素对微气候的调控机制， 对塑造未 来良好舒适城市微气候环境具有极为重大的意义。 2 单一景观元素对微气候的影响研究 微气候的基本要素一太阳辐射、 风、 降水、 温度和湿度等， 受到包括地形、 水、 植物、 下垫面等在内的景观元素的影响并 发生改变。地形的空间分布和结构是城市微气候环境的决定 性因素， 且地形地貌能够形成运动的障碍和通道， 来控制空气 的流通和温度范围。研究表明， 地形的垂直结构变化决定了 植被格局、 物种生境及生态系统过程。徐小东 等研究了不 同生物气候条件下的地形 自然特征， 进行归纳总结， 从而提出 了地形特征对景 观空 间选址 的指导原 则。刘 贵利 研究 了 三种不同生态地形类型共生的生态特点， 对风态、 温度、 湿度、 日照等微气候环境特征进行了表述。 相较地形而言， 水体因自身所具备蒸腾、 热量交换等生 态系统功能， 因此对微气候的热环境、 风环境调节作用要更 加明显。李书严 等研究发现水体对环境的影响主要发生 在上风岸 2 k m 以内和下风 岸 9 k m 以 内， 2 5 k m 以 内最 为 明 显， 且分散型的水体布局对环境调节能力要优于集中型布 局。岳文泽 等基于遥感和 G I S空间分析方法， 研究发现 城市面状水域的“ 冷岛效应” 要强于线性的河流廊道。 植被绿化与水体在改善微气候环境中温度、 湿度具有 相似的功效， 但其在湿度的调节功效上要略差于水体。王 威 - o 通过试验发现 ， 草 坪对 景观空 间垂 直方 向上 温度、 湿 度 的影响范围约为 0 5 m左右， 随着太阳辐射强度的加强会有 所增加。陈 自新研究发现通单株灌木在改善景观空间温 度、 湿度上要优于草坪， 而乔木最佳。许多学者通过研究不 同下垫面对微气 候环 境影 响时 发 现 ， 软质 草坪 在改 善景 观 空间热环境性能上明显优于硬质铺装 J 。对建筑单体形 态、 高度、 材质及色彩的考虑， 可对建筑外部空间微气候的 热环境、 风环境进行调节。左力 结合实例论证了建筑形 态组合方式、 建筑平面及剖面形状的变化、 设立遮蔽物可有 效的改善建筑外部空间微气候环境。谢振宇 。 等提出了削 弱 “ 边 角强风” 、 化解 “ 迎风 面涡旋 ” 、 减小 “ 建 筑 物风 影 区” 及形态优化和风能利用一体化等优化风环境的设计策略。 以上关于城市景观元素的研究 ， 多数是仅针对景观元 素改善微气候环境的定性 的规律性或者定量 的描述性研 究， 并不能直接用于指导城市景观空间微气候的优化和设 计。因此， 对于城市景观元素改善微气候环境的研究既要 基金项目 中央高校基本科研业务费专项基金( H I T N S R I E 2 0 1 2 0 5 6 )； 黑龙江省自然科学基金( G 2 0 1 1 3 0 ) 3 6 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 1 O 期( 总第 1 9 6期) 掌握其规律性 ， 以构建具有理论价值的研究体系， 也要获取 具有科学价值的定量性数据， 将规律性与定量性研究相结 合， 便于直接、 具体的指导城市景观微气候的规划与建设。 3微气候感知模 型与景观 元素 空间配置模型 的建立 3 1 微气候感知模型 微气候感知是人们对景观空间微气候环境 的一种体验 感受， 而热舒适度可作为一种人们对微气候环境综合评价 的标准。热舒适度包含 了微气候条件和人类行为两个方 面， 是一种人们对热环境满意度的精神体现。对热舒适度 的深入研究， 可有助于全面获取人们对景观空间的微气候 感知评价， 掌握人及其行为的规律， 建立系统的微气候感知 模型， 为科学的定量研究打下良好的基础。 国外学者 N i k o l o p o u l o u是最先开始研究户外热舒适度 与使用者行为的， 其研究对今后该领域的研究产生 了深远 的影响。他通过观测研究发现， 单一的从生理上对热舒适 度进行评价并不全面 ， 物理因素与心理因素也需要作为影 响人类热舒适度评价影响因素被考虑在 内。T h o r s s o n 得 出了和 N i k o l o p o u l o u相似的结论 ， 认为影响微气候感知的要 素既包含景观空间物理因素对人们的影响， 也包括热舒适 期望值在内的心理因素。E a s s o n - j 等通过观察与访谈发 现， 气象参数、 景观空间的功能、 心理因素等将会是影响人 们对景观空间热舒适度评价的重要方面。 以上研究成果显示 ， 人们对热舒适度评价影响因素虽 然逐渐趋于完整化， 但至今 尚未建立系统完善的热舒适度 评价体系， 由此研究成果暂不能直接指导城市景观空间微 气候的优化。因此， 通过整合这些因素， 建立全面、 系统、 科 学的微气候感知模型的研究有待进一步的开展。 3 2 城市景观元素空间配置模型 在冬 季 ， 人们会 聚集在 街道朝 阳的一 面 ， 寻 找背风 的场 所。在炎热的夏季， 他们则聚集在有树木遮阴或习习凉风 的公园座椅和草坪上。这些空间环境特征正是不同的景观 元素在空间上的组合所形成 ， 成为一种包含隐性微气候感 知的空间配置模型。如果可能发现某一景观空间的空间配 置模型影响微气候 的模式， 那么就可以通过实施具体的设 计以改变该空间配置模型， 进而通过设计与优化形成人们 理想的微气候环境。 S a n d a L e n z h o l z e 采取问卷调查的方式， 将获取的人们 对某些空间环境特征的微气候感知记录在“ 集体认知地图” 之上 ， 并进行微气候测量来验证人们的微气候感知是否与 空间气候特征相符。研究发现人们的微气候感知与实验所 测得的微气候数据相吻合， 进而以此建立了具有微气候特 性的城市景观元素空间配置模型， 该模型将来可作为人们 改善微气候环境的设计 目标与构成对象。R E mm a n u e l 通 过观测模拟人们在不同街宽比与地面铺装条件下的热舒适 性 ， 发现通过改变城市街谷表面反射率并不能有效地改善 热舒适度环境， 而增加街谷的阴影遮蔽度却能根本上优化 街谷微气候环境， 进而提出了“ 阴影增长” 的空间配置模型。 以上研究成果均是在获取人们对景观空间微气候感知 基础之上， 通过科学的系统验证， 发现城市景观空间中现存 的空间配置模型， 将规律性研究与定量性研究相结合， 进而 有针对性的提出了有效地优化策略。这为我们今后的研究 提供了一个较为系统、 科学的研究方法。 4结语 该领域的研究现呈现出定量化、 信息化和多学科交叉 研究的趋势， 深入研究城市景观元素改善微气候环境的机 制， 通过优化城市景观空间格局和选择最佳景观元素来改 善微气候环境是一种非常有效的途径 ， 该领域的问题 和进 一 步的研究方向主要有： ( 1 ) 规律性与定量性研究相结合。众多学者对城市 景观元素改善微气候进行了大量的研究， 但受研究方法和 技术手段的限制， 所得的研究结论多数都是单一的规律性 或定量性成果 ， 因此今后的研究应注重研究方法与技术手 段的整合 ， 以保证研究成果的可靠性与实用性。 ( 2 ) 需要进一步探索城市景观元素的组合形式 ， 发掘 景观元素一微气候之间的相互作用机制， 建立系统的城市 景观元素空间配置模型， 便于直接指导城市景观空间微气 候的规划建设。 ( 3 ) 由于热舒适度评价受心理、 生理、 物理及社会等 多方面的因素影响， 不同学者采用不同的研究方法， 得出不 同的研究结论 ， 需要进一步梳理和比较研究， 以利于构建更 加系统的微气候感知模型， 进而搭建起人 一微气候 一景观 空间的互动模型， 形成系统科学的循环体系。 参考文献 1 加 迈克尔 哈夫著 城市与自然的过程迈向可持续性 的基础 M 刘 海龙 ， 等译 北 京 ：中 国建筑 工 业 出版社 ， 2 0 1 1 2 徐小东， 徐宁地形对城市环境的影响及其规划设计应对策 略 J 建筑学报， 2 0 0 8 ， ( 1 ) ： 2 5 2 8 3 刘贵利 城市生态规划理论与方法 M 南京： 东南大学出 版社 ，2 0 0 2 4 李书严 ，轩春怡 ，李伟 ，陈洪滨 城市 中水体 的微 气候效应 研究 J 大气科学 ， 2 0 0 8， ( 3 ) ： 5 5 3 5 6 0 5 岳文泽， 徐丽华 城市典型水域景观的热环境效应 J 生态 学 报，2 0 1 3， ( 6 ) ：1 8 5 31 8 5 9 6 王威， 狄洪发， 江亿， 莫青草坪环境下温度分布试验研究 J 北方园艺 ， 2 0 0 1 ， ( 2 ) ： 4 74 9 7 陈 自新 ，苏雪痕 ，刘少宗 ，张新献 北京城市 园林 绿化生 态 效益的研究( 3 ) J 中国园林， 1 9 9 8 ， ( 3 ) ： 5 3 5 6 8 H C h e n ， 1L O o k a ， k H a r a y a m a ， e t a S tu d y o n o u t d o o r t h e r m a l e n v i r o n me n t o f a p a r t m e n t b l o c k i n S h e n z h e n J C h i n a w i t h C O U p i e d s i mu l a t i o n o f c o n v e c t i o n，r a d i i o n a n d c o n d u c t i o n， 2 0 0 4，3 6 ( 1 2 ) ：1 2 4 71 2 5 8 9 左力 建适应气候的建筑设计策略及方法研究 D 重庆： 重庆大学 ， 2 0 0 3 ： 1 1 O 谢振宇， 杨讷 改善室外风环境的高层建筑形态优化设计 策略 J 建筑学报， 2 0 1 3 ， ( 2 ) ： 7 6 8 1 1 吴培新等： 厂区综合办公楼建筑设计浅析 3 7 厂区综合办公楼建筑设计浅析 吴培新 ， 赵志芳 ( 1 中国昆仑 - I- 程公司 北京1 0 0 0 3 7； 2 浙江 科技学 院 。 浙江杭州3 1 0 0 3 0) 【 摘要1 结合浙江某化纤厂综合办公楼建筑设计实践， 主要就办公楼建筑设计构思、 功能布置、 节能设计 等方面进行阐述， 以供读者参考。 【 关键词】 办公楼； 功能分区； 建筑造型； 节能设计 【 中图分类号】 T U 2 7 6 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 - 0 0 3 7 - 0 2 1 工程概况 综合办公楼坐落于浙江某化纤有限公司厂区内， 整栋 建筑物地上共 5层 ， 建筑高度 1 8 6 2 m， 建筑 占地 面积为 8 6 6 m 2 ， 总建筑面积为 3 7 4 6 m 2 。 根据厂区用地红线及与周边环境的关系 ， 综合楼位于 整个厂区内外联系极为方便的位置 ， 北侧正对厂区主入 口， 主人口直接开向开发区的交通主干道 ， 东西两侧分别设置 科研楼和多功能礼堂， 南侧为生产厂区， 整个布置紧凑合 理。由于在综合楼北广场前设计有 5 0 m左右进深的绿化广 场， 使外来人员对综合楼一目了然， 东西两侧辅以露天停车 场， 生产厂区单独设置货流出入 口， 做到了办公区和生产区 人货分流， 互不干扰。 该建筑使用功能相对简单， 但整体错落有致 ， 与周围环 境和谐共融， 门厅采用回廊式通透设计 ， 烘托出整个建筑的 宏伟高大。因其个性鲜明的外部形象、 独特的室内空间以 及与厂房的有机组合， 使其成为厂区内的标志性名片。另 外综合楼处于整个厂 区的上风向， 最大限度地降低 了生产 厂房对办公建筑的影响。 2 建 筑设计构思 厂区综合办公楼不仅代表着整个企业的形象， 又是工 作人员相互交流沟通的重要场地， 因而设计师本着以“ 以人 为本 ， 尊重企业文化” 为宗旨， 以“ 节约土地， 合理布局” 为原 则， 充分结合厂方设想和建筑本身功能要求 ， 来完成设计。 综合楼位于整个厂前区的中央位置， 建筑主体中间高 两侧低， 从外部观赏， 建筑造型具有强烈现代感。建筑设计 意象取自中国传统文化元素和民间工艺太师椅， 设计 师将三个长方体“ 品” 字形穿插组合形成意象， 两侧附房压 低隐喻“ 椅子扶手” ， 中问长方形主体的门厅外墙覆盖了大 面积玻璃幕墙 ， 幕墙与实体墙形成虚实对比， 转译为“ 镂空 的太师椅靠背” ， 幕墙与主体问缝隙安装有景观照明， 在夜 间通过玻璃流泻出灯光， 充分演绎出传统文化与现代技术 的结合。门厅雨棚突出主体 8 m， 宽 1 2 m， 形成椅子座位部 分， 建筑形体高低错落， 别具匠心。 3功能配置和 空间处理 3 1 平面功能分区 总的来说 ， 办公楼的平面功能组合多而复杂， 因此设计 师在梳理平面功能时， 应着重考虑各功能房间的使用性质、 主次、 闹静 以及 内外联 系等要素， 将这些要素进行组合归 类， 使各房间都能够安排合理 ， 最大限度地发挥其作用。 本厂区综合楼 主要功能包括办公、 餐饮、 产品展示、 会 议及休闲活动等。为合理地在平面布置 中将这些房间进一 步的分区， 设计者围绕空间组合、 人流疏散及室内外环境联 系等方面并综合采光 、 通风、 日照、 朝向等因素进行反复推 敲， 延续路易斯 康“ 服务空间和被服务空间” 的经典原理， 将建筑辅助功能部分全部放置在建筑 的北面， 将南面设置 为办公空间。具体划分如下： 一层为接待中心、 休闲娱乐、 员工餐厅、 厨房及备餐间等公共用房， 本层人流较密集 ， 功 能较复杂 ， 将其与办公部分分开， 直接对外， 这样既便于管 理 ， 又有利于人员的安全疏散。二层东侧为办公用房， 西侧 为产品展示及营销区域， 北侧采用回旋式走廊直达大厅 ， 大 厅向上延伸至五层形成中庭， 中庭内布置绿化。办公用房 作为综合楼的核心所在， 使用频率较高， 把它设置在办公楼 的中心部位( 即三四层为办公用房) 。五层为会议室、 报告 厅， 并在顶部设计了屋顶花园， 成为员工休憩放松的主要场 所。卫生间和主要楼梯间相邻布置， 位于大楼西北侧。 3 2 空间分隔 为了充分考虑综合楼使用的兼容性和后期可发展性 ， 并为员工营造宽敞轻松的工作氛围， 本办公楼通过将柱距 1 1 1 2 1 3 T h o r s s o n S， L i n d q v i s t M ， L i n d s t & T h e r m a l b i o e l i m a t i c e o n d i - t i o n s a n d p t e r n s 0 f b c h a v i o u r i n a n u r b a n p a r k i n G o t e b o r g J I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f B i o m e t e o ml o s y ， 2 o o 4 ( 4 8) ： 1 4 9 1 5 6 El i a s son I ，Kn e z I，W e s t e r b e r g U ，T h o ms o n S ，L i n d b e r g C l i m a t e a n d b e h a v i o u r i n a N o r d i c c i ty J L a n d s c a p e a n d U r - b a n P l a n n i n g ， 2 0 0 7， ( 8 2 ) ： 7 2 8 4 S a n d a L e n z h o l z e r I mme r s e d i nmi c r o e l i ma t i c s p a c e：Mi e r o c l i ma t e e x p e r i e n c e a n d p e r c e p t i o n o f s p a t i a l c o n fi g u r a t io n s i n Du t c h s q u a t J hn d s c l lp e a n d U d n m P l a n n i n g ， 2 0 1 0 ， ( 9 5 ) ： 1 1 5 收稿 日 期】 2 0 1 4 0 6 1 7 作者简介】 赵晓龙( 1 9 7 1 一 ) ， 男， 哈尔滨人， 教授， 博士生导师， 研究方向 ： 文化景观保护 、 可持续景观规划设计。