贛州歷史文化街區(qū)冬季室外熱舒適性研究★

萬博宇，溫小軍，袁 海，劉夢偉，楊 麗，王兆杰

(江西理工大學建筑與設計學院，江西 贛州 341000)

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化水平不斷提升，許多城市正在著力將傳統(tǒng)街區(qū)塑造成新的經(jīng)濟新活力區(qū)、文化體驗區(qū)和城市形象區(qū)，承載城市最具特色的商業(yè)、建筑與歷史民俗文化的片區(qū)或街道[1]，而城市快速發(fā)展進程中大規(guī)模的城市建設和更新改造引發(fā)的城市微氣候環(huán)境質量下降問題極大地影響了城市環(huán)境的宜居性以及城市生活質量[2]。成功的室外空間設計不僅能提高使用者的熱舒適體驗，還能促進商業(yè)、旅游、戶外娛樂等業(yè)務的發(fā)展從而為城市帶來增值效益，且室外空間的熱舒適水平直接影響城市的聲譽與活力[3]。此外，室外熱環(huán)境的改善能夠有效延長室外活動時間，提升片區(qū)活力。在此背景下，歷史文化街區(qū)的室外熱環(huán)境舒適水平逐漸受到關注。

近年來，國內外學者對不同氣候區(qū)，不同對象對室外熱舒適進行研究。李坤明等[4]采用現(xiàn)場熱環(huán)境實測與問卷調查相結合的方式對濕熱地區(qū)典型城市廣州住區(qū)不同季節(jié)熱舒適閾值進行研究，對濕熱地區(qū)住區(qū)的熱環(huán)境設計提出了優(yōu)化方向；張進等[5]對濕熱地區(qū)不同室外空間夏季的熱環(huán)境測試和熱舒適調研，獲得6處不同室外空間的熱環(huán)境水平和主觀熱舒適評價特點，發(fā)現(xiàn)開闊的廣場空間太陽輻射較強、空氣溫度較高、街道空間內的偏熱投票較少、接受度較高。現(xiàn)有研究對于歷史文化街區(qū)的室外環(huán)境多停留在應用層面，對于歷史文化街區(qū)的風熱環(huán)境研究較少[6]。室外熱舒適性的研究時間多集中于冬夏兩季，部分研究覆蓋全年；研究對象主要集中在居住區(qū)[7-9]、城市公園及校園[10-11]等。

綜上，隨著對室外熱環(huán)境的認識以及研究方法的發(fā)展，大多數(shù)研究主要集中在針對住區(qū)、校園、公園等室外熱環(huán)境的改造及熱舒適指標的適用性理論問題上。因此，本文以歷史文化街區(qū)中歷史悠久、贛州古城傳統(tǒng)市井生活還原度最高的歷史文化街區(qū)姚衙前與人工改造痕跡最為明顯的歷史文化街區(qū)郁孤臺為研究對象，綜合自然與人工兩個層面的歷史文化街區(qū)特點，通過室外熱環(huán)境實測及問卷調研分析等方法，探究冬季夏熱冬冷地區(qū)冬季室外活動人群的主觀熱舒適特點，探究更新前后的歷史文化街區(qū)游客及原住民熱感覺投票、熱舒適投票與服裝熱阻三者與生理等效溫度之間的關系，以期為夏熱冬冷地區(qū)歷史文化街區(qū)熱舒適性的研究提供一定理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 氣候與場地

研究區(qū)位于江西省贛州市章貢區(qū)古城區(qū)，北緯25°52′，東經(jīng)114°56′，屬于典型夏熱冬冷氣候地區(qū)，冬季溫度較低但濕度較高，1月份日均最高氣溫13 ℃，日均最低氣溫7 ℃，相對濕度84.6%。

經(jīng)前期調查，本研究于郁孤臺歷史文化街區(qū)選取11處 居民與旅客活動較為頻繁的點位，在姚衙前歷史文化街區(qū)選取10處居民與旅客活動較為頻繁的點位進行冬季室外熱舒適性研究，其點位分布見圖1。基于以上量化分析設計因子對熱舒適的影響，共將21個點位分為街巷空間及廣場空間[12]，其中，街巷空間影響因子為D/H[13]、街道方向及下墊面材質，廣場影響因子為廣場大小、下墊面材質[14]及周邊綠化[15]，以期能為類似形態(tài)街區(qū)提供理論依據(jù)。

1.2 問卷調研

1.2.1 問卷調研方法

本研究在21個實測區(qū)域隨機選擇受訪者進行調查，重點研究歷史文化街區(qū)活動頻繁處城市居民與旅客的熱感覺、熱舒適和可接受度的定量評價。問卷由3個部分組成：1)基本信息(性別、年齡段、著裝量及前20分鐘的主要活動)；2)熱舒適性(熱感覺、熱舒適及可接受程度)(如圖2所示)；3)意見與建議(對該歷史文化街區(qū)熱舒適層面的詳細感覺及建議)。

1.2.2 受訪者基本信息

調研共收集259份有效數(shù)據(jù)，其中郁孤臺歷史文化街區(qū)140份，姚衙前歷史文化街區(qū)119份，被調研人群大部分為贛州市本地居民。樣本的分類統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn)在郁孤臺歷史文化街區(qū)與姚衙前歷史文化街區(qū)男性與女性的樣本量相差不大，但在不同年齡段區(qū)間的樣本量存在差異。

郁孤臺歷史文化街區(qū)18歲～25歲年齡段氛圍較為濃厚，休閑設施相對完善，景觀環(huán)境相段樣本量最多，約占31%，其次為26歲～40歲年齡段(23%)、41歲～60歲年齡段(20%)、60歲以上年齡段(16%)，18歲以下年齡段最少(10%)。該結果與郁孤臺歷史文化街區(qū)性質相符合，更新后的歷史文化街區(qū)相對優(yōu)美，來此休憩的青年(18歲～40歲)占大多數(shù)，中老年(41歲及以上)占比也處于相當水平。姚衙前歷史文化街區(qū)處于未更新的階段，目前內部建筑以高密度低層的居住為主，故中老年比例較高，青年占一定比例，其中60歲以上與19歲～25歲兩個年齡段占比均為29%，其次為41歲～60歲年齡段(25%)、26歲～40歲年齡段(13%)，18歲以下年齡段最少(4%)。郁孤臺歷史文化街區(qū)男女比例為2∶3，姚衙前歷史文化街區(qū)男女比例約為4∶5。

1.3 熱環(huán)境實測

問卷調查的同時，在各個測點分別進行主要熱環(huán)境物理要素空氣溫度Ta、相對濕度RH、風速Va、黑球溫度Tg等的實地測量。實測儀器的量程與精度均符合ISO 7726標準的相關規(guī)定(見表1)。本測試于2022年1月12日，天氣陰轉多云，屬于夏熱冬冷地區(qū)典型冬季氣候。每個歷史文化街區(qū)從初始點出發(fā)，至最終點結束為一輪，記錄測點1.5 m高度處的各項物理參數(shù)，每個點停留5 min后便迅速轉移至下一點進行測試。

表1 測試儀器參數(shù)

參照ISO 7726標準，本文基于空氣溫度Ta、風速Va、黑球溫度Tg推導出平均輻射溫度Tmrt，方程如式(1)所示。

(1)

其中，Tg為黑球溫度,℃；Ta為空氣溫度,℃；Va為風速,m/s；ε為黑球的吸收系數(shù)，根據(jù)所使用儀器，取0.95；D為黑球溫度計黑球直徑,m，根據(jù)所使用儀器，取0.15。

2 結果與分析

2.1 熱感覺投票(TSV)與PET

將PET值按照每0.5 ℃為一區(qū)間進行分組，并計算每組均值，然后分別將各組均值及與其對應的每組熱感覺投票(Thermal Sensation Vote,TSV)均值一并導入SPSS中進行回歸分析，所建立相關性曲線的回歸方程見式(2),所擬合曲線見圖3。

TSV=0.03PET-0.48+0.24sin(1.01PET-3.61)
(R2=0.806)

(2)

所擬合曲線斜率代表當?shù)鼐用駸岣杏X投票(TSV)對PET的敏感程度，斜率越大即敏感程度越高，反之越低；波動范圍代表當?shù)鼐用竦哪褪艹潭龋▌臃秶酱蠹茨褪艹潭仍礁撸粗降汀８鶕?jù)熱感覺投票隨PET變化的趨勢如圖3所示，整體曲線呈波動上升趨勢，其斜率約為0.03，波動范圍約為±0.24，波動周期約為6.203(2π/1.013)。從熱感覺投票(TSV)與PET的模型可以推導出在夏熱冬冷地區(qū)的冬季，中性PET(TSV=0)在15 ℃左右。

2.2 熱舒適投票(TCV)與PET

PET值按照每0.5 ℃為一區(qū)間進行分組，并計算每組均值，然后分別將各組均值及與其對應的每組熱舒適投票(Thermal Comfort Vote,TCV)均值一并導入SPSS中進行回歸分析，所建立相關性曲線的回歸方程見式(3),所擬合曲線見圖4。

TCV=-0.01PET+0.39+0.14sin(1.00PET-13.03)
(R2=0.850)

(3)

所擬合曲線斜率代表當?shù)鼐用駸崾孢m投票(TCV)對PET的敏感程度，斜率越大即敏感程度越高，反之越低；波動范圍代表當?shù)鼐用竦哪褪艹潭龋▌臃秶酱蠹茨褪艹潭仍礁撸粗降汀８鶕?jù)熱舒適投票隨PET變化的趨勢如圖4所示，整體曲線呈波動下降的趨勢，其斜率約為-0.013，波動范圍約為±0.14，波動周期約為6.315(2π/0.995)。從熱舒適投票(TCV)與PET的模型可以推導出在夏熱冬冷地區(qū)的冬季，整體熱舒適均較為舒適(TCV<0.5)，但在PET約12 ℃與18 ℃附近時最為舒適。

2.3 服裝熱阻與PET

PET值按照每0.5 ℃為一區(qū)間進行分組，并計算每組均值，然后分別將各組均值及與其對應的每組服裝熱阻均值一并導入SPSS中進行回歸分析，所建立相關性曲線的回歸方程見式(4),所擬合曲線見圖5。

MICL=-0.04PET+1.62-0.08sin(2.76PET-48.36)
(R2=0.912)

(4)

所擬合曲線斜率代表當?shù)鼐用穹b熱阻對PET的敏感程度，斜率越大即敏感程度越高，反之越低；波動范圍代表當?shù)鼐用竦哪褪艹潭龋▌臃秶酱蠹茨褪艹潭仍礁撸粗降汀８鶕?jù)服裝熱阻隨PET變化的趨勢如圖5所示，整體曲線呈現(xiàn)波動向下的趨勢，其斜率約為-0.036，波動范圍約為±0.083，波動周期約為2.277(2π/2.76)。

3 結論

本文基于贛州古城改造前后的兩個歷史文化街區(qū)冬季室外熱舒適分析，得出以下結論：

1)夏熱冬冷地區(qū)冬季歷史文化街區(qū)內人群熱感覺投票(TSV)與PET之間呈現(xiàn)弱正相關，顯著性較弱；但隨著PET值的增大，熱感覺呈一定角度傾斜的三角函數(shù)狀波動增加，其斜率約為0.03，波動范圍約為±0.24，波動周期約為6.203(2π/1.013)，從熱感覺投票(TSV)與PET的模型可以推導出在夏熱冬冷地區(qū)的冬季，中性PET(TSV=0)在12 ℃左右。

2)夏熱冬冷地區(qū)冬季歷史文化街區(qū)內人群熱舒適投票(TCV)與PET之間在內呈現(xiàn)弱負相關，顯著性極弱；但隨著PET值的增大，熱感覺呈一定角度傾斜的三角函數(shù)狀波動降低，即越舒適，最舒適值約在18 ℃。

3)夏熱冬冷地區(qū)冬季歷史文化街區(qū)內人群服裝熱阻與PET之間存在強負相關，相關性顯著；隨著PET值增大，服裝熱阻呈角度傾斜的三角函數(shù)狀波動下降，且擬合程度較高。

4)無論是TSV與PET擬合、TCV與PET擬合還是服裝熱阻與PET擬合，其三者擬合結果均與國內外學者既往研究存在差異。既往研究擬合所得出的模型多為一元一次方程、二元一次方程或分段式一元一次方程，但本研究所得出結果均為傾斜狀三角函數(shù)方程(圍繞某一直線呈現(xiàn)規(guī)律波動狀)，其原因可能為導入RayMan1.2時的服裝熱阻為定值，但日常生活中人們會根據(jù)室外熱環(huán)境及自身熱感受自發(fā)增減衣物，導致服裝熱阻階梯式下降或上升，進一步導致熱感覺、熱舒適在整體趨勢不改變的情況下呈現(xiàn)波動性變化或與夏熱冬冷且冬季濕冷的贛南地區(qū)氣候特色和當?shù)鼐用耖L期以來對該地區(qū)環(huán)境的適應有關。