《Buildings》：Quantitative Analysis of the Influence of Spatial Morphology and Wind Environment on Elderly Thermal Comfort in Hot–Humid Residential Communities
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随着快速人口老龄化与城市热岛（UHI）效应加剧叠加，保障湿热地区老年人户外热舒适成为关键挑战。研究人员以福州为案例，整合PHOENICS与RayMan数值模拟并结合多元统计框架，量化住宅空间形态与风环境对老年人热舒适的影响。研究人员基于三种代谢强度（静坐、步行
随着快速人口老龄化与城市热岛（UHI）效应加剧叠加，保障湿热地区老年人户外热舒适成为关键挑战。研究人员以福州为案例，整合PHOENICS与RayMan数值模拟并结合多元统计框架，量化住宅空间形态与风环境对老年人热舒适的影响。研究人员基于三种代谢强度（静坐、步行、锻炼）计算生理等效温度（PET），并在R中采用LMG算法识别驱动机制。依据热风险将住宅布局划分为高性能组（A组）与高风险组（B组）：A组微气候以对流主导，风速与换气次数（ACH）是热舒适主要决定因素；B组呈辐射主导机制，天空视因子（SVF）是受限空间热应激首要驱动因子。代谢强度为决定性因素，即便在高性能布局中，体育锻炼也常使PET突破37.1 °C阈值。据此研究人员提出差异化策略：A组优先通风优化，B组采取辐射屏蔽干预，并在高强度活动区辅以主动降温，以保障老年人群夏季峰值热暴露下的安全。
研究背景方面，中国正加速进入深度老龄化社会，第七次人口普查显示60岁及以上人口达2.64亿（占比18.70%），预计2035年超30%；同时快速城镇化带来高密度建设与严重城市热岛（UHI）效应，而老年人因体温调节功能自然衰退，热适应能力下降，极端热应激易诱发心血管与呼吸系统并发症。既有户外热舒适研究多聚焦严寒或干热气候，对湿热地区关注不足，且较少将高保真数值模拟与多元统计结合以揭示老年人热舒适变化的物理机制。为此，研究人员选取湿热盆地城市福州鼓楼区6个涵盖行列、点式、围合及混合四种典型布局的住宅社区、共18个老年人高频活动样本点，开展微气候模拟与生理等效温度（PET）评价及驱动机制解构。
关键技术方法上，研究人员以2019年8月12日（代表福州盛夏典型日，07:00–19:00）为模拟时段，从NASA POWER与福州气象站获取气温、辐射与风向风速边界；利用SketchUp重建三维几何，在PHOENICS（基于有限体积法求解RANS方程，采用Chen–Kim k?ε湍流模型）中模拟1.5 m行人高度风环境，经AIJ基准案例验证（R2=0.87/0.83）后提取风速、风压、空气龄（MAA）与换气次数（ACH）；通过半球摄影结合hemispheR包计算天空视因子（SVF），将PHOENICS输出与气象辐射数据输入RayMan pro 3.1，按65岁老年人体征（男1.70 m/65.6 kg、女1.60 m/58.4 kg，衣着0.5 clo）与三档代谢率（静坐60 W/m2、步行115 W/m2、锻炼220 W/m2）计算PET；继而以热不适频率（FTD）划分高性能组（A组：点式、混合）与高风险组（B组：行列、围合），在R中用VIF筛变量、两步回归剔除昼夜时间效应，再以LMG算法分解9个形态与风环境指标对PET的相对贡献，并用森林图可视化。
研究结果如下。
风环境模拟：PHOENICS结果显示点式布局（B、C例）空气龄低（100–200 s）、ACH高（峰值60 h?1），通风死区少；围合布局（F例）内部VR约0.3、MAA超800 s、ACH长期低于10 h?1，形成明显热滞留。风速午后达峰且与热应力同步，但窄通道VR超1.2可能给衰弱老人带来机械不适。
户外热舒适：PET呈午间钟形峰值（12:00–14:00较晨晚高8.3±1.2 °C）。静坐时76.3%样本点PET处于23.2–30.2 °C“舒适”段；锻炼时93.7%午后样本超37.1 °C进入“热”或“极热”。点式布局因高渗透性比围合布局PET最高降低12.7%，H/W 1.5–2.0且开口得当的空间借助湍流与遮阳改善热条件，而围合布局C(c)点PET持续超37 °C。
热舒适评估：定义热可接受区间（TAR）为23.2–37.1 °C PET。FTD统计表明点式C例最优（静坐25.64%、锻炼33.33%），围合F例最差（静坐69.23%、锻炼74.36%）。综合排序为点式→混合→行列→围合，证实湿热夏季通风效率优先于单纯遮阴（降SVF）。
机制分析：A组（高性能）中风速β=?0.65（p<0.001）、ACH β=?0.31（p=0.013），形态指标不显著，属对流主导；B组（高风险）SVF β=1.13（p=0.002）为正向首要驱动，绿地率（GSR）β=?0.40（p=0.001）提供次要降温，风压β=0.40（p=0.011）显示压力积热加剧负荷，属辐射主导。两组FTD与中位PET的95%置信区间无重叠，证实机制分异显著。
讨论部分指出，A组结论与城市通风廊道理论一致，即点式与混合布局的高孔隙率释放自然通风对流潜力，对依赖蒸发散热的老年人尤为关键；B组则印证受限空间中高SVF导致短波辐射吸收主导，绿化遮阴不足以抵消，需通过自遮阴、架空层与高冠低灌模式协同降SVF并保通风层。研究人员强调37.1 °C阈值在锻炼场景下被频繁突破，故被动形态优化须与活动强度分区耦合——低强度社交区靠被动遮阴通风即可，高强度健身区需补充高压喷雾、蒸发冷却与高反照率冷铺装等主动降温。局限性包括单日情景模拟、未做六社区现场风场实测、PHOENICS采用绝热壁面未计建筑蓄热再辐射、未纳入空调废热与植物LAI差异及老年人主观适应。
结论部分翻译浓缩如下：本研究定量评估福州湿热气候下住宅空间形态与风环境对老年人热舒适的影响，得出四点结论。（1）空间配置显著调节老年人微气候“安全缓冲”：A组（点式、混合）中位PET在23.2–37.1 °C TAR内维持更久，B组（行列、围合）持续热滞留。（2）驱动机制随布局由通风主导转向辐射主导——A组风速（β=?0.65）与ACH（β=?0.31）决定PET降幅，B组SVF（β=1.13）为首要热应激预测因子，GSR（β=?0.40）降温作用居次。（3）被动形态优化与活跃老人生理需求存在关键错配：即便A组，代谢率升至锻炼220 W/m2时FTD剧增，形态调整不足以全覆盖极端夏日活动安全。（4）适老设计须差异化多级干预：A组保护风廊增强对流，B组通过建筑遮阴降SVF并采用高冠透下木破热阱，健身区辅以高压喷雾等主动冷却。该研究为湿热亚热带地区年龄响应社区微气候减缓策略提供科学框架，论文发表于《Buildings》。
