干热地区城市应满足夏天热舒适度

——绿色城市设计生态的策略与方法之二  

　　干热地区大约在赤道南北15°～30°之间的亚热带纬度范围内，包括亚洲的中部和西部地区、中东、非洲、美洲北部和南部以及澳大利亚中部和西北部地区。我国新疆吐鲁番盆地一带，以及川西攀枝花地区、川东长江谷地、云南元江谷地以及海南岛西部的部分地区也属于这一气候区。由于西北及东南信风在经过干热地区上空时带走了大量水分，使得空气十分干燥，该地区总体气候特征主要表现为干旱、高盐碱化、大面积高温和强烈的太阳辐射，通常在中午和下午风很强，但在夜间却较弱(局部干热地区夜间也有强风)，从而引发当地下午共同的气候特征——沙尘暴，这也是导致不适和麻烦的主要因素之一。

　　干热地区的夏季气候条件最为严酷，而冬季通常较为舒适。干热气候给人们生活带来巨大压力，主要包括由高温和强烈太阳辐射引发的热应力、刺眼的光线、盛行的沙尘暴以及一些地区冬季的严寒。因此，该地区建筑物和街道设计应以确保城镇建筑环境夏季的热舒适性为最高目标，这是因为在通常情况下，“如能满足人在夏天的热舒适条件，也就等于满足了冬天的热舒适条件。”

　　基地选择原则：减压节能

　　干热地区城市设计的主要目标是如何减轻恶劣气候给人们室外活动带来的压力，尽可能提高单体建筑物的节能性能，并综合利用地形变化来获取良好的通风条件，比如：选在山的迎风坡或较高海拔位置，可比下风坡获得更好的通风条件和更适宜的气温。

　　针对夏天的燥热，在具体布局时，首先，使居住区与工作场所能够通过快速、便捷的交通系统连接起来，并将社会公共服务设施置于适宜的服务半径内，以减少路途上的体力消耗，节约能源。其次，通过选择方位和遮蔽方式，使城镇建筑环境免受过多的太阳辐射，并利用自然通风促进热量扩散。在傍晚和夜间，建筑通风是十分必需的，它可以加快室内降温速度，改善居住环境。第三，采取地表保护措施，加快白天所积累的辐射热的扩散。人行道应尽可能不暴露在阳光下，尤其是在白天室外活动的聚集场所，以确保通风良好、减少沙尘和减弱刺眼的光线为目的。

　　限制间距的高密集型城市结构

　　干热地区的城市通常呈现为高密集型、紧凑式的结构形态，这对改善室内外环境的局地气候有着积极影响。

　　（1）干热地区城市建筑物密度与城市气温

　　对干热地区的城市而言，狭窄的街道和密集的建筑是比较适宜的形式，与宽阔的街道相比，会产生更多的阴影。对于同高度的建筑物来说，宽阔的街道与狭窄的街道相比在白天会产生更大的温度波动。Dhaka通过对班格拉德西(Bangladesh，北纬23。)研究后发现：在夏季白天，高宽比为1：1的街道温度会比高宽比为3：l的街道高出4℃。究其原因，主要由于在白天，城市街道上空会比狭窄的街道地面温度更高，这是因为它们比地面受到更多的太阳辐射；在夜晚，与此相反，由于只有一个狭窄开口敞向天空，街道地面会比街道上空温度下降慢些，到后半夜，街道上空的冷空气就会沉降，从而改善了地面的热环境。

　　街道两侧建筑墙体围合的空间形式通常称为“城市峡谷”。东西向的“峡谷”，随着其间距的减小，在东西墙上形成的阴影面积将会增大，有利于墙壁的相互遮掩从而减少了阳光的直接辐射量，并利于风从建筑物之间的间隙吹过；对南北向的“峡谷”而言，虽然有利于建筑物投射出最大的阴影，但当改变南北方向建筑物之间的距离时，在冬天，所形成的阴影会降低建筑物吸收的太阳光和热，效果截然不同。

　　同样高度的建筑，如果增加了城市建筑物密集度，也就意味着减少了建筑周围的露天空间面积，而它的减少对城市气候的影响还在很大程度上取决于建筑物的方向、色彩，尤其是屋顶的色彩。此时，如能综合利用城市密度、建筑物高度和城市中建筑元件的平均反射率，将屋顶、墙壁涂成白色(干热地区的“浅色化”措施)，能明显减少城市建筑物对太阳辐射的吸收。无论是从对街道及其周边环境的理论分析，还是从实际测量中都可以得出，在干热地区设计高密集型的居住环境从总体上来说有利于降低建筑物白天的温度。然而，狭窄的街道可能会造成较为严重的空气污染、更多的噪声和较低的风速。

　　（2）干热地区城市建筑物密度与通风潜力

　　干热地区通常白天风较强而晚上较弱，令人感到意外的是一般该地区白天不需通风(避让沙尘)，而夜间为确保室内比较舒适，通风又成为必需，所以我们主要关注的是如何提高城市及其建筑物夜间的通风性能。

　　在高密度且层数接近的住区，街道很窄，建筑物间距较小，风几乎全部从屋顶掠过，建筑底部风很小，这时应结合建筑设计充分利用屋顶空间作为夜间休息的场所，其他楼层则可利用“风斗”采集从楼顶吹来的风并向下引导用以改善底部建筑的通风条件。此外，也应保证建筑物之间有合理的间距，并要求板式建筑在与主导风向垂直的方向上不能有“墙”，这样风能在建筑物之间“应付自如”而获得良好的自然通风能力。在塔楼林立的街道，高层建筑产生的局地风也可以改善地面的风环境。

　　（3）干热地区建筑物密度与城市开放空间

　　干热地区还受地方性沙尘暴和沙尘“波”的影响，裸露的空地通常是沙尘的源泉，而植被覆盖的土地有助于滤出空气中的沙尘。但雨水的缺乏和异地引水的高成本限制了城市美化露天环境的能力。这时较为合理的城市设计政策就是限制建筑物之间的距离(按规则退让)至个体居民能够绿化的尺度，这也使得干热地区的城市密度高于其他气候类型区。

　　减少暴晒的街道规划设计

　　在干热地区，对通风的关注主要是保证夜间建筑物的通风能力，其重要性是占第二位的。街道的宽度决定了街道两侧建筑物的间距，能够影响通风能力和太阳能潜力。干热地区的街道布局原则是在夏季尽量为行人提供阴凉，并减少建筑物的暴晒。在当地常见的沙化地带，与风向平行的宽阔街道会从总体上恶化城市的沙尘问题。由于干热地区的风主要从西向吹来，所以与街道方向相关的阳光暴晒问题与沙尘问题之间存在矛盾，需要通过整个城市的“抑沙”措施加以解决。例如，通过街道铺地设计来改善地表覆盖率和近地风速；或者保持场地的自然状况，种植沙漠植物以限制沙尘的形成，降低空气沙尘污染。

　　不同方向的街道提供的遮荫模式是不一样的，南北向街道与东西向街道相比，夏天具有更好的阴影条件。在“对角线”方向上的街道栅格从阳光暴晒角度来看，东北——西南方向和西北——东南方向更好一些，能在夏季提供更多的阴凉而在冬季获得更多的日晒(Knowles，1981)。在干热气候下，通常不考虑利用穿堂风来降温。建筑布局非常紧凑，就像突尼斯城，街道很窄，建筑相互遮蔽。哈桑·法赛为埃及Bariz新城所做的规划，利用狭窄的南北向街道以增大清晨和午后的阴影。利用水体降温干热地区的贫瘠土地上水汽蒸发率较高，从覆盖植物的土壤中蒸发的水汽可以降低气温、提高湿度。因此，城市开放空间包括私人绿地、公共绿地、公园等对该地区的气候影响最为显著。从舒适性角度考虑，在绿化区附近的户外活动要比在混凝土建筑附近更舒适。大面积的浅色屋顶与树木种植的有机结合，将会提高空气湿度，并明显降低该地区的室外温度。在炎热的气候下，人行道应尽可能地不暴露在阳光下，尤其是在白天户外活动的聚集场所。那些狭窄且具有较好遮阳设施的街道对于步行、室外活动以及购物环境来说都是更为舒适宜人的。

　　当地居民在与恶劣气候长期斗争的过程中积累了丰富的经验，一些地方性降温措施常令人拍案叫绝。在有条件的地区，水体的引入无疑具有直接而显著的作用。如西班牙阿尔罕布拉宫采用了凉快的、有遮阳的庭院和喷水池，它不只是华丽的景致，而是对最深刻、最丰饶的建筑创造力的源泉——对格拉纳达干热气候挑战的直接应对。其基本原理为：在干热气候下，尽量堵住温热空气并使之湿润，再利用水汽蒸腾降低温度。几个世纪以来，这种应用已经取得惊人成就：诸如伊朗和巴基斯坦能巧妙引风的房子，以及印度的莫卧儿城堡——在这有围墙的花园里，淙淙水渠将一座座凉爽的大理石凉亭连接起来；再如，我国新疆维吾尔族居民在各家院子里用葡萄棚遮阳，下面常有一条小溪缓缓流淌以增加空气湿度，从而将葡萄种植与改善室内外局地气候很好地结合起来；而在吐鲁番市中心地区，竟有一条长达一公里多的葡萄棚步行街，能在夏日提供阴凉，颇具地方特色。 

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