王 頻 羅瑜斌

(東莞理工學(xué)院，廣東 東莞 523000)

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·規(guī)劃·建筑·

以熱環(huán)境優(yōu)化為目標(biāo)的控制性詳細(xì)規(guī)劃編制技術(shù)★

王 頻 羅瑜斌

(東莞理工學(xué)院，廣東 東莞 523000)

通過(guò)分析控制性詳細(xì)規(guī)劃傳統(tǒng)指標(biāo)與熱環(huán)境影響因子的關(guān)系，在建筑密度、容積率和綠地率等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出天空角系數(shù)、不透水率、綠化覆蓋率等熱環(huán)境評(píng)估補(bǔ)充指標(biāo)，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法DUTE和Fluent，模擬限定條件下的容積率獎(jiǎng)勵(lì)案例對(duì)近地面風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)的影響，直觀地展示容積率獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制在熱環(huán)境控制方面的價(jià)值，為控規(guī)編制技術(shù)提供新的思路。

熱環(huán)境，控制性詳細(xì)規(guī)劃，評(píng)估指標(biāo)，容積率獎(jiǎng)勵(lì)

1 概述

城市規(guī)劃編制辦法指出編制城市規(guī)劃要體現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境友好的原則?？刂菩栽敿?xì)規(guī)劃是我國(guó)規(guī)劃體系中承上啟下的關(guān)鍵性層次。傳統(tǒng)控規(guī)并無(wú)直接反映城市熱環(huán)境控制的具體要求，其編制技術(shù)有擴(kuò)展和完善的空間。隨著城市發(fā)展，城市被人工下墊面不斷地填充，空間形態(tài)發(fā)生巨大的變化，不透水面積比例、街道高寬比和表面粗糙度的失控[1]加劇了城市熱環(huán)境的惡化?？匾?guī)是城市建設(shè)行為的直接依據(jù)，影響著城市熱環(huán)境的控制。一些研究從城市生態(tài)與氣候角度出發(fā)，對(duì)控規(guī)編制提出了新的要求[2]。

將熱環(huán)境優(yōu)化的目標(biāo)分解到控規(guī)指標(biāo)中，探析以熱環(huán)境優(yōu)化為目標(biāo)的控規(guī)指標(biāo)，尋求降低城市熱島強(qiáng)度的有效途徑，為控規(guī)編制方法提供新的思路，這是本文的主要研究目的。

2 城市熱環(huán)境的影響因素

影響城市熱環(huán)境的因素中，人為控制因素分為空間幾何因素、下墊面物性因素和人為排熱因素三類[3]。空間幾何形態(tài)既影響太陽(yáng)輻射吸收與長(zhǎng)波輻射散熱，也影響風(fēng)速和對(duì)流換熱，進(jìn)而影響溫度場(chǎng)；下墊面物性主要通過(guò)下墊面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射及蒸騰散熱影響溫度場(chǎng)；人為排熱主要通過(guò)熱交換作用對(duì)空氣起增溫作用。

城市熱環(huán)境研究的空間尺度主要包括城市尺度、街區(qū)尺度等。后者研究成果適用于控規(guī)、城市設(shè)計(jì)等階段，研究側(cè)重空間幾何與下墊面物性對(duì)熱環(huán)境的影響，影響因子包括：

1)空間幾何因素。

建筑高度[4]，容積率[5]，首層架空率[6]，建筑密度[7]，建筑面積[8]，墻體面積[9]，天空角系數(shù)[10]，高寬比[12]等；

2)下墊面物性因素。

水體面積比[4]，綠地率[6]，郁閉度[8]，不透水率[9]，反射率[9]，綠化覆蓋率[11]等。

從上述研究成果看，要完整評(píng)估街區(qū)或地塊的室外熱環(huán)境，影響因子需涵蓋幾部分內(nèi)容：建筑實(shí)體的一維(如建筑密度)與多維形態(tài)(如容積率與建筑高度)、開敞場(chǎng)地的一維(如空地率)與多維形態(tài)(如天空角系數(shù))、開敞場(chǎng)地的一維(如綠地率與水體面積比)與多維屬性(如綠色容積率)。

3 基于熱環(huán)境控制的控規(guī)評(píng)估指標(biāo)

傳統(tǒng)控規(guī)與熱環(huán)境主要影響因子重合的指標(biāo)包括：建筑密度、容積率和綠地率。不過(guò)，僅靠三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行熱環(huán)境控制是不夠的，還缺少反映開敞場(chǎng)地多維形態(tài)和屬性等相關(guān)指標(biāo)。

經(jīng)過(guò)比較，初步提出熱環(huán)境評(píng)估補(bǔ)充指標(biāo)，包括天空角系數(shù)、不透水率、綠化覆蓋率，分別反映開敞場(chǎng)地的多維形態(tài)、開敞場(chǎng)地的一維屬性和多維屬性。評(píng)估指標(biāo)及對(duì)熱環(huán)境的影響如表1所示。

表1 評(píng)估指標(biāo)及對(duì)熱環(huán)境的影響

4 以熱環(huán)境優(yōu)化為目標(biāo)的容積率獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

容積率獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制鼓勵(lì)開發(fā)者增加公共服務(wù)以獲得容積率獎(jiǎng)勵(lì)，為公眾爭(zhēng)取更多開放休閑場(chǎng)地[13]。容積率提高主要有提高建筑密度和增加建筑高度兩種方式，均導(dǎo)致天空角系數(shù)減小，會(huì)導(dǎo)致日間氣溫降低，夜間氣溫升高。增加的公眾活動(dòng)場(chǎng)地主要有不透水地面、透水地面和綠地三種形式，后兩者能對(duì)近地面溫升起較好的抑制作用。

因此，若以熱環(huán)境優(yōu)化作為規(guī)劃控制目標(biāo)，在利用容積率獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制進(jìn)行規(guī)劃引導(dǎo)時(shí)，應(yīng)限定在熱環(huán)境控制重點(diǎn)為日間的地段，且限定公眾活動(dòng)場(chǎng)地的屬性。

4.1 案例模擬及分析

為了更直觀了解容積率獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制在熱環(huán)境控制方面的價(jià)值，本文通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬軟件模擬限定條件下的容積率獎(jiǎng)勵(lì)案例。首先建立基本工況basic-0：設(shè)定模擬對(duì)象為尺寸200 m×200 m的商務(wù)辦公地塊，內(nèi)有三座高60 m的建筑且無(wú)綠地，容積率為3.47。接著建立對(duì)比工況bonus-1，bonus-2：bonus-1增加5 000 m2綠地，建筑提高至80 m，容積率升至4.63；bonus-2增加10 000 m2綠地，建筑提高至100 m，容積率升至5.79(見(jiàn)圖1)。

運(yùn)用集總參數(shù)模型DUTE對(duì)工況近地面氣溫與熱島強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)用分布參數(shù)模型Fluent對(duì)工況日間高溫時(shí)段的風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算地點(diǎn)為廣州，時(shí)間為7月21日。模型內(nèi)邊界條件的設(shè)置等參考相關(guān)資料[14]。

從模擬結(jié)果看，容積率通過(guò)影響陰影率和太陽(yáng)輻射吸收量而影響溫升狀況(見(jiàn)圖2)，還改變建筑物周邊風(fēng)速大小。從圖3，表2可以看出，增加建筑高度增大了樓宇間風(fēng)速，氣溫也有所降低。同時(shí)，增加綠地的蒸騰散熱作用也起到降溫效果。從行人高度模擬結(jié)果看，提高容積率、增加綠地面積確實(shí)能夠?qū)孛鏌岘h(huán)境的改善起一定作用。

表2 各工況模擬結(jié)果對(duì)比 ℃

4.2 適用條件總結(jié)

從熱環(huán)境控制角度看，容積率獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制適用于白天活動(dòng)量較大的公建用地，尤其是以商業(yè)商務(wù)辦公等城市地段；獎(jiǎng)勵(lì)條件是建設(shè)透水地面為主的公眾活動(dòng)場(chǎng)地，尤其推薦綠色容積率較大的綠地場(chǎng)地；獎(jiǎng)勵(lì)措施是通過(guò)適當(dāng)提高建筑高度(而非大幅增加建筑密度)提高地塊容積率。另外，獎(jiǎng)勵(lì)的比例和上限需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，與人口容量、空間環(huán)境等協(xié)調(diào)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文在建筑密度、容積率和綠地率三個(gè)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出天空角系數(shù)、不透水率、綠化覆蓋率作為補(bǔ)充評(píng)估指標(biāo)，接著運(yùn)用數(shù)值模擬方法模擬限定條件下的容積率獎(jiǎng)勵(lì)案例對(duì)近地面風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)的影響，直觀展示容積率獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制在熱環(huán)境控制方面的價(jià)值，為控規(guī)編制技術(shù)提供新的思路。

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2016-06-13

王 頻(1986- )，女，博士，講師

1009-6825(2016)24-0001-03

TU984

A

★：東莞理工學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金(項(xiàng)目編號(hào)：ZJe20151204)；廣東省自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào)：2016A030313132)