严寒地区城市公共服务区微气候调节方法及环境优化策略

作者简介

内容简介

第一部分基础研究
　　第1章绪论
　　1.1研究背景与意义
　　1.1.1 研究背景
　　1. 公共服务区室外空间环境品质要求日益提升
　　随着我国经济的快速发展，公共服务区的建设和运营逐渐兴盛，规模也日益增大， 公共服务区成为许多城市的建设重点。在老城区，这些公共服务区一般为人口密集的中心商业街区和传统保护街区。而在新城区，城市公共服务区往往也是规划的核心， 该区域的面貌代表了现代城市的文化和经济水平，已成为城市经济和人文形象的标志 [1]。公共服务区的室外空间是居民步行活动和公共活动的统一体，也是人们交流信息和娱乐休闲的中心场所，是本地居民和外地游客进行购物、休闲和观光的重要场所， 可以说是城市的活力所在。现代城市功能区（如住宅区、公共服务区、工业区等）的规模越大，功能组成就越趋近复合化，需要解决的问题和矛盾也越多。城市公共服务区的人流量和使用量都多于其他类型的功能区，除了周边居民和顾客以外，还有着数量庞大的工作人员和外地游客，亟须营造良好的购物、交通、工作、休息等空间环境。公共服务区室外环境品质的提升，不仅是为了满足舒适性的要求，也是经济性和安全性的需求。
　　2. 严寒气候对公共服务区室外环境的影响亟待解决
　　地处严寒地区的我国黑龙江省地处欧亚大陆东南部，冬季常常受到来自西伯利亚的寒冷空气的影响，因此与位于世界同纬度的其他国家和地区相比，冬季气温要低得多，1 月平均气温常常在-18℃以下。整个冬季均由极地大陆气团控制，冬季漫长而寒冷，夏季短暂而炎热，而春秋季气温升降变化快，属于过渡季节，时间较短。这也是严寒地区城市共有的气候特征 [2]。
　　由于冬季室外温度较低且持续时间长，室内外温差较大，为了避免寒冷和交通不便，户外的行人都有明确的活动目的，除了必要性活动，自发性活动很少。人们的出行活动的次数和类型相比其他季节也会减少，有些社会活动甚至由于气候的原因被取消。由于气温低容易引发疾病或是降雪过后路面光滑，一些身体弱势人群如老年人、婴幼儿、孕妇、残障人士等，冬季很少外出，甚至有人整个冬天都不外出。冬季较低的气温和不便的交通极大地限制了人们的户外活动，导致人们户外休闲娱乐时间也相应减少，公共场所使用率低，使用人数明显比其他季节少。而且冬季由于日照时间短， 天黑较早，居民习惯于留在自己家中，不但在一定程度上阻碍了社会交往，而且使城市的夜生活经济也受到很大影响。总之，与其他季节相比，冬季的严寒地区城市生活明显不够活跃。
　　由于气候、土壤等因素，寒地城市可生长的植物品种相对较少，尤其是在漫长的冬季，绿化环境的缺少使城市景观大受影响，与许多四季常绿的南方城市相比， 寒地城市的冬季往往给人以萧条冷落的感觉。另外，冬季低射的阳光会使建筑物在街道上形成长长的阴影，户外环境对市民的吸引力明显降低。
　　相比于居住区等城市功能区，在公共服务区中，室外空间除了必要的交通功能外， 更依赖贩售、宣展等功能，室外空间利用率意味着经济价值。在寒冷的季节，除了严寒气候本身带来的各种室外活动问题，冷风和阴影对休闲行为和公共空间活力造成很大的负面影响，风速低且日照充足的空间让行人更乐于停留和使用，但公共服务区建筑密度高，建筑体量大，适宜活动的空间较少，并且风速低的空间日光常常受建筑遮挡。在炎热的季节，适宜的风速可提升人体的舒适感；充足的阳光在大多数季节均可提升舒适感，但在气温到达一定数值时反而会使人体不适。虽然寒地城市夏季平均气温与我国南方城市相比较低，但公共服务区常位于城市“热岛”的核心区域，其环境气温常高于其他城市功能区，在极端天气下甚至存在热安全问题 [3]。因此，改善空间微气候环境，为城市居民提供户外休闲购物的适宜场所，使公共服务区室外空间在不同季节都获得较高的利用率，是目前公共服务区研究中亟待解决的问题。
　　3. 新型城市规划理念对微气候的关注
　　近年来，宜居城市、生态城市等新型城市规划理念兴起，人们发现，气候的适宜程度决定着人居环境的舒适与否，微气候（microclimate）逐渐成为人们评价宜居城市的重要标准之一。有人甚至认为一个城市只要气候不适宜人类居住，无论其他人居环境指标如何完善，也是不适宜居住的城市 [4]。此外，其他一些重要的宜居城市评价因素如绿化、景观、交通等，也直接或间接地与气候条件相关。
　　在国内外众多关于宜居城市的评选中，适宜的气候一直都是很重要的评价因素。美国每年的“生活最佳城市”评比，将全年晴天天数和 1 月份最低温度纳入评比指标中 [5]，充分表明了在人们心目中气候对城市环境宜居性的影响。2007 年建设部发布的中国《宜居城市科学评价标准》同样将气候环境作为一项评价指标，全年 15～25℃ 气温天数超过 180 天的城市，在宜居城市评价中可以获得一定的加分。我国学者曾经针对影响城市人居环境宜居性的气候因子评价开展过相关研究。研究根据人居活动的适宜度与气候因素的密切程度，选用 20 个气候要素作为因子，并按气候要素对人居活动的不同影响，划分成气温、湿度、风、日照、特殊天气五个子系统，建立气候宜居性评价指标体系。根据这一指标体系，研究者对全国大多数省会城市、直辖市和具有特殊地理位置的城市（如漠河）等进行气候舒适性的评价，结果表明，许多位于严寒地区城市在全国城市气候宜居性的评价中基本上是处于宜居程度等级较低的水平 [6]，寒地城市在气候宜居性方面的劣势是不可忽视的。
　　4. 体验式消费模式刺激下的公共空间多样化
　　从功能角度来看，目前，商业服务是公共服务区功能中最为重要的部分。虽然在商业建筑中体验式消费模式不能取代传统购物行为，但在大型商业建筑中，由于功能的多样和规模的扩大，体验式消费应消费者的需求而产生，带给现代商业模式重要影响，成为推动公共服务区业态复合的重要因素，在多种业态共同影响下，为公共活动积累了人气，形成“互惠效应”[7，8]，营造购物氛围，推动顾客的购物行为。体验式消费模式的出现，也代表着消费者对环境氛围体验的重视，满足消费者心理需求也成为商品的属性和服务需求。单一的商业空间往往只能满足目的性购物行为，不能适应体验式消费业态，不具有满足相应功能的空间，而公共服务区融合了商业以外的更多功能与业种，空间逐渐向多元化、复合化发展。
　　5. 生态观、系统观主导公共服务区空间环境提升
　　城市微气候作为在区域大气候背景下形成的一种相对独立的小气候，是影响城市公共空间环境质量及人的活动方式的主要因素，它与城市发展、空间发展和人类活动密切相关。生产决定消费，消费引导生产，全社会的环保意识正在增强，公众自觉选择绿色消费，积极参与各项改善生态环境的活动，大型公共服务区空间环境提升也受到生态观和系统观的影响。
　　随着城市急剧发展，已经不能就建筑论建筑，迫切需要用城市的观念来从事建筑设计活动 [9]，未来，建筑师如果不关注城市，不具有整体的城市观，就不能了解世界，也不能全然了解建筑的任务。建筑的功能空间与城市结构表现出密切关联的趋势，融合了商业、办公、文化和健康等服务功能的公共服务区，从原本的购物、工作、观光和健身活动场所逐渐成为人们生活所需的社交行为场所，人们在其中交换的是多元的、个性化的信息和服务。公共空间作为城市环境系统的重要组成部分直接地介入了系统的运作，也同时接收了城市空间的特征和职能 [10]，是居民城市生活中的社交空间。公共服务区的室外空间不仅是城市空间的一个重要组成部分，更是主导所在区域内城市环境系统的主体。
　　基于以上因素，人们开始关注城市公共服务区发展引发的环境问题。不同的公共服务区空间形态对区域内微气候环境有着直接影响，且公共服务区对微气候环境的要求也有着特殊性。在我国严寒地区，公共服务区空间形态具有哪些特征和典型形态， 在进行设计或改造时空间形态是如何影响微气候环境的，如何平衡众多影响要素之间的统一与矛盾，以及如何优化空间形态来消除微气候的不利影响？本书正是通过对这些问题的研究，总结出进行公共服务区设计或改建时，在考虑微气候调节的情况下， 其室外空间形态优化方法及策略。
　　1.1.2 研究目的与意义
　　1.1.2.1 研究目的
　　本书通过对严寒气候影响下的公共服务区形态、活动和微气候特征进行研究，从活动者的角度，综合分析微气候因素的作用原理；对街区典型模式进行客观实测与主观问卷相结合的微气候参数特征研究；以作用原理和微气候调查为依据，提出感知要素、微气候参数和空间因素之间的关联性；最后，根据对活动者感知、公共服务区形态和城市规划的综合考量，对以哈尔滨为代表的严寒地区城市公共服务区的规划提出设计策略。
　　研究工作包括以下关键内容：
　　（1） 调查以哈尔滨为代表的我国严寒地区城市的公共服务区室外空间形态及使用现状。从建设现状入手，对严寒地区城市公共服务区的卫星地图资料进行收集，并对哈尔滨市区的主要公共服务区进行实地调研，得出公共服务区的规划布局、基本尺度、行为特征和满意度评价等资料，筛选典型案例、空间节点及关键要素。
　　（2） 进行严寒地区城市室外空间微气候环境及活动者感知研究。首先从布局和节点等尺度，以多个典型案例作为实测分析对象，通过比较不同时间、不同空间的微气候实测数据，分析不同空间的微气候环境特征；活动者的微气候感知直接影响着他们对所处环境的评价，因此同时开展微气候感知主观调查，帮助研究者和设计者找到适合活动的微气候参数范围，试图找到微气候参数和感知评价之间的量化关系，包括微气候感知区间、阈值、影响系数等，并建立数值模型，阐明影响微气候分项要素（热、湿、风、光）的关系和权重，为微气候设计或改造的实际项目提供参数衡量依据。
　　（3） 针对严寒地区城市公共服务区的室外空间，探讨空间形态对微气候的影响机制，并针对四类主要公共服务区形式对应的影响要素总结出适用于严寒地区城市公共服务区的微气候环境优化策略。
　　1.1.2.2 研究意义
　　1. 理论意义
　　通过对公共服务区文献及实例资料的整理，发现严寒地区城市公共服务区正处于传统形态向现代形态转型的过程中，商业、活动、交通及景观呈现出多样化、复合化的趋势。在这个过程中，微气候特征与需求存在着复杂的环境矛盾，从环境使用的角度考虑，这些矛盾亟待解决。一方面，从空间角度总结具有代表性的空间布局特征和典型形态十分困难，国内从这一角度展开的量化研究较少，研究潜力巨大；另一方面，活动者对微气候的感知决定了他们的评价结果，而人体对微气候的感知不仅取决于生理，同时也受到心理因素的影响，因此本书对此进行了结合，以环境知觉理论（environmental perception）作为理论基础，将“人们为应对环境改变而产生的行为调