何朗杰

（廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

1 居住區(qū)熱環(huán)境評價方法

1.1 CTTC模型評價方法

城市熱環(huán)境是指影響城市散熱的環(huán)境特征，CTTC熱時間參數(shù)模型是城市熱環(huán)境評價模型中數(shù)學模型比較有代表性模型之一。CTTC模型（Cluster Thermal Time Constant）是建立在熱平衡的基礎上，使用建筑群熱時間常數(shù)的方式來計算局部建筑環(huán)境的空氣溫度隨外界熱量擾動變化情況的一種方法。最早于1990年，由Swaid和Hoffman基于表面熱時間常數(shù)模型開發(fā)出用于預測城市冠層的溫度變化的CTTC模型，并在耶路撒冷對模型進行檢驗。

經孟慶林、舒力帆、張宇峰、林波榮等國內學者對CTTC模型的詳細研究和改進，2013年住房與城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》（JGJ 286—2013）選用了該模型對居住區(qū)熱環(huán)境進行模擬和評價，說明模型得到了較為普遍的認可。本文選取基于CTTC模型的建筑群室外熱環(huán)境分析軟件，其針對原有模型的不足，引入了建筑群平均風速和陰影率的計算。同時舍棄了原有模型單一的溫度指標，引入了通用的熱環(huán)境指標濕球黑球溫度（WBGT），并可計算得到WBGT和熱島強度等指標。

1.2 評價標準

《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2006）中4.1.12要求“住區(qū)室外日平均熱島強度不高于1.5 ℃”。此外，《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》（JGJ 286—2013）中提出了指標審核評價和熱島模擬評價相結合的居住區(qū)熱環(huán)境評價方法。

《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》（JGJ 286—2013）指標審核評價要求滿足以下指標：平均迎風面積比≤0.65；通風架空率≥20%；屋頂綠化面積占屋頂面積比例≥50%；綠地率≥35%。

《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》規(guī)定如果不滿足“指標審核評價”需進行熱島模擬評價，按居住區(qū)所在氣候區(qū)的典型氣象日逐時計算熱環(huán)境設計指標，并應符合下列規(guī)定：

WBGT(τ)夏季——居住區(qū)夏季逐時濕球黑球溫度（℃）；WBGT(τ)夏季≤34 ℃ ；——居住區(qū)夏季平均熱島強度（℃）；≤1.5℃（統(tǒng)計時間段 ：8：00～18：00）。

1.3 研究對象

廣州亞運城運動員村小區(qū)位于廣東省廣州市番禺區(qū)，面積約34公頃，總建筑面積約35 萬m2，戶型面積126～174 m2不等，建筑南北向排布，采用12層的一梯兩戶戶型，共分為四個獨立的組團。亞運城運動員村廣場鋪地主要采用廣場磚、透水磚、壓印藝術地坪、卵石及小量的石材；停車位地面采用網格植草磚鋪地停車地面；人行和車行園路鋪地主要由30(60)厚石材鋪地、當?shù)氐[石路和壓模植草地坪，如圖1、圖2所示。

圖1 區(qū)位圖

圖2 亞運城總平面圖

2 基于CTTC模型的熱環(huán)境評價

2.1 熱環(huán)境指標審核

指標審核通過眾智建筑熱環(huán)境分析軟件如圖3進行分析，經對小區(qū)內建筑、草灌、活動場地、透水磚等進行建模如圖4所示，計算亞運城運動員村平均迎風面積比為0.819，架空率為79.5%，屋頂綠化面積占可綠化屋面面積比例為91.5%，綠地率為56.11%，如表1所示。通過對亞運城運動員村熱環(huán)境審核指標的比對，發(fā)現(xiàn)平均迎風面積比審核指標不滿足規(guī)范要求，因此，需要使用CTTC模型對亞運城的熱環(huán)境進行模擬評價，對濕球黑球溫度（WBGT）和熱島強度兩項指標進行分析。

表1 審核指標

圖3 眾智建筑熱環(huán)境分析軟件

圖4 亞運城室外熱環(huán)境模型示意圖

2.2 濕球黑球溫度（WBGT）指標評價

濕球黑球溫度（WBGT），WBGT指數(shù)亦稱為濕球黑球溫度，是綜合評價人體接觸作業(yè)環(huán)境熱負荷的一個基本參量，單位為℃。根據《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》，當WBGT≤33 ℃為“好”，33 ℃＜WBGT≤34 ℃為“中”，34 ℃＜WBGT≤35 ℃為“差”， WBGT＞35 ℃為“很差”。

本次熱環(huán)境評價分析采用眾智建筑熱環(huán)境分析軟件對亞運城運動員村進行WBGT曲線分析，通過WBGT曲線分析計算得出，WBGT逐時濕球黑球溫度最高溫度為29.164 ℃如圖5所示，符合《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》要求熱環(huán)境逐時濕球黑球溫度不大于34 ℃的規(guī)范要求，評價級別為“好”。

圖5 熱環(huán)境分析WBGT曲線圖

2.3 熱島強度評價

熱島強度（heat island intensity）是居住區(qū)逐時空氣溫度與同時刻當?shù)氐湫蜌庀笕湛諝鉁囟鹊牟钪担ā妫釐u強度指標大小能夠評價居住區(qū)之間的熱環(huán)境質量差別，更能清晰地評判不同設計方案的優(yōu)劣，故本次熱環(huán)境評價也采用熱島強度作為居住區(qū)熱環(huán)境的評價指標。居住區(qū)夏季平均熱島強度應按下式計算：——8：00～18：00的居住區(qū)夏季平均熱島強度（℃）；Δ ta(τ)夏—季—居住區(qū)設計的空氣溫度（℃）；ta·TMD(τ)——居住區(qū)所在地（氣候區(qū)）的典型氣象日氣溫（℃）。

參考《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》中關于居住區(qū)熱島強度的指標限值，其計算方法為：在8：00～18：00之間，居住區(qū)設計的空氣溫度與當?shù)氐湫蜌庀笕諝鉁乇容^得出逐時溫度差的平均值。分析表明亞運城9：00～11：00時間段內熱島強度值最低，12：00以后熱島強度逐漸升高，到21：00達到熱島強度最高值，這種現(xiàn)象說明居住區(qū)綠化在降低熱島強度方面發(fā)揮了重要作用，在日間綠化阻擋了太陽輻射，使地表溫度比環(huán)境溫度低。

亞運城小區(qū)熱島強度采用眾智建筑熱環(huán)境分析軟件進行分析，計算得出平均熱島強度為0.886 ℃，如圖6所示。

圖6 熱島強度曲線圖

符合《城市居住區(qū)熱環(huán)境設計標準》及《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2006）中規(guī)定的平均熱島強度不超過1.5 ℃的標準。

2.4 評價結論

通過對亞運城運動員村熱環(huán)境審核指標的比對，發(fā)現(xiàn)平均迎風面積比審核指標不滿足規(guī)范要求，因此，需對亞運城運動員村濕球黑球溫度（WBGT）和平均熱島強度兩項指標進行評價。通過眾智建筑熱環(huán)境分析軟件進行建模分析，亞運城居住區(qū)熱環(huán)境逐時濕球黑球溫度最高溫度為29.164 ℃，亞運城平均熱島強度為0.886 ℃；設計滿足逐時濕球黑球溫度不大于34 ℃，平均熱島強度不超過1.5 ℃的規(guī)范要求,符合居住區(qū)熱環(huán)境設計標準。

3 結語

居住小區(qū)是構成城市的重要單元，其環(huán)境質量的好壞直接影響人們的生活，是城市規(guī)劃設計中格外關注的問題。在住區(qū)環(huán)境設計過程中，利用CTTC模型提前預測住區(qū)室外熱環(huán)境，可達到分析、比較不同設計方案對住區(qū)室外環(huán)境影響的目的，從而優(yōu)化設計方案。