城市热环境与舒适度-城市中心热环境与空间形态耦合机理

1）城市热环境相关概念界定

城市热环境涉及地表温度、空气温度和太阳辐射等相关知识，可以通过测量不同时间的温度及计算热岛强度等指标进行表征说明。而温度又分为空气温度、地表温度和平均辐射温度等。

空气温度（Ta），或称为气温，表示空气冷热程度的物理量，下文中的空气温度指行人高度（1～1.5m）处空气温度。空气温度可以通过小型气象站或热传感器测量，实测方法分为流动观测法或离散点观测法。

地表温度（Tg），表示下垫面地面表面冷热程度的物理量，城市中地表温度一般指土壤、铺地、草地、沥青马路等不同城市下垫面的表面温度，同空气温度不同，地表温度存在明显的空间差异性。

平均辐射温度（Tmrt），是夏季影响人体同室外环境能力平衡的重要气象参数指标，是指环境四周表面对人体辐射作用的平均温度。平均辐射温度是热舒适指标如预测平均热贡献（PMV）、生理等效温度（PET）的核心因素。

2）室外人体热舒适度

室外空间是城市重要的活动交往场所，室外热舒适度与人们室外活动时间、强度及不舒适感有密切联系。当人们在室外活动时，意识到所处环境条件的波动，从而放宽了对热舒适的期望。

预测平均热贡献（PMV）是Fanger以实验室为基础进行热舒适研究的著名成果，他对1 396名美国和丹麦志愿者在人工气候室内进行冷热感觉实验，得出人的热感觉与人体热负荷之间关系的实验回归公式。1984年，这一指标被选作国际标准ISO 7730《中度热环境-PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规范》指标，并在1994年和2005年被修订完善。以-3至+3的数值范围表示稳定的人体热量预算差异（表1-2）。预测平均热贡献发生在理想状态下，而现实是一种动态的热平衡环境，因人体不断变化的热状态，会导致误差，误差可能以半随机方式表现出来。其作为评估室外环境的指标可能具有局限性。(www.xing528.com)

表1-2　预测平均热贡献（PMV）热感觉标尺

＊资料来源：Fanger P O.Thermal comfort.Analysis and applications in environmental engineering
［J］.Thermal comfort.Analysis and applications in environmental engineering.，1970.

生理等效温度（PET）是由Höppe提出的，其定义是在风速为0.1m／s、水蒸气分压为1 200kPa（相当于空气温度20℃时相对湿度为50%）的普通等温室内环境中，一个着装指数为0.9clo，从事轻度活动，其核心温度和皮肤温度与在实际环境中相同，且保持相同的热平衡状态，该等温环境的空气温度就是生理等效温度。比起预测平均热贡献（PMV）这类人工标准来讲，它会让使用者更好地感觉热环境，它是一个温度指数，任何场所（室内或室外）的“生理等效温度”等同于一个典型的室内设置情况下的气温，在这个气温下，等于这个条件下被评估气温的体内温度和皮肤温度维持着人体的热平衡^[3]。生理等效温度仅反映热环境参数对人的生理状态的影响，是一个真正意义上的气象指标，被应用于不同气候条件下室外热舒适度评价及城市气候研究。

Steemers和Ramos（2004）^[4]综合天空开敞度、太阳辐射和风环境三方面指标，提出城市环境多样性指数，用于评价城市开放空间舒适度，并通过叠合上述三类指标，绘制环境多样性地图（Diversity Map）。

本书的研究并非是绘制一幅精准的城市中心人体热舒适度评价图，而是通过各种空间形态的模拟和比对，分析不同条件对人体舒适度的影响，寻找差异。因此热舒适度评价指标仅仅是我们的一把尺子，它需要同不同条件的热环境模拟一起比较，作出评价。参数在研究中的作用是揭示二者的关系。