作者；郑晓敏

  街谷热环境是地域气候等自然条件和城市规模等社会与人工因素综合作用的结果。对街谷热环境各影响因素开展定量研究，以此为据，科学合理地指导城市街谷设计，对提高街谷的热环境质量和降低城市与建筑能耗具有重要的现实意义。

  街谷热环境研究主要采用实测和模拟两种方法。实测研究一般选取代表不同高宽比、走向、绿化量、表面材料的街谷，测试其空气温湿度、各表面温度、风速、辐射量等物理量，通过不同街谷测试结果的对比得出相应结论。模拟研究可根据需要涵盖更大范围的工况，并可人为排除其他因素的干扰，有针对性的研究单一因素对热环境的影响作用规律。

  以往的街谷热环境研究采用模拟方法的居多，开展实测的较少。已开展的街谷测试包括Pearlmutter在以色列，Bourbia在阿尔及利亚，Johansson在摩洛哥，赵敬源在西安，王振在武汉的研究。这些研究通过测试数据分析得出了高宽比、走向、绿化和表面反射率等因素对街谷热环境的影响作用。

  现有的街谷热环境实测研究存在以下不足：1）主要集中在于热气候和中纬度地区，湿热气候的低纬度地区尚未开展；2）定性结论为主，定量的关系式和结论较为缺乏。本文的研究目的为：在我国低纬度湿热地区开展夏季街谷热环境测试，定量分析街谷热环境的总体状况和分布规律，得到街谷热环境特征和主要影响因素，并就街谷热环境设计提出建议。

1研究方法

1.1测试对象

  广州位于北纬23。08’、东经113。19’，为我国湿热地区典型城市，夏季温高湿重，七月平均气温28.4℃，相对湿度82%。通过文献调研可知，街谷热环境的主要影响因素为高宽比①、走向、绿化情况（绿地率、布置方式）和反射率。

依《城市规划原理》，生活性道路是指为解决城市各分区内部联系的需要，车速较低，以行人、自行车和短距离交通为主的空间。本文据此提出生活性街谷的概念，定义为城市生活性道路及两侧建筑形成的空间。选取广州地区常见的两条生活性街谷作为测试对象，如图1所示。两街谷为东西和南北走向，中间为支路级道路，两侧建筑形态连续，均为90 m的高层住宅。其中海月路（海清路以西路段）东西向，长390 m，建筑间距30 m，高宽比为3；海文路（海定街以南路段）南北向，长280 m，建筑间距40 m，高宽比为2.25。街谷内绿化布置较为连续，除海月路东侧树木茂盛外，其余树木尚未成形。建筑外饰面类型相同，均为浅色贴砖，车行道铺沥青，人行道铺红砖。街谷内车流量少，主要为行人使用。

1.2测试条件与时间

  我国现行居住区热环境和绿色建筑标准[7-8]均关注夏季典型气象日，以日间8:00~18：00的室外气温变化及平均热岛强度作为室外热环境设计和评价的重要指标。据此，本文选择接近广州夏季典型气象日的天气条件开展测试，测试时段定为日间6:00~18：00。由JGJ 286-2013《城市居住区热环境设计标准》可知，广州夏季典型日白天的水平面太阳散射与直射辐射照度相当，为多云天，本文选择夏季最热月的多云天，2013年7月14日，开展测试。

1.3测试方法

因生活性街谷以行人使用为主，测点均布置在地上1.5 m处。测试的物理量包括空气干球温度、相对湿度、风速和黑球温度，另外布置便携式气象站记录街谷来流边界的气象参数（表1）。经前期的流动观测和数值模拟发现，街谷热环境参数沿轴线方向有变化，街谷两侧有所不同，交叉路口处又会不同于其他地点。根据这些特征，再结合行人活动区域的考虑，在两街谷共布置10个测点，具体如图2和图3所示，其中东西向街谷6个，南北向街谷4个。各测点逐时记录空气温度、湿度、风速和黑球温度，其中测点8因仪器原因未记录风速。考虑广州夏季主导风为东南风，气象站布置在测试区域东南方向，置于平坦宽阔地面，且无周围构筑物阴影遮挡（图3c），该边界测点作为街谷内与街谷边界各项参数对比分析的重要参考点。另外，为了解各测点热环境存在差别的原因，使用Hemiview冠层分析系统测定各测点的天空角系数( Sky View Factory，SVF)（图3d）。

  室外气温采用强制通风的防辐射筒进行测试，也即将温度探头放人直径10 cm的不锈钢筒中心处，筒外包铝箔，筒内放置小风扇连续运转抽风。

2  测试结果与分析

2.1街谷总体热环境

2.1.1  空气温湿度

取每条街谷所有测点结果的平均，得到两街谷空气温湿度的逐时①变化如图4所示，边界测点的结果也一同显示。

由图4可知，东西向街谷的气温6:00最低，30.0℃，16：00最大，32.1℃，测试时段平均31.0℃。相对湿度与气温的趋势相反，7:00最高，80%，18：00最低，69%，测试时段平均74 %。对比两街谷可知，与东西向街谷相比，南北向街谷的气温在上午时段略低，下午时段略高，差值均在0.5℃以内。两街谷在测试时段的平均气温相差仅0.1℃，相对湿度相差仅0. 9%，说明两街谷的空气温湿度总体差别不大。

  Bourbia通过测试发现东西向街谷比南北向气温高，此外，也有模拟研究指出东西向街谷热环境比南北向差。以上研究与本文的研究结果不同，这可能与不同研究关注的气候条件差别有关。以往研究为干热气候、晴热天气，本文为湿热气候、多云天气。测试当天太阳直射不强，这在很大程度上减弱了两走向街谷在形成太阳直射阴影方面的差别。

  另外，与边界测点的气温相比，两街谷气温的变化幅度小，最大值出现的时刻晚，呈现一定的衰减和延迟的热惯性特征。

2.1.2风速

分析临近测试区域的海心沙气象站数据可知，测试当天的主导风为西风和东南风，风频为20. 78%和17. 89%。分析两街谷和边界测点的逐时风速如图5所示。

  由图5可知，东西向街谷风速日间呈逐渐减弱的趋势，7:00最大，1.80 m/s，17：00最小，0.54 m/s，测试时段平均1. 26 m/s。南北向街谷风速的变化趋势一致，数值略高，测试时段平均1. 48 m/s，这与其高宽比较小，建筑间距较宽有关。边界测点的平均风速为0. 95 m/s，对比可知，两街谷风速多数时间大于边界测点，且变化趋势更为平缓，这可能是因为街谷内建筑物围挡形成了固定通风路径，导致风速增大且变化趋缓。

2.1.3  平均辐射温度

平均辐射温度( Mean Radiant Temperature，MRT)用于衡量环境辐射情况，是一个假想的等温围合面的表面温度，它与人体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体间的辐射热交换量。根据JGJ/T 347-2014《建筑热环境测试方法标准》，强制对流情况下MRT的计算公式为：

式中：t为平均辐射温度，℃；t。为黑球温度，℃；v。为风速，m/s;t。为空气温度，℃；8。为黑球表面发射率，取0. 95；D为测试用黑球直径，为50 mm。由黑球温度、空气温度和风速计算两街谷MRT的逐时变化如图6所示，测试当天的水平面太阳总辐射照度也一同显示。

  由图6可知，东西向街谷MRT6：00最低，29.9℃，15：00最高，34.7℃，测试时段平均32.7℃。与东西向街谷相比，南北向街谷的MRT较高，平均高1.7℃，这是由于后者高宽比小，建筑间距大所致。与太阳辐射对比可知，两街谷MRT的逐时变化趋势与水平面总太阳辐射照度相似，也即，太阳辐射是引起MRT变化的主要因素。

  与气温相比，两街谷的MRT均高于气温，测试时段平均高出2.5℃，这说明街谷热环境的辐射影响不可忽略。另外，从气温的形成看，辐射引起的街谷表面温度升高和街谷内空气流动是2条主要线索。南北向街谷的MRT较东西向高，街谷表面与空气的对流换热较强，南北向街谷的风速较东西向大，街谷受外界来风的影响较大，由此形成了南北与东西向两街谷气温的差别。

2.2街谷热环境分布

2.2.1SVF

  SVF定义为某表面发出的热辐射中由天空接受的比例，是影响表面长短波辐射的重要因素。街谷内建筑形态和绿化布置的变化会形成不同的SVF，从而影响街谷的传热和热环境分布，尤其在以太阳辐射散射为主的情况下更是如此。因此，本文选取SVF为要素研究街谷内热环境的分布情况。

各测点SVF的测定值见表2。除测点4外，东西向街谷的SVF较南北向低，这与东西向街谷高宽比较大和两侧建筑紧密排布有关。东西向街谷中，测点5和6位于茂密树下（图3b），SVF最小，测点4无树木遮挡，SVF最大。南北向街谷中，测点8周边开阔，SVF最大。

2.2.2  空气温度

两街谷各测点空气温度的逐时变化如图7所示。

  由图7可知，除测点8外，各测点气温的变化趋势一致，最大值均出现在16：00，测试时段均值在30.8~31.3℃间变化。测点8的气温在下午显著升高，这是因为它临近菜市场，受人为热影响较大的缘故。东西向街谷的北侧测点1、测点3比南侧测点2、测点4气温低，这与Bourbia和赵敬源的测试结果相反。此差别由纬度不同造成。广州属低纬度地区，夏季太阳的方位偏北，南侧接收到的太阳辐射较多，而以往测试在中纬度地区开展，夏季太阳的方位偏南。另外，树荫下测点5、测点6较其他测点的气温低。结合各测点的比较可知，存在SVF越小气温越低的趋势。

2.2.3  风速

街谷各测点的逐时风速如图8所示。

  由图8可知，东西向街谷的测点4风速较小，这是由于此测点位于街谷中段，来流风风速随距离增加而逐渐减弱。南北向街谷中，位于东南向来流风人口处的测点9、测点10风速较其他测点大。结合两街谷的总体均值可知，街谷内的风速与测点所处具体位置和街谷的整体走向有关。

2.2.4  MRT

街谷各测点MRT的逐时变化如图9所示。

  由图9可知，各测点MRT最大值出现在14：00~ 15：00，测试时段均值在31.3~35.2℃间变化。其中，测点5、测点6的MRT较低，测点7较高，这与各测点的SVF相对应，也即SVF越大，MRT越高。

2.2.5SET*

  SET*以人体生理反应模型为基础，由人体传热的物理过程分析得出，不同于以往经验回归得到的指标，被称为是合理的导出指标。本文选取SET*作为街谷热环境的综合评价指标。

  计算SET*时需给定表3中的参数。

由空气温湿度、风速、MRT和表3取值，计算得到各测点的逐时SET*如图10所示。

  由图10可知，各测点SET*的变化趋势相似，测试时段均值在33.4~35.1℃间变化，东西向街谷均值34.1℃，南北向街谷均值34.0℃。树荫下测点5、测点6和位于来流风人口的测点9、测点10，SET*较其他测点低，热环境较好。这说明，街谷绿化和良好的通风路径对改善街谷热环境起明显作用，这与以往研究得到的树木改善街谷热环境的结论一致。但需要注意的是，绿化对热环境的作用包括遮阳、蒸发蒸腾和气流拖拽三方面，绿化的遮阳和蒸发蒸腾作用有助于减弱辐射和降低近地面气温，而绿化的气流拖拽作用会阻挡通风，减弱风速，绿化对街谷热环境的作用应综合考虑以上方面。

2.2.6  SVF与热环境

  尝试建立各测点SVF与热环境要素在测试时段平均值之间的关系，如图11所示。

由图11可知，SVF与MRT的线性关系最为强烈，空气温度次之，SET*最弱，其回归关系式为：

式中参数含义同前。由式(2)~式(4)可知，MRT随SVF的变化最为显著，幅度最大，SET*次之，空气温度最小。SVF每增加0.1，MRT升高2.1℃，SET*升高0.6℃，空气温度升高0.2℃。另外分析得到SVF与相对湿度、风速无明显相关性。

3  结论

  在夏季典型日对广州生活性街谷开展热环境实测，得到如下结论：

  1)在日间6:00~18：00，东西向街谷的热环境平均状况为：空气温度31.0℃，相对湿度74%，风速1.26 m/s，MRT32.7℃，SET*34.1℃；南北向街谷则为：空气温度31.1℃，相对湿度73 %，风速1. 48 m/s，MRT34.4℃，SET* 34.0℃，南北向街谷与东西向街谷的空气温湿度、SET*相近，风速和MRT存在差异。

  2)与入口边界相比，街谷呈现一定的衰减和延迟特征，表现为街谷气温随时间的变化幅度小，最大值出现的时刻晚。

  3) SVF是影响街谷热环境分布的重要因素，SVF越大，MRT、空气温度和SET*越高，热环境越差，SVF每增加0.1，MRT、空气温度和SET*分别升高2.1℃、0.2℃和0.6℃。

  4)大高宽比、乔木绿化和良好通风是改善街谷热环境的有效途径。

  5)街谷热环境受当地气候条件和所在地理纬度等因素影响，在不同气候地区的变化规律不同，不能简单类推。

4  不足与展望

测试日的天气条件与广州夏季典型日尚有一定偏差，如最大太阳辐射照度偏弱，最高气温偏高，加上广州夏季为雨季，经常有台风经过，导致天气变化剧烈和突然，选择夏季典型日易出现偏差，今后应开展长期（如一周）的室外热环境观测，从而获得街谷在夏季典型日和非典型日的热环境变化特征。本文分析仅考虑了沿街建筑的影响，后排建筑对测试结果也有一定的影响，后续工作可扩大调研范围，研究在多排建筑不同布局情况下，街谷在夏季的热环境状况。

5[摘要]本文选取广州典型生活性街谷在夏季典型日开展测试，分析街谷热环境的变化规律及影响因素。结果显示，在日间( 6:00~ 18：00)，东西向街谷平均值为：空气温度31.0℃，相对湿度74 %，风速1.26 m/s，MRT32.7℃，SET+ 34.1℃，南北向街谷平均值为：空气温度31.1℃，相对湿度73%，风速1.48 m/s，MRT34.4℃，SET+ 34.0℃，南北与东西向街谷的空气温湿度、SET*相近，而风速和MRT存在差异。街谷气温的逐时变化呈现衰减和延迟特征。SVF是影响街谷内热环境分布的重要因素，SVF每增加0.1，MRT、空气温度和SET'分别升高2.1℃、0.2℃和0.6℃。大高宽比、乔木绿化和良好通风是改善广州生活性街谷热环境的有效途径。街谷热环境受当地气候条件和所在地理纬度等因素影响，不同气候地区的研究结果不能简单类推。