夏冬季節綠化對居住小區溫濕環境影響研究
——以臨安左鄰右里小區為例

陳志駿，岳 甲，宋莎莎，吳曉華，申亞梅

（浙江農林大學風景園林與建筑學院 浙江臨安311300）

城市面積地擴張，鋼筋混泥土建筑地不斷聚集，帶來城市空間區域熱環境地變化，熱島效應現象愈發嚴重。居住區占據城市主要面積，在城市區域中分布最為廣泛[1]，其建筑形態、空間布局、綠化狀況、下墊面性質等直接影響了區域熱環境[2]。在建筑條件確定的情況下，綠化狀況是改善區域熱環境的重要指標，綠化植被指數對熱環境影響程度為32.6%，在區域內各影響因子中處于主導地位[3]，并且不同綠化形態對不同季節的居住區室外熱環境特征存在不同影響[4]。

綠化是改善區域環境的主要因子，綠地面積、綠化覆蓋率等指標成為居住區建設的硬性指標，而不同的綠化方式與形態改善居住區熱環境效率不同[5]，于此同時，固定形式的綠化其植物的周期性對同一場地內四季的環境影響也存在著不同。在夏季綠化植物主要通過遮陰與其自身的生態學特性改善著城市空間環境溫濕度環境[6,7]，而冬季環境下綠化的作用效果及其原理還不明朗。因此，本文以杭州臨安城區居住小區為例，根據建筑空間布局方式選擇綠化樣點，在夏季和冬季分別測定溫濕度指標，并通過舒適度分析，探索不同綠化方式對夏冬季節熱環境的貢獻效率，為綠化設計提供理論依據。

1 研究內容與方法

1.1 測試樣地的選擇

臨安市（東經 119°.72′，30°.23′）位于浙江省杭州城區西部，屬于中亞熱帶氣候，四季分明，夏季平均氣溫為25℃左右，冬季平均氣溫2℃左右，是典型的夏熱冬冷地區。

測試地點為臨安市城區西南部的左鄰右里小區東區，該小區位于臨安城區西南部錦天路與吳越街交匯處，與其他居住小區緊密相連，構成臨安城區重要的居住板塊，是臨安城區人口較為密集的地段。該小區占地面積約為6.7hm2，總建筑為的12hm2，容積率1.7，建筑為以7～8層的居住樓為主,平均高度為19.6m。小區綠化率為35%，人工植物群落穩定。該小區結構完整，兒童活動場、停車場等基礎設置齊全,可滿足居民對居住小區的日常需求，因此具有典型性和代表性。

本研究采用定點測試，根據小區的建筑空間布局方式、綠地的功能屬性及綠化狀況，在小區內共布置測試樣點11處。各樣點具體情況見表1

1.2 研究方法

選擇夏季日平均溫度在35℃以上，冬季日平均氣溫在5℃以下的，晴朗無明顯風感的天氣條件下進行測試[8]。使用HOBO-UX100-003溫濕度記錄儀記錄下與人關系最為密切的白天上午9:00至下午17:00離地1.5m處的空氣溫度和相對濕度，每1h逐時記錄一次。于此同時，每2h使用AB-F/RX-300紅外熱成像儀，拍攝記錄下各樣點的熱成像圖。

測試時間為2016年1月19日與7月21日的上午9：00—下午17:00點。

圖1 測試樣點分圖Figure 1 Test sample point distribution

表1 測試樣點基本情況Table 1 Basic situation of test sample

表2 測試儀器主要參數Table 2 Main parameters of test instrument

在此前關于舒適度的研究中，學者提出了眾多的以溫度、濕度指標為參數的人體舒適度指標及模型，其中應用最為普遍的是不適指數DI(discomfort index,)[9-10]即溫濕指數 THI(thermal humidity index)。

其公式表示為：THI=T-0.55(1-RH)(T-14.5)公式（1）

式中THI為溫濕指數，T為空氣溫度 (℃),RH為相對濕度(%)。

將測得的各樣點溫度與濕度指標帶入公式（1），得到相應的THI指數，將各結果進行比較。THI與人體舒適度的劃分標準見表3。

表3 夏季THI與人體舒適度關系Table 3 The relationship between THI and human comfort in summer

測量結果使用 Microsoft Excel和SPSS22.0軟件處理，得到各樣點的在測量時間段內的平均溫濕度和平均THI指數等數據，繪制各樣點溫濕度的逐時變化圖等相關圖表，并對相關數據結果進行比較分析。

2 結果與分析

2.1 冬夏季平均溫濕度變化

將各測點的日平均氣溫進行對比分析，結果所示(圖2-A)，夏季11個樣地溫度由高到低順序依次P8＞P6＞P7＞P10＞P1＞P4＞P3＞P11＞P9＞P5＞P2。 P8 點溫度最高，為38.08℃。平均溫度最低的點為P2，為36.72℃。P8與P2平均氣溫相差1.26℃，積溫相差10.3℃(圖2-B)。由圖2-D可知，冬季11個樣地日平均溫度排序與夏季不同，溫度由高到低順序依次為P6＞P5＞P3＞P4＞P10＞P7＞P1＞P2＞P8＞P11＞P9；其中P6.點平均氣溫最高，為6.6℃，積溫為 57.9℃，P9平均氣溫最低為4.7℃，積溫37.6℃；兩者平均氣溫和在測量時間段的積溫度分別相差1.9℃和19.3℃(圖2-E)。同時，在夏季氣溫排名中相對靠前的P7，P8樣點在冬季溫度排名中則相對較后。

夏季各測點的平均相對濕度情況如圖2-C所示，相對濕度從高到低的排名為P2＞P5＞P9＞P11＞P4＞P3＞P6＞P1＞P10＞P7＞P8，除 P6 外，其余測點的相對濕度排名與氣溫排名呈相反對應的狀態。其中P2在測試時間段內的平均濕度是37.32%，為各樣點中最高，比平均濕度最低點P8點高7.02%。冬季平均相對濕度從高到低的排名為，P10＞P7＞P2＞P1＞P4 ＞P9＞P11＞P3＞P5＞P6＞P8（圖 2-F）。冬季各樣點相對濕度的排名與平均氣溫的排名整體上呈相反的狀態，沒有出現夏天中氣溫與濕度相反對應的現象。在在冬季相對濕度排名中排名最前和最后的樣點分別為P10的與P6，濕度分別為26.0%和19.3%，兩者相差6.7%。

2.2 日溫度變化

圖3-A顯示，在夏季進行測試的時間段內，各樣點溫度隨著時間的變化，出現了不同程度的波動，但整體上呈現出先上升后下降的總趨勢。各測點的最高溫度主要集中在 13：00—14：00，14:00—15:00，15:00—16:00 3個時間段內。且各測點在這幾個時間段溫度均處于高水平，變化幅度較小。最高溫度出現在 13:00—14：00的 P7測點，氣溫為40.2℃，比此時溫度最低的 P2的 37.7℃測點高2.5℃。在測量時間段內部分測點在14:00之后，開始下降，15:00后所有測點氣溫均出現下降，并隨時間推移各點溫差開始減小逐漸趨于相同。

冬季各測點的溫度變化如圖3-B顯示，冬季最高氣溫為10.4℃，出現13:00—14：00區間內的無遮陰樣點P6，比此時最低點氣溫的5.8℃高4.4℃。各樣點在15:00后溫度開始下降，P6的溫度下降尤為迅速，在15:00—16:00區間跌落至溫度最低點，至17:00之后下降速度才有所減緩。而平均氣溫最低的P9樣點，溫度變化則相對穩定。

2.3 日濕度變化

由圖3-C可知，夏季各樣點濕度隨時間的變化的總體趨勢呈現先下降后上升，這與溫度日變化的規律相反，并且上午濕度下降的幅度與速率要遠遠大于的下午濕度上升的幅度和速率。各樣點的濕度最 低 點 主 要 出 現 在 13：00—14：00，14:00—15:00，15:00—16:00這3個時間段。郁閉度最高的P2點的相對濕度在各時間段內均保持在較高水平。

如圖3-D所示，冬季各樣點濕度隨時間的變化出現了先急速下降，后小幅波動，最后迅速上升的總體趨勢。在上午11：00之前各樣點濕度均急劇下降；11:00—15：00各樣點的濕度各樣點出現的不同程度的小幅波動，但整體較為穩定；15：00之后各樣點濕度開始上升，上升速度在17：00之后明顯加快，各樣點濕度開始趨向一致。

圖2 夏冬季節溫度濕度的變化Figure 2 The change of day temperature and relative day humidity

圖3：各測點溫濕度的變化Figure 3:The change of day temperature and relative day humidity in each point

2.4 各樣地的熱成像果分析

通過紅外熱呈像儀得到夏季在9:00—10:00，11:00—12:00，14:00-15:00，16:00—17:00， 四個時間段內的各樣點點室外熱環境的熱成像圖，見圖4。圖4顯示，各樣地的溫度隨時間的變化出現先上升后下降的趨勢，這與的溫度儀的測量結果相同。

P2、P5、P9樣點的熱成像圖顯示，高大的上層喬木形成的林下空間與周邊環境相比有著相對較低的氣溫，而部分遮陰較差的區域形成了明顯的高溫斑塊。P1、P6、P7、P8、P10 的熱成像圖顯示，樣點的下墊面具有較高的溫度，但樣點周邊的綠化植物溫度卻相對較低。

2.5 熱舒適度

在夏季炎熱環境下，THI值與人的舒適度呈負相關[11]，而在寒冷的冬季人群需要溫暖的環境，因此THI值越高，人越覺得舒適。

研究結果顯示（見圖4-A、圖5-A），在夏冬兩季，不同的綠化狀況下，各樣點的舒適度存在一定的差異，其中冬天各樣點的舒適度差異相比夏季更為明顯。由圖4-A可知，夏季各測點平均THI均處于較高水平，各樣點從大到小依次排名為：P6＞P8＞P1＞P2＞P7＞P4＞P10＞P5＞P3＞P9＞P11。 在夏季 P6 點THI高達29.14，為各測點的最高值，屬于極端不舒適等級。其余測點的在測試時間的平均THI值均小于29。溫度最低濕度最大的P2點在測試時間段的平均THI為28.9，處于高水平，不舒適程度較高。結果表明，在夏季綠化對樣點熱舒適度的影響與綠化的降溫增濕作用并不一致。如圖4-B顯示，在寒冷的冬季，各測點的THI都處于較低水平，其中P6的THI平均值最高，為10.11。平均THI最低的為P9，僅為8.80。冬季平均THI由大到小排列的順序為：P6＞P5＞P3＞P4＞P7＞P10＞P8＞P1＞P11＞P2＞P9。

圖4：各測點不同時間熱量分布圖Figure 4:Heat distribution of each measuring point at different time

圖5 夏冬季溫濕度指數Figure 5 THI of each measuring point in summer and in winter

表4：各測點熱舒適度分類Table 4:Classification of thermal comfort of each measurement point

根據冬夏兩季各測點的THI結果顯示，將測點劃分為，A型(夏季不舒適冬季舒適)，B型(夏天舒適冬季不舒適)，C型(夏冬兩季均不舒適)，D 型（夏冬兩季均舒適)。如表 6所示：P4、P6、P7的 THI值冬天與夏天均高，屬于夏季不舒適冬季舒適的A型；P9、P11 THI值夏天與冬天均低，為夏天舒適冬季不舒適型的 B 型；P1、P2、P8、P10THI夏天高冬天低，為夏冬兩季均不舒適的C型；P3、P5THI夏天低東天高，屬于夏冬兩季均舒適的D型。

3 結論與討論

3.1 綠化與空氣溫度的關系

綠化植物有良好的降溫效果[5,7]，夏季郁閉度高的樣點氣溫相對較低，夏季氣溫的高低與樣點的郁閉度呈負相關[12]，上層喬木的遮陰能力是影響夏季室外溫度的最重要因素[13]。本研究結果可知，P2、P5、P9樣點上層喬木郁閉度相對較高，形成了遮蔭空間，有效地阻擋了太陽輻射，氣溫較低。P6、P7周圍種植園林植物，但并不具有對樣點形成有效遮陰的能力，該類樣點郁閉度低，太陽輻射強烈，氣溫相對較高。研究還表明，冬季各樣點的溫度與綠化植物的郁閉度的高低并不一致。P7，P8樣點郁閉度低的樣點，冬季溫度也相對較低。這可能與周邊產生的陰影有關。同時，由研究結果可知，冬季無遮蔭的樣點空氣溫度較高，但隨著時間的變化，溫度有較大幅度的變化，光照條件差的樣點溫度較低，但整體上趨于穩定。這可能是因為光照條件差的樣點，受太陽輻射影響不大，其光照條件并不會隨太陽運行的軌跡而發生明顯的改變。

3.2 綠化與相對濕度的關系

綠化植物對周圍產生一定的濕度，夏季綠化形成的郁閉度越高，濕度越大[14]，因此出現了各樣點濕度排名與溫度排名相反對應的現象。P6樣地在各樣點的溫度排名中位居第二，濕度排名也較高，可能是因為該樣點地毗鄰小區人工湖，人工湖湖水蒸發，使P6點具有相對較高的空氣濕度。冬季各樣點的濕度排名并沒有與溫度排名成相反對應的現象。與綠化植物郁閉度的無明顯的相關性，說明冬季居住區的濕度環境與綠化的關系不顯著。

3.3 綠化與熱舒適度的關系

冠幅小的喬木在冬季便于太陽直接照射，有利于熱舒適度的提高，而夏季則會因此帶來截然相反的結果[12]。本研究中，P6夏季與冬季的THI均高于其他測點，屬于A型（夏季不舒適冬季舒適型）。該樣地周邊較為開闊，而廣場中心孤植的香櫞樹生長狀況不佳，樹冠過小，無法形成有效的遮陰面積。P4與P7也因為樹冠過小或樹冠與樣地面積的比例不當，無法形成有效的遮陰面積，不能有效提高樣點夏季的舒適度。

根據本研究結果可知，遮陰效果強的綠化植物利于夏季熱舒適度的改善，卻阻礙了冬季熱舒適度的提升。在本研究結果中，P9點與P11點的THI出現了THI指數夏低冬高的現象，屬于B型（夏天舒適冬季不舒適）。P9為小區西南部的宅前綠地，樣點南邊與東邊均有建筑，建筑在該樣點形成了濃重的建筑陰影，冬季尤為明顯，該樣點種植的常綠喬木杜英更加重了陰影，致使陽光在該點無法長時間有效的照射。P11兩側均種植常綠喬木香樟，香樟在樣點上方創造了遮陰條件，出現了與P9類似的環境特征。

過多的綠化植物特別是大型喬木，在夏季會因為過多的增加濕度而降低熱舒適度[11.12]。冬季又阻礙了太陽輻射。而過少的綠化喬木，在夏季又不能很好的遮擋太陽輻射[15]。于此同時，樣地周邊建筑產生的陰影對室外熱環境的舒適度也起到一定的作用。本研究中，P2點與P8樣點屬于C型（冬夏兩季都屬于不舒適的類型）。P2點綠化喬木眾多，郁閉度高，三維綠量大，場地較為封閉。在夏季，眾多的喬木由于遮陰及蒸騰作用等生理作用，起到了較為明顯的降溫增效果，而在夏季高溫環境中濕度的增加會引起舒適度的下降；在冬季，該樣點較多的常綠喬木和植物密集的植物枝干、以及兩側的建筑陰影，阻礙了陽光的有效照射，對舒適度產生了負面影響。P8樣點較為開敞，周邊種植馬尼拉草坪和紫薇，山茶等灌木，無高大喬木，綠化植物僅起到覆蓋地表的作用，不形成有效的遮陰面，在炎熱夏季，由于無綠化遮陰，該樣點較長時間都處于太陽直接照射下；而冬季由于建筑陰影出現時間卻相對較長，阻礙了陽光的照射。

根據本研究結果可知，相對開敞的環境、綠量適當的園林植物與合適的常綠、落葉比例，會對居住區室外熱舒適度起到比較理想的改善效果，這與前人的研究結論類似[16]。P3與P5屬于D型(夏冬兩季均舒適型)，無論在冬季或是夏季都有相對的適應的THI值。P3為居住區中心小廣場，廣場較為開闊，便于通風，此外該樣點周邊種植高大的落葉喬木櫸樹和常綠小喬木桂花。在夏季櫸樹與桂花在廣場內形成一定的投影面積，冬季櫸樹落葉，陽光可直接照射。P5樣點兩側種植櫻花等落葉小喬木和常綠小喬木桂花，種植密度適中。在夏季有效的遮擋了太陽輻射，冬季部分植物落葉，便于陽光的照射。

綜上所述,綠化時，喬木的特性及種植方式是影響居住區室外熱環境舒適度的關鍵因素。在夏季高溫條件下，過多的綠化植物因為生理活動，過度的增加場地濕度，會降低場地舒適度；過少的綠化植物特別是遮蔭能力強的喬木，無法遮擋太陽輻射，對舒適度產生不良影響。在冬季過多的綠化植物特別是冠大蔭濃的常綠喬木，會因為阻擋太陽輻射產生不適宜的舒適度。故而主要通過調整喬木的種類，數量等方式改變上層喬木的冠層特性來達到改善室外熱環境的目的。同時應控制灌木用量，避免盲目加塞綠化植物。防止過多綠化植物的蒸騰作用等生理活動對室外熱環境產生負面影響。

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