一种步行街室外空间设计方法及装置与流程

本发明涉及建筑领域，更具体的涉及一种步行街室外空间设计方法及装置。

背景技术：

目前，大量商业步行街的兴建与改造，更多是从城市形象、空间尺度、商业业态、商业界面等方面来考虑的，却很少关注于商业步行街室外空间的生态问题。这导致了当地商业步行街室外空间夏季热环境问题十分突出，高温、高湿、强辐射的气候环境导致室外活动人群极易中暑，从而影响了人在室外活动的时间、方式和范围。

步行街室外空间原本应发挥的交往、体验、休憩等行为部分都转移到了建筑内部。室外空间活动行为的缺失引起的商业建筑能耗增大、游客在冷热空间穿行时诱发的空调病、缺乏互动性的近地商业界面等突出问题也使得当地部分商业步行街成为一种建筑高能耗、缺乏环境亲和力的发展模式。

目前，国内有研究者对骑楼商业步行街的室外空气温度、黑球温度等相关物理参数进行了测试，分析了街道绿化景观及下垫面材质颜色对于步行街热环境的影响；有研究者在对室外物理参数测试的基础上，借鉴了暖通空调领域的标准有效温度SET和湿黑球温度WBGT指标作为室外热环境的标准，对不同朝向的骑楼步行街的室外热而环境进行了分析研究，从人体的室外热舒适性角度评价了骑楼步行空间室外热环境的状况。

综上所述，现有只对步行街热环境进行评价，但并未对步行街室外热环境做任何改善。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种步行街室外空间设计方法及装置，可以对步行街室外热环境进行改善。

本发明实施例提供一种步行街室外空间设计方法，包括：

通过测量，获取步行街沿街建筑高度；

根据太阳高度角确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围；

根据所述阴影区范围在24小时内的变化情况以及GB/T 17244-1998，采用测试方法，将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；

将所述有效阴影区确定为步行街的步行路径，对所述无效阴影区进行景观设计。

优选地，所述根据所述阴影区范围在24小时内的变化情况以及GB/T 17244-1998，采用测试方法，将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区，包括：

采用热舒适仪按照设定时间获取所述阴影区范围的自然湿球温度、黑球温度、空气干球温度数值；

根据所述自然湿球温度、所述黑球温度、所述空气干球温度数值和公式(1)确定室外无太阳辐射时的湿球黑球温度WBGT₁值；

根据所述自然湿球温度、所述黑球温度、所述空气干球温度数值和公式(2)确定室外有太阳辐射时WBGT₂值；

根据所述室外无太阳辐射时WBGT₁值和所述室外有太阳辐射时WBGT₂值将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；

公式(1)如下所示：WBGT₁＝0.7tnw+0.3tg

公式(2)如下所示：WBGT₂＝0.7tnw+0.2tg+0.1ta

其中，tnw为自然湿球温度，tg为黑球温度，ta为空气干球温度。

优选地，所述根据太阳高度角确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围，包括：

根据所述步行街的地理经纬度，确定所述步行街的太阳高度角和方位角，根据所述步行街沿街建筑的高度，确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围。

优选地，所述无效阴影区进行景观设计，包括：

在垂直界面上铺设绿色植物；和/或者

在水平界面上种植绿色植物。

本发明实施例还提供一种步行街室外空间设计装置，包括：

获取单元，用于通过测量，获取步行街沿街建筑高度；

确定单元，用于根据太阳高度角确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围；

划分单元，用于根据所述阴影区范围在24小时内的变化情况以及GB/T 17244-1998，采用测试方法，将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；

执行单元，用于将所述有效阴影区确定为步行街的步行路径，对所述无效阴影区进行景观设计。

优选地，所述划分单元具体用于：

采用热舒适仪按照设定时间获取所述阴影区范围的自然湿球温度、黑球温度、空气干球温度数值；

根据所述自然湿球温度、所述黑球温度、所述空气干球温度数值和公式(1)确定室外无太阳辐射时的湿球黑球温度WBGT₁值；

根据所述自然湿球温度、所述黑球温度、所述空气干球温度数值和公式(2)确定室外有太阳辐射时WBGT₂值；

根据所述室外无太阳辐射时WBGT₁值和所述室外有太阳辐射时WBGT₂值将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；

公式(1)如下所示：WBGT₁＝0.7tnw+0.3tg

公式(2)如下所示：WBGT₂＝0.7tnw+0.2tg+0.1ta

其中，tnw为自然湿球温度，tg为黑球温度，ta为空气干球温度。

优选地，所述确定单元具有用于：

根据所述步行街的地理经纬度，确定所述步行街的太阳高度角和方位角，根据所述步行街沿街建筑的高度，确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围。

优选地，所述执行单元具体用于：

在垂直界面上铺设绿色植物；和/或者

在水平界面上种植绿色植物。

本发明实施例中，提供一种步行街室外空间设计方法及装置，包括：通过测量，获取步行街沿街建筑高度；根据太阳高度角确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围；根据所述阴影区范围在24小时内的变化情况以及GB/T 17244-1998，采用测试方法，将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；将所述有效阴影区确定为步行街的步行路径，对所述无效阴影区进行景观设计。本发明实施例中，通过对室外热环境的测试，严格控制室外热环境超过人体舒适程度的时间范围，从而能够严格控制有效阴影区在步行街中的范围，并以此来作为室外步行空间生态设计的依据，可以对步行街室外热环境进行改善。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种步行街室外空间设计方法流程示意图；

图2A为本发明实施例提供的沿街建筑高度与阴影区的平面示意图；

图2B为本发明实施例提供的沿街建筑高度与阴影区的剖面示意图；

图3A为本发明实施例提供的步行街中的有效阴影区与无效阴影区平面示意图；

图3B为本发明实施例提供的步行街中的有效阴影区与无效阴影区剖面示意图；

图4A为本发明实施例提供的步行街室外空间生态设计平面示意图；

图4B为本发明实施例提供的步行街室外空间生态设计剖面示意图；

图5为本发明实施例提供的最小有效阴影区范围示意图；

图6为本发明实施例提供的最大有效阴影区范围示意图；

图7为本发明实施例提供的逐时有效阴影区范围示意图；

图8A为本发明实施例提供的有效阴影区内的铺地材质选择平面示意图；

图8B为本发明实施例提供的有效阴影区内的铺地材质选择剖面示意图；

图9为本发明实施例提供的一种步行街室外空间设计装置结构示意图。

附图标记说明：

(1)-沿街建筑高度，(2)-阴影区的范围，(3-有效阴影区，(4)-无效阴影区，(5)-步行街步行路径设计的主要范围，(6)-日照区，(7)-有效阴影区与日照区的边界(8)-最小有效阴影区(9)-最大有效阴影区，(10)逐时有效阴影区，(11)最小有效阴影区至最大有效阴影区之间范围内的路面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例涉及专业术语：

1、阴影区：是指由步行街沿街建筑物所形成的投影范围。

2、有效阴影区：是指当室外WBGT指数超过人体所能承受的范围的时候，步行街沿街建筑物所形成的投影范围。有效阴影区的范围是一个动态变化的参数。

3、无效阴影区：是指当室外WBGT指数没有超过人体所能承受的范围的时候，步行街沿街建筑物所形成的投影范围。无效阴影区的范围是一个动态变化的参数。

4、日照区：是指当室外WBGT指数超过人体所能承受的范围的时候，步行街沿街建筑物所形成的投影范围以外被太阳辐射到的地方。日照区的范围是一个动态变化的参数。

5、最小有效阴影区：最小有效阴影区是指WBGT指数在超过人体承受能力出现和结束时刻的有效阴影区的范围。

6、最大有效阴影区：最大有效阴影区是指在有效阴影区出现时段内沿街建筑物的最大的投影范围。

7、逐时有效阴影区：逐时(以1小时为逐时的时间段来记录测试数据)有效阴影区是指从有效阴影区出现时段内每个相等时间间隔内的阴影区的范围。

8、GB/T 17244-1998：GB/T 17244-1998《热环境根据WBGT指数(湿球黑球温度)对作业人员热负荷的评价》。

9、WBGT，英文全称为wetbulb globe temperature index，中文为，湿球黑球温度，是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量，单位摄氏度。

图1为本发明实施例提供的一种步行街室外空间设计方法流程示意图，该方法可以应用在商业街建筑领域。

如图1所示，本发明实施例提供的一种步行街室外空间设计方法包括以下步骤：

步骤101，通过测量，获取步行街沿街建筑高度；

步骤102，根据太阳高度角确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围；

步骤103，根据所述阴影区范围在24小时内的变化情况以及GB/T 17244-1998，采用测试方法，将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；

步骤104，将所述有效阴影区确定为步行街的步行路径，对所述无效阴影区进行景观设计。

在步骤101中，使用测量仪器，比如测高仪、卷尺等，可以测定步行街沿街建筑的高度。其中，步行街沿街建筑可以只包括对称的两边的建筑，可以是四周合围的建筑，也可以是三边设置的建筑，在本发明实施例中，对步行街沿街建筑的具体形式不做限定。

在步骤102中，图2A为本发明实施例提供的沿街建筑高度与阴影区的平面示意图，图2B为本发明实施例提供的沿街建筑高度与阴影区的剖面示意图，如图2A和图2B所示，可以根据步行街的具体地点，确定步行街的地理经纬度，根据步行街的地理纬度，确定步行街的太阳高度角和方位角，根据步行街沿街建筑高度，确定步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围。

需要说明的是，在确定步行街沿街建筑在不同朝向时围合后的阴影范围可以按照设的时间进行，其中，设定的时间可以是一个小时确定一次，还可以是30分钟确定一次，在本发明实施例中，对设定时间不做具体的限定。

在步骤103中，图3A为本发明实施例提供的步行街中的有效阴影区与无效阴影区平面示意图，图3A为本发明实施例提供的步行街中的有效阴影区与无效阴影区剖面示意图。如图3A和图3B所示，采用热舒适仪JT-IAQ按照设定时间获取阴影区范围的自然湿球温度、黑球温度、空气干球温度数值；根据自然湿球温度、黑球温度、空气干球温度数值和公式(1)，可以确定室外无太阳辐射时WBGT₁值。

其中，公式(1)如下所示：

WBGT₁＝0.7tnw+0.3tg (1)

其中，tnw为自然湿球温度，tg为黑球温度。

进一步地，根据自然湿球温度、黑球温度、空气干球温度数值和公式(2)可以确定室外有太阳辐射时WBGT₂值。

其中，公式(2)如下所示：

WBGT₂＝0.7tnw+0.2tg+0.1ta (2)

其中，tnw为自然湿球温度，tg为黑球温度，ta为空气干球温度。

需要说明的是，公式(1)和公式(2)是根据人体室外热舒适标准GB/T 17244-1998中关于室外热体热舒适性确定的，其中，GB/T 17244-1998为《热环境根据WBGT指数对作业人员热负荷的评价》。

表1为WBGT指数评价标准，表2为能量代谢率分级。在本发明实施例中，考虑到步行街中的行为主要以低代谢率的闲步为主。而表2中的1低代谢率和表1中的平均能量代谢率等级中的1级，对应的温度≤31℃，在本发明实施例中，可以将1中的WBGT指数标准(中≤31℃)结合(c)中WBGT的实测与计算结果，可以确定达到WBGT指数31℃的时间；将在太阳辐射条件下WBGT指数≤31℃的时间段(即采用公式2计算得出结果)内产生的阴影区定义为无效阴影区，将WBGT指数>31℃的时间段内产生的阴影区定义为有效阴影区。

需要说明的是，在实际应用中，对有效阴影区和无效阴影区的具体划分，还可以根据具体的地理位置进行修改，在本发明实施例中，对有效阴影区和无效阴影区的划分标准不做具体的限定。

进一步地，通过将逐时的步行街产生的阴影区范围与逐时的步行街室外热环境状况进行比对分析，挑选出特定地点不符合人体热舒适要求的时段以及该时段内阴影区的范围。将产生有效阴影区的时间段内的阴影区范围挑选出来，就是步行街步行路径设计的主要范围。因为有效阴影区的范围是逐时变化的，可以根据有效阴影区的逐时变化的范围划定该时段步行街非阴影区的日照范围，即有效阴影区外被太阳照射到的部分以及有效阴影区与日照区的边界。

表1WBGT指数评价标准

表2能量代谢率分级

同时，为了减小无效阴影区范围吸收的太阳辐射的热量对有效阴影区的范围的影响，对无效阴影区内的铺地、沿街界面进行绿化处理，减小太阳辐射的简介影响。

图4A为本发明实施例提供的步行街室外空间生态设计平面示意图，图4B为本发明实施例提供的步行街室外空间生态设计剖面示意图，如图4A和图4B所示，可以对与产生有效阴影区时段的步行街非阴影区的日照范围进行绿化景观设计，通过种植乔木，形成树荫，减少太阳辐射对于街道路面的直接辐射；同时，在建筑墙面种植爬藤植物，减少太阳辐射对于日照范围内的建筑墙面的影响。

在实际应用中，乔木可以采用阔叶类植物，树冠的半径应该在有效阴影区时段内能够覆盖非阴影区街道的日照范围。

图5为本发明实施例提供的最小有效阴影区范围示意图；图6为本发明实施例提供的最大有效阴影区范围示意图；图7为本发明实施例提供的逐时有效阴影区范围示意图；图8A为本发明实施例提供的有效阴影区内的铺地材质选择平面示意图；图8B为本发明实施例提供的有效阴影区内的铺地材质选择剖面示意图。

进一步地，如图5和图6所示，由于有效阴影区是一个动态变化的范围，在设计的时候应注意以下方面的设计内容及相关参数：①最小有效阴影区的步行道的宽度设计；②最小有效阴影区至最大有效阴影区之间范围内的路面设计；③最大有效阴影区与日照区的边界出的路面设计。

具体地，如图5所示，假设城市步行道路最小宽度为1.5m，当最小有效阴影区的宽度大于1.5m时，采用硬质铺地的路面宽度取最小有效阴影区的宽度；当最小有效阴影区的宽度小于1.5m时，采用硬质铺地的路面宽度取商业步行道路最小设计尺即1.5m宽。

具体地，如图7所示，最小有效阴影区至最大有效阴影区之间范围内的路面设计，应该考虑采用蓄热系数较低，孔隙率较大的材料设计，避免路面吸收过多的太阳辐射的热量。

具体地，如图8所示，最大有效阴影区与日照区的边界出的路面应该使用蓄热性材料或进行结构上的脱开处理，其中，蓄热性材料可以是水体。

综上所述，本发明实施例中，通过对室外热环境的测试，严格控制室外热环境超过人体舒适程度的时间范围，从而能够严格控制有效阴影区在步行街中的范围，并以此来作为室外步行空间生态设计的依据，可以对步行街室外热环境进行改善。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种步行街室外空间设计装置，由于该装置解决技术问题的原理与一种步行街室外空间设计方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图9为本发明实施例提供的一种步行街室外空间设计装置结构示意图，具体包括：获取单元901，确定单元902，划分单元903和执行单元904。

获取单元901，用于通过测量，获取步行街沿街建筑高度；

确定单元902，用于根据太阳高度角确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围；

划分单元903，用于根据所述阴影区范围在24小时内的变化情况以及人体室外热舒适标准GB/T 17244-1998，采用热舒适测试方法，将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；

执行单元904，用于将所述有效阴影区确定为步行街的步行路径，对所述无效阴影区进行景观设计。

优选地，所述划分单元903具体用于：

采用热舒适仪按照设定时间获取所述阴影区范围的自然湿球温度、黑球温度、空气干球温度数值；

根据所述自然湿球温度、所述黑球温度、所述空气干球温度数值和公式(1)确定室外无太阳辐射时的湿球黑球温度WBGT₁值；

根据所述自然湿球温度、所述黑球温度、所述空气干球温度数值和公式(2)确定室外有太阳辐射时WBGT₂值；

根据所述室外无太阳辐射时WBGT₁值和所述室外有太阳辐射时WBGT₂值将所述步行街划分为有效阴影区和无效阴影区；

公式(1)如下所示：WBGT₁＝0.7tnw+0.3tg

公式(2)如下所示：WBGT₂＝0.7tnw+0.2tg+0.1ta

其中，tnw为自然湿球温度，tg为黑球温度，ta为空气干球温度。

优选地，所述确定单元902具有用于：

根据所述步行街的地理经纬度，确定所述步行街的太阳高度角和方位角，根据所述步行街沿街建筑的高度，确定所述步行街沿街建筑在不同朝向时，围合后的阴影区范围。

优选地，所述执行单元904具体用于：

在垂直界面上铺设绿色植物；和/或者

在水平界面上种植绿色植物。

应当理解，以上一种步行街室外空间设计装置包括的单元仅为根据该设备装置实现的功能进行的逻辑划分，实际应用中，可以进行上述单元的叠加或拆分。并且该实施例提供的一种步行街室外空间设计装置所实现的功能与上述实施例提供的一种步行街室外空间设计方法一一对应，对于该装置所实现的更为详细的处理流程，在上述方法实施例一中已做详细描述，此处不再详细描述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。