范小利,羅 濤,張雪葳,吳良龍

福州大學(xué)建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院,福州 350108

建筑與工業(yè)、交通并列為全球能源消耗的三大領(lǐng)域[1—2]。據(jù)統(tǒng)計(jì),2000至2017年,我國(guó)城鎮(zhèn)居住建筑能耗占建筑能耗總量的38%至42%[3],城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要途徑[4]。但隨著我國(guó)現(xiàn)代化的推進(jìn),居住建筑用能需求將進(jìn)一步提升[5]。因此,在新型城鎮(zhèn)化存量更新與高質(zhì)量發(fā)展背景下,從建筑外部空間即城市設(shè)計(jì)視角,探討居住建筑能耗的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題,將為我國(guó)城鎮(zhèn)物質(zhì)空間的有序發(fā)展與精細(xì)管理提供重要參考。

開(kāi)展城鎮(zhèn)空間形態(tài)與居住建筑能耗的相關(guān)性研究,涉及3方面問(wèn)題：(1)建筑運(yùn)行能耗的測(cè)算與分析。建筑運(yùn)行能耗是為居住、使用者提供供暖、通風(fēng)、照明及其為了實(shí)現(xiàn)建筑各項(xiàng)服務(wù)功能所產(chǎn)生的能源消耗[6],與居民用能需求息息相關(guān)。目前,建筑運(yùn)行能耗的測(cè)算方法主要有3種：基于能耗強(qiáng)度、終端能耗模型及統(tǒng)計(jì)年鑒的計(jì)算方法[7]。對(duì)建筑能耗影響要素進(jìn)行綜合論證的研究方法,主要有：方差分析、回歸分析、協(xié)整分析、面板數(shù)據(jù)和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等測(cè)算[8—10],以上分析方法適用范疇略有差異,但均具有一定深度。(2)空間形態(tài)與建筑能耗的關(guān)系。該領(lǐng)域已是國(guó)際研究的熱點(diǎn),但國(guó)內(nèi)相關(guān)研究才剛剛起步[1]。已有研究表明,城鎮(zhèn)空間形態(tài)主要通過(guò)改變建筑物理特征、用戶(hù)用能行為、地域氣候特征等方式,影響居住建筑能耗[11]。已被學(xué)者證實(shí)對(duì)建筑能耗存在影響的城鎮(zhèn)空間形態(tài)指標(biāo)可劃分為空間形體、城市綠化、建設(shè)強(qiáng)度以及土地利用等類(lèi)別[1]。其代表性研究為菲利普·羅德 (Philipp Rode)等人開(kāi)展的城市形態(tài)因素對(duì)建筑能耗影響的系列研究[12—13]。(3)研究尺度。城鎮(zhèn)空間形態(tài)具有連續(xù)性?，F(xiàn)有研究在尺度上往往依循“宏觀-中觀-微觀”的塔式模型,并主要聚焦于建筑周邊50—200m中微觀形態(tài)分析[1],缺乏適應(yīng)于城鎮(zhèn)形態(tài)整體性的連續(xù)尺度空間計(jì)量分析與驗(yàn)證[14]。

本文以浙江省長(zhǎng)興縣、福建省連江縣為我國(guó)浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)典型代表,聚焦居住建筑與縣域城鎮(zhèn)空間形態(tài)的關(guān)聯(lián)性,采用GIS分析與數(shù)理統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方式,篩選影響建筑能耗的關(guān)鍵空間形態(tài)指標(biāo),識(shí)別其低碳效應(yīng)的最佳尺度。旨在從城市設(shè)計(jì)角度,為實(shí)現(xiàn)我國(guó)浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)低碳轉(zhuǎn)型、居住建筑節(jié)能減排提供理論依據(jù)。

1 研究樣本與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)以丘陵、臺(tái)地及濱海平原地形為主,氣候溫暖濕潤(rùn),是我國(guó)人口密集、城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速的經(jīng)濟(jì)核心區(qū),也是我國(guó)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要陣地。為較好代表浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)整體特征,并兼顧夏熱冬冷、夏熱冬暖建筑氣候區(qū)類(lèi)型差異,本文選取浙江省長(zhǎng)興縣、福建省連江縣為案例區(qū),其具體概況如下(圖1、表1)：

圖1 研究區(qū)位圖Fig.1 Location of the study area來(lái)源：http://map.ps123.net/china/74.html地之圖改繪

表1 案例區(qū)概況Table 1 Overview of the study area

1.2 居住建筑樣本選取

本文居住建筑樣本選取綜合考慮了空間分布、建筑高度及周邊建成環(huán)境等因素。

選取步驟：首先,考慮樣本分布,均衡選取老城、新城區(qū)及產(chǎn)業(yè)區(qū)周邊建成區(qū)的居住建筑；其次,考慮建筑在街區(qū)中位置,均衡選取臨街、街區(qū)內(nèi)部建筑；而后,考慮建筑樣本的樓體建筑形式(中高層、低層建筑)占比；最后,考慮建筑周邊環(huán)境因素,分為臨水、不臨水兩類(lèi)。綜上,選取長(zhǎng)興縣建筑樣本16棟(中高層(單元式)10棟、低層6棟),選取連江縣建筑樣本33棟(中高層(單元式)21棟、低層12棟),共49棟(圖2)。

圖2 居住建筑樣本空間分布圖Fig.2 Distribution of residential building samples

1.3 空間形態(tài)指標(biāo)選取與量化

基于學(xué)界證實(shí)的與建筑能耗相關(guān)的形態(tài)類(lèi)別及代表性指標(biāo)分析[1,15],本文進(jìn)一步結(jié)合案例區(qū)生態(tài)、文化背景與空間形態(tài)特征,選取以下指標(biāo)展開(kāi)量化研究(表2)。并利用GIS 10.2軟件平臺(tái),在居住建筑樣本周邊1800m半徑范圍內(nèi),以200m為間隔建立緩沖區(qū)。需說(shuō)明的是,本文以200m為間隔,展開(kāi)居住建筑所處約16hm2至1000hm2用地規(guī)模范圍內(nèi)連續(xù)尺度量化分析,能夠較好覆蓋長(zhǎng)興、連江縣中心城區(qū),為節(jié)能導(dǎo)向下全尺度城市設(shè)計(jì)提供指標(biāo)管理依據(jù),同時(shí)有效簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理過(guò)程。

表2 空間形態(tài)指標(biāo)說(shuō)明Table 2 Description of spatial morphology indicators

1.4 居住建筑能耗整理與分析

據(jù)統(tǒng)計(jì),城鎮(zhèn)居住建筑單位面積電耗呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),電力在家庭用能中的比重增大[3]。近年來(lái),已有不少研究論證了單位建筑面積用電量作為能耗強(qiáng)度指標(biāo)的可信度與可靠度[16—18]?？紤]到長(zhǎng)興、連江縣在經(jīng)濟(jì)水平、自然條件與社會(huì)文化背景方面較為相似,單位建筑面積用能人數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的一致性。因此,本文采用單位建筑面積用電量作為居住建筑能耗強(qiáng)度指標(biāo)。

電力數(shù)據(jù)依托長(zhǎng)興縣供電局、國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司連江縣供電公司提供的平臺(tái)獲取。數(shù)據(jù)獲取過(guò)程：首先,明確建筑詳細(xì)地址信息,在電力系統(tǒng)內(nèi)部平臺(tái)檢索居民用電戶(hù)號(hào)及2018年逐月用電數(shù)據(jù),刪除無(wú)效樣本后,共收集1500戶(hù)左右居民12個(gè)月用電數(shù)據(jù)。而后,采用隨機(jī)抽樣的方式,分別抽取長(zhǎng)興、連江縣234戶(hù)、349戶(hù)居民用電數(shù)據(jù),共583戶(hù)居民全年用電數(shù)據(jù)。由于多戶(hù)居民隸屬于同一棟建筑,因此該583戶(hù)居民全年用電數(shù)據(jù)準(zhǔn)確覆蓋本文49棟建筑樣本。最后,戶(hù)用電量除以戶(hù)居住套內(nèi)建筑面積得出戶(hù)單位建筑面積用電量。其中,居住套內(nèi)建筑面積是以1:500地形圖為基準(zhǔn)獲取建筑信息,以網(wǎng)絡(luò)調(diào)查與實(shí)地勘查相結(jié)合方式完善與修正。中高層(單元式)居住建筑以建筑內(nèi)總住戶(hù)95%置信區(qū)間的戶(hù)單位建筑面積用電量均值作為居住建筑能耗強(qiáng)度。單一住戶(hù)的低層住宅則采用該住戶(hù)單位面積用電量作為該居住建筑能耗強(qiáng)度,樣本單位用電詳情如下(圖3)。

圖3 居住建筑用電能耗強(qiáng)度情況Fig.3 Electricity consumption intensity of residential buildings

由于居民建筑逐月用電量具有顯著季節(jié)性,其中1、2月份為當(dāng)?shù)刈罾湓路?7、8月份為當(dāng)?shù)刈顭嵩路?因此,本文以1、2月電耗均值2.12kWh m-2月-1為最冷月份能耗期能耗強(qiáng)度,以7、8月電耗均值3.19kWh m-2月-1為最熱月份能耗期能耗強(qiáng)度,以12個(gè)月電耗均值2.10kWh m-2月-1為全年能耗強(qiáng)度。

2 研究結(jié)果

2.1 浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)空間形態(tài)與居住建筑能耗的相關(guān)性分析

浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)空間形態(tài)(不分地區(qū))與居住建筑能耗的Spearman相關(guān)性分析結(jié)果如下(表3),為簡(jiǎn)化表格,僅注明各空間形態(tài)指標(biāo)與建筑能耗具有相關(guān)性的時(shí)期與對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)半徑。具體如下：

表3 浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))空間形態(tài)與各時(shí)段建筑能耗相關(guān)性檢驗(yàn)Table 3 Correlation test of spatial morphology and building energy consumption in various periods of county-level cities and towns (regardless of region)in Zhejiang and Fujian

(1)在200—1800m半徑范圍內(nèi),均有空間形態(tài)指標(biāo)與最熱月份能耗期能耗呈現(xiàn)相關(guān)性,指標(biāo)有道路密度、開(kāi)發(fā)密度、開(kāi)放空間率、水面率、綠地率、土地利用混合度。僅有水面率在600—800m半徑范圍內(nèi)與最冷月份能耗期能耗呈現(xiàn)相關(guān)性。

(2)在與最熱月份能耗期能耗具有相關(guān)性的指標(biāo)中,道路密度與其相關(guān)性最為密切,在400—1800m半徑范圍內(nèi)均與最熱月份能耗期能耗呈正相關(guān)；綠地率與開(kāi)放空間率分別在200—800m、1400—1800m半徑范圍內(nèi)與最熱月份能耗期能耗呈負(fù)相關(guān)；土地利用混合度、開(kāi)發(fā)密度、水面率分別在在1600—1800m、1400m、800m半徑范圍內(nèi)與最熱月份能耗期能耗呈正相關(guān)。

(3)水面率在800m半徑范圍內(nèi)同時(shí)與最熱、最冷月份能耗期能耗呈正相關(guān)。

2.2 長(zhǎng)興縣、連江縣空間形態(tài)與居住建筑能耗的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步明確地區(qū)差異的影響,分別開(kāi)展長(zhǎng)興、連江縣空間形態(tài)指標(biāo)與居住建筑能耗的Spearman相關(guān)性分析,結(jié)果如下。

長(zhǎng)興縣空間形態(tài)指標(biāo)與居住建筑能耗的相關(guān)性分析(表4)：

表4 長(zhǎng)興縣空間形態(tài)與各時(shí)段建筑能耗相關(guān)性檢驗(yàn)Table 4 Correlation test between the spatial form of Changxing County and the building energy consumption in each period

(1)在200—1800m半徑范圍內(nèi)均有空間形態(tài)指標(biāo)與能耗相關(guān),指標(biāo)包括道路密度、開(kāi)發(fā)密度、容積率、水面率、綠地率、水岸密度、土地利用混合度。

(2)同類(lèi)型空間形態(tài)指標(biāo)對(duì)能耗具有相同的正負(fù)效應(yīng),且不同時(shí)期段敏感性不同?？臻g形態(tài)、建設(shè)強(qiáng)度類(lèi)指標(biāo),如道路密度、開(kāi)發(fā)密度、容積率均與能耗呈正相關(guān),且容積率與能耗呈正相關(guān)時(shí)期為全年、最冷月份能耗期,開(kāi)發(fā)密度則較多出現(xiàn)在最熱月份能耗期；城市綠化類(lèi)、土地利用類(lèi)指標(biāo),如水面率、綠地率、水岸密度、土地利用混合度均與能耗呈負(fù)相關(guān),且水面率、水岸密度與能耗呈負(fù)相關(guān)時(shí)段分別為最冷、最熱月份能耗期。

(3)開(kāi)發(fā)密度、綠地率與建筑能耗相關(guān)性結(jié)果較為顯著。即在400—1800m半徑范圍內(nèi),開(kāi)發(fā)密度與最熱月份能耗期能耗呈正相關(guān),綠地率與全年、最熱月份能耗期能耗均為負(fù)相關(guān)。

(4)容積率、水岸密度、土地利用混合度均只在一個(gè)特定尺度上顯示出與建筑能耗的相關(guān)性,其尺度范圍分別為200m、1000m和1200m。

連江縣空間形態(tài)指標(biāo)與居住建筑能耗的Spearman相關(guān)性分析(表5)：

表5 連江縣空間形態(tài)與各時(shí)段建筑能耗相關(guān)性檢驗(yàn)Table 5 Correlation test of Lianjiang County′s spatial form and building energy consumption in each period

(1)空間形態(tài)指標(biāo)與能耗相關(guān)的尺度集中于200m、800—1000m、1400—1600m半徑范圍內(nèi),具有非連續(xù)性。

(2)涉及空間形態(tài)指標(biāo)較少,僅包括水面率、土地利用混合度2個(gè)指標(biāo)。其中,水面率與建筑能耗呈相關(guān)性的尺度限定在800m半徑范圍內(nèi)。土地利用混合度與建筑能耗呈相關(guān)性的尺度限定在200m、1000m、1400—1600m半徑范圍內(nèi)。

(3)水面率、土地利用混合度均與全年、最冷月份能耗期能耗呈正相關(guān)。

2.3 地區(qū)差異與相關(guān)性隨尺度變化規(guī)律分析

結(jié)合2.1、2.2分析,得出浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))與長(zhǎng)興、連江空間形態(tài)指標(biāo)與建筑能耗的相關(guān)性具有以下地區(qū)差異：

(1)水面率、土地利用混合度為共性指標(biāo)。但在不同地區(qū)呈現(xiàn)相關(guān)性的尺度不同。在浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))分析中,以上兩個(gè)指標(biāo)與能耗相關(guān)性尺度限定分別在600—800m、1600—1800m半徑范圍內(nèi)；在長(zhǎng)興縣分析中,以上兩個(gè)指標(biāo)與建筑能耗相關(guān)性尺度分別在1200—1800m、1200m半徑范圍內(nèi),在連江縣分析中,以上兩指標(biāo)與建筑能耗相關(guān)性尺度分別在800m和200m、1000m、1400—1600m半徑范圍內(nèi)。

(2)開(kāi)放空間率為浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))的特性指標(biāo),在1400—1800m半徑范圍內(nèi)與居住建筑能耗呈負(fù)相關(guān)。該相關(guān)性在長(zhǎng)興、連江相關(guān)性比較中均未體現(xiàn)。

(3)浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))與能耗相關(guān)的指標(biāo)中,雖然部分指標(biāo)也分別與長(zhǎng)興、連江居住建筑能耗具有相同正負(fù)效應(yīng),但在呈現(xiàn)相關(guān)性的尺度、能耗時(shí)期上具有差異。以道路密度為例,道路密度是浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))與長(zhǎng)興的共性指標(biāo)。在浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))中,道路密度在400—1800m與最熱月份能耗期能耗呈正相關(guān),在長(zhǎng)興中,道路密度在400m、800—1000m半徑范圍內(nèi)分別與最熱月份能耗期、全年能耗呈正相關(guān)。

為進(jìn)一步探討空間形態(tài)與能耗相關(guān)性隨尺度變化規(guī)律,整理200—1800m半徑緩沖區(qū)內(nèi)空間形態(tài)指標(biāo)與最熱、最冷月份能耗期及全年居住建筑能耗相關(guān)性(圖4),具體如下：

圖4 不同尺度建筑能耗強(qiáng)度相關(guān)性變化趨勢(shì)圖 Fig.4 Correlation trend diagram of building energy intensity of different scales

(1)浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))時(shí),空間形態(tài)指標(biāo)在800m半徑范圍內(nèi)與能耗具有相關(guān)性的結(jié)果最多,能耗對(duì)空間形態(tài)最為敏感性。

(2)獨(dú)立整理長(zhǎng)興、連江空間形態(tài)與能耗相關(guān)性結(jié)果,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)興、連江分別在1000—1200m和800—1000m、1400m半徑范圍內(nèi)出現(xiàn)相關(guān)性結(jié)果較多。

2.4 空間形態(tài)與居住建筑能耗的強(qiáng)度分析

為了進(jìn)一步分析空間形態(tài)對(duì)居住建筑能耗強(qiáng)度的影響,本文將建筑能耗與空間形態(tài)指標(biāo)在SPSS 22.0中進(jìn)行逐步多元線(xiàn)性回歸分析。其中,以最冷、最熱月份能耗期和全年能耗強(qiáng)度作為3組因變量,將與其具有相關(guān)性的空間形態(tài)指標(biāo)作為自變量,引入回歸模型。逐步線(xiàn)性回歸模型不僅可以解決共線(xiàn)性問(wèn)題,且可以篩選出關(guān)鍵形態(tài)因子。根據(jù)共線(xiàn)性診斷,當(dāng)自變量的容忍度(容許值)>0.1,VIF<10的范圍,表明自變量之間沒(méi)有共線(xiàn)性問(wèn)題。模型具體如下(表6)：

表6 回歸模型分析表Table 6 Regression model analysis table

(1)浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))空間形態(tài)與最熱月份能耗期能耗強(qiáng)度線(xiàn)性回歸方程的顯著性(P<0.05),方程為：

Y1=12.905X1+9.476X2-12.321X3+11.141

式中,Y1為最熱月份能耗期能耗強(qiáng)度,X1為1000m-道路密度；X2為800m-水面率；X3為1600m-開(kāi)放空間率；

(2)連江空間形態(tài)與最冷月份能耗期能耗強(qiáng)度線(xiàn)性回歸方程的顯著性(P<0.05),方程為：

Y2=4.187X1+1.809

式中,Y2為最冷月份能耗期能耗強(qiáng)度(連江),X1為800m-水面率；

3 討論

3.1 空間形態(tài)對(duì)居住建筑能耗影響的最佳尺度選擇

目前,相關(guān)研究已證實(shí)城市形態(tài)可影響約10%—30%的建筑能耗[20—21]。但已有研究主要集中街區(qū)尺度[22],未能驗(yàn)證空間形態(tài)對(duì)居住建筑能耗影響的最佳尺度選擇。

相關(guān)城市風(fēng)、熱環(huán)境研究表明,城市開(kāi)發(fā)密度、道路密度可表征城市建設(shè)強(qiáng)度,開(kāi)發(fā)密度、道路密度越大的區(qū)域,往往是城市建設(shè)完善性高、人流密集的中心地段,是熱島效應(yīng)的高發(fā)區(qū),聚集的居民生活行為方式所消耗的能耗較大[23—24],因此,開(kāi)發(fā)密度、道路密度與最熱月份能耗期能耗呈正相關(guān)；開(kāi)放空間率可表征建筑周邊開(kāi)放程度,其值越大,越易于熱空氣的自由交換[23],因此,開(kāi)放空間率往往與最冷、最熱月份能耗期能耗分別呈正、負(fù)相關(guān)。綠化、水體有利于降低建筑外環(huán)境溫度[25—30]。本文進(jìn)一步明確其低碳效應(yīng)的最佳尺度選擇(表7)。

表7 最佳尺度選擇表Table 7 Selection of the valid scale

值得注意的是,浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))分析中,所識(shí)別的指標(biāo)及其最佳尺度具有一定普適意義,與學(xué)界普遍認(rèn)識(shí)也較為吻合。以綠地率為例,綠地率在200—800m半徑范圍內(nèi)與能耗具有相關(guān)性,800m半徑范圍為其低碳效應(yīng)空間臨界值。究其原因,600m為我國(guó)城市街區(qū)長(zhǎng)度臨界值[31]。一般而言,街區(qū)具有較高的綠化水平。而50—200m為浙閩地區(qū)植被、水體增濕降溫的有效影響距離[32—33],因此,綠地率以800m為其低碳效應(yīng)空間臨界值有一定科學(xué)依據(jù)。同時(shí),由于浙閩地區(qū)夏季普遍高溫,隨著緩沖區(qū)半徑增大,綠地率對(duì)居住建筑室內(nèi)用能的影響將逐漸減弱。

長(zhǎng)興、連江相關(guān)性分析中,所識(shí)別的指標(biāo)及其最佳尺度則與縣域城鎮(zhèn)地區(qū)特色密切相關(guān)。

首先,就長(zhǎng)興縣而言：綠地率、開(kāi)發(fā)密度兩個(gè)指標(biāo)與長(zhǎng)興縣建筑能耗相關(guān)性較為顯著。究其原因,作為2008年“國(guó)際花園城市”、2019年中國(guó)旅游百?gòu)?qiáng)縣市之一、2020年中國(guó)工業(yè)百?gòu)?qiáng)縣之一,長(zhǎng)興縣城鎮(zhèn)綠化水平較高、土地開(kāi)發(fā)利用整體性強(qiáng)。并且,由于長(zhǎng)興縣位于低山丘陵向平原過(guò)渡地區(qū),地勢(shì)平坦,具有平原城市相對(duì)均質(zhì)的空間特征[34]。因此,綠地率與開(kāi)發(fā)密度能夠在400—1800m這一連續(xù)尺度范圍中呈現(xiàn)與建筑能耗的相關(guān)性。

其次,就長(zhǎng)興、連江共有指標(biāo)水面率、土地利用混合度的不同表現(xiàn)而言：

水面率與長(zhǎng)興縣建筑能耗在較大尺度(1200—1800m)相關(guān),與連江縣建筑能耗在較小尺度(800m)相關(guān)。究其原因,首先,筆者在比較兩縣水文環(huán)境后發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)興縣水文連通度與河流總長(zhǎng)較高,其水體連續(xù)性、暢通能力較好[35—36],城鎮(zhèn)整體水文環(huán)境優(yōu)勢(shì)明顯；其次,長(zhǎng)興位于夏熱冬冷地區(qū),具有冬季防寒的建筑設(shè)計(jì)要求[37],建筑氣候區(qū)的差異有可能使長(zhǎng)興建筑保溫層效果優(yōu)于連江。因此,長(zhǎng)興居住建筑能耗更多受到大尺度建成區(qū)環(huán)境的影響,而連江居住建筑能耗更多與微氣候相關(guān)。

土地利用混合度與長(zhǎng)興縣(1200m)、連江縣(1000m、1400—1600m)均在較大尺度上具有相關(guān)性,但分別呈負(fù)、正相關(guān)。一般認(rèn)為,土地利用混合度越高的地區(qū),土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度越大、基礎(chǔ)設(shè)施越完善,越有利于鼓勵(lì)居民綠色出行,降低居家用能時(shí)長(zhǎng)；但這些地區(qū)的居民往往也具有相對(duì)高能耗的行為模式,具有更高的居家用能頻率[38—39]。因此,土地利用混合度對(duì)長(zhǎng)興、連江居住能耗相關(guān)性的正負(fù)差異,有可能表現(xiàn)了兩縣居民生活方式的差異。且目前土地利用混合度測(cè)度方式多樣[40],本文計(jì)算方法聚焦用地類(lèi)型多樣性,對(duì)于土地利用可達(dá)性、兼容性的解析尚有不足,將在后續(xù)研究中進(jìn)一步討論。

3.2 空間形態(tài)與居住建筑能耗相關(guān)性的地域共性與地區(qū)特性

本文研究結(jié)果表明,浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)(不分地區(qū))空間形態(tài)與長(zhǎng)興、連江空間形態(tài)的低碳效應(yīng),具有地域共性與地區(qū)特性。

地域共性表現(xiàn)為：在相關(guān)性分析中,識(shí)別出水面率、土地利用混合度共性指標(biāo)。但也識(shí)別出開(kāi)放空間率這一在浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)分析中呈現(xiàn)相關(guān)性,在長(zhǎng)興、連江分析時(shí)均不具有相關(guān)性的指標(biāo)。而根據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)果,水面率、開(kāi)放空間率直接影響浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)最熱月份能耗期能耗強(qiáng)度。

地區(qū)特性表現(xiàn)為3方面：(1)水面率、土地利用混合度這兩共性指標(biāo),在長(zhǎng)興、連江呈現(xiàn)相關(guān)性結(jié)果與尺度不同。在長(zhǎng)興分析中,具有相關(guān)性尺度分別為1200—1800m、1200m半徑范圍內(nèi)；在連江分析中,具有相關(guān)性尺度分別為800m和200m、1000m、1400—1600m半徑范圍內(nèi)。(2)除上述兩個(gè)指標(biāo)外,不分地區(qū)分析中識(shí)別出的指標(biāo),與長(zhǎng)興或連江識(shí)別出的指標(biāo)均有重疊,但在具有相關(guān)性的尺度上也不盡相同。(3)在長(zhǎng)興相關(guān)性分析中,特性指標(biāo)為容積率、水岸密度。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

(1)浙閩地區(qū)縣域城鎮(zhèn)中,與能耗強(qiáng)度有關(guān)聯(lián)的空間形態(tài)指標(biāo)為道路密度、開(kāi)發(fā)密度、開(kāi)放空間率、水面率、綠地率、土地利用混合度。其中,道路密度在400—1800m半徑范圍內(nèi)均呈現(xiàn)與建筑能耗相關(guān)性特征。1000m-道路密度、800m-水面率、1600m-開(kāi)放空間率為影響最熱月份能耗期能耗強(qiáng)度的關(guān)鍵形態(tài)因子。

(2)有助于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)興縣低碳發(fā)展的指標(biāo)為：道路密度、開(kāi)發(fā)密度、容積率、水面率、綠地率、水岸密度、土地利用混合度,其最佳尺度選擇分別為400m、400—1800m、200m、1200—1800m、400—1800m、1000m、1200m。在一定程度上反映了長(zhǎng)興縣地勢(shì)平坦、水系發(fā)達(dá)、城鎮(zhèn)化進(jìn)程快、經(jīng)濟(jì)與綠化水平高的基本特征。

(3)有助于實(shí)現(xiàn)連江縣低碳發(fā)展的指標(biāo)為水面率、土地利用混合度。其最佳尺度選擇分別為800m和200m、1000m、1400—1600m。800m-水面率為影響連江最冷月份能耗期能耗強(qiáng)度的關(guān)鍵形態(tài)因子。

(4)空間形態(tài)指標(biāo)與建筑能耗相關(guān)性的數(shù)量峰值出現(xiàn)在建筑周邊800m半徑范圍內(nèi)。其中,長(zhǎng)興縣側(cè)重1000—1200m半徑范圍,連江縣側(cè)重800—1000m和1400m半徑范圍。

4.2 建議

基于以上發(fā)現(xiàn),提出3個(gè)建議：

(1)關(guān)注15 min社區(qū)生活圈的低碳規(guī)劃設(shè)計(jì),探索不同尺度下的空間形態(tài)碳效益影響機(jī)制及相互關(guān)系。本文識(shí)別出建筑周邊800—1000m半徑范圍是通過(guò)城市設(shè)計(jì)改善居住建筑能耗的最佳尺度。該范圍大致對(duì)應(yīng)于15 min社區(qū)生活圈尺度。而我國(guó)低碳領(lǐng)域的法規(guī)、技術(shù)研究主要圍繞城區(qū)與街區(qū)尺度,因此在15分鐘社區(qū)生活圈規(guī)劃建設(shè)中突出低碳評(píng)價(jià)與管理內(nèi)容,將有利于城鎮(zhèn)形態(tài)的整體優(yōu)化。并建議選用道路密度、開(kāi)發(fā)密度、水面率、綠地率等指標(biāo)進(jìn)行建設(shè)引導(dǎo)。

(2)提升綠地率是居住建筑節(jié)能減排的有效途徑,水面率對(duì)居住建筑能耗的影響具有明顯的地域差異。本文發(fā)現(xiàn),水面率與長(zhǎng)興縣建筑能耗在較大尺度(1200—1800m)呈負(fù)相關(guān),與連江縣建筑能耗在較小尺度(800m)呈正相關(guān)。即在連江縣,居住建筑周邊水面規(guī)模越大,建筑能耗越高。出現(xiàn)這一結(jié)果,可能是由于城鎮(zhèn)自然環(huán)境不同,導(dǎo)致水體維護(hù)的成本不同,尤其是中小尺度景觀水體維護(hù)的耗電量有差異。換言之,即使是應(yīng)用水面率這類(lèi)學(xué)界公認(rèn)可行的控碳指標(biāo)進(jìn)行碳效益評(píng)估,也應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀?、社?huì)、經(jīng)濟(jì)背景,確定控碳指標(biāo)的適用尺度與正負(fù)性。

(3)土地利用混合度可用于評(píng)估場(chǎng)地的節(jié)能減排潛力。土地利用混合度被視為衡量綠色出行意愿的重要指標(biāo),土地利用混合度越高,越有利于降低交通能耗。但本文與相關(guān)系列研究均發(fā)現(xiàn),目前我國(guó)土地利用混合度較高的區(qū)域往往也是城市建設(shè)水平較好的區(qū)域,其居民具有高收入、高消費(fèi)的特征與相對(duì)高碳行為模式,土地利用混合度更多呈現(xiàn)與居住建筑能耗的正相關(guān)關(guān)系。因此,可以考慮應(yīng)用土地利用混合度指標(biāo)評(píng)估場(chǎng)地節(jié)能減排潛力。并且,可嘗試在土地利用混合度較高的建成區(qū)域,設(shè)立低碳生活先行示范區(qū),通過(guò)引進(jìn)節(jié)能電器、優(yōu)化建筑材料、推廣家庭能源可視化、精細(xì)化管控等方式[41—42],提高居民低碳生活意識(shí),從而降低建筑運(yùn)行能耗。