高校校園環(huán)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(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河南 鄭州 450002）

大學(xué)校園是不同年級學(xué)生戶外活動(dòng)的第一空間，由于學(xué)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(huán)境灰空間的范疇?！盎铱臻g”的概念最初由日本建筑師黑川紀(jì)章提出來，一方面指色彩，另一方面指室內(nèi)外的過渡空間。一般來說，就是半室內(nèi)、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(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

鄭州大學(xué)新校區(qū)位于鄭州市區(qū)西北方向的高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，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(qū)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(shí)間約2 400 h。

1.2 樣點(diǎn)選擇

以典型性、代表性和可行性為原則，選擇鄭州大學(xué)新校區(qū)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(gè)點(diǎn)作為研究對象，以入口開闊的啟明廣場作為對照點(diǎn)?？紤]到學(xué)生經(jīng)?；顒?dòng)的場所需求，研究地選擇了以下6個(gè)樣地：①樣地A：屋頂花園——南核心教學(xué)區(qū)內(nèi)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(jié)構(gòu)單一，為學(xué)生晨讀的主要場所。②樣地B：室外連廊——北核心教學(xué)區(qū)內(nèi)連接教學(xué)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(xué)生休息交談的場所。連廊兩側(cè)有豐富的植物群落。③樣地C：庭院——北核心教學(xué)區(qū)內(nèi)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(jīng)。④樣地D：底層架空空間——南核心教學(xué)區(qū)的底層架空空間。它作為核心教學(xué)區(qū)的入口休憩廣場，既是人們進(jìn)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(gè)圍墻融入植物中的校園邊界，用景觀植物減弱硬質(zhì)邊界，使校園邊界變成一個(gè)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(zhì)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(biāo)及方法

使用便攜式氣象計(jì)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(gè)空間利用1/2十字中點(diǎn)法，在2010年7月25～31日晴朗無風(fēng)的情況下，連續(xù)7 天在10:00～15:00每隔1小時(shí)測定每個(gè)樣點(diǎn)的溫度、相對濕度等小氣候指標(biāo)。

采用Microsoft Excel與DPS3.01軟件，繪制研究區(qū)5種灰空間的溫度、相對濕度，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及方差顯著性檢驗(yàn)，得出不同灰空間的主要空間特征與小氣候生態(tài)效應(yīng)的關(guān)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(jià)方法

人類的健康受氣候、天氣因素的影響非常大，當(dāng)周圍的溫度、濕度、風(fēng)、太陽輻射、氣壓等氣象因子發(fā)生顯著變化時(shí)，對一些人的身體健康就會產(chǎn)生影響。國內(nèi)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)者們又提出了更復(fù)雜的熱量平衡模型，廣泛應(yīng)用到室內(nèi)氣候適宜度研究、人體舒適度預(yù)報(bào)和城市規(guī)劃指導(dǎo)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(shí)數(shù)預(yù)報(bào)的溫濕指數(shù)（Thermal Hum idity Index,THI）,即小環(huán)境人體舒適度的指數(shù)，其計(jì)算公式如下：

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

2 結(jié)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(xué)新校區(qū)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(shù)（THI ）與人體舒適度對照

研究表明，環(huán)境溫度與人體生理功能密切相關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度高于28 ℃時(shí)，人們就會有不舒適的感覺，溫度再高時(shí)就易導(dǎo)致中暑、煩躁、精神紊亂；頻繁持續(xù)的高溫還可引發(fā)一系列的疾病，特別是導(dǎo)致腦血管、心血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生率增加。在炎熱的夏天，中午溫度大多超過35℃，這嚴(yán)重影響到了學(xué)生的戶外運(yùn)動(dòng)，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(xué)生戶外活動(dòng)和學(xué)習(xí)的較佳選擇。主要原因是三者的建筑格局改變了周圍環(huán)境的日照、風(fēng)向和空氣濕度，形成獨(dú)特宜人的小氣候環(huán)境；同時(shí)其本身又通過周圍地面及墻面等特定地點(diǎn)的風(fēng)、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(dòng)的場所，這一點(diǎn)在建立人—建筑—自然環(huán)境相互和諧的整體自然觀時(shí)應(yīng)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(xué)新校區(qū)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(gè)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(fā)散熱，可增加空氣中的水蒸氣，同時(shí)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?yàn)槲蓓敾▓@采用逐級退臺的形式，硬化鋪裝多，綠地結(jié)構(gòu)單一，大量非透水性硬質(zhì)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(fā)。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(jù)溫度、相對濕度的統(tǒng)計(jì)，以及用溫濕指數(shù)公式計(jì)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(shù)分別為27.5、27.9、29.1、28.0、28.3和29.3。

可以看出，在試驗(yàn)的時(shí)間段，不同類型灰空間的THI值大小排序?yàn)椋簡⒚鲝V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(shù)（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(shù)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(jié)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(yuǎn)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(diào)節(jié)小氣候，提高人體舒適度。

3 結(jié)論與討論

（1） 鄭州大學(xué)新校區(qū)不同灰空間類型對區(qū)域小氣候產(chǎn)生明顯的影響。降溫效果順序?yàn)椋旱讓蛹芸湛臻g＞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?yàn)椋旱讓蛹芸湛臻g＞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(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，采用溫濕指數(shù)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?yàn)椋旱讓蛹芸湛臻g＞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(xué)習(xí)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(shù)以及周邊水體等的影響，在此未做詳細(xì)探討。在今后的相關(guān)研究中，還可以引入太陽輻射、風(fēng)速、行為心理學(xué)、美學(xué)等，完善舒適度的評價(jià)指標(biāo)體系，以更好地指導(dǎo)人們的生活實(shí)踐。

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