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        中國(guó)亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)小環(huán)境人體舒適感研究
        ——以云南大學(xué)為例

        2022-03-25 00:43:38盛衛(wèi)國(guó)李暉邱惠懌周怡露
        華中建筑 2022年3期
        關(guān)鍵詞:舒適感鐘樓舒適度

        盛衛(wèi)國(guó)李 暉邱惠懌周怡露

        小環(huán)境中的植被、水體可以使“熱島”變“涼島”,這不僅可以使人們心情愉悅,而且還影響著公共空間的使用率和使用頻率[1]。研究室外小環(huán)境中人體舒適感的目的是發(fā)掘影響舒適感的因素,并根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行舒適度計(jì)算與舒適感評(píng)價(jià)[2-4]。室外環(huán)境中,影響人體舒適感的因素有很多,人體周圍環(huán)境中的景觀“小氣候”會(huì)產(chǎn)生不同的溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向,在這些因素影響下可計(jì)算出“舒適指數(shù)”或“不舒適指數(shù)”[5-9],通過(guò)人為、有機(jī)地改善小氣候環(huán)境,能夠提升室外人體舒適感[1]。小環(huán)境中的人體舒適感不但受地形、地貌、人流等因素影響,還受到噪音大小和情緒氛圍等因素影響[5,12-14]。

        人體舒適感的影響與氣溫的關(guān)聯(lián)最大,而在中國(guó)亞熱帶高原季風(fēng)氣候的影響下,氣溫變化因素較多,不能完全照搬既有的普適的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量舒適感。舒適感關(guān)鍵在于人的感受,因此還需結(jié)合使用者的體驗(yàn)及感受進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[15-18]。研究通過(guò)分析特定景觀造成舒適感不同的原因,為在小環(huán)境內(nèi)提高人體舒適感提供參考建議,并總結(jié)出基于氣候特征條件下的人體舒適感的一般規(guī)律。

        1 研究對(duì)象概述

        云南大學(xué)呈貢校區(qū)坐落于昆明市呈貢新區(qū),氣候類型為亞熱帶高原季風(fēng)氣候。本研究選取了校區(qū)內(nèi)的澤湖、圖書館、鐘樓、體育場(chǎng)、文典廣場(chǎng)、食堂、玫瑰園、明遠(yuǎn)樓、校醫(yī)院、格物樓共十個(gè)典型景觀區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象,空間位置及周邊景觀布局參看圖1。其中,圖書館區(qū)域植被繁多,樹木茂盛,主入口前是一座噴泉廣場(chǎng),點(diǎn)綴有若干植被,周邊公共設(shè)施、景觀小品齊備;鐘樓區(qū)域位于云山山頂,周圍植被主要為連片的薰衣草植株,四周開闊,喬木較少,另座椅等休憩設(shè)施較少,可達(dá)性不強(qiáng);澤湖區(qū)域以水體為主,植被豐富,另專門設(shè)有一些游憩場(chǎng)地;體育場(chǎng)區(qū)域硬質(zhì)地比例大,休憩設(shè)施較多,但植被覆蓋率較低;文典廣場(chǎng)主要用于集會(huì),周邊開闊,地形平坦,休憩設(shè)施較少,綠化覆蓋率低;食堂區(qū)域硬質(zhì)比例大,植被較少;玫瑰園種植了大片玫瑰,四周開闊,硬質(zhì)地比例小,休憩設(shè)施較少;明遠(yuǎn)樓、校醫(yī)院、格物樓區(qū)域以建筑群樓為主,硬質(zhì)地較多,外部設(shè)置的休憩設(shè)施較少。在呈貢校區(qū)中,所選取的十處研究區(qū)域都具有空間聚合度較好、使用率和使用頻率較高、景觀布局差異較大等特點(diǎn),可作為研究校內(nèi)景觀區(qū)域舒適感的典型代表。

        圖1 十處研究區(qū)空間位置及周邊景觀布局

        2 研究方法及內(nèi)容

        2.1 研究方法

        人體的舒適感受諸多因素影響,主要來(lái)自物理、心理、生理三個(gè)方面,為了研究的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)采集、分析的便利性,本研究主要從物理和心理兩個(gè)方面進(jìn)行研究。根據(jù)中國(guó)亞熱帶高原季風(fēng)氣候的特點(diǎn),并依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 27963—2011)《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》[19](以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》),將昆明的夏半年劃定為當(dāng)年5月至10月,冬半年劃定為當(dāng)年11月至次年4月[12]。依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》中冬半年推薦使用“風(fēng)效指數(shù)”,加之三處景觀區(qū)域的水域類型、植被覆蓋率、立體垂直空間等差異較大的特點(diǎn),本研究使用《標(biāo)準(zhǔn)》中的“風(fēng)效指數(shù)”進(jìn)行舒適度計(jì)算與評(píng)價(jià),并將“溫濕指數(shù)”作為參考。其中,“風(fēng)效指數(shù)”計(jì)算公式為:

        式中:K—風(fēng)效指數(shù),取整;T—℃,某一評(píng)價(jià)時(shí)段溫度;V—m/s,某一評(píng)價(jià)時(shí)段風(fēng)速;S—h/d,某一評(píng)價(jià)時(shí)段日照時(shí)數(shù)。

        根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)舒適度進(jìn)行五個(gè)尺度的等級(jí)劃分(表 1),舒適感程度對(duì)應(yīng)采用寒冷、冷、舒適、熱、悶熱等五個(gè)尺度表示。將所測(cè)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與表1中“風(fēng)效指數(shù)”對(duì)照,并得出對(duì)應(yīng)的舒適感覺(jué)程度。

        表1 人居環(huán)境舒適度等級(jí)劃分

        研究需要測(cè)量數(shù)據(jù)為溫度、濕度、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù),使用便攜式風(fēng)速計(jì)測(cè)定溫度(℃)、相對(duì)濕度(%)及風(fēng)速(m/s),使用日照計(jì)測(cè)量太陽(yáng)日照時(shí)數(shù)。并通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查,調(diào)查受訪者的年齡分布(15歲以下;15~35歲;35~50歲;50歲以上)、性別比例(男、女)、十處景觀區(qū)域的前往意愿偏好、前往時(shí)間(6:00—10:00;10:00—14:00;14:00—18:00;18:00—22:00)、停留時(shí)間(20min以下;20~40min;40~60min;60min以上)、整體舒適感(很舒適、一般舒適、不太舒適、不舒適)、第一印象下的舒適感(更加愉悅、比較愉悅、沒(méi)影響、比較糟糕、更加糟糕)、臨時(shí)休憩場(chǎng)所選擇(水體旁、樹蔭下、路邊長(zhǎng)凳上、草坪上)、能否感知海拔高差影響舒適感(經(jīng)常能、有時(shí)能、幾乎不能、不能)、景觀類型選擇(自然景觀、人文景觀、自然和人文景觀)等,分析研究校園區(qū)中影響人體舒適感的因素。將實(shí)地測(cè)量得到的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,并結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查交叉分析結(jié)果,綜合分析十處景觀區(qū)域的舒適感。

        2.2 研究結(jié)果及分析

        本研究于2020年1月1日—7日進(jìn)行了連續(xù)7日的28次實(shí)地調(diào)查和氣象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集。為了保證研究整體性與準(zhǔn)確性,數(shù)據(jù)采集時(shí)間點(diǎn)與問(wèn)卷調(diào)查的時(shí)間保持一致,選擇每天的9:00、13:00、17:00、21:00進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

        數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果(表 2)顯示:十處景觀區(qū)域的舒適度為:圖書館、澤湖、格物樓、校醫(yī)院、食堂、玫瑰園和體育場(chǎng)七處區(qū)域等級(jí)為3級(jí),健康人群感覺(jué)舒適;鐘樓、明遠(yuǎn)樓和文典廣場(chǎng)三處區(qū)域等級(jí)為2級(jí),健康人群感覺(jué)偏冷,較不舒適。

        根據(jù)表2繪制出舒適度對(duì)比參考圖(圖2),從圖中可以分析得出:舒適感最佳位置應(yīng)位于正中間,即表示不冷也不熱;K值越靠近中間位置,人體舒適感越好;K值越遠(yuǎn)離中間位置,人體舒適感越差。因此,據(jù)圖可初步判斷十處景觀環(huán)境中舒適感為:格物樓>校醫(yī)院>食堂>圖書館>體育場(chǎng)>玫瑰園>澤湖>明遠(yuǎn)樓>文典廣場(chǎng)>鐘樓。

        圖2 十處景觀區(qū)域人體舒適感對(duì)比參考

        表2 十處景觀區(qū)域舒適度計(jì)算評(píng)價(jià)

        冬半年影響人體舒適感最主要因素是氣溫,昆明的全年最冷月為一月,因此選取一月作為調(diào)查月最為典型,更能夠真實(shí)代表冬季校園區(qū)的舒適感狀況[17,20]。將十處區(qū)域連續(xù)7日所測(cè)得28組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如圖3所示:十處區(qū)域平均氣溫呈現(xiàn)出早晚低、午后高的特征,且圖書館、澤湖、鐘樓三處區(qū)域白天同一時(shí)間段內(nèi)的氣溫表現(xiàn)出總體不穩(wěn)定且平均氣溫略低于其他區(qū)域的特點(diǎn);十處區(qū)域平均風(fēng)速表現(xiàn)出白間大、夜晚小的特征,格物樓、校醫(yī)院、明遠(yuǎn)樓、食堂等區(qū)域白間風(fēng)速和風(fēng)向呈現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài);十處區(qū)域相對(duì)濕度整體呈現(xiàn)出早晚高、午后低的特征。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看,十處區(qū)域的舒適度整體符合中國(guó)亞熱帶高原季風(fēng)氣候特征,受低緯高原山地地形作用,正常人群整體感覺(jué)比較舒適。但由于小環(huán)境的不同,各區(qū)域會(huì)存在一定差異,因此還需要結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查,從人的感受出發(fā)綜合得出各區(qū)域的人體舒適感。

        圖3 十處景觀區(qū)域環(huán)境因子統(tǒng)計(jì)

        調(diào)查問(wèn)卷有效回收362份,數(shù)據(jù)顯示:男性受訪者比例為46.5%,女性比例為53.5%;51.8%受訪者表示更愿意前往澤湖區(qū)域、21.9%愿意前往圖書館區(qū)域、11.4%愿意前往鐘樓區(qū)域。在將性別與前往意愿數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉分析時(shí)發(fā)現(xiàn)(圖4a):無(wú)論男性還是女性,均超過(guò)半數(shù)以上的人更愿意前往澤湖區(qū)域,第二是圖書館區(qū)域,第三是鐘樓區(qū)域。在選擇休憩場(chǎng)所時(shí)(圖4b),選擇草坪上的男性比女性多4%;選擇水體旁的男性比女性多21.4%;選擇樹蔭下的女性比男性多18.8%,選擇長(zhǎng)凳上的女性比男性多36%。

        圖4 性別與前往意愿交叉分析

        問(wèn)卷調(diào)查中,超過(guò)85%的受訪者愿意前往澤湖、圖書館、鐘樓三處區(qū)域,因此將對(duì)三處區(qū)域進(jìn)行典型性分析,將三處區(qū)域問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉分析并分類(圖 5 ,“游覽時(shí)間×停留時(shí)長(zhǎng)”表示為“游覽時(shí)間”與“停留時(shí)長(zhǎng)”交叉分析,下同),數(shù)據(jù)結(jié)果顯示:澤湖區(qū)域停留時(shí)間多在20~40min,且在18:00—22:00前往愿意更高;鐘樓區(qū)域停留時(shí)間多在20min以下,且在18:00—22:00前往愿意更高;圖書館區(qū)域在14:00—18:00與18:00—22:00前往愿意更高,在這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)停留時(shí)間多在1h以上。綜合上述分析,三處景觀區(qū)域18:00—22:00“人氣”最足,雖然停留時(shí)間不等,但與校園區(qū)內(nèi)師生學(xué)習(xí)、工作、休息時(shí)間相契合:18:00—22:00是師生結(jié)束一天學(xué)習(xí)、工作后的休息與鍛煉時(shí)段,且18:00—22:00平均溫度為15℃,空氣濕度逐漸增大,風(fēng)速逐漸減少,是一天中相對(duì)溫潤(rùn)、安靜的時(shí)間段。同樣,“游覽時(shí)間”與“舒適感受”交叉分析結(jié)果也顯示大部分受訪者認(rèn)為18:00—22:00是一天中比較舒適的時(shí)間段?!巴A魰r(shí)長(zhǎng)”與“性別”交叉分析結(jié)果顯示:澤湖區(qū)域和鐘樓區(qū)域無(wú)論男性、女性,大部分會(huì)停留40min以下,圖書館區(qū)域不論男性、女性都會(huì)停留1h以上,而在前往意愿調(diào)查中,超過(guò)半數(shù)的受訪者意愿前往澤湖區(qū)域,其次是圖書館區(qū)域,最后是鐘樓區(qū)域,可以發(fā)現(xiàn)澤湖區(qū)域和鐘樓區(qū)域在校園區(qū)的主要功能定位是游憩,而圖書館區(qū)域主要功能定位是學(xué)習(xí)和科研。

        圖5 問(wèn)卷數(shù)據(jù)交叉分析分類統(tǒng)計(jì)

        十處景觀區(qū)域的數(shù)據(jù)測(cè)析結(jié)果顯示:圖書館、澤湖、格物樓、校醫(yī)院、食堂、玫瑰園、體育場(chǎng)七處區(qū)域人體舒適感為“舒適”;鐘樓、明遠(yuǎn)樓、文典廣場(chǎng)三處區(qū)域人體舒適感覺(jué)為“冷”。結(jié)合問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果,51.8%受訪者表示更愿意前往澤湖區(qū)域、21.9%愿意前往圖書館區(qū)域、11.4%愿意前往鐘樓區(qū)域,14.9%愿意前往其他七處區(qū)域。因此,十處景觀區(qū)域中,澤湖和圖書館區(qū)域整體舒適感較佳;鐘樓、格物樓、校醫(yī)院、食堂、玫瑰園、體育場(chǎng)區(qū)域舒適感一般;明遠(yuǎn)樓、文典廣場(chǎng)區(qū)域舒適感較差。圖書館區(qū)域植被茂密,休憩設(shè)施齊全,小氣候環(huán)境溫暖舒適,較適宜長(zhǎng)時(shí)間停留,聲環(huán)境條件優(yōu)越;澤湖區(qū)域景觀要素為水域和植被,綠化覆蓋率高,水域面積在十處區(qū)域中最大,晨、晚間會(huì)形成溫潤(rùn)的“水陸風(fēng)”小氣候,交通便捷;文典廣場(chǎng)和明遠(yuǎn)樓區(qū)域主要以建筑群為主,空間布局開闊,缺少遮蔭擋風(fēng)的植被和休憩設(shè)施,且風(fēng)速較大,人體散熱快,小氣候環(huán)境中人體舒適感不明顯,不適宜長(zhǎng)時(shí)間停留,受訪者停留時(shí)間一般為20分鐘以下。因此,綠地率高、景觀構(gòu)成要素多、空間景觀圍合度高的景觀區(qū)域更能給人們帶來(lái)舒適感。

        此外,經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),半數(shù)的受訪者認(rèn)為海拔影響著溫度和舒適感,測(cè)量數(shù)據(jù)也表明:鐘樓、明遠(yuǎn)樓、文典廣場(chǎng)是十處區(qū)域中海拔相對(duì)較高區(qū)域,平均氣溫低于圖書館、澤湖區(qū)域1~2℃。由于鐘樓、明遠(yuǎn)樓、文典廣場(chǎng)三處溫度低、風(fēng)速大,導(dǎo)致人體散熱增大,更容易感到寒冷,引發(fā)不舒適感。此外,海拔的高低影響著景觀區(qū)域的可達(dá)性,海拔越高,可達(dá)性隨之降低,疲勞感同時(shí)增強(qiáng),從而間接地影響著舒適感。除了海拔之外,在提供了公共服務(wù)設(shè)施(如休憩設(shè)施和遮蔭擋雨設(shè)施)的圖書館、澤湖等區(qū)域,人們通過(guò)使用休憩、遮蔭擋雨等公共設(shè)施可降低疲勞感和煩躁感,從而減少了心理和生理上出現(xiàn)的不舒適感。

        結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)的校園特定景觀區(qū)域的舒適度測(cè)析和調(diào)查,我們發(fā)現(xiàn)在大氣候環(huán)境影響背景下,各區(qū)域人體舒適感大體上趨于一致;但在特定的景觀小環(huán)境中,人體舒適感會(huì)呈現(xiàn)出一定的差異性。通過(guò)對(duì)十處景觀區(qū)域舒適度測(cè)析,對(duì)比發(fā)現(xiàn)造成特定景觀下的舒適感不同,主要由綠地覆蓋率、景觀空間圍合度、聲環(huán)境、景觀要素類型、服務(wù)設(shè)施配置、交通可達(dá)性六個(gè)因素綜合驅(qū)動(dòng)影響。此外,研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)環(huán)境因子算得的舒適感與受訪者前往意愿基本保持一致,這意味著人們處于景觀區(qū)域時(shí),外在物理和內(nèi)在心理上的舒適感基本趨于一致,人體主觀舒適感能和人居環(huán)境客觀舒適度形成統(tǒng)一。通過(guò)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),綠地覆蓋率和植物郁閉度的增加可以更好地達(dá)到保濕增溫效果;同時(shí),景觀空間圍合度的增加也可以更好地達(dá)到保溫增濕的效果。通過(guò)改善這兩者,可一定程度提升小環(huán)境內(nèi)的舒適感,這在相關(guān)研究已得到驗(yàn)證[21]。通過(guò)問(wèn)卷分析得出:降低人們?cè)诰坝^空間行走時(shí)的疲勞感和環(huán)境嘈雜感有利于提升人體舒適感;適當(dāng)增加景觀要素類型也可增加舒適感?;趤啛釒Ц咴撅L(fēng)氣候,校園特定景觀下的人體舒適感的一般規(guī)律為:人們處于綠地覆蓋率高、景觀空間圍合度強(qiáng)、景觀要素類型豐富、聲環(huán)境安靜、服務(wù)設(shè)施配置完善、交通可達(dá)性便利的景觀空間中的舒適感最好。

        資料來(lái)源:

        表1:《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》(GB/T27963—2011);

        文中其余圖表均為作者自繪。

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