谷

歌

遗

珠

谷歌户外气候友好性创新设计导则

导读与团队

一览众山小-可持续城市与交通

本节介绍了针对提高人体热舒适度的规划需要，RWDI在307场地以及Quayside 和 Villiers两个社区使用策略包进行的案例实验，提出并展示了大规模、渐进式的规划方案。

编辑团队

Rowan Williams Davies & Irwin Inc. 、Maffeis Engineering & Consulting、PARTISANS Architects

翻译/ 顾佩华、黄欣宜、刘巧丽、刘菀迪、刘鹏远、林煜、肖倩、张小可、杨蕊源、胡玥、贺笑倩、杨昭洁

校核/ 众山小 排版/ 白松

文献/ 尚月泰 众山小

介

绍

RWDI 与 BBB 和 Sidewalk Labs 合作，对目前的 307 场地以及多个 Quayside 和 Villiers的 布局进行热舒适性评估。

本节介绍的案例研究展示了与大规模总体规划相关的迭代设计过程。

过

程

指南以及气候定义

在 Quayside 和 Villiers 的案例中，一开始先提供通用设计指南，以帮助项目团队在进行模拟之前就体量和街道方向做出明智的决定。

在此之后，对当地的气候条件进行了分析，以确定基地的盛行风向和太阳辐射水平。确定了六个主要风向（东-东北、东、南、西-西南、西和西北）。

图、标注模拟风向的年风玫瑰图

使用CFD模型进行风流动分析

使用 RWDI 的专有工具 OASIS进行热舒适性分析。先创建该场地的计算流体动力学 (CFD) 模型，然后对每个主要风向进行模拟。这些模拟是使用具有 RNG k-epsilon 湍流闭合的Reynolds Averaged Navier-Stokes 模型，以模拟基地平均或“稳态”的情况。这意味着结果不会随时间的波动，表示现场的平均期望风速。

日照影响

下一步需要对日照影响进行分析，以确定该地点在一年中各个小时，哪些区域将受到阳光直射，哪些区域将处于阴影中，以便与气象记录中的读数相关联。它使用了一种被称为“光线投射”的技术，如右图所示。给定一个日期和时间，计算太阳相对于该地点的仰角和方位角；然后将虚拟“射线”从光线投射到测试区域中的每一个点。如果光线与建筑物（或树）相交，则相关路径被认定为受遮蔽（或部分遮蔽）。

图、运用光线投射确定阴影区域

在这种情况下，也一起模拟了因暴露于室外而受到的非直射光线和部分穿过障碍物（例如建筑或者树冠）的直射光线。在日落之后到日出的几个小时里，整个区域都被视为受遮蔽，没有受到太阳辐射。

结合气象记录和模拟

作为最后一步，将阴影分析和 CFD 风模拟与气象记录相结合，计算现场的热舒适度，同时也使用 UTCI 指标预计百分之多少的时间让人感到舒适。

案例分析1 307 Lakeshore

/

第1部分：热舒适分析结果

为 307 场地提供了整套热舒适性分析结果，并附有详细的评述，以帮助读者解释图表并对其他案例分析做了介绍

第2部分：测量307场地的室外舒适度

在307场地使用了室外舒适度传感器的策略

案例分析2 Quayside

/

第1部分：迭代设计过程

简要描述每个 Quayside 布局的主要内容以及它的风速分析结果。

第 2 部分：最新布局的热舒适分析结果和新增的工具包元素

提供了最新Quayside布局的详细的热舒适性分析结果，并融合了工具包中的解决方案以及景观美化。

在本案例研究中量化了在Quayside区总体规划的选定位置设置灯笼林、扇壳和雨衣系统的影响。

案例分析3 Villiers

/

第 1 部分：不同街道方向的风环境比较

比较了具有不同建筑体量和街道方向的两种Villiers Island布局的风速。

第2部分：Cherry Street的风环境比较

比较了两种Villiers Island布局沿Cherry Street的风速。

第 3 部分：区域规划 vs. 最新配置

为Villiers Island总体规划和最新布局的初始设计提供了热舒适结果的详细比较。

第 4 部分：添加工具包元素

本案例介绍了在 Villiers 总体规划的选定地点设置灯笼林、扇壳和雨衣系统的影响

案例1

307 Lake Shore

热舒适指标

01

热舒适分析结果

雨衣原型

Sidewalk Labs 目前正在 307 Lake Shore 使用一比一模型来测试户外舒适工具包，这将提供一个基准去评估未来几个月的制造、安装、维护、耐用性和舒适性表现。PARTISANS 和 Maffeis 将领导对结构、材料和成本的评估，RWDI 将通过收集模型周围的气象数据来衡量舒适度。

雨衣原型

“雨衣”原型由单层 ETFE 系统和气动 ETFE 系统组成。该结构的底层部分由可拆卸的单层三角形面板组成，便于测试其他可能的织物或薄膜材料。钢架被设计成一套可以在滨水开发区其他地方组装的构件。雨篷的几何形状对于气动垫来说是独特的，因为垫子通常放置在单曲面上，而“雨衣“几何形状是双曲面。

4 层气垫系统通过对气垫的不同空腔加压来工作。腔体 1 与腔体 2 和 3 之间的压力差让两个中间层要么夹在一起，要么相互远离。

气垫具有三个主要功能：

  • 抵抗风和雪施加在雨篷上的压力和吸力荷载，在风雪天气时提供庇护；
  • 通过将两个中间层移到一起或相互远离来动态调节光照，有效地改变照明光圈；
  • 寒冷气候时的热保温层，4 层气垫具有类似于双层玻璃单元的保温性能。

图、MASFFEIS 工程咨询公司的技术图纸和结构设计

雨衣结构原型

结构设计

空腔膜结构和框架体系的有限元分析详细分析了该结构在自重、风荷载、雪荷载和正常使用状态下荷载的内力表现。上图所示为框架和空腔结构在生命周期内的最大挠度。为清晰起见，图示中的挠度均被适当放大。

施工图和结构设计由MAFFEIS工程与咨询公司完成。

测量户外舒适度

引言

运用计算流体力学进行温度舒适度建模是非常复杂而且需要与时俱进的。该领域的业者需要持续了解人们如果定义舒适度。因此，可用于评估温度舒适度的工具变得越来越可信。

为了快速学习并更新该评估系统，多伦多Sidewalk公司的湖滨大道307号地块项目便安装了一系列的户外舒适度传感器。

近十年内，市场上大多数的传感器价格都大幅下降，并且可以远程数据传输而无需繁琐的人工记录。最新的传感器往往使用了传统的本地风速计与具备预测和应答功能的气候调节系统相互结合。

户外舒适度传感器系统

307地块的户外舒适度传感器系统包含：

  • 一个屋顶气象站：

建筑的屋顶将会安装一个气象站，目的用来确定场地现场安装与周边气象站（比如Billy Bishop机场气象站）相比是否能收集到额外有效信息，以及作为温度舒适度模型调试的基准。

  • 307雨衣结构下的超本地化气象监测仪：

测量温度和湿度的永久传感器已安装在307雨衣系统之下。该传感器的作用为通过与屋顶气象站的实时数据对比得出雨衣结构对这些气象参数产生的实际影响。所有收集到的数据将会反馈于307地块已建好的温度舒适度模型，可以帮助温度舒适度模型变得更加准确，以及完善河畔地块沿岸其他气候调节装置的设计及完成度。我们希望在该地块开发的精确调试过的模型可以为通过测量和/或预测的天气数据自动调节气候的算法开拓更大的未来市场。

02

测量307场地的室外舒适度

307地块屋顶气象站

/

307地块屋顶已安装了一台气象站，每分钟可记录如下参数

·

  • 干球温度；
  • 湿度；
  • 风向；
  • 风速；
  • 降水量（评率和速率）；
  • 太阳辐射（扩散辐射量和直接辐射量）。

以上数据将会与位于在307地块西南方向约3.5公里远的Billy Bishop机场气象站进行一一对比。该对比将会量化场地本地气象站的附加价值。虽然可以预测到307地块和Billy Bishop气象站之间将存在很大差距，但实际意图是想证明是否更高的数据粒度可以确定安装及围护场地本地气象站的额外成本。

该数据也可以为已建好的温度舒适度模型提供校准基准。换言之，若307地块屋顶检测到特定的太阳辐射量、温度、湿度和风况，以上数据输入值温度舒适度模型便可预测处雨衣结构下的气候情况。

第二套传感器系统将之后安装在307地块雨衣结构之下来侧向干球温度和太阳辐射量，以此来确定预测模型的准确度，并且为后续模型校准提供可能性。

307雨衣结构下的传感器

/

安装于307地块雨衣结构之下的传感器将每分钟记录如下参数：

  • 干球温度；
  • 湿度。

参观现场时也将使用手持设备记录雨衣结构下如下变量的实时数据：

  • 风向；
  • 风速；
  • 太阳辐射（扩散辐射量和直接辐射量）。

所有数据将会与屋顶气象仪的实时数据进行一一对比。因为两个采集点相距较近，任何差异巨大的变量将会被认为是雨衣结构的调节成果。因此，该结构调节本地温度舒适度的有效性可被量化。该传感器还可以告知如何瞬时或者季节性调整雨衣系统来延长其舒适时间。

雨衣系统下收集到的数据将与已建好的温度舒适度模型进行对比。如果模型预测与实际监测到的数据不同，那么温度舒适度模型将会被相应完善。随着时间发展，以上调整可以打磨处一个更加精确预测在既定太阳辐射量、温度、湿度和疯狂下，雨衣系统的调节状况。开发这个经完善校准过的模型可以为通过测量和/或预测的天气数据自动调节气候的算法开拓更大的未来市场。

场地和计算模型

/

307地块在初期为评估温度舒适度的计算模型包括了既有周边建筑和基础设施。周边环境虽经简化，但仍保留了对分析有用的重要设施。为了评估温度舒适度基准，模型中并不包含诸如风屏、雨伞、树木等的短暂设施。

年平均风况

年平均风况

右图所示为距地面1.5米以上位置的预测年平均风速。场地内所有方向下的平均风速大概在1到3m/s。307建筑附近（约5至10米远）风速很低。该风速对行人友好，例如并不会造成行人站立不稳且可以帮助在炎炎夏日提高温度舒适度。更南侧的空旷区域风速较高，主要由东至东北风和西风造成。

年日晒量

右图所示为场地内距离地面1.5米以上位置在一个平均年内的累积年日晒量。南侧由于缺少遮挡建筑因此太阳辐射量较高。然而建筑北侧、东侧和西侧附近的区域在全年可以得到不同称度的遮挡。

图、热舒适指标

各方向下的风况

右图所示为六个选定风向下的风速和风流图示，其中风速已基于各个风向下的历史平均风速进行放大。

东风平均风速较低，并且更加上游的位置进一步遮挡了307地块。虽然西至西南风风速高于平均风速，但是该方向的更高密度建筑减小了307地块的风速。

场地完全暴露于由安大略湖吹来的南风。然而，南风更频繁发生于夏季，反而可以帮助提高该季节的温度舒适度。

场地暴露于东至东北风和东风。在冬季或者过渡季节转向或者遮挡该风向可提高场地的温度舒适度。

遮阳效果

右图所示的“日照时间百分比”帮助我们理解全年四季不同时间下场地地面的遮阳情况。

在早晨和下午，307建筑可以为场地东侧和西侧5至10米远处提供遮阳。在秋季和冬季，由于更低的太阳入射角，建筑可以提供更多遮阳面积。

不同季节下风速结果

右图所示为在行人高度处每个季节每天不同时间下的平均风速。

在春季早晨、夏季早晨、秋季中午和秋季下午，场地南侧预估风速更高。

温度舒适度结果

右图所示为行人高度处被判定为温度舒适的时间百分比。

在春季，大约50%的时间被认为温度舒适。在某些区域风速虽高但舒适度较低，主要是由于东至东北风主导所致。

与春季相比，秋季被认为更加舒适。虽然春季预估辐射量更高，但实际上秋天更加温暖。

在过渡季节，遮挡或者使风转向以及加强太阳能穿透均可提高温度舒适度。

在夏季，太阳辐射量是决定温度舒适度的重要参数。可被建筑遮挡的区域在夏日早晨较舒适。在下午，风速较高区域较舒适。夏日期间，提供更多这样可帮助提高温度舒适度。

在冬季，大多时间为较不属实。在冬季中午，因为较高太阳辐射量温度舒适度有所提高。并且在冬季遮挡风可提高舒适度。然而，仍需要其他有效措施来显著提高温度舒适度。

案例2

河畔项目

01

迭代设计系列

在每一次主要设计迭代环节中，都模拟了各种情况下的风、太阳能和温度舒适度等，使得设计团队更清晰地了解具体某项设计决策对户外舒适度的影响。

上述过程大致遵循下图金字塔中的步骤（由底至上）。对于河畔项目来说，社区和街道方向条件相对受限，因此迭代设计过程由建筑外形调整开始进行，之后便是景观和户外舒适度系统设计。

每次迭代设计的关键要素将在后面阐述。右图所示为一些重要内容。并将列出每个主导风向下的风速图示。

模型布置的灵活度和影响

图、河畔地块总图（布置4）

设计的

关键要素

/

布置1

设计中采用的初始模型往往仅包含较大的建筑体与较少的街道。在项目设计早期，许多建筑外墙并未设有棱角。由于建筑外墙缺乏棱角，导致气流下冲。极度暴露于西风的一些高塔也造成了 一定程度的气流下冲，减少了周边街道的舒适度。国会广场的售货亭帮助降低了广场内的风速，使其在过渡季节更加舒适。

布置2

该布置增加一条东西向的行人主干道和一个小型广场。由于减少了西向的建筑受力面，气流下冲明显减少，使得周边街道更加舒适。通过添加一条主干道将建筑分隔开可为动态遮阳创造条件，进而提升温度舒适感。

布置3

该布置中，街道变窄了，并且地块北侧的建筑高度有所提升。地块东侧也添加了一些未来即将建成的建筑体。街道变窄可以减少地块内的穿堂风，使其在过渡季节更加舒适。更窄的街道可以受到建筑更佳的遮阳，使得在夏季更加舒适。北侧的较高建筑保护了地块免受西风干扰。南风下产生的气流下冲可以在夏季通风更好。

布置4

该布置对建筑体加入了更多的细节，并且在国会广场有所改动，最明显的就是大雨篷。筒仓公园处也添加了一个小山丘。由于更加细节的建筑外形，气流下冲相应减少，从而更加舒适。改动后，广场内风速有所降低。雨篷在夏季可以提供遮阳。

布置4c

本模型中，主要在皇后河畔区添加了成熟树木。树木可以帮助降低风速，在过渡季节使皇后河畔沿岸更加舒适。针叶树可以显著降低风速。由于树木可以提供遮阳，夏季温度舒适度显著提高。

布置5

该布置在主干道添加了雨篷和树木。皇后河畔沿岸的一个建筑单体附近还设置了雨衣结构。雨篷和树木减小了气流下冲，使得主干道在过渡季节更加舒适。雨衣结构和雨篷提供的遮阳使得夏季更加舒适。

东风的影响

图形1

图形2

图形三

图形4

图形4c

图形5

风速图例

南风的影响

图形1

图形2

图形3

图形4

图形4c

图形5

风速图例

西南偏西风的影响

图形1

图形2

图形3

图形4

图形4c

图形5

西风的影响

图形1

图形2

图形3

图形4

图形4c

图形5

风速图例

西北风的影响

图形1

图形2

图形3

图形4

图形4c

图形5

风速图例

将以上因素纳入户外舒适系统

考虑风力、遮阳和温度之后的改良结果在码头构造设计(Quayside) 中有所体现。具体表现为整合的园景和雨篷。

图中标出了重要地点，防雨设施用橘色表示。

在这个部分中，不同季节下码头(Quayside)设计的要点会被一一介绍。

图、总体规划中的关键地点（其一）

图、总体规划中的关键地点（其二）

风力条件

从东北偏东、东部和西南偏西方向吹来的风风速较低，这对于肩部季节比较有利。

在东西方向、北部方向和沿皇后码头路段，树能降低风速。雨篷和树木拦截下沉气流，使其偏离行人的高度。在雨篷下，风速降低，这在肩部季节增加适宜度。

沿着Small St.和南北向的巷道可以放置树木和雨篷，以减少冬季和肩部季节的风速。西罗公园(Silo Park) 的树木密度也可以增加，以进一步降低风速。

东偏东北风

东风

南风

西偏西南风

西风

西北风

遮阳分析

春天

由于大量建筑物的存在，大部分区域在春天的早晨得到很好的遮蔽。在春天的中午和下午，树和雨篷为巷道提供遮蔽。

夏天

和春天相似，大量建筑物在夏季的早晨为大部分区域提供遮蔽。在中午和下午，树木和雨蓬遮盖巷道。议会广场的大部分区域（除了雨篷遮盖的部分之外）曝晒于阳光之下。

春天早晨

春天中午

春天下午

夏天早晨

夏天中午

夏天下午

每日日照时长百分比图例

秋天

在秋季，除了南北向的巷道和小街之外，大多数地区都被建筑群或树木和雨棚所遮蔽。落叶树在这个季节提供许多益处，因为它们可以透过部分阳光，使得议会广场得到很好的阳光照射。

冬天

在冬季，当太阳照射角度较低时，大多数行人区域预计全天都会有阴影。议会广场在冬季的中午受到阳光直射。

秋天早晨

秋天中午

秋天下午

冬天早晨

冬天中午

冬天下午

每日日照时长百分比图例

02

最新布局的热舒适分析结果

和新增的工具包元

春季

在春季，热舒适度主要由风速控制。由于增加了树木和雨篷，东西向巷道的热舒适度得到了改善。然而，在雨篷下的一些区域，由于雨篷挡住了阳光，热舒适度受到负面影响。让雨篷更加透明将有助于减弱这种影响。预计在春天的中午最舒适。

夏季

在夏季，太阳辐射是热舒适度的主要驱动因素。树木的隐蔽创造了全天非常舒适的条件。西罗公园(Silo Park) 的树木密度可以增加，以改善舒适条件。议会广场的棚盖下的区域是舒适的。

春季早晨

春季中午

春季下午

夏季早晨

夏季中午

夏季下午

秋季

在秋季，热舒适度主要由风速影响。

由于加入了树木和雨棚来转移和减缓风速，东西向的巷道的舒适度得到了改善。

冬季

冬季可能经历极度寒冷的气候。只有在得到太阳直射的冬季正午，议会广场的热舒适度才稍加改善。

秋天上午

秋天中午

秋天下午

冬天上午

冬天中午

冬天下午

工具包的影响

本节介绍了在码头区特定地点部署灯笼林(lantern forest)、扇形装置和雨棚的影响预测。

为了计算热舒适度方面的预期改善，总体规划的现有模拟结果与CFD工具包的模拟结果相结合。选定的系统位置在右边的图片中突出显示。

为了减少从西边来的风对东西向车道的影响，在车道的西边（与BonnycastleSt.的交叉口）放置了一个灯笼林。在西罗公园放置了一个扇形装置，以减少从西面来的风的影响。一件雨衣被放置在皇后码头(Queens Quay) 的一栋建筑的南部，以进一步降低该地区的风速，并在夏季提供遮荫。

图、灯笼林和适应性雨篷的位置示意

图、适应性扇形装置的位置示意

雨篷系统

右边的图表说明了在不同的码头配置下，条件被认为是太冷、太热和舒适的时间百分比。如果在皇后码头的指定地点使用适应性雨棚，预计大约50%的白天时间（上午9:00至下午9:00）条件是舒适的。如果在冬季对雨篷进行供暖，预计大约60%的日间时间条件是舒适的。

图、适应性雨篷对于微气候的改善

对图中信息解释如下：

开放：这代表了一个没有建筑物的完全暴露的风环境（基于Billy Bishop多伦多市机场的数据）。然而，建筑物的遮挡也被考虑在内。

基线：这代表了一种情况，即建筑对太阳辐射和风的影响被纳入总体规划的早期配置。

改进的大厦：在这个配置中，大厦的舒适条件已得到改善。

传统遮阳篷：这代表了传统的可伸缩雨篷，只在夏季使用。

适应性强的雨棚：这种情况是适应性雨棚的代表--在冬季和平季，风被阻挡，在夏季则被增强。太阳辐射在夏季减少，在冬季和平季增加。

灯笼林 (Lantern Forest)

如果在东西向巷道的入口处设置灯笼林，它将有助于减弱从西面而来的风的影响。在部署了灯笼森林后，预计白天约有40%的时间（上午9:00至晚上9:00）条件是舒适的。

图、适应性灯笼对于微气候的改善

对图形的描述

开放：这代表了一个没有建筑物的完全暴露的风环境（基于Billy Bishop多伦多市机场的数据）。然而，建筑物的遮挡也被考虑在内。

基线：这代表了一种情况，即建筑对太阳辐射和风的影响被纳入总体规划的早期配置。

改进的大厦：在这个配置中，大厦的舒适条件已得到改善。

装配灯笼林：这种情况是适应性灯笼的代表，它在冬季和平季被部署，在夏季被移除。

扇形系统 (Fanshell system)

部署在西罗公园(Silo Park) 的扇形系统将有助于降低扇盖下的风速并提供遮阳。

有了适应性强的扇形系统，预计扇盖下的区域在白天约55%的时间（上午9:00至晚上9:00）内条件都是舒适的。

图、适应性扇形装置对于微气候的改善

对图形的描述：

开放：这代表了一个没有建筑物的完全暴露的风环境（基于Billy Bishop多伦多市机场的数据）。然而，建筑物的遮挡也被考虑在内。

基线：这代表了一种情况，即建筑对太阳辐射和风的影响被纳入总体规划的早期配置。

改进的大厦：在这个配置中，大厦的舒适条件已得到改善。

加装扇形装置：适应性扇形装置。这是适应性风壳的代表，即冬季和平季风被阻挡，夏季风被加强。太阳辐射在夏季减少，在冬季和平季增加。

p.153-167

工具包解决方案的综合影响

右图展示了前几页中提出的解决方案对全年热舒适条件的综合影响。

每个系统对于热舒适性的影响取决于该系统所覆盖的区域。

  • 灯笼林下游约55平方米范围内的西风明显减弱；
  • 扇形系统最主要影响扇形下约80平米范围内的风速和日照；
  • 与扇形系统相似，雨篷系统主要影响雨棚下约18平方米范围内的气候条件。

图：工具包解决方案对于微气候的综合影响

案例3

Villiers

01

不同街道方向的风环境比较

风况

街道网格、走向和尺度对于风能、日照以及热舒适条件有着重要的影响。

设计团队进行了几轮迭代设计。本部分主要呈现向光配置和II型向光配置两种不同的配置结构对于风速的影响。

这两种结构相较于传统的街道网格系统更加有机。向光配置中设置了倾斜的街道，旨在减轻东风和西风的穿透。而II型向光配置中给街道进行了重新定位，但通过把街道拆解从而达到减少长通道的目的。

两种结构对于降低核心区域的风速都有着显著的成效，对于东风和西风的影响尤为明显。

在两种情况下，Cherry Street都暴露在外，但是向光配置的结果显示Cherry Street的预期风速高于II型向光配置。

位于西北角落花生状筒仓周围的区域在向光配置下也测得了更高的风速，尤其是在西南偏西风的情况下。

图：向光配置（Phototrope）

图：II型向光配置（Phototrope V2）

不同风向下的风场

东北偏东风 东风 南风 速度 （米/秒）

西南偏西风 西风 西 北风 速 度（米/秒）

02

Cherry Street 的风环境比较

为了证明体量变化对环境风场的影响，本章比较了坡度配置及II型向光配置两种Villiers Island配置下Cherry St.沿线的风速。

我们对比了东北偏东风和西风的风速的区别。因为一年中东北偏东风和西风更加频繁，所以阻断来自这些方向的风是更有用的。

在II型向光配置中，在Cherry Street沿线的建筑中设置了阶梯式外墙，同时在街道的西北角落增加了建筑群。

图：坡度配置（上）以及II型向光配置（下）平面图

图：Cherry Street东南视角下的坡度配置（上）以及II型向光配置（下）

图：Cherry Street西北视角下的坡度配置（上）以及II型向光配置（下）

东北偏东风的影响

如右图所示，改变A建筑物拐角处的建筑物体量可使东北风转向，使其不会渗入Cherry Street。

坡度配置 II型向光配置

速度（米/秒）

西风的影响

因为阶梯式立面或者墩座墙有助于阻止气流下洗，所以为建筑物A、B和C增加更贴近坡度的阶梯式立面整体上有助于降低建筑物前步行区的风速。

Cherry Street北端扩建的建筑也降低了建筑背后的风速。

坡度配置图 II型向光配置

速度（米/秒）

季节性平均风速减弱

由于II型向光配置中建筑物体量的变化，基于对Cherry Street上风速空间平均值的逐小时分析，可以发现Cherry Street全年的预期风速降低了约 35-45%。

春季是风速降低最明显的季节。

甚至在有些区域，全年风速减弱可达80%以上。（见下两页图片）

图：Cherry St平均风速降低百分比（%）

季节性平均风速减弱

春季

夏季

秋季

冬季

03

分区规划 VS 最新配置

该分区规划中模拟了该区域规划的风能、日照和热舒适条件，并与其中一种新设计的配置进行了比较。

最初的设计包括高墩座墙和更宽的街道。而最新的配置中整体规划了更窄的街道，并且在建筑里设计了更矮的墩座墙。右图突出显示了庭院和绿道。

接下来的几页将呈现一个总结以及详细的结果对比

分区规划 最新配置

分区规划

最新配置

东北偏东风的影响

A.与最新的配置相比，这些庭院更易受到东北偏东风的影响。

B.与最新的配置相比，这些街道的风速预计会更高。这是由于分区规划中设计了更宽的街道，所以使得大量的风可以渗透进建筑群中。

C.因为气流从较高的建筑物往西下洗，所以步行区域的风速增强了。

D.与分区规划相比，庭院更易受到东北偏东风的影响。

分区规划

最新配置

速度（米/秒）

东风的影响

A.相较于最新配置，分区规划中的许多核心区域里都显示东风的风速提高了，这是因为有着更宽的街道以及缺乏深塔后移来使风转向。

B.这个立面被过度暴露在东风中，使风形成坡度。

C.这个区域不能很好地抵御东风的影响。这些庭院以及绿道的风速都较高。

分区规划

最新配置

南风的影响

在两种配置中，街道的走向都适宜南风渗透进建筑区里，这在夏季是十分有益的。

在最新的配置中，风速的降低可以提高春季以及秋季中午时间的热舒适度，因为这个时间段以南风为主。

A.气流下洗以及拐角加速导致的高风速

分区规划

最新配置

西-西南风

与最新配置相比，分区规划核心区域以及樱桃街沿线的许多区域的风速有所提升。这是街道更宽、更长以及分区规划中没有让塔楼退后导致的。与分区规划相比，西侧的塔楼有助于使风偏离开发区，并减少风进入核心的渗透。这两种方案的该区域风速都很高。

分区规划

最新配置

西风

A.与最新配置相比，这些区域的风速提升

B.西侧的塔楼在很大程度上有助于将风从开发区转移出去，并降低开发区核心和樱桃街沿线的风速。与区域规划相比，该区域的庭院也能更好地抵御迎面而来的风。

C.由于这两栋建筑物的下洗气流，中央绿色通道沿线的风速更高。

分区规划

最新配置

西北风

A.由于该处朝向北侧和东侧开放，与最新配置相比，这个庭院内的风速更高。

B.由于附近建筑物的下洗气流，这些区域的风速更高。

C.樱桃街道两侧的两栋建筑物之间有风。

分区规划

最新配置

遮阳效果

春季

分区规划中的街道通常较宽，因此遮阴较少。如果风速较低，这会导致热舒适性略有改善。相比分区规划，最新配置中的几个庭院太阳辐射水平提高，这将改善庭院的舒适条件，因为风速普遍较低。

夏季

尽管在最新配置中的庭院太阳辐射等级的升高在过渡季中是有利的，但在夏季则不太有利。可以通过景观美化或遮阳装置（例如遮阳伞）来缓解日照。

秋季

在秋季，由于太阳空中位置较低，许多行人区都有阴影。正如预期所示，在正午期间地平面所受太阳辐射最高。最新配置相比分区规划提供了一个更复合的遮阴环境。

热舒适性

春季

春季，风是热舒适性的驱动因素。

A. 由于风速降低和日照增加，这些庭院的热舒适性得到了改善。

B. 由于春季正午地区规划中存在的高风速，开发区核心的这些区域在区域规划中不太舒适。

C. 在最新配置中，沿开发区周边的一些区域的热舒适条件恶化。

夏季

夏季，太阳辐射是热舒适的驱动因素。由于增加了遮阳，夏季早晨的环境通常比较舒适。

A. 更多地暴露在阳光下的区域预计会不太舒适。可以为这些区域提供景观美化或遮阳装置形式的局部遮阳。

秋季

秋季，风是热舒适性的驱动因素。由于风速增加，与最新配置相比，分区计划核心的突出区域不太舒适。对于最新配置，一些较高风速已从核心迁移到开发区周边。

04

添加工具包元素

工具包的影响

本节介绍了在Villiers的特定位置部署灯笼森林、扇壳和雨衣的预计影响。工具包解决方案未整合到Villiers模拟中，其中重点是分析体量操纵对热舒适性的影响。为了预测工具包系统的影响，Villiers CFD模拟结果与CFD工具包结果相结合。系统的选定位置在右侧图像中高亮显示。在与樱桃街交叉的绿色步行道的西侧放置了一片灯塔森林，来减少西风的影响。在一座历史建筑的南面放置了一个扇壳，以减少来自东面的风的影响。樱桃街的一栋建筑的西侧放置了一件雨衣，以减少西风带来的下洗气流的影响。

雨衣

右侧的图表显示了在不同配置下被认为太冷、太热和舒适的时间条件的百分比。如果在樱桃街的指定位置使用带加热的适应性雨衣，预计白天约70%的时间（上午9:00至晚上9:00）的条件将是舒适的。

配置说明

  • 开放: 表示完全暴露的风环境，没有建筑物（基于比利·毕晓普多伦多市机场的数据）。但是，考虑了建筑物的阴影；
  • 基准线: 这表示在总体规划的早期配置中考虑了建筑物对太阳辐射和风的影响；
  • 改进的体量: 在此配置中，调控体量来改善舒适条件；
  • 传统遮阳蓬: 一种传统的可伸缩雨篷，仅在夏季使用；
  • 适应性雨衣: 这种情况代表了适应性雨衣——阻挡冬季和过渡季节风，支持夏季风。太阳辐射在夏季减少，在冬季和过渡季节增加；
  • 适应性雨衣和STOA加热: 这代表了在冬季具有额外加热的适应性雨衣。

灯笼森林

如果在与樱桃街交叉的西绿色步行道入口处设置灯塔森林，将有助于减少西风的影响。据预测，白天约40%的时间（上午9:00至晚上9:00）条件舒适。

配置说明

  • 开放: 表示完全暴露的风环境，没有建筑物（基于比利·毕晓普多伦多市机场的数据）。但是，考虑了建筑物的阴影。
  • 基准线: 表示在总体规划的早期配置中考虑了建筑物对太阳辐射和风的影响；
  • 改进的体量: 在此配置中，调控体量以改善舒适条件；
  • 适应性灯笼: 这种情况是适应性灯笼的代表，在冬季和过渡季节设置，在夏季拆除；

扇壳

使用可适应的扇壳系统，预计扇壳下区域的条件在白天大约50%的时间（上午9:00至晚上9:00）是舒适的。

配置说明

  • 开放: 表示完全暴露的风环境，没有建筑物（基于比利·毕晓普多伦多市机场的数据）。但是，考虑了建筑物的阴影。
  • 基准线: 这代表了建筑对太阳辐射和风的影响纳入总体规划早期配置的情况；
  • 改进的体量: 在此配置中，调控体量以改善舒适条件；
  • 适应性扇壳: 这种情况是适应性扇壳的代表，即冬季和过渡季节挡风，夏季迎风。太阳辐射在夏季减少，在冬季和过渡季节增加。

工具包解决方案的综合影响

右侧图表显示了前几页中提出的解决方案对全年热舒适条件的综合影响。

每个系统对热舒适性的影响根据系统保护的面积进行权衡。灯笼树林下游的西风减少，面积约为55 ㎡。扇壳主要影响扇壳下80㎡空间的风和太阳照射。与扇壳类似，雨衣主要影响雨衣下空间的条件，面积约为18㎡。

如果设置了指定的系统，预计受影响区域的条件将在白天约50%的时间内保持舒适。

总结

  • 在最新配置中，将较深的塔楼后退量纳入建筑体量，与分区计划相比，减少了下洗气流的影响，改善了过渡季节的条件。
  • 与分区规划相比，较窄的街道可有效减少风渗透到开发区的影响。
  • 在最新的计划中，开发区西部边缘的建筑通过让风偏离开发区并降低开发区核心的风速来提供帮助。最新平面图中的南部周边预计将面临比分区计划更高的风速。
  • 与分区平面图相比，多个庭院的阳光照射量有所增加，这是由于踏入外立面，移除遮住庭院南部阳光的更高建筑，并在建筑中形成了间隙。这是在不增加风速的情况下完成的。

调整和扩展工具包解决方案

  • 该工具包开发为可调整和可扩展的，以适应各种小气候条件。因此，即使其体量类型不同于码头区，解决方案也可以针对多伦多海滨的其他场地进行定制。
  • 室外舒适系统的测试和验证方法可用于其他区域。与码头区一样，必须仔细选择目标户外空间，最大限度地发挥作用。
  • 因此，可以预测整个河区（River District）关键空间条件舒适的小时数将增加一倍（右图中以黄色突出显示）。

全文终

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#参考资料#

1、 《谷歌户外气候友好性创新设计导则》

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