國內外城市綠色空間遮陽標準比較研究

周 越

鮑沁星*

張敏霞

由熱島效應引起的極端天氣頻發，導致了一系列生態、健康、社會問題[1]，改善城市熱環境已迫在眉睫。城市綠色空間常被視為城市冷源，具有調節局部氣溫功能[2]，但現階段中國風景園林行業熱環境標準暫缺，常常會出現場地內部空間熱舒適度不佳的情況。遮陽是應用最廣泛的溫度調節措施，城市環境的直接熱源是太陽短波輻射，通過遮擋和反射太陽輻射就能夠有效降低空氣溫度[3]，因此相關的標準也尤為重要。當前，國內外已出臺多部涉及室外的熱環境設計標準、評價條例，包括遮陽、綠化、通風等多個方面。本文選取其中的遮陽標準，通過比較異同，分析存在差異的主要原因，以期為我國風景園林熱環境設計專項標準的制定研究提供參考。

1 中國城市綠色空間熱環境遮陽標準現狀

目前，我國風景園林領域熱環境設計專項標準尚未出臺，相關內容僅在《城市居住區熱環境設計標準》(JGJ 286—2013)與《中國綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2019)2部國家級標準中有所涉及，并且上述居住區與綠色建筑標準中的熱環境規范主要針對建筑周邊綠地。

住房和城鄉建設部于2013年頒布《城市居住區熱環境設計標準》(JGJ 286—2013)，意為規范并改善城市居住區熱環境，提高居住區環境的熱舒適性，降低建筑能耗[4]。該標準要求居住區采取規定性設計或評價性設計，在規定性設計中單列“遮陽”一節，共含5條具體標準，對戶外綠地空間的遮陽設計做出明確規定。作為強制性條文，目的是有效控制環境受到的太陽輻射，保證戶外活動場所的熱安全性。鼓勵采取喬木類綠化，或以庇護性景觀亭、廊或固定式棚、架、膜結構等的構筑物遮陽方式，或采取綠化和構筑物混合遮陽等方式[4]，并結合我國建筑氣候區劃分和場所特定功能設置不同的遮陽覆蓋率限值。

綠色建筑將生態環保作為最主要目標，在適應氣候和節約能源方面有詳細要求。2019年頒布的最新版《中國綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2019)將綠色建筑的室外熱環境標準列入考評范圍，新增“采取措施降低熱島強度，提高環境舒適度”[5]等規定，其中包含日照、遮陽設計標準和具體指標。該遮陽標準僅針對位于建筑陰影區外的戶外活動場地，包括步道、庭院、廣場、游憩場所和非機動車停車場(不含機動車道和機動車停車場)，必須布置遮陽設施且面積占比達到規定數值。

標準化能為設計實踐提供科學的指導，推動提升風景園林從業人員的專業理論知識，是實現行業可持續發展的重要途徑與“觸點”。當前我國不僅專項標準缺乏，而且相關標準數量較少、涉及要素不完善，沒有形成一套全面、成熟的評價體系。其中，量化指標主要有遮陽覆蓋率、有效遮陽面積占比等，但對于如何控制這些指標沒有給出明確的指導。

2 國外城市綠色空間相關熱環境遮陽標準

國外對于城市綠色空間熱環境的研究起步較早，現已積累了較多理論研究結果與設計規范，主要集中于風景園林可持續評估與綠色建筑評估體系，其中遮陽標準數量較多也最為主要，且這些國家在如何保障場地遮陽上各不相同。美國、澳大利亞、日本等國的氣候差異使熱環境中遮陽標準設置各有側重，處于熱帶、亞熱帶的國家更加著重于夏季的遮陰防曬，而地處溫帶的國家在保證夏季遮陰防曬的同時，冬季也需有足夠的光照。這些國家雖與我國在氣候、社會文化等客觀條件上有所差異，但探究其標準主體思路與制定方式對我國開展熱環境標準研究仍具有啟示作用。

美國SITES(The Sustainable Sites Initiative)用以界定和強調場地開發的可持續性，衡量景觀績效，評估環境、經濟和社會效益[6]，以降低城市熱島效應為目的制定熱環境標準。其遮陽標準規定路面表面材料的太陽反射率(SR)，保證材料有良好的太陽反射效果，并且要求建設方至少每2年對這些表面清潔一次，保證其在運營周期內始終具有良好的反射功能。同為美國標準的LEED-ND《綠色建筑標準》規定，路面材料SR值與SITES規定保持一致。

澳大利亞的GSC-Communities(Green Star Certification Communities Rating Tool)同樣限制遮陽材料周期性，它是由澳大利亞政府機構制定的綠色建筑評估標準(Green Star Certification)針對城市社區尺度的分冊，其遮陽標準規定了遮陽結構(含建筑屋頂)表面材料的太陽反射指數(SRI)，傾斜角越小，受太陽輻射越多，越易聚熱，其材料SRI也隨之升高[7]。新加坡綠色建筑評價標準(BCA-Green Mark)同樣引入這一指標衡量場地內路面和構筑物的遮陽能力。

日本綠色建筑標準CASBEE(Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency)從環境品質和環境負荷2個方面對建筑物進行綜合評價，要求設計中充分考慮建筑外部熱環境及對周邊熱環境影響，在遮陽部分限制場地遮陽措施面積占比。通過種植高大喬木及設置亭子、屋檐或棚架位等結構為建筑陰影區外的場地提供遮陰，綠化投影面與非綠化投影面盡量不重疊，使總投影面積之和占總面積20%及以上[8]；景觀亭、棚架頂部與建筑外表面建議使用反射性良好材料或者綠植覆蓋，且比例達20%，以上2條標準是必要項。

3 中外遮陽標準比較

中外遮陽標準雖然在評價對象的尺度、類型和所屬行業類別上有所差異，但均以降低熱島效應影響、實現可持續性為目標，并且無論是規范條例還是評價標準，都需要落實到一定區域，以量化指標作為評估依據，實現可操作性，因此標準之間具有一定可比性。

3.1 評價方式

標準評價方式基本可分為2種類型，即評級型和非評級型(表1)。前者是采取計分方式完成評價，根據得分評定等級；后者則沒有對各方面設置分值和權重，也不對評價項目進行等級劃分，僅包含規定性和評價性標準。

表1 標準性質分析

3.1.1 評級型

評級型的每一條標準對應不同分值(得分項)，項目必須要達到最低要求(必要項/控制項)，累加所有分值的綜合成績獲得對應等級認證。多數的綠色建筑評估標準均采用此種評價方式，如《中國綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2019)中“住宅建筑周圍綠地遮陽措施面積占比30%、公共建筑10%可得2分；住宅建筑周圍綠地遮陽措施面積占比50%、公共建筑20%可得3分”[5]，設有控制項與評分項(含提高與創新加分項)，控制項評定結果為達標或不達標；評分項和加分項的評定結果為分值，最終計算多項總分。當滿足全部控制項要求時，等級為基本級；當總得分分別達到60、70、85分且應滿足基本要求時，等級分別為一、二、三星級。LEED是最早采取此類評價方式的標準體系，從目前其在可持續領域獲得的認可度看，影響力廣且已經形成一套成熟的評價模式。這種評分分級的方式有利于項目之間進行比較，有助于發揮優秀項目的示范作用和激勵效應[9]。

3.1.2 非評級型

非評級型標準則不對項目進行評分，僅依據項目各方面是否符合既定標準而做出評判。我國《城市居住區熱環境設計標準》(JGJ 286—2013)的規定性標準分為4個方面：通風、遮陽、滲透與蒸發、綠地與綠化，為強制性條文，在項目詳細規劃設計階段使用，需依照標準嚴格執行。本文所述的遮陽標準均屬此類，詳細規定了各單項應達到的量化標準，因此對于單項指標的評價結果只有“合格/不合格”，不存在評級的中間狀態。評價性標準依據濕球黑球溫度指數(Wet Bulb Globe Temperature，WBGT)和平均熱島強度計算公式對項目熱環境進行評估，但執行時仍需同時符合部分規定性標準。該標準只有單項評價指標，缺乏系統的評估體系。

3.2 單項指標

各標準在指標選取和設置上基本按遮擋與反射太陽輻射分為2類，每類標準都選取了2種及以上的量化指標。其中，遮擋覆蓋指標中應用最廣的是遮陽覆蓋率和綠化遮陽覆蓋率，反射指標較常見的是材料太陽反射指數(SRI)和太陽反射率(SR)。

3.2.1 遮擋覆蓋指標

遮陽覆蓋率是指設有遮陽設施(含綠化)的面積占場地總面積的比值，是被采用頻率最高的量化指標。近年來，隨著經濟和技術的發展，遮陽手法種類繁多，除了基礎的綠化遮陰，還充分利用亭、廊、假山和固定式棚、架、膜結構，景觀小品等構筑物，一般的城市綠地項目比較容易達到標準所設指標(表2)。國內的2部標準均考慮了場地的特殊功能，分別設置了不同限值，而美、日的標準則未對功能區有所區分，只規定了一個場地平均值。從限值方面來看，戶外綠地的遮陽覆蓋率閾值為10%～50%，美國與中國均受季風和海洋影響，氣候條件大致相似，其量化指標略高于我國；日本與中國北方地區緯度位置、氣候相似，其指標與我國I、II、VI、VII建筑氣候區基本一致；遮陽能在夏季起到有效的局部降溫作用，氣候越炎熱降溫效果越明顯，因此我國南部夏熱冬冷地區和溫和地區的閾值高于寒冷、嚴寒地區，此外人群使用頻率高的戶外場地，夏季遮陽的要求愈高。

表2 各標準遮擋量化指標比較

綠化遮陽覆蓋率是指采用綠化形式進行場地遮陽的面積占比。綠化植物不但能有效阻擋太陽輻射，還兼具美化、凈化環境功能。植物葉片的蒸騰作用吸收表面熱能，減少了太陽輻射量；植物的遮擋特性，使得到達地面及樹冠下的日照強度大大減弱。綠化遮陽可以帶來明顯的降溫效應，植物覆蓋的地面、墻面、屋面能形成次級氣候梯度，可以減少圍護空間與周圍空氣的熱交換，維系環境熱濕平衡，營造舒適的熱環境[10]。各標準的指導說明中也明確提出，場地應種植高大喬木、攀緣植物等能為場地提供陰影的植物種類。我國居住區熱環境標準規定了植物的葉面積指數必須大于3.0[4]，美國LEEDND中提出喬木的冠幅≥20英尺(約6m)[11]，方可認為其真正具有遮陽效果。

3.2.2 反射指標

各標準中衡量材料反射效果的指標為太陽反射指數(SRI)①和太陽反射率(SR)②(表3)。到達地面的太陽輻射主要是短波輻射，其中紅外線是導致溫度升高的主要原因，所以若想降低表面溫度，應著重選擇在紅外線部分反射率高的表面材料或涂層材料[3]。太陽反射指數(SRI)是一種材料反射率和發射率的綜合度量，太陽反射率(SR)受顏色影響，顏色越淺，反射率越大，但太淺會導致眩光現象，一般宜采用淺灰或褐色作為表面顏色。材料發射率(TE)③也對溫度有一定影響，路面材料發射率一般在80%或更高[12]。澳大利亞GSC中對不同傾斜角的屋頂設置了不同的SRI限值，當傾斜角大于15°時，其材料SRI至少為34；而當傾斜角小于15°時，其材料SRI則至少為64[7]。新加坡BCA-Green Mark對屋頂和路面作了區分，規定屋頂SRI不得低于40，路面SRI不得低于39[13]。《中國綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2019)則是采用太陽反射率(SR)，規定路面和建筑表面SR大于0.4。美國SITES也采用了相同指標，路面SR至少為0.33，且3年后至少為0.28[6]，從材料的使用周期性方面也做出限制。日本CASBEE雖未規定特定表面的反射率指標，但給出了一些常用材料的SR值，供設計者參考，并對有效反射率材料的覆蓋率設定分級：至少應該為15%，超過45%則為最高等級[8]。SRI和SR具體數值的差異受氣候和設施位置影響，地處低緯度帶的新加坡和中國南部地區全年接收的太陽輻射較高，其反射參數也高于地處高緯度帶的日本與北美國家標準；屋頂材料的反射指標參數高于路面和其他表面。

表3 各標準反射量化指標比較

4 國內外遮陽標準差異原因分析

4.1 氣候地理

外部氣候條件是影響熱環境的最主要因素，也是標準制定過程中必不可少的參考要素。由于地理位置的差異，各個國家的主要氣候也各不相同(表4)。在氣候類型上，中國、美國和澳大利亞幅員遼闊、地形地貌豐富，造就了國土范圍內氣候類型多樣，在遮陽標準中體現為：量化指標閾值范圍較大，各區域有較大的選擇、調整空間；針對不同的建筑氣候區分別制定適合各自氣候特征的指標體系與參數，目的是為了保證標準的適用性。日本和新加坡國土面積較小，氣候類型單一，只需制定統一標準就可適用于全國城市。在氣候特征上，中國和美國由于受到季風影響，夏季和冬季氣候差異大，在標準中還需考慮到不同季節的影響，夏季需有效遮陽，冬季則要保證陽光照射。此外，新加坡、澳大利亞中部地區及中國的南部地區地處熱帶，全年太陽輻射大、氣溫較高，對遮陽要求也相應提高，相關指標數值明顯高于中高緯度地區的標準。

表4 各國氣候類型特征

4.2 社會背景

標準的制定基于各國的社會背景，國家政體國情、民眾生活習慣、文化等都影響著標準的實施和內容。政府標準更加具有權威性，執行力度大，更便于管理；行業標準則靈活性強，更加關注行業特點[14]，也涵蓋更多鼓勵性、創新性條例。生活習慣上，大多數歐美人喜歡曬太陽，其所規定公共區域遮陽覆蓋率值并不高，且受審美偏好和設計習慣影響，采用構筑物遮陽多于綠化；有研究表明，日本人更喜歡露天無風的戶外環境，而瑞典人偏愛半開放且通風的空間[15]，人群對于環境的偏好也會作為當地標準制定的依據。

4.3 研究發展程度

標準差異與各國對城市綠地熱環境研究所處的階段與發展程度密切相關。中國遮陽標準大多是從遮陽覆蓋面積大小、比例來衡量場地的實際遮陽效果，采納的量化指標較為宏觀，著眼于整體環境，主要以環境效益為導向；而美國和日本遮陽標準更多注重材料特性和設計手段，如表面材料反射率、綠化規格等，量化指標更加微觀，且更易人為控制，在制定理念上也側重對綜合效益的考量，鼓勵使用可再生能源結構。相比之下，我國的標準在指標體系構建、制定理念、理論研究等方面還有待進一步發展提升。

5 對我國風景園林行業熱環境遮陽標準制定的啟示

標準化將理論與研究成果轉化為實踐導則，科學指導設計、解決實際問題，但標準的制定是一個漫長而復雜的過程，需要綜合考慮多方面因素。比較分析和借鑒其他國家、領域的成果、經驗，對我國風景園林行業熱環境標準的制定研究具有重要意義。

5.1 豐富本土化指標體系與框架

構建標準體系和框架時，內容應盡可能豐富和全面，以有效保障熱環境舒適度。從研究情況可見，多數遮陽標準只將遮擋和反射其中之一的相關指標納入內容，傳統遮陽措施只涉及硬景觀遮擋材料的反射率和系數，而城市綠地中更應考慮綠色植物對太陽光線的遮擋和反射、吸收作用，研究不同植物種類、群落組合等的差異化遮陽效果。此外，CASBEE中部分遮陽標準從綠地分布形式、構筑物形式、組合方式等角度考慮，將設計策略轉化為指標，為指標體系構建拓展了思路，可供我國借鑒。

5.2 提升遮陽評價數據可獲得性

選擇可獲得性高的定量指標納入標準體系，不斷推進研究進程，提升更多參數的可獲得性。定量化評估是更加科學直觀地評測熱環境的方法，定量化的評估是否可以完成、評估結果是否專業和準確，均與數據的可獲取性緊密相關，尤其是與熱環境效益相關的評估。除了遮擋和反射指標外，還可從材料屬性、場地規劃設計指標、其他微氣候條件等方面深入研究，將綜合性分析和定量化研究相結合。因此，在不同領域和不同層面，應積極構建開放共享的多類型數據平臺；全球定位系統、GIS系統、遙感和無人機航拍等新技術的應用，不但能滿足多尺度城市綠地項目評估的需求，還大大提高了獲取數據的可靠性和便捷性。同時，每個參與項目無須完全統一指標，應鼓勵和認可創造性的指標和靈活的測量方法。

5.3 采用開放性評估方式

采用開放性評估方法，各地區基于地區特征選擇、構建或完善符合地區特征的評估標準體系。我國幅員遼闊、氣候類型豐富，不同地區之間差異大，總體的園林綠地分布和規劃情況復雜多樣，無法構建普適性標準，且熱環境受外界因素影響較大。因此，標準制定應根據氣候建筑區劃分、場地特性、季節變化分別制定適時適地的本土化標準，形成多種評估方式，更具有針對性和科學性。我國夏熱冬冷、夏熱冬暖及溫和地區，首要保證夏季遮陽，避免高溫，而嚴寒和寒冷地區則要以滿足冬季日照要求為前提，合理設計遮陽布局。構建開放性、適地性的評估方式能夠實現設計策略和實踐成效之間更好地連接與反饋，發揮標準的指導作用。

5.4 保證遮陽反射周期性與實效性

標準制定應考慮在項目整個運營周期內都進行監測，并依據階段性的最新研究結果及時對標準進行補充更新。SITES和LEED除了規定項目初始遮陽指標外，還涉及維護周期內容，對建成后使用周期內的遮陽條件都提出了具體要求，以便控制和管理建立長效機制。定時更新和及時修正以保證標準時效性，建議每3～5年將階段性理論成果、實踐經驗納入標準體系，以符合社會、行業的發展態勢，持續不斷促進科技成果轉化、補充標準體系，既激勵設計實踐的創新，也是推進可持續發展的必然要求。

當前國內風景園林設計對場地實際科學技術問題的深入研究與思考仍需提升[16]，應認真審慎地借鑒和分析現有的最可靠的科學研究證據，從而對設計問題做出正確的決策，真正完善“循證設計”所需的標準體系。應鼓勵新技術應用于評價標準中，尤其在過程反饋等環節[17]。要重視理論到實踐的設計過程，更需關注實踐到理論的研究過程。由于當前中國對于城市綠地熱環境標準制定尚有很大的發展空間，筆者主要通過對比國內外城市綠色空間相關熱環境的遮陽標準，結合我國實際情況提出一些粗淺的思考，供風景園林相關的行業管理人員、專家學者參考。

注釋：

① 太陽反射指數(SRI)：一種材料反射率和發射率的綜合度量。SRI值越高，材料在太陽照射下的升溫幅度就越小。

② 太陽反射率(SR)：材料反射的輻射能量占總輻射能量的百分比。SR值越高，材料反射效果就越好。

③ 材料發射率(TE)：在同一溫度下，材料表面所輻射的熱能和黑體所輻射的熱能的比值。TE值越大，表面溫度就越低。