以熱環境優化為目標的控制性詳細規劃編制技術★

王 頻 羅瑜斌

(東莞理工學院，廣東 東莞 523000)

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·規劃·建筑·

以熱環境優化為目標的控制性詳細規劃編制技術★

王 頻 羅瑜斌

(東莞理工學院，廣東 東莞 523000)

通過分析控制性詳細規劃傳統指標與熱環境影響因子的關系，在建筑密度、容積率和綠地率等指標的基礎上，提出天空角系數、不透水率、綠化覆蓋率等熱環境評估補充指標，并運用計算機數值模擬方法DUTE和Fluent，模擬限定條件下的容積率獎勵案例對近地面風場、溫度場的影響，直觀地展示容積率獎勵機制在熱環境控制方面的價值，為控規編制技術提供新的思路。

熱環境，控制性詳細規劃，評估指標，容積率獎勵

1 概述

城市規劃編制辦法指出編制城市規劃要體現資源節約、環境友好的原則?？刂菩栽敿氁巹澥俏覈巹濗w系中承上啟下的關鍵性層次。傳統控規并無直接反映城市熱環境控制的具體要求，其編制技術有擴展和完善的空間。隨著城市發展，城市被人工下墊面不斷地填充，空間形態發生巨大的變化，不透水面積比例、街道高寬比和表面粗糙度的失控[1]加劇了城市熱環境的惡化。控規是城市建設行為的直接依據，影響著城市熱環境的控制。一些研究從城市生態與氣候角度出發，對控規編制提出了新的要求[2]。

將熱環境優化的目標分解到控規指標中，探析以熱環境優化為目標的控規指標，尋求降低城市熱島強度的有效途徑，為控規編制方法提供新的思路，這是本文的主要研究目的。

2 城市熱環境的影響因素

影響城市熱環境的因素中，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]。空間幾何形態既影響太陽輻射吸收與長波輻射散熱，也影響風速和對流換熱，進而影響溫度場；下墊面物性主要通過下墊面對太陽輻射的吸收、反射及蒸騰散熱影響溫度場；人為排熱主要通過熱交換作用對空氣起增溫作用。

城市熱環境研究的空間尺度主要包括城市尺度、街區尺度等。后者研究成果適用于控規、城市設計等階段，研究側重空間幾何與下墊面物性對熱環境的影響，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[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，要完整評估街區或地塊的室外熱環境，影響因子需涵蓋幾部分內容：建筑實體的一維(如建筑密度)與多維形態(如容積率與建筑高度)、開敞場地的一維(如空地率)與多維形態(如天空角系數)、開敞場地的一維(如綠地率與水體面積比)與多維屬性(如綠色容積率)。

3 基于熱環境控制的控規評估指標

傳統控規與熱環境主要影響因子重合的指標包括：建筑密度、容積率和綠地率。不過，僅靠三個指標進行熱環境控制是不夠的，還缺少反映開敞場地多維形態和屬性等相關指標。

經過比較，初步提出熱環境評估補充指標，包括天空角系數、不透水率、綠化覆蓋率，分別反映開敞場地的多維形態、開敞場地的一維屬性和多維屬性。評估指標及對熱環境的影響如表1所示。

表1 評估指標及對熱環境的影響

4 以熱環境優化為目標的容積率獎勵機制

容積率獎勵機制鼓勵開發者增加公共服務以獲得容積率獎勵，為公眾爭取更多開放休閑場地[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，均導致天空角系數減小，會導致日間氣溫降低，夜間氣溫升高。增加的公眾活動場地主要有不透水地面、透水地面和綠地三種形式，后兩者能對近地面溫升起較好的抑制作用。

因此，若以熱環境優化作為規劃控制目標，在利用容積率獎勵機制進行規劃引導時，應限定在熱環境控制重點為日間的地段，且限定公眾活動場地的屬性。

4.1 案例模擬及分析

為了更直觀了解容積率獎勵機制在熱環境控制方面的價值，本文通過計算機數值模擬軟件模擬限定條件下的容積率獎勵案例。首先建立基本工況basic-0：設定模擬對象為尺寸200 m×200 m的商務辦公地塊，內有三座高60 m的建筑且無綠地，容積率為3.47。接著建立對比工況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(見圖1)。

運用集總參數模型DUTE對工況近地面氣溫與熱島強度進行計算，運用分布參數模型Fluent對工況日間高溫時段的風場和溫度場進行計算。計算地點為廣州，時間為7月21日。模型內邊界條件的設置等參考相關資料[14]。

從模擬結果看，容積率通過影響陰影率和太陽輻射吸收量而影響溫升狀況(見圖2)，還改變建筑物周邊風速大小。從圖3，表2可以看出，增加建筑高度增大了樓宇間風速，氣溫也有所降低。同時，增加綠地的蒸騰散熱作用也起到降溫效果。從行人高度模擬結果看，提高容積率、增加綠地面積確實能夠對近地面熱環境的改善起一定作用。

表2 各工況模擬結果對比 ℃

4.2 適用條件總結

從熱環境控制角度看，容積率獎勵機制適用于白天活動量較大的公建用地，尤其是以商業商務辦公等城市地段；獎勵條件是建設透水地面為主的公眾活動場地，尤其推薦綠色容積率較大的綠地場地；獎勵措施是通過適當提高建筑高度(而非大幅增加建筑密度)提高地塊容積率。另外，獎勵的比例和上限需要根據當地實際情況，與人口容量、空間環境等協調。

5 結語

本文在建筑密度、容積率和綠地率三個指標的基礎上，提出天空角系數、不透水率、綠化覆蓋率作為補充評估指標，接著運用數值模擬方法模擬限定條件下的容積率獎勵案例對近地面風場、溫度場的影響，直觀展示容積率獎勵機制在熱環境控制方面的價值，為控規編制技術提供新的思路。

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2016-06-13

王 頻(1986- )，女，博士，講師

1009-6825(2016)24-0001-03

TU984

A

★：東莞理工學院博士科研啟動基金(項目編號：ZJe20151204)；廣東省自然科學基金(項目編號：2016A030313132)