0 引言

在全球变暖与城市热岛效应的叠加影响下，城市微气候环境与人类居住需求逐渐脱节，成为建设宜居城市与健康城市的掣肘。居住区是居民使用时间最长的生活场所，良好的物理环境是提高居民活动意愿、增强居住区活力的物质前提。居住区微气候环境虽无法脱离区域自然气候环境，但表面材质、建筑布局、空间形态等人工环境属性却深刻影响居住区的局地环流和热力传输交换。通过精细化的规划设计适应自然气候变化，融合气候与城市治理手段，提升住区气候舒适性，改善居民生活环境质量与空间品质，成为居住区规划的重要课题。

广州市是全球亚热带地区人口与经济活动最集中、规模最大的城市之一，通风散热难度大，城市热岛问题严重，属于典型“夏热冬暖”地区。当地气候舒适性较差，全年仅21.9%的时间适合在开敞户外空间活动。“通风、散热”是最适合广州湿热环境的被动式设计策略，可有效改善城市的热舒适环境^[1]。针对广州湿热环境开展气候适应性设计研究将从传统制冷工业单一视角向城市综合视角转变，探寻更高效、可持续的微气候舒适性提升方案。

规划设计中的气候适应性思想最初起源于以阿尔托等为代表的地方主义思想，主张设计应结合地理、气候及文化因素，且在建筑设计方面率先发展，形成较成熟的生物气候建筑设计理念。其他类似概念，如气候设计、气候适应设计、气候敏感设计、气候意识设计及被动式设计等，皆是对利用气候资源实现节能建筑设计的概括性描述，其核心理念一致。20世纪90年代，GIVONI B^[2]将此研究拓展到城市设计领域，其著作《建筑和城市设计中的气候考虑》系统分析气候成因及城市、建筑影响因素，并针对不同气候区域提出建筑及城市设计策略。随后，在适应地域气候的城市规划设计领域，不断有学者将建筑学气候设计理念嫁接到城市规划设计领域，积极探索适应气候影响的城市规划设计对策，以创造生态宜居的城市空间环境。如ERELL E^[3]在探讨气候学家和城市规划师之间的关系后，设计气候意识性城市规划的方法框架，在规划过程中应用气候知识，说明其目标及局限性。MILLSA G等^[4]提出基于气候规划，提升城市气候观察手段和数据，加强对地方、区域和全球气候之间联系的理解，以开发实际规划应用，向气象工作者和城市决策者传播城市气候知识和规划知识。

众多学者针对特定气候类型，在适应不同地域气候环境策略方面提出针对性的规划设计框架，如EMMANUEL R^[5]详细分析热带地区气候敏感性规划策略及交通规划指引。THANI S等^[6]等以温热气候为例，从局地和微观尺度探讨通过景观设计改善城市热舒适度的方法。冷红等^[7]在气候城市设计框架下，以寒地城市为例，在分析气候因素对城市规划设计影响的基础上，从宏观、中观和微观3个层面剖析不同阶段的气候城市设计对策。徐小东等^[8]提出基于生物气候条件的绿色城市设计概念，分别针对冬冷夏热地区、湿热地区、干热地区，通过生物气候要素、自然要素和人工要素的整合，形成适应不同规模尺度和气候条件的城市设计策略。

以广州市南沙区府前花园小区为研究对象，小区位于南沙区丰泽西路与凤凰大道交界处，蕉门水道北部、蕉门河西侧。地块南面、西面、北面均为非建设用地。府前花园规划用地面积约13.5hm²，属于典型的住宅小区；规划容积率约2.0，建筑密度约25%，绿地率约30%，建筑以中高层为主，平均住宅层数为15层，是我国新建住宅小区的典型代表。

针对广州湿热地区特点，参照JGJ 286—2013《城市居住区热环境设计标准》，选用CTTC模型进行模拟试验。CTTC参数模型是建立在热平衡基础上，使用建筑群热时间常数方法计算局部建筑环境的空气温度随外界热量扰动变化情况，并对平均气温、平均热岛强度、最高WGBT指标进行综合评价。WBGT指数即湿球黑球温度，是综合评价人体接触作业环境热负荷的基本参量，由黑球、自然湿球、干球3部分温度构成，综合考虑空气温度、风速、空气湿度和辐射热4个因素。

按容积率2.0、建筑密度30%、绿地率30%的规划设计条件，设计条状组团布局、建筑高度均高、不架空、30%绿地率、2棵乔木/100m²绿地的基准模型。在保持容积率2.0不变的情况下，从建筑布局方式、架空情况、绿化情况、乔木配植和建筑高度5个方面入手构建规划情景方案（见表1，图1）。

条状组团式布局较点式组团式布局更有利于改善气候舒适性。方案1条状组团式布局较方案2点式组团式布局全天平均气温更低，平均热岛强度低，WBGT值低。条状组团布局更加围合，使太阳辐射入射量小于点式组团布局，导致气温较点式布局低。

南低北高的建筑高度布局并未明显改善小区气候舒适性。在建筑密度、容积率不变情况下，方案c南低北高建筑布局情景的热岛强度、WBGT值高于方案a的均高建筑布局情景。南低北高的建筑高度布置使住区南侧更开敞，太阳辐射入射量大于均高建筑布局，导致气温较高于方案a均高布局。建筑高度对住区内总体热环境的影响还需更多理论、试验及数值模拟讨论。

建筑首层架空有利于改善气候舒适性。在建筑密度、容积率不变情况下，方案d首层架空建筑情景下热岛强度、WBGT值低于不架空建筑情景。建筑底部架空可引进新风，改善建筑底部风环境，对于南方湿热气候具有良好适应性，尤其对人体活动范围而言（即高1.5m的水平面）具有改善作用。

增加小区绿地率可改善小区内的气候舒适性。在建筑密度、容积率不变情况下，方案e绿地率40%规划情景的热岛强度、WBGT值低于方案a绿地率30%规划情景。绿地可吸收太阳辐射，所吸收的辐射能量大部分用于植物蒸腾及光合作用。绿地中的园林植物通过蒸腾作用，不断从环境中吸收热量，降低空气温度。

增加小区单位面积的乔木数量可改善小区内的气候舒适性。在建筑密度、容积率不变情况下，方案f较方案a全天平均气温低，平均热岛强度低，WBGT值高。乔木热容更大，升温速度较慢，在日间可起到稳定小气候作用；乔木的叶面积指数较大，可有效减少太阳辐射对地表照射，减少热输入，从而降低热岛效应；乔木蒸腾作用更强，不断从环境中吸收热量，可降低空气温度。

通过对6组规划情景的热环境模拟分析，优化方案采用条状组团的建筑布局形式，首层架空设计，40%绿地率，4.3棵乔木/100m²绿地，并结合盛行风向，在小区内部规划“东南-西北”的通风廊道。

建立“模拟—设计”居住区气候适应性设计技术体系，针对广州湿热环境，以南沙区典型新建居住小区为例，通过CTTC模型对情景方案进行模拟，从场地设计、建设布局与设计、住区外环境设计等层面集成居住区气候适应性设计技术，形成居住区气候适应性设计优化方案。