高校校園環境不同灰空間夏季小氣候及舒適度

楊芳絨，任 娟，杜 佳，蘇 芳

（河南農業大學林學院，河南 鄭州 450002）

大學校園是不同年級學生戶外活動的第一空間，由于學生多層次、分類別交流的需求，半開敞的小空間利用率最高，在空間分類中，它屬于環境灰空間的范疇。“灰空間”的概念最初由日本建筑師黑川紀章提出來，一方面指色彩，另一方面指室內外的過渡空間。一般來說，就是半室內、半室外、半封閉、半開敞、半私密、半公共的中介空間。對校園灰空間的研究，是校園空間定量化研究的主要問題之一。

1 研究地區與研究方法

1.1 研究區概況

鄭州大學新校區位于鄭州市區西北方向的高新技術開發區，周邊高樓較少。鄭州市位于河南省中部偏北，112°42′～114°14′E，34°16′～34°58′N，北臨黃河，西依嵩山，東南為廣闊的黃淮平原。鄭州地區屬暖溫帶大陸性氣候，四季分明，年平均氣溫14.4℃。7月最熱，平均27.3℃；1月最冷,平均0.2℃；年平均降雨量640.9 mm，無霜期220天，全年日照時間約2 400 h。

1.2 樣點選擇

以典型性、代表性和可行性為原則，選擇鄭州大學新校區5種典型的灰空間，即底層架空空間、室外連廊、屋頂花園、庭院、校園邊界各一個點作為研究對象，以入口開闊的啟明廣場作為對照點。考慮到學生經常活動的場所需求，研究地選擇了以下6個樣地：①樣地A：屋頂花園——南核心教學區內逐級退臺式屋頂花園。此花園大概有2/3為硬化鋪裝，綠化結構單一，為學生晨讀的主要場所。②樣地B：室外連廊——北核心教學區內連接教學樓之間的4層室外連廊。連廊的主要作用是交通，還可以作為課余學生休息交談的場所。連廊兩側有豐富的植物群落。③樣地C：庭院——北核心教學區內圍合的庭院空間。此庭院有豐富的景觀要素，有利于師生們在此放松緊張疲勞的神經。④樣地D：底層架空空間——南核心教學區的底層架空空間。它作為核心教學區的入口休憩廣場，既是人們進行交往和休息的重要場所，又能增加校園空間的層次感。⑤樣地E：校園邊界——東入口以南的校園邊界。這是一個圍墻融入植物中的校園邊界，用景觀植物減弱硬質邊界，使校園邊界變成一個感受到陽光、空氣和自然的充滿記憶的灰空間。⑥樣地CK：啟明廣場——圖書館前的啟明廣場。此廣場主要為硬質鋪裝，功能更多的是禮儀性，也是校園與城市間的過渡空間。

1.3 測定指標及方法

使用便攜式氣象計Kestrel NI4000測定空氣溫度(℃)、相對濕度(%)，其中空氣溫度、相對濕度的測定高度距地面1.5 m。對每個空間利用1/2十字中點法，在2010年7月25～31日晴朗無風的情況下，連續7 天在10:00～15:00每隔1小時測定每個樣點的溫度、相對濕度等小氣候指標。

采用Microsoft Excel與DPS3.01軟件，繪制研究區5種灰空間的溫度、相對濕度，進行統計分析及方差顯著性檢驗，得出不同灰空間的主要空間特征與小氣候生態效應的關系，以及各空間類型對小氣候的影響效果。

1.4 人體舒適度評價方法

人類的健康受氣候、天氣因素的影響非常大，當周圍的溫度、濕度、風、太陽輻射、氣壓等氣象因子發生顯著變化時，對一些人的身體健康就會產生影響。國內外許多研究表明，在所有的氣象要素中，溫度、濕度對人體的感覺影響最大。

人體舒適度最早起源于國外，隨著計算機技術的發展，學者們又提出了更復雜的熱量平衡模型，廣泛應用到室內氣候適宜度研究、人體舒適度預報和城市規劃指導等方面。為綜合考慮溫度和濕度對人體舒適度的影響，該研究選用美國國家氣象局用于夏季舒適度以及工作時數預報的溫濕指數（Thermal Hum idity Index,THI）,即小環境人體舒適度的指數，其計算公式如下：

式中，THI指溫濕指數，T為環境空氣溫度（℃），RH為空氣相對濕度(%)。THI與人體舒適度的劃分標準如表1所示。

2 結果與分析

2.1 不同灰空間類型的溫度比較

由圖1可以看出，鄭州大學新校區5種灰空間類型間的夏季溫度差異較明顯，屋頂花園的溫度最高，為（35.95±1.25℃，底層架空空間的最低，僅為（32.81±1.31）℃，室外連廊、庭院和校園邊界的平均溫度分別為（33.53±1.37℃、（33.83±1.32℃、（34.28±1.82℃，而對照啟明廣場的溫度為（36.33±1.22℃。屋頂花園的溫度與啟明廣場無顯著性差異（P＞0.05），底層架空空間、室外兩廊和庭院的溫度都與啟明廣場存在顯著差異（P＜0.05）。由此可見，在炎熱的夏季，這3類灰空間的降溫效果極明顯，而屋頂花園的降溫效果則不明顯。

表1 溫濕指數（THI ）與人體舒適度對照

研究表明，環境溫度與人體生理功能密切相關，當環境溫度高于28 ℃時，人們就會有不舒適的感覺，溫度再高時就易導致中暑、煩躁、精神紊亂；頻繁持續的高溫還可引發一系列的疾病，特別是導致腦血管、心血管和呼吸系統疾病的發生率增加。在炎熱的夏天，中午溫度大多超過35℃，這嚴重影響到了學生的戶外運動，而底層架空空間、室外連廊和庭院卻有著較低的溫度，成為學生戶外活動和學習的較佳選擇。主要原因是三者的建筑格局改變了周圍環境的日照、風向和空氣濕度，形成獨特宜人的小氣候環境；同時其本身又通過周圍地面及墻面等特定地點的風、陽光、輻射等條件改變著該處的微氣候，周圍的喬木也具有較高的綠量，喬木不僅有較好的遮陰作用，而且還通過蒸騰作用吸收大量的太陽輻射熱量，從而降低了周圍的空氣溫度。這些灰空間類型還給廣大師生提供了交通、交流和活動的場所，這一點在建立人—建筑—自然環境相互和諧的整體自然觀時應充分加以考慮。

2.2 不同灰空間類型的濕度比較

由圖2可以看出，鄭州大學新校區5種灰空間類型中，底層架空空間的平均相對濕度最高，為(47.33±2.05)%，屋頂花園的平均相對濕度最低，為(42.22±2.83)%，室外連廊、庭院和校園邊界的平均相對濕度分別為(46.55±2.13)%、(44.95±1.18)%、(45.78±1.13)%，而對照啟明廣場的平均相對濕度為(41.82±2.12)%。底層架空空間、室外連廊、校園邊界的相對濕度與啟明廣場存在顯著性差異（P＜0.05）。其主要原因是它們都有建筑或喬木的遮蔭，在距離地面十幾米的高空形成一個類似隔離層的界面，有效阻擋了下墊面接受的太陽輻射量，可以保持林下空間有著較高的濕度；這3種灰空間周圍都有大量的植物，植物吸收的太陽輻射能大部分用于蒸發散熱，可增加空氣中的水蒸氣，同時綠色植物對降水具有明顯的截留作用，從而也增加了地面和空氣的濕度。屋頂花園的相對濕度與啟明廣場無顯著性差異（P＞0.05），這是因為屋頂花園采用逐級退臺的形式，硬化鋪裝多，綠地結構單一，大量非透水性硬質地面材料，使得地表濕度較低；加之只有1/3的屋面種植低矮灌木，上方無喬木覆蓋，直接接受太陽輻射，使得低矮灌木的蒸騰水汽迅速被蒸發。這說明底層架空空間、室外連廊、校園邊界都有極好的保濕增濕效果。

2.3 不同灰空間的人體舒適度

根據溫度、相對濕度的統計，以及用溫濕指數公式計算得出：底層架空空間、室外連廊、屋頂花園、庭院、校園邊界、啟明廣場等空間的人體舒適度指數分別為27.5、27.9、29.1、28.0、28.3和29.3。

可以看出，在試驗的時間段，不同類型灰空間的THI值大小排序為：啟明廣場＞屋頂花園＞校園邊界＞庭院＞室外連廊＞底層架空空間。但是，這些灰空間的人體舒適度指數（THI）均高于26.7（很熱），人體感覺很不舒適，其中啟明廣場的舒適度指數接近29.5（酷熱）。在炎熱天氣條件下，這5種灰空間的THI與啟明廣場的比較結果表明，屋頂花園的THI值略低于啟明廣場的THI值，相對于上部無遮擋的啟明廣場而言，屋頂花園可在一定程度上改善人體舒適度；其他4種灰空間類型則遠低于啟明廣場的THI值，說明這4類灰空間的人體舒適感覺佳，可見這4類灰空間在酷熱條件下仍能有效地調節小氣候，提高人體舒適度。

3 結論與討論

（1） 鄭州大學新校區不同灰空間類型對區域小氣候產生明顯的影響。降溫效果順序為：底層架空空間＞室外連廊＞庭院＞校園邊界＞屋頂花園＞鋪裝廣場（啟明廣場）；增濕效果順序為：底層架空空間＞室外連廊＞校園邊界＞庭院＞屋頂花園＞鋪裝廣場（啟明廣場）。

（2） 通過自測數據進行整理分析，采用溫濕指數方法對比分析了這幾種灰空間人體舒適度，得出其舒適度順序為：底層架空空間＞室外連廊＞庭院＞校園邊界＞屋頂花園＞鋪裝廣場（啟明廣場），這將為炎熱夏季師生的學習生活提供有益的參考。

（3） 空間的溫度、相對濕度、舒適度除了受建筑布局和植物影響外，還受建筑層數以及周邊水體等的影響，在此未做詳細探討。在今后的相關研究中，還可以引入太陽輻射、風速、行為心理學、美學等，完善舒適度的評價指標體系，以更好地指導人們的生活實踐。

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