建筑设计典型指标研究 本文关键词：建筑设计，典型，指标，研究
建筑设计典型指标研究 本文简介：摘要热岛效应的成因与城市开发建设活动存在着密切的关系。在梳理规划和建筑设计因素与热岛效应关系的基础上，提取建筑设计中影响热岛效应的绿化率、建筑外墙、建筑屋顶反照率以及水体面积比例等4项典型指标，并结合某商业综合体实际项目案例，模拟分析了不同指标取值工况下项目所在场地的热岛强度。最后提出从建筑设计角度
建筑设计典型指标研究 本文内容：
摘要热岛效应的成因与城市开发建设活动存在着密切的关系。在梳理规划和建筑设计因素与热岛效应关系的基础上，提取建筑设计中影响热岛效应的绿化率、建筑外墙、建筑屋顶反照率以及水体面积比例等4项典型指标，并结合某商业综合体实际项目案例，模拟分析了不同指标取值工况下项目所在场地的热岛强度。最后提出从建筑设计角度出发，采取降低热岛强度的典型指标控制策略，做到对场地热环境的低影响开发。
关键词热岛效应;建筑设计;热岛强度;典型指标
热岛效应是影响城市热环境的重要因素。建筑作为城市的主要地物与热岛效应密切相关。建筑物的建设改变了场地地表及空间的表面性质，增加了石材、水泥及玻璃等表面材料，从而影响了场地及区域环境的太阳辐射和热交换，导致热岛效应。在当前提倡生态建设的大背景下，有必要从建筑设计角度分析缓解热岛效应的技术策略。
1热岛效应与建筑设计的关系
城市下垫面70%或以上被水泥、柏油路面及混凝土结构的建筑物所占，绿地和水体面积相对较少，因此在相同的太阳辐射条件下，城市下垫面比郊区吸收更多的太阳辐射，使自身升温迅速并吸收更多热量。另外，水泥、沥青等非透水表面导致了地表水分蒸腾作用减少、径流加速，同时较少的绿地、水体面积使得温室气体得不到有效吸收，进而使城市成为一个热源[1]。道路、广场、建筑屋顶等城市下垫面与建筑设计紧密相关，规划和建筑设计因素与热岛效应的关系见图1。
2与热岛效应相关的建筑设计典型指标研究
2.1指标选取
由图1可知，建筑与规划设计中与热岛强度相关的可控的定量因素包括场地绿化、建筑外墙、建筑屋顶材料、水体面积等，对应到设计方案中的量化指标分别为绿化率、建筑外墙反照率、建筑屋顶反照率、水体面积比例。因此，从建筑和规划设计层面出发减缓热岛强度须研究绿化率、建筑外墙反照率、建筑屋顶反照率、水体面积比例等指标的控制取值范围。
2.2案例模拟分析
模拟计算采用由德国美因茨大学开发的专门研究城市区域微气候的CFD计算模型：ENVI-metV3.1。利用EVNI-met对夏至日8：00～18：00进行动态模拟，然后取1.5m高处的平均温度，与郊区该时刻的温度做对比，最后取全时段平均值作热岛强度评估。城市热岛效应一般用“热岛强度”表示。这一参数最早由欧克（T.R.Oke）[2]提出，其定义为城市中心区的温度最高值与郊区温度的差值。热岛强度UHI（单位K）表示为式（1）：UHI=Tu－Tr（1）式中：Tu———城区各观测点表面大气温度，℃Tr———郊区观测点表面大气温度，℃2.2.1工程概况案例以某商业综合体为例开展研究。该商业综合体的总用地面积83726.3m2，工程为商业、办公及酒店，总建筑面积141409.82m2，容积率2.9，绿地率15%，高度不超过43m。总平面见图2。2.2.2工况设置与模拟结果针对绿化率、外墙反照率、屋顶反照率和水体面积比例4个与热岛强度相关的典型参数，建立17种工况进行模拟分析。各工况参数设置及模拟结果见表1。考虑到项目为商业综合体，建筑密度较大，因此可供设置绿化的场地面积受到限制，绿化率在10%~30%之间取5种工况；外墙和屋顶反照率设置根据“反照率影响建筑热环境的实验”[3]一文中各材料计算反照率的平均值（见表1），结合城市商业综合体外立面常用浅色饰面砖与玻璃幕墙的结合方式，工况取值范围设为0.6～0.8（外墙）和0.5～0.7（屋面）；城市商业综合体中水体较多为景观水体，面积比例很小，工况取值范围设为0.01～0.05（见表2）。2.2.3结果分析（1）绿化率。如图3所示，随着绿化率从10%提高到30%，热岛强度总体呈下降趋势，由2.35K下降到2.18K，下降了0.17K，因此绿化对热岛强度的降低影响较大。（2）建筑外墙反照率。如图4所示，随着外墙反照率从0.6提高到0.8，热岛强度总体呈升高趋势，说明外墙反射的太阳辐射热对空气起到了一定的加热作用。（3）建筑屋顶反照率。如图5所示，随着屋顶反照率从0.50提高到0.70，热岛强度总体呈降低趋势，但降低程度较小，热岛强度最大值与最小值相差仅0.09K，说明屋顶反照率对热岛强度降低效果较小。（4）水体面积比例。如图6所示，随着水体面积比例从1%提高到5%，热岛强度总体呈降低趋势，水体面积比例从1%提高到5%，热岛强度下降了0.05K，其影响并不明显。
2.3典型指标设计导引
（1）绿化率。绿化率相对于建筑外墙、建筑屋顶反照率、水体面积比例对热岛强度的影响最大。对于高密度的城市商业区项目，绿地率不宜低于15%，可将热岛强度控制在2.3K以下。（2）建筑外墙反照率。由于外墙反射太阳辐射热对环境空气有加热效应，随着外墙反照率的提高，热岛强度呈现升高的趋势，因此为降低热岛强度，外墙饰面材料颜色不易过浅。城市商业区建筑目前较多采用中空LOW-E玻璃幕墙及石材饰面，幕墙反照率宜控制在0.70%以下，可将热岛强度控制在2.5K以下。（3）建筑屋顶反照率。屋顶反照率对热岛强度变化影响很小，在工程设计中可不作为重点考虑因素，但考虑到绿化的因素，应尽可能设置屋顶绿化。（4）水体面积比例。对于商业综合体项目，景观水体面积通常较小，难以对热岛强度起到改善作用，建议设置4%左右的景观水体，可将热岛强度控制在2.3K以下。
3结语
一方面，建筑物及其场地表面形式受制于诸如基地条件、建筑材料技术水平、业主及建筑师主观审美、政策及规范规定等因素，尚未能从室外热环境设计角度考虑改善室外热舒适度；另一方面，当前项目建设目标还处于满足功能使用的需求层次，未能真正从绿色生态的角度出发进行建筑物的设计、建造和运营。因此，本文从缓解城市热岛效应、改善城市热环境的角度出发，探讨分析了建筑设计相关典型指标，希望对建筑师及建设行业从业者起到一定的启发作用。
参考文献：
[1]白杨，王晓云，姜海梅，等.城市热岛效应研究进展[J].气象与环境学，2013，29（2）：101-106.
[2]OKETR.BoundaryLayerClimates[M].Oxford:TaylorandFrancisGroup，2002.
[3]陈志，俞炳丰，商萍君.反照率影响建筑热环境的实验[J].太阳能学报，2005，26（6）：863-867.
作者：任国辉 单位：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司
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