基于微气候改善的江南古典园林空间形态的研究

熊 瑶，王亚杰，赵 铖，陈 晨，时亚伟

（南京林业大学 艺术设计学院，江苏 南京210037）

近年来，世界气候大会将公众的目光不断引向全球气候变化以及环境保护问题，在高密度、多人口、高能耗的城市，气候和环境问题的解决更是迫在眉睫［1］。而江南地区的城市环境设计普遍缺乏对微气候、整体能耗的考虑，加之人类的居住与经济行为对城市微气候所产生的种种冲击，使得城市风、热环境问题日益严重。如何通过有效的城市环境设计策略，建立人与自然的和谐机制，充分利用现有自然资源和气候条件来改善和优化城市微气候环境，成为城市可持续发展的重要前提之一。

在江南古典园林中，通过筑山理水、栽植、建筑营造等造园手法，创造出了疏密相间、虚实有致、跌宕起伏、蜿蜒曲折、高低错落和阻畅交织等形式的空间［4］，其中对微气候环境的考虑也是无微不至。本研究从传统私家园林中微气候环境优化这个角度出发，探究江南古典园林的空间形态和微气候之间的关系，并对其中改善微气候的造园手法进行分析、归纳与总结，进而对现代城市小尺度开放空间的设计形成一定的指导意义。

2 场地实测

本研究于2013年12月29日、2014年7月22日对典型的江南古典园林苏州拙政园、留园的微气候进行现场实测，通过测试空气温度、相对湿度、空气流通等微气候因子，分析其变化的总体规律，探讨园林环境与微气候之间的关系。

2.1 测试场地简介

本研究选取了典型的江南古典园林——拙政园和留园，测试场地为拙政园及留园的中部区域。

拙政园的中部区域由山石景的封闭小空间、水景为主的半开敞小空间、山水主景的开敞大空间、水乡风貌的封闭小空间、建筑与山水主景的开敞大空间、花木景的封闭小空间组成［5］，是全园的核心部分。留园水体主庭居中，其他各庭院绕其周边布置，并沿四周呈平面展开［6］，其中部是全园的精华，以山水见长，水空间处于中央位置，是空间的主体，全区山体、建筑围绕水空间展开［7］。

2.2 测试内容

本测试主要以定点观测为主，在留园荷花池周围、拙政园中部等位置设置温湿度计以手动记录距地1.5m高度的空气温度、相对湿度；与此同时，采用流动观测的方法，每隔1h观测不同测试点的空气流通情况。测试时间10：00-17：00。

2.3 测试点设置

在拙政园的中部和留园内共布置测点9个，主要考察山石、水体、植物、建筑对微气候因子的影响，各测试点的位置等情况及测试参数见表1、表2。

表1 留园测试点设置情况Table 1 Information of the measurement points inside the Lingering Garden

表2 拙政园测试点设置情况Table 2 Information of the measurement points inside the Humble Administrator＇s Garden

2.4 测试仪器

采用温湿度计测量空气温度、相对湿度，采用电子风速计观测不同测试点的风速。再手动记录制表。各仪器具体参数见表3。

油脂在高温有氧的条件下会发生一系列化学反应，反应所生成的挥发性产物和非挥发性产物对油脂的风味和品质有着重要影响。油脂的品质，如酸值、过氧化值、脂肪酸组成以及抗氧化性都与其烘烤程度有着密切联系。本实验以猪油为对照，研究不同的烘焙温度和循环加热次数条件对黄油的理化特性及营养成分变化，为天然乳脂部分以及全部替代烘焙食品中的人造奶油、起酥油以及棕榈油提供理论依据。

表3 测试仪器主要参数Table 3 Main parameters of the measurement instruments

2.5 城市气象参数

为了更好地比较与研究古典园林各种空间形态对微气候的影响，根据苏州市气象台的预报［8］，记录了2013年12月29日以及2014年7月22日苏州天气情况（表4）。

表4 观测日苏州市气象参数Table 4 Meteorological parameters on the measurement dates of Suzhou

3 测试结果与评析

3.1 空气温度

对实测的空气温度进行分析，得到各个测试点在不同时刻点的空气温度与气象站观测温度的差异（图1～图4），通过比较可以发现，冬季，周围水体较多的测试点（坐落于水中的小蓬莱、三面环水的见山楼）温度优化效果较为明显且稳定，在15：30之前，温度均远高于气象温度，且在大部分时间段温度都处于最高的状态。硬质铺装较多且空间较为开放的测试点（涵碧山房、远香堂）温度在一天中的大部分时间段都处于最低的状态，且低于气象温度。

夏季，周围植物较多，所处位置较高（闻木樨香轩、雪香云蔚亭）以及周围水体较多的测试点（小蓬莱、见山楼）温度优化效果最为明显，均低于气象温度，且在一天中温度一直处于较低的状态。硬质铺装较多的测试点（涵碧山房、远香堂、玲珑馆）温度始终较高，且空间较小的玲珑馆的温度始终高于气象温度。

图1 2013年12月29日留园测试点时刻温度Fig.1 Temperature of the measurement points inside the Lingering Garden on December 29，2013

图2 2013年12月29日拙政园测试点时刻温度Fig.2 Temperature of the measurement points inside the Humble Administrator＇s Garden on December 29，2013

图3 2014年7月22日留园测试点时刻温度Fig.3 Temperature of the measurement points inside the Lingering Garden on July 22，2014

图4 2014年7月22日拙政园测试点时刻温度Fig.4 Temperature of the measurement points inside the Humble Administrator＇s Garden on July 22，2014

3.2 相对湿度

对实测的空气湿度进行分析，得到各个测试点在不同时刻点的相对湿度与气象站观测相对湿度的差异（表5、表6，图5、图6），通过比较可以发现，冬季，人流量较少，植物凋零，温度较低，湿度较低且处于相对稳定的状态，在12：00后优化效果明显，园林中的湿度明显高于气象湿度。

表5 2013年12月29日留园测试点时刻相对湿度Table 5 Relative humidity of the measurement points inside the Lingering Garden on December 29，2013 %

表6 2013年12月29日拙政园测试点时刻相对湿度Table 6 Relative humidity of the measurement points inside the Humble Administrator＇s Garden on December 29，2013 %

图5 2014年7月22日留园测试点时刻相对湿度Fig.5 Relative humidity of the measurement points inside the Lingering Garden on July 22，2014

图6 2014年7月22日拙政园测试点时刻相对湿度Fig.6 Relative humidity of the measurement points inside the Humble Administrator＇s Garden on July 22，2014

在夏季，园林的湿度优化效果11：30后较为明显，周围植物较多的测试点（闻木樨香轩、雪香云蔚亭）湿度高于植物较少的测试点（涵碧山房、远香堂）［9］，周围水体较多的测试点（小蓬莱、见山楼）的湿度优化效果最为明显。

3.3 风力

对实测的风速进行分析，得到各个测试点的时刻瞬时风速与气象站观测所得数据的差异（图7～图10），通过比较可以发现，冬季，园林内部对风力的优化效果明显，对风力的优化最多可达到5m·s-1；周围植物、山石较多，所处环境密闭的测试点（闻木樨香轩、玲珑馆）风速优化较为明显且稳定，而所处位置较高且建筑形式通透的测试点（可亭）风速始终最高。

夏季，在留园中，所处位置较高的测试点（可亭）风速始终最高，在拙政园中，周围水体较多的测试点（见山楼）风速始终最高；而所处环境较为密闭的测试点（玲珑馆）风速始终最低，几乎无风；建筑形式较为通透的测试点（小蓬莱、荷风四面亭、雪香云蔚亭）风速高于建筑形式密闭的测试点（涵碧山房、远香堂）。

图7 2013年12月29日留园测试点时刻风速Fig.7 Wind velocity of the measurement points inside the Lingering Garden on December 29.2013

图8 2013年12月29日拙政园测试点时刻风速Fig.8 Windind velocity of the measurement points inside the Humble Administrator＇s Garden on December 29，2013

图9 2014年7月22日留园测试点时刻风速Fig.9 Windind velocity of the measurement points inside the Lingering Garden on July 22，2014

图10 2014年7月22日拙政园测试点时刻风速Fig.10 Windind velocity of the measurement points inside the Humble Administrator＇s Garden on July 22，2014

4 空间分析

通过实测，现场主观热舒适性感受以及对测试结果的分析，从中选取了2个较为典型的测试点，对其空间进行分析探究。

4.1 见山楼的空间分析

拙政园中的见山楼，三面环水，两侧傍山，建筑体量较大，西部有高大乔木。其所处环境舒适宜人，冬季温度高，风速低，夏季温度低，风速高。以下为对其所处环境的空间形态与微气候之间的分析（图11）。

1）见山楼建筑体量大，高度高，且密闭，西部还有高大乔木，在冬季，对风有一定的遮挡作用；而在夏季高大的建筑、茂密的树木，以及建筑的重檐卷棚，避免了场地被太阳直射［10］，从而使得场地温度较低。

2）见山楼坐落于水中，三面环水，与水紧密相连，在冬季，平静的水面反射太阳辐射较强，在阳光较强的时间段，尤其是12：00-15：00，水面反射阳光照射使周围温度升高；而夏季，池中长满荷花，荷花临于水面之上，保证了水体的清凉，风从水面经过时候，由于水面空气温度较低，气流经过水体时便得到冷却［11］，从而降低场地的温度，另外，荷花的蒸腾作用，可以降低周围空气温度，形成凉爽的气流。

3）见山楼周围水体较多，夏季水体蒸发，有较强的降温增湿作用［12-13］，提升场地的舒适性。

图11 拙政园见山楼分析Fig.11 Analysis of Jianshan Bldg in Humble Administrator＇s Garden

4.2 涵碧山房的空间分析

涵碧山房为留园中部的主要建筑，建筑前方有开阔的场地，全为硬质铺装，前临荷花池，周围植物较少。其所处环境，舒适度较低，以下为对其所处环境的空间形态与微气候之间的分析（图12）。

图12 留园涵碧山房分析Fig.12 Analysis of Hanbi Mountain Villa in Lingering Garden

1）坐南朝北，建筑体量较大，通透性不高，易形成阴影，在冬季，纳阳不多，使得温度较低；而在夏季，高大的建筑，同时西侧还有墙壁遮挡，使得风在其所处环境中的流动性不强，场地较为闷热，温度较高。

2）前方为开阔的平台，周围山石植物较少，受到的遮挡较少，铺装全为硬质铺装，冬季不保温，造成热量流失，场地温度较低，夏季反射大量的太阳辐射，升温较快，场地温度较高［14］。

5 结论

5.1 园林中水体的布置对微气候的影响

冬季，水面反射太阳辐射可使场地温度升高。以留园中小蓬莱及拙政园中见山楼为例，与气象温度相比，小蓬莱的平均温度优化为1.1℃，而周围水体面积更大的见山楼的平均温度优化则更高，达1.4℃；在太阳辐射较高的时间段，如12：00，小蓬莱的温度优化为2.5℃，而见山楼的温度优化达到了3.8℃。

夏季，水体蒸发具有降温作用。与气象温度相比，小蓬莱的平均温度优化为0.8℃，而见山楼的平均温度优化则更高，达到1.7℃；其原因除了见山楼周围的水体面积较大，还有见山楼周围水体中荷花的栽植要比小蓬莱周围水体中荷花的栽植要多，荷花覆盖了水面，保证了水体的清凉，当风吹过的时候，风便得到了冷却，使得场地温度降低。

夏季，水体对场地的增湿效果明显。在拙政园的测试点中，见山楼是周围水体最多的测试点，其湿度优化效果也最为明显，在一天的大部分时间段，其湿度都处于最高的状态，平均相对湿度比气象相对湿度高3.2%RH。这一效果在留园中的小蓬莱测试点也得到了同样的体现。

5.2 园林中植物配置对微气候的影响

冬季，场地中植物对风的遮挡导致风速降低。以留园中的闻木樨香轩为例，其周围多为常绿乔灌木，即使在冬季，其所处环境也较为密闭，在一天中的大部分时间段都将风完全遮挡，与气象风速相比，其平均风速优化达到4m·s-1。

夏季，场地中植物的蒸腾作用使得场地湿度增高。在夏季，拙政园中的雪香云蔚亭周围植物生长茂盛，其所处环境的湿度优化最为明显，与气象相对湿度相比，其平均相对湿度优化达到2.6%RH。同样具有较大面积硬质铺装的测试点远香堂和玲珑馆，玲珑馆周围的植物远多于远香堂周围的植物，其湿度也远高于远香堂，相差达6.3%RH。

5.3 园林中建筑形式对微气候的影响

冬季，建筑形式较为通透的测试点温度高于建筑形式密闭的测试点。其原因为，冬季遮挡较少的场地可以接纳更多的阳光，温度便高于遮挡较多的地方［15］。如留园中的小蓬莱，冬季，其温度优化效果明显，在阳光较为充足的时间段，如12：00，其优化效果更为显著，温度优化可达2.5℃。

建筑形式较为通透的测试点风速高于建筑形式密闭的测试点，如拙政园中的荷风四面亭与见山楼，前者的建筑形式更为通透，因而其风速也更高，在冬季，其所处环境平均风速比见山楼高1.3m·s-1。

5.4 园林中地势的高低对微气候的影响

地势的高低对微气候的优化主要体现在风速上，地势较高的场地风速较高。以留园中的可亭为例，在所有测试点中，其所处位置最高，风速最大，始终处于最高的状态，其平均风速比地势较低的测试点高可达1.4m·s-1，同样，此现象在拙政园中的雪香云蔚亭测试点也得到了体现，主要是因为，高地势使得风在通过的时候受到较少的遮挡，因而风速较高。

［1］ 王振，李保峰.微气候视角下的城市街区环境定量分析技术［C］／／第六届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集.北京：中国城市科学研究会，2010：118-122.

［2］ 倪小漪.基于园林微气候的缅甸文轩禅园设计［D］.北京：清华大学，2012.

［3］ 齐璐.园林小气候设计理论基础研究［D］.西安：西安建筑科技大学，2013.

［4］ 陈莺.苏州古典园林的空间特点［J］.西北林学院学报，2013，28（5）：200-204.CHEN Y.The spatial characteristic of Suzhou Classical gardens［J］.Journal of Northwest Forestry University，2013，28（5）：200-204.（in Chinese）

［5］ 张涛，王立强，姚建.苏州拙政园空间特征分析［J］.沈阳大学学报，2010，22（2）：39-41.ZHANG T，WANG L Q，YAO J.Spatial characteristics of the Humble Administrator's Garden of Suzhou［J］.Journal of Shenyang University，2010，22（2）：39-41.（in Chinese）

［6］ 马瑞，陈莺，苏晓毅.苏州古典园林的空间配置与序列研究［J］.西北林学院学报，2014，29（5）：221-226.MA R，CHEN Y，SU X Y.Space configuration and the sequence of Suzhou Classical Gardens［J］.Journal of Northwest Forestry University，2014，29（5）：221-226.（in Chinese）

［7］ 尹玉洁.基于空间结构分析探究留园造园理法［D］.北京：北京林业大学，2012.

［8］ WEATHER UNDERGROUND［EB／OL］.http：／／www.wunderground.com.2014-8-9.

［9］ 林波荣.绿化对室外热环境影响的研究［D］.北京：清华大学，2004.

［10］ 谢浩.民居中的建筑遮阳［J］.建筑节能，2007（9）：44-46

［11］ 林楠.夏热冬冷地区城市街头绿地气候适应性设计研究［D］.南京：南京林业大学，2012.

［12］ 孙烨，张德顺，吕良，等.基于微气候优化的住宅小区景观设计评析——以盐城记者家园为例［J］.中南林业科技大学学报，2012，32（10）：191-197.SUN Y，ZHANG D S，LV L，et al.Comment on landscape design of residential quarters based on micro-climate optimization：a case of Journalist's Homestead in Yancheng City［J］.Journal of Central South University of Forestry &Technology，2012，32（10）：191-197.

［13］ 吴菲，朱春阳，李树华.北京6种下垫面不同季节温湿度变化特征［J］.西北林学院学报，2013，28（1）：207-213.WU F，ZHU C Y，LI S H.Seasonal changes of temperature and humidity of six urban underlying surfaces in Beijing［J］.Journal of Northwest Forestry University，2013，28（1）：207-213.（in Chinese）

［14］ 杨惠珊.高校景观适应性规划设计研究——以夏热冬冷地区为例［D］.南京：南京林业大学，2012.

［15］ 王欢.北京传统庭院空间中微气候营造初探［D］.北京：北京林业大学，2013.