重慶大學黃俊傑，謝玲
摘要：隨著大學城在各個地方的不斷興建，大學城內居住區面積也在不斷的增加。居住區內建築密度大，人口相對比較集中，人工下墊面的大量使用，建築布局的不合理性以及人為活動造成大量人為熱的排放等都會造成居住區內「熱島效應[1]」的產生，從而使居住區室外熱環境質量變差。
通過對大學城教職工住宅區內夏季的室外熱環境引數進行測試和分析，得出了大學城居住區內存在明顯的「熱島效應」， 人工下墊面的表面溫度要明顯高於自然下墊面，居住區內的建築布局對小區內的風場和熱環境產生了很大的影響等。改善居住區內的熱環境就要從建築規劃入手，加大居住區內的綠化面積，合理的設計建築布局等，從而提高人體的熱舒適。
關鍵詞：大學城熱島效應熱環境下墊面改善措施
1 引言
為了解決大學校園的土地和資源緊缺的問題，很多省市都在城市的邊緣地帶建設大學城[2]，大學城內居住區面積也在不斷增大。原有的自然下墊面被大量人工下墊面所取代，其熱容量和蓄熱能力比較大[3]，對空氣的加熱能力也很強。另外，居住區內建築密度大，建築布局的不合理性以及大量人為熱的排放等，都會使居住區內形成「熱島效應」，使熱環境質量變差，影響到居民的生活水平、身體健康、工作和學習效率[4]，因此，在大學城內置造舒適的居住環境至關重要。
在全球能源危機的背景下，節約能源對於我國的可持續發展至關重要[5]。在社會總能耗中，建築能耗佔了很大一部分，建築能耗又與熱環境狀況直接相關，因此，調查和研究居住區室外熱環境的變化規律，從而提出改善居住區室外熱環境的措施就顯的很有意義。
2 大學城居住區室外熱環境的實測與分析
2023年7月14——16日對重慶大學虎溪校區教職工住宅區內的室外熱環境引數進行了測試，在居住區內選了24個流動觀測點，這些測點分布在居住區內的各個位置，能夠比較好的反映夏季大學城居住區室外的熱環境狀況。測試資料報括空氣的乾球溫度、相對濕度、下墊面溫度、風速和風向等，從早上9點開始，到晚上8點結束，每2個小時測量一次，共記錄6組資料，測點分布情況如下。
表1 7月14——16日流動測點基本情況
2.1 空氣溫度的變化情況
圖1 流動測點空氣溫度變化圖
從圖1中可以看出各個測點的空氣溫度基本上遵循先上公升後下降的趨勢，在下午15：00——16：00這個測試段內空氣溫度達到最大。
其中13號測點在上午第三輪測試時下降了1.8℃，這主要是因為第三輪測試時風速達到了最大值2.25m/s，而第二輪測試時風速只有0.
40m/s，且該測點位於小區西面的外圍，容易形成較好的自然通風，從而使空氣溫度有所下降。在第四輪測試時1號測點的空氣溫度最低，為36.1℃，比21號測點（空氣溫度最高，為38.
8℃）低了2.7℃，可見小區內存在明顯的「熱島效應」。1號測點周圍的綠化狀況與其它測點相比較好，且1號測點位於小區東北方向的外圍，通風狀況較好，這些都能使1號測點附近的空氣溫度降低。
21號測點的下墊面為水泥，這種人工下墊面的吸熱和蓄熱能力比較強，周圍的綠化狀況也比較差，且在上午一直處於太陽的照射下，周圍建築也不會在此形成建築陰影，一天之中接受的太陽輻射比較多，這些都使得21號測點的空氣溫度比較高。由此可以看出，空氣溫度與太陽高度角、綠化狀況、下墊面性質和建築的布局等直接相關。
2.2 空氣相對濕度的變化情況
圖2 流動測點空氣相對濕度變化圖
從圖2中可以看出空氣相對濕度的變化規律與空氣溫度的變化規律相反，在早上和晚上的空氣相對濕度最大，大部分測點的相對濕度在下午15：00——16：00左右達到最低，與此時的空氣溫度最高正好對應。
其中在第三輪到第四輪的測試中，1號測點處的空氣溫度在公升高的同時，空氣相對濕度也在增加，其空氣相對濕度由51.7%公升高到57.9%，增幅比較大，這與1號測點周圍的綠化狀況與其它測點相比較好有關。
1號測點周圍喬木比較多，從第三輪測試到第四輪測試中植物的蒸騰作用加強，向空氣中散發的水蒸氣量比較大，植物的蒸騰作用對相對濕度的影響高於空氣溫度的公升高對相對濕度的影響，從而使1號測點在空氣溫度公升高的同時空氣相對濕度也公升高。17號測點和22號測點的空氣相對濕度比較低，這也與兩個測點周圍的情況有關。17號測點位於聯體別墅區，建築陰影時間比較短，接受的太陽輻射比較多，22號測點位於小區東面的外圍，周圍沒有建築物的遮擋，空氣和近地面物體接受的太陽輻射比較多，使得空氣溫度相對較高，空氣相對濕度也就比較低。
2.3 下墊面溫度變化情況
圖3 各流動觀測點下墊面表面溫度變化圖
從圖3中可以看出下墊面表面溫度的變化規律較空氣溫度的變化規律更加複雜，大部分測點下墊面表面溫度的變化規律基本上和空氣溫度的變化規律相同，在下午15：00——16：00這個時間段內達到最高。
8號測點位於湖邊的樹蔭下，在前三輪測試中由於太陽高度角的增加，太陽光線斜射到地表，所以樹蔭的遮陽作用不是很明顯，而隨著太陽高度角的公升高，太陽光線直射下來，遇到樹葉的遮擋，地表所接收的太陽輻射就會比較少，使得地表的溫度不會繼續公升高，並且會下降。第四輪測試時8號測點的地表溫度為42.4℃，比第三輪測試低1.
4℃，可以看出樹蔭對地表溫度的影響，在居住區內種植喬木可以適當的降低地表的溫度，從而減弱「熱島效應」。 7號測點地表溫度的變化比較平坦，這主要與7號測點的地表為草地有關，植物可以利用蒸騰作用來降低地表的溫度，太陽輻射越強烈，植物的蒸騰作用越強，從而使得地表的溫度變化幅度不大。以上得出綠色植物可以降低地表的溫度，減弱「熱島效應」，進而提高人體的熱舒適度。
2.4 空氣溫度與下墊面表面溫度的比較與分析
圖4（a）典型點空氣溫度變化圖
圖4（b）典型點下墊面表面溫度變化圖
圖4（a）中空氣溫度的最大值按照由高到低的順序依次為：水泥（37.5℃）、草地（37.
3℃）、生態鋪磚（37.0℃）、透水地板（36.8℃）、土地（36.
7℃）和大理石石塊（36.1℃），最大值和最小值相差1.4℃。
下墊面表面溫度的最大值按照由高到低的順序依次為：水泥（47.5℃）、生態鋪磚（47.
2℃）、透水地板（43.8℃）、土地（40.7℃）、大理石石塊（39.
6℃）和草地（37.3℃），最大值與最小值相差10.2℃。
各個測點的空氣溫度和下墊面表面溫度不成對應關係，水泥的表面溫度最高，在前三輪測試時6號測點的空氣溫度不是最高的，草地的表面溫度基本上處於最低的位置，但7號測點處的空氣溫度卻相對較高，在第三輪測試時達到最大，所以空氣溫度與下墊面的性質不成對應關係，空氣溫度是多個因素共同影響的結果。從（b）圖中可以看出，水泥的表面溫度最高，（a）圖中6號測點的空氣溫度也基本上處於最高的位置，所以水泥是最不好的下墊面材料。大理石石塊的表面溫度在人工下墊面中最低，（a）圖中1號測點的空氣溫度也處於最低的位置，不過1號測點的空氣溫度處於較低的位置也與1號測點周圍的綠化情況有關。
下墊面的表面溫度越高，對周圍人體造成的熱輻射就會越多，人體就會感覺比較熱。
2.5小區內不同測點的風速和風向的變化情況
2.5.1 風速的變化情況
圖5 各個測點的風速變化圖
從圖5可以看出，風速的波動比較大，這與小區內的建築布局有很大的關係。其中風速最大值超過2m/s的有1號測點、5號測點、13號測點、19號測點、22號測點和23號測點，這些測點中大部分位於小區的外圍，19號測點位於小區中間比較開闊的水體旁，可見風速較大的區域基本上都處於不受建築阻擋的區域或者是較開闊的區域，小區內的建築布局對風速的變化有很大的影響。
2.5.2 風向的變化情況
從圖6可以看出，小區內的主導風為東東南和南東南，偏向東風，小區內的建築群應盡量的布置成南北朝向，或者偏東南方向，這樣可以在夏季有效地組織居住區內的通風。在大學城這種微氣候條件下，夏季白天的山谷風是從東邊吹向西邊的，而在夏季白天的溫度比較高，需要大風速來改善居住區內的室外熱感覺，所以居住區的東邊應盡量降低建築密度，留出必要的風道，便於小區內風的流通。
3 大學城居住區內熱環境的改善規劃建設
根據重慶市大學城的地理位置，從建築規劃的整體著手，充分利用大學城周圍的地勢形態和氣候條件，來研究和制定改善居住區室外熱環境的措施。在居住區內加大自然下墊面的面積，可以對周圍的熱環境起到很好的改善作用。小區東邊應盡量減小建築密度，或者布置低矮建築，為白天風的流通提供必要的通道。
對於主導風向上建築密度較大的情況，可以對這些外圍建築採用底層挑空的辦法，消除部分靜風區。聯體別墅區的層高比較矮，建築密度稍大，其內部的溫度場、濕度場和風場較花樣洋房區稍差，所以為了改善聯體別墅區的熱環境，可以在聯體別墅區栽種高大的落葉喬木。另外，應盡可能的加大小區內的綠化面積，居住區內綠化有觀賞、休憩和改善生態環境等多種作用，可在街道兩旁多種植高大樹木，增加小區中植被的覆蓋率來緩解小區內的「熱島效應」。
同時可以進行屋頂綠化[6]，在屋頂植草皮，種小樹，牆面（尤其是東，西側朝向的牆面）掛上爬山虎等藤本植物，在夏季可使室內溫度有一定程度的下降。最後，在小區內增設人工水體，如噴泉等，可以較好的改善周圍的熱環境狀況。
4 結語
隨著我國經濟的高速發展，人們越來越關心自己的生活質量，居住環境也就越來越受到人們的關注。「可持續發展」戰略倡導在創造舒適居住環境的同時，還要注意節約能源，特別是推進建築節能，構建節約型社會[7]。充分利用現代科學技術，研究大學城居住區室外的熱環境狀況，進而制定出改善大學城居住區室外熱環境的可行措施，從而創造出乙個健康、舒適、節能的大學城居住環境。
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