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基于傳統商業(yè)街尺度變化的物理環(huán)境研究的論文
摘 要：傳統商業(yè)街作為城市經(jīng)濟發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對于提高商業(yè)街區內部使用舒適度，以及建筑能耗有著(zhù)重要影響。本文從傳統商業(yè)特征所形成的街谷寬高比例入手，通過(guò)調研、分析以及能耗模擬，研究街谷中街道寬度與建筑高度，建筑自身體型變化對綜合能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的微氣候特征對于提升空氣質(zhì)量的，增加舒適度的影響。
關(guān)鍵詞：傳統商業(yè)街街谷； 寬高比； 非對稱(chēng)街谷
Based on the traditional commercial street scale changes in the physical environment research
Wu Xiao-dong
�。╔i'an Academy of Fine Arts， Xi'an 710065）
Abstract： traditional commercial street as city economic development effective component， its physical environment research and improvement to improve the commercial block internal comfort， and has an important effect on building energy consumption. This article from the traditional commercial feature formed by the street canyon width height ratio of， through investigation， analysis and Simulation of energy consumption， on the street Valley Street width and height of building， building their own body size variation of comprehensive energy consumption， as well as the different commercial street microclimate characteristics to improve air quality， increase the comfort level of influence.
Key words： traditional commercial street Valley aspect ratio asymmetric Street Canyon
1.引言
隨著(zhù)文化產(chǎn)業(yè)的復興與發(fā)展，國內較多文化資源豐富的城市開(kāi)始進(jìn)行城市的歷史文化挖掘與更新。商業(yè)街道是城市最有活力的空間形式和經(jīng)濟載體。因此，飽含文化與商業(yè)氣息的傳統商業(yè)街區的改造及復建成為此類(lèi)工作的重要部分。在設計與建造的過(guò)程中，其內部自身空間形態(tài)和布局將會(huì )與建筑能耗發(fā)生耦合關(guān)系并相互作用，通過(guò)微氣候的營(yíng)造以及能耗的合理規避，以實(shí)現節能和低碳的目標，并提高人群在商業(yè)街內部的舒適度的同時(shí)通過(guò)風(fēng)場(chǎng)的疏導以降低該區域的污染程度。
2. 傳統商業(yè)空間形態(tài)特征
傳統商業(yè)街區作為傳統文化的重要組成部分，空間形態(tài)特征除了滿(mǎn)足當地特有的自然環(huán)境要求外，還受到當地的社會(huì )人文，風(fēng)俗習慣等因素的影響，因此具有較為鮮明的地域建筑風(fēng)格及特征。在傳統商業(yè)街區的特有的物理環(huán)境研究中，本文簡(jiǎn)化建筑元素的復雜性，構建沿街建筑物高度H以及街道寬度D的比例為特征模型來(lái)進(jìn)行量化參照研究。
2.1 商業(yè)寬高比例特征
蘆原義信在《外部空間設計》一文中定義了構成街道空間的街道底界面的寬度與沿街側界面建筑的高度的比值（D/H），其比值是保證街道空間尺度均衡，是體現街道中的人的開(kāi)放感和圍合感的重要指標。當街道空間D/H小于l時(shí)圍合感越強，D/H值越大于1時(shí)街道的開(kāi)放感越強，D/H=l.2～2時(shí)，產(chǎn)生舒適的圍合感；D/H大于2時(shí)，產(chǎn)生開(kāi)闊感；D/H>3時(shí)，產(chǎn)生空曠感。本文通過(guò)調研古城西安、成都、南京、蘇州等地的傳統商業(yè)街區的寬高比例（表1），發(fā)現傳統商業(yè)街區研究數值集中于0.5～1.5范圍內，得出商業(yè)街內聚性較好，空間尺度適宜。
3.傳統街區不同形式建筑的能耗分析
本文通過(guò)對于構成街區形態(tài)框架的單體建筑進(jìn)行研究，評價(jià)在街區修復或重建時(shí)，選擇能耗較低的建筑體型為目標。以古城西安為研究地，西安位于寒冷地區，冬季以保溫為主，主要為采暖能耗，建筑外部熱源的太陽(yáng)輻射獲得量主要與建筑布局形態(tài)，周?chē)h(huán)境長(cháng)波輻射等相關(guān)。建筑物內部存在著(zhù)建筑照明、人體，設備等室內熱源與住宅建筑室內空氣發(fā)生對流與輻射的熱傳遞過(guò)程。建筑內擾在熱傳遞過(guò)程中總是要傳遞到圍護結構的內表面，而室外氣象條件總是首先作用于建筑外圍護結構的外表面，建筑內擾與建筑外擾兩種作用形式是同時(shí)存在，獨立傳遞而又相互迭加，相互影響。不同的建筑外表面從抵御內外溫度振幅以及內外界面尺寸方面，就會(huì )對建筑的全年能耗產(chǎn)生一定影響。本文假定待研究的傳統商業(yè)街D/H=1.2，并以此作為研究傳統商業(yè)街的空間物理特征的基本研究模型，設定商業(yè)街東西向，商業(yè)建筑為南北向，假設南側建筑為條式建筑，北側建筑的體形輪廓進(jìn)行相應變化，由此建立Dest模型建立如圖（圖1）計算能耗特征的。
擬定（n1）、（n2）、（n3）三種不同外部形態(tài)的建筑作為研究對象，通過(guò)從圖形變化中可以看出建筑物耗冷量指標隨著(zhù)建筑物出風(fēng)口方向的改變，發(fā)生較規律的下降趨勢變化。在建筑物耗冷量指標中，當進(jìn)風(fēng)口由東邊逐漸過(guò)渡到西邊，能耗降低。并且，建筑物的進(jìn)風(fēng)口開(kāi)口比例越大，建筑物耗冷量指標越大，兩者呈正相關(guān)變化。在數據比對中，當建筑物的A：Lmid：B相對比例使建筑物呈三面圍合式布置時(shí)，由于伸出段對于太陽(yáng)輻射的相對遮擋，建筑物的北向受熱面積最小，且建筑物的迎風(fēng)面面積最小，在建筑物的東西向建筑中向內的面有永久陰影面的存在，減少了建筑物的太陽(yáng)輻射溫升現象，同時(shí)在三面圍合區內，有溫度較低區域的產(chǎn)生，從而促進(jìn)熱壓風(fēng)場(chǎng)形成的可能。當建筑物相對比例為Z：1：0.5時(shí)（z為0長(cháng)度），建筑的能耗在耗冷量和耗熱量指標變化趨勢上最穩定，并可以作為同比情況下最優(yōu)推薦，圖示n2情況。
4.傳統街區街谷內微氣候特征
傳統商業(yè)街區的構成通常存在若干條路網(wǎng)交織的情況，街谷微氣候的形成與太陽(yáng)輻射強度所造成的空氣溫度的時(shí)間演變和空間分布、以及街谷內部的氣流狀況與街區的建筑密度、建筑排列方式有關(guān)。并且與街谷的幾何特征、走向界面朝向、街區下墊面以及來(lái)風(fēng)方向都有較大的關(guān)聯(lián)。本文通過(guò)對西安市回民街（南-北走向、對稱(chēng)街谷）、書(shū)院門(mén)（東-西走向、非對稱(chēng)街谷）兩條傳統商業(yè)街的物理環(huán)境分析，重點(diǎn)研究以下兩方面內容。
4.1非對稱(chēng)街谷的物理環(huán)境特征
當選擇建筑物相對比例為Z：1：0.5，商業(yè)街外部空間幾何結構則為非對稱(chēng)形式。此時(shí)，街谷外部大氣平流進(jìn)入街谷內部時(shí)，接近放大的非對稱(chēng)區域時(shí)，峽管狀態(tài)突變，會(huì )在街谷放大區域產(chǎn)生一個(gè)強湍流。三維方向的湍流漩渦將沿著(zhù)墻面向上部遷移，湍流的輸運作用使得街道峽谷內空氣與外界空氣進(jìn)行交換，提高污染物的擴散速度，改善峽谷內的空氣質(zhì)量。因此，沿街建筑在局部地區放大，對于提高污染散發(fā)速度有利。
4.2不同朝向街谷的物理環(huán)境特征
西安地區城市的傳統街區較多以格網(wǎng)形式存在，會(huì )呈現出不同朝向的街谷的工況，在太陽(yáng)輻射下，處于太陽(yáng)直射輻射區域的空氣溫度會(huì )隨著(zhù)建筑的高度產(chǎn)生較大分層差異，而在建筑遮擋區域的街谷部分，因為空氣溫度增溫熱源為接太陽(yáng)散射輻射，并且隨著(zhù)建筑密集程度增多的太陽(yáng)輻射反射次數的變化，其空氣溫度隨高度分層現象并不明顯。在東-西走向的街區，因為在夏季和冬季由于太陽(yáng)高度角的不同，街道南側建筑對于街谷的遮擋效應造成街谷中所獲得的太陽(yáng)輻射在不同時(shí)間段存在較大的差異，相應得知，遮蔽效應對于南北走向的街道太陽(yáng)輻射影響不大。
5.結論
傳統商業(yè)街作為城市經(jīng)濟發(fā)展的有效組成部分，其物理環(huán)境的研究與改善對于提高商業(yè)街區內部使用舒適度，以及建筑能耗有著(zhù)重要影響。本文從街谷寬高比例著(zhù)手，通過(guò)分析調研，研究在一定寬高比例下，建筑體型變化對能耗的影響，以及不同朝向商業(yè)街的風(fēng)環(huán)境對于污染物的影響，主要結論如下：
5.1傳統商業(yè)街區道路寬度D/建筑高度H接近1.2時(shí)，對空間舒適度以及減少建筑能耗有利。
5.2街道兩側建筑布局采用非對稱(chēng)形式的幾何結構，街谷內污染物濃度由于湍流作用而大大降低，空氣質(zhì)量得到較大改善。
5.3南-北走向相對于東西走向的街谷所吸收的太陽(yáng)輻射量在冬夏兩季的差異小。
參考文獻
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