关于热因素和非热因素对公共户外空间热感受及利用的共同影响的研究

《BUILDING AND ENVIRONMENT》:Study on Co-Impacts of Thermal and Non-Thermal Factors on the Thermal Sensation and Utilization in Public Outdoor Space

【字体: 时间:2026年01月02日 来源:BUILDING AND ENVIRONMENT 7.6

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  研究分析香港过渡季节中两个不同层级公共户外空间(城市级Jordan Valley Park和邻里级Lok Wah Estate)的热与非热因素对使用及舒适度的影响。通过现场测量和NTFC系数量化非热因素(人口特征、空间层级及功能)对热感知(TSV)和有效利用率(effUR)的作用,发现Lok Wah Estate用户舒适温度范围更宽,非热因素显著影响热舒适评价及空间利用率,尤其在高活动水平下。

  
王家伟|李建农|牛建雷
香港理工大学建筑环境与能源工程系,中国香港九龙红磡

摘要

鉴于公共户外空间(POS)的有限性和高价值,了解热因素和非热因素对POS利用及使用者热舒适度的共同影响至关重要。这有助于指导公共户外空间的更新和设计,以促进公众参与。本研究在两个地点进行了实地测量:一个是名为Jordan Valley Park(JV_P)的城市公园,另一个是名为Lok Wah Estate(LH_E)的公共住宅区,测量时间选在过渡季节,以探讨这些共同影响。结果表明,在LH_E观察到的公共户外空间中,使用者感到舒适的修正生理等效温度(mPET)范围比JV_P大约宽5°C,这主要是由于两个研究地点的人口特征不同。POS的活动类型和有效利用率(eff UR)在JV_P和LH_E之间存在差异,这归因于不同的POS等级和基于POS等级的功能。定义了一个非热因素系数(NTFC),用于量化潜在非热因素如何以及在多大程度上影响使用者的主观热感觉评分(TSV)和POS的有效利用率(eff UR)。NTFC_TSV表明,在高活动水平下,非热因素会偏向于产生凉爽的热感觉;NTFC_eff UR显示,非热因素显著影响POS的利用情况,即使在热不适的条件下也能维持户外活动。

引言

随着城市化的快速发展,公共户外空间(POS)变得越来越有价值,因为它们为市民提供了放松和进行体育活动的机会[17]。在香港,人均可使用的POS面积仅为2.7平方米,远低于东京(5.8平方米)和首尔(6.1平方米)等亚洲主要城市[33]。因此,最大限度地利用POS已成为香港政府的关键优先事项[47]。评估POS的利用情况有助于了解居民对POS使用或潜在使用的看法,从而为POS的最佳设计提供信息和建议,确保其满足社会的需求和偏好。
POS的利用情况可以通过出席率和活动类型来衡量,这是评估POS设计有效性的关键指标[16]。现有的研究主要集中在探索热因素上,包括影响热环境的气象因素以及热舒适度指标[54](Lai等人,2019年;[31,36,56,59]),这些因素会影响人们在POS中的出席率和活动情况。为了指导设计并提高POS的利用率,学者们试图确定热舒适度范围,但香港的研究结果并不一致[10,11,41]。然而,这些发现主要基于在夏季、冬季或全年进行的实验。
与炎热的夏季和寒冷的冬季相比,人们在过渡季节更倾向于在POS中度过更多时间,这可能是因为温和的天气条件有助于户外活动时的热舒适度[15,24]。此外,在过渡季节,气候参数的变化更为显著[14]。因此,户外热舒适度通常处于可接受和不可接受的范围内[14,30]。因此,系统地研究过渡季节的户外热舒适度对于改善热条件并鼓励更多人使用POS至关重要。
除了热因素外,还有非热因素,这些因素虽然不涉及热环境的物理属性,但有可能影响个人对热舒适度的主观评价和感知[29,54]。在潜在的非热因素中,年龄和性别被证明是最有影响力的。Baquero和Forcada[5]发现,老年人在进行户外活动时的中性温度比年轻人高2.4°C,原因是随着年龄的增长,体温调节系统的敏感性下降[27,42,45,50,51]。关于性别的影响,Beshir和Ramsey[6]指出,女性偏好的湿球温度比男性高约5°C,这归因于生理差异和性别之间的穿衣习惯不同。由于每个POS都有典型的人口特征(如年龄和性别[13,18]),这些人口特征应该会影响POS的热舒适度范围的确定,但文献中很少对此进行讨论。
另一方面,根据我们研究小组之前的研究,一些与POS物理属性相关的非热因素显著影响POS的利用情况和使用者的热舒适度。Li等人[29]发现,社区POS中的有利属性(如可达性、视觉特征、健身功能和社交潜力)会吸引老年人的使用,并提高他们的耐热能力。Wang等人[54]进一步研究了社区POS的功能。结果表明,提供健身功能的POS可以将老年用户的热接受度提高约5°C mPET,并且在相同的mPET水平下也能提高POS的利用率。然而,我们之前的研究仅关注了社区POS。非热因素是否对不同类型POS的利用情况和热舒适度有不同的影响仍有待探索。
香港政府将POS分为八类[33],其中像公园这样的城市级POS特别受欢迎,因为它们通常提供更多满足不同用户需求的POS功能[1]。这些POS类型的差异本质上反映了它们在POS等级上的差异。POS等级是指基于规模、服务市民数量和POS功能多样性的空间层次结构。我们之前的研究中的社区级POS提供了健身、休闲和多功能服务[54]。相比之下,作为城市级POS的公园提供了其他POS等级中不常见的城市草坪功能。尽管它们很重要,但POS等级和POS功能作为关键的非热因素,在现有研究中很少被提及。
本研究旨在提取香港过渡季节POS的热舒适度范围和利用情况,这归因于热因素和非热因素(人口特征、POS等级和基于POS等级的功能)的综合影响。该研究还提出了一种系数,用于量化各种非热因素对户外热舒适度和POS利用的影响。预期研究结果将阐明所有潜在非热因素的具体作用机制。此外,该研究将有助于全面理解如何综合评估热因素和非热因素对户外热舒适度和POS利用的影响。最终,获得的见解将为利用这些综合影响来优化POS设计和改进提供策略。

研究地点

本研究选择了五个公共户外空间(POS),其中三个位于Lok Wah Estate(LH_E)的社区级POS,两个位于Jordan Valley Park(JV_P)的城市级POS。具体来说,LH_E是一个高密度住宅区的公共住宅区,其中的POS规模较小,主要为附近居民服务,且位于住宅建筑步行范围内。而JV_P是香港最大的城市公园之一,拥有广阔的开放空间。

观察到的POS的微气候

图5a和图5b展示了实验期间在两个研究地点观察到的五个POS的T_a变化范围。总体而言,JV_P和LH_E的最高温度都达到了约30°C,最低温度分别为JV_P的12.5°C和LH_E的17.5°C。五个POS的平均T_a约为23°C。在LH_E中,Grand Square_LH_E的整体T_a相对较高,峰值甚至超过了30°C;而Resting Garden_LH_E的T_a相对较低。

热舒适度范围

与许多关注夏季或冬季热感知的先前研究不同,本研究关注过渡季节。本研究的热舒适度范围结果与文献中的比较显示在图16中,详细信息见附录中的表B。

局限性与未来工作

由于本研究主要关注热因素和非热因素(如人口特征、POS等级和基于POS等级的功能)共同导致的热感觉和POS利用的偏差,因此研究中没有讨论每个非热因素在总影响中的具体占比。未来的研究应通过完善非热因素系数(NTFC)来明确各个非热因素的作用和重要性。
其次,在讨论中...

结论

本研究探讨了热因素和非热因素(POS的人口特征、POS等级和基于POS等级的功能)对舒适mPET范围和POS利用的共同影响。此外,通过引入随热条件变化的非热因素系数(NTFC),提出了一种量化非热因素影响TSV和eff UR的方式和程度。本研究的主要结论如下:
  • 1.
    在香港的过渡季节...
  • 未引用的参考文献

    [2,4,7,9,[20], [21], [22],25,32,40,43,44,49,60]

    CRediT作者贡献声明

    王家伟:撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、方法论、数据分析、数据整理。李建农:撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、监督、方法论、数据分析、概念化。牛建雷:撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、方法论、资金获取。
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