国内外城市绿色空间遮阳标准比较研究

周 越

鲍沁星*

张敏霞

由热岛效应引起的极端天气频发，导致了一系列生态、健康、社会问题[1]，改善城市热环境已迫在眉睫。城市绿色空间常被视为城市冷源，具有调节局部气温功能[2]，但现阶段中国风景园林行业热环境标准暂缺，常常会出现场地内部空间热舒适度不佳的情况。遮阳是应用最广泛的温度调节措施，城市环境的直接热源是太阳短波辐射，通过遮挡和反射太阳辐射就能够有效降低空气温度[3]，因此相关的标准也尤为重要。当前，国内外已出台多部涉及室外的热环境设计标准、评价条例，包括遮阳、绿化、通风等多个方面。本文选取其中的遮阳标准，通过比较异同，分析存在差异的主要原因，以期为我国风景园林热环境设计专项标准的制定研究提供参考。

1 中国城市绿色空间热环境遮阳标准现状

目前，我国风景园林领域热环境设计专项标准尚未出台，相关内容仅在《城市居住区热环境设计标准》(JGJ 286—2013)与《中国绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2019)2部国家级标准中有所涉及，并且上述居住区与绿色建筑标准中的热环境规范主要针对建筑周边绿地。

住房和城乡建设部于2013年颁布《城市居住区热环境设计标准》(JGJ 286—2013)，意为规范并改善城市居住区热环境，提高居住区环境的热舒适性，降低建筑能耗[4]。该标准要求居住区采取规定性设计或评价性设计，在规定性设计中单列“遮阳”一节，共含5条具体标准，对户外绿地空间的遮阳设计做出明确规定。作为强制性条文，目的是有效控制环境受到的太阳辐射，保证户外活动场所的热安全性。鼓励采取乔木类绿化，或以庇护性景观亭、廊或固定式棚、架、膜结构等的构筑物遮阳方式，或采取绿化和构筑物混合遮阳等方式[4]，并结合我国建筑气候区划分和场所特定功能设置不同的遮阳覆盖率限值。

绿色建筑将生态环保作为最主要目标，在适应气候和节约能源方面有详细要求。2019年颁布的最新版《中国绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2019)将绿色建筑的室外热环境标准列入考评范围，新增“采取措施降低热岛强度，提高环境舒适度”[5]等规定，其中包含日照、遮阳设计标准和具体指标。该遮阳标准仅针对位于建筑阴影区外的户外活动场地，包括步道、庭院、广场、游憩场所和非机动车停车场(不含机动车道和机动车停车场)，必须布置遮阳设施且面积占比达到规定数值。

标准化能为设计实践提供科学的指导，推动提升风景园林从业人员的专业理论知识，是实现行业可持续发展的重要途径与“触点”。当前我国不仅专项标准缺乏，而且相关标准数量较少、涉及要素不完善，没有形成一套全面、成熟的评价体系。其中，量化指标主要有遮阳覆盖率、有效遮阳面积占比等，但对于如何控制这些指标没有给出明确的指导。

2 国外城市绿色空间相关热环境遮阳标准

国外对于城市绿色空间热环境的研究起步较早，现已积累了较多理论研究结果与设计规范，主要集中于风景园林可持续评估与绿色建筑评估体系，其中遮阳标准数量较多也最为主要，且这些国家在如何保障场地遮阳上各不相同。美国、澳大利亚、日本等国的气候差异使热环境中遮阳标准设置各有侧重，处于热带、亚热带的国家更加着重于夏季的遮阴防晒，而地处温带的国家在保证夏季遮阴防晒的同时，冬季也需有足够的光照。这些国家虽与我国在气候、社会文化等客观条件上有所差异，但探究其标准主体思路与制定方式对我国开展热环境标准研究仍具有启示作用。

美国SITES(The Sustainable Sites Initiative)用以界定和强调场地开发的可持续性，衡量景观绩效，评估环境、经济和社会效益[6]，以降低城市热岛效应为目的制定热环境标准。其遮阳标准规定路面表面材料的太阳反射率(SR)，保证材料有良好的太阳反射效果，并且要求建设方至少每2年对这些表面清洁一次，保证其在运营周期内始终具有良好的反射功能。同为美国标准的LEED-ND《绿色建筑标准》规定，路面材料SR值与SITES规定保持一致。

澳大利亚的GSC-Communities(Green Star Certification Communities Rating Tool)同样限制遮阳材料周期性，它是由澳大利亚政府机构制定的绿色建筑评估标准(Green Star Certification)针对城市社区尺度的分册，其遮阳标准规定了遮阳结构(含建筑屋顶)表面材料的太阳反射指数(SRI)，倾斜角越小，受太阳辐射越多，越易聚热，其材料SRI也随之升高[7]。新加坡绿色建筑评价标准(BCA-Green Mark)同样引入这一指标衡量场地内路面和构筑物的遮阳能力。

日本绿色建筑标准CASBEE(Comprehensive Assessment System for Building Environmental Efficiency)从环境品质和环境负荷2个方面对建筑物进行综合评价，要求设计中充分考虑建筑外部热环境及对周边热环境影响，在遮阳部分限制场地遮阳措施面积占比。通过种植高大乔木及设置亭子、屋檐或棚架位等结构为建筑阴影区外的场地提供遮阴，绿化投影面与非绿化投影面尽量不重叠，使总投影面积之和占总面积20%及以上[8]；景观亭、棚架顶部与建筑外表面建议使用反射性良好材料或者绿植覆盖，且比例达20%，以上2条标准是必要项。

3 中外遮阳标准比较

中外遮阳标准虽然在评价对象的尺度、类型和所属行业类别上有所差异，但均以降低热岛效应影响、实现可持续性为目标，并且无论是规范条例还是评价标准，都需要落实到一定区域，以量化指标作为评估依据，实现可操作性，因此标准之间具有一定可比性。

3.1 评价方式

标准评价方式基本可分为2种类型，即评级型和非评级型(表1)。前者是采取计分方式完成评价，根据得分评定等级；后者则没有对各方面设置分值和权重，也不对评价项目进行等级划分，仅包含规定性和评价性标准。

表1 标准性质分析

3.1.1 评级型

评级型的每一条标准对应不同分值(得分项)，项目必须要达到最低要求(必要项/控制项)，累加所有分值的综合成绩获得对应等级认证。多数的绿色建筑评估标准均采用此种评价方式，如《中国绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2019)中“住宅建筑周围绿地遮阳措施面积占比30%、公共建筑10%可得2分；住宅建筑周围绿地遮阳措施面积占比50%、公共建筑20%可得3分”[5]，设有控制项与评分项(含提高与创新加分项)，控制项评定结果为达标或不达标；评分项和加分项的评定结果为分值，最终计算多项总分。当满足全部控制项要求时，等级为基本级；当总得分分别达到60、70、85分且应满足基本要求时，等级分别为一、二、三星级。LEED是最早采取此类评价方式的标准体系，从目前其在可持续领域获得的认可度看，影响力广且已经形成一套成熟的评价模式。这种评分分级的方式有利于项目之间进行比较，有助于发挥优秀项目的示范作用和激励效应[9]。

3.1.2 非评级型

非评级型标准则不对项目进行评分，仅依据项目各方面是否符合既定标准而做出评判。我国《城市居住区热环境设计标准》(JGJ 286—2013)的规定性标准分为4个方面：通风、遮阳、渗透与蒸发、绿地与绿化，为强制性条文，在项目详细规划设计阶段使用，需依照标准严格执行。本文所述的遮阳标准均属此类，详细规定了各单项应达到的量化标准，因此对于单项指标的评价结果只有“合格/不合格”，不存在评级的中间状态。评价性标准依据湿球黑球温度指数(Wet Bulb Globe Temperature，WBGT)和平均热岛强度计算公式对项目热环境进行评估，但执行时仍需同时符合部分规定性标准。该标准只有单项评价指标，缺乏系统的评估体系。

3.2 单项指标

各标准在指标选取和设置上基本按遮挡与反射太阳辐射分为2类，每类标准都选取了2种及以上的量化指标。其中，遮挡覆盖指标中应用最广的是遮阳覆盖率和绿化遮阳覆盖率，反射指标较常见的是材料太阳反射指数(SRI)和太阳反射率(SR)。

3.2.1 遮挡覆盖指标

遮阳覆盖率是指设有遮阳设施(含绿化)的面积占场地总面积的比值，是被采用频率最高的量化指标。近年来，随着经济和技术的发展，遮阳手法种类繁多，除了基础的绿化遮阴，还充分利用亭、廊、假山和固定式棚、架、膜结构，景观小品等构筑物，一般的城市绿地项目比较容易达到标准所设指标(表2)。国内的2部标准均考虑了场地的特殊功能，分别设置了不同限值，而美、日的标准则未对功能区有所区分，只规定了一个场地平均值。从限值方面来看，户外绿地的遮阳覆盖率阈值为10%～50%，美国与中国均受季风和海洋影响，气候条件大致相似，其量化指标略高于我国；日本与中国北方地区纬度位置、气候相似，其指标与我国I、II、VI、VII建筑气候区基本一致；遮阳能在夏季起到有效的局部降温作用，气候越炎热降温效果越明显，因此我国南部夏热冬冷地区和温和地区的阈值高于寒冷、严寒地区，此外人群使用频率高的户外场地，夏季遮阳的要求愈高。

表2 各标准遮挡量化指标比较

绿化遮阳覆盖率是指采用绿化形式进行场地遮阳的面积占比。绿化植物不但能有效阻挡太阳辐射，还兼具美化、净化环境功能。植物叶片的蒸腾作用吸收表面热能，减少了太阳辐射量；植物的遮挡特性，使得到达地面及树冠下的日照强度大大减弱。绿化遮阳可以带来明显的降温效应，植物覆盖的地面、墙面、屋面能形成次级气候梯度，可以减少围护空间与周围空气的热交换，维系环境热湿平衡，营造舒适的热环境[10]。各标准的指导说明中也明确提出，场地应种植高大乔木、攀缘植物等能为场地提供阴影的植物种类。我国居住区热环境标准规定了植物的叶面积指数必须大于3.0[4]，美国LEEDND中提出乔木的冠幅≥20英尺(约6m)[11]，方可认为其真正具有遮阳效果。

3.2.2 反射指标

各标准中衡量材料反射效果的指标为太阳反射指数(SRI)①和太阳反射率(SR)②(表3)。到达地面的太阳辐射主要是短波辐射，其中红外线是导致温度升高的主要原因，所以若想降低表面温度，应着重选择在红外线部分反射率高的表面材料或涂层材料[3]。太阳反射指数(SRI)是一种材料反射率和发射率的综合度量，太阳反射率(SR)受颜色影响，颜色越浅，反射率越大，但太浅会导致眩光现象，一般宜采用浅灰或褐色作为表面颜色。材料发射率(TE)③也对温度有一定影响，路面材料发射率一般在80%或更高[12]。澳大利亚GSC中对不同倾斜角的屋顶设置了不同的SRI限值，当倾斜角大于15°时，其材料SRI至少为34；而当倾斜角小于15°时，其材料SRI则至少为64[7]。新加坡BCA-Green Mark对屋顶和路面作了区分，规定屋顶SRI不得低于40，路面SRI不得低于39[13]。《中国绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2019)则是采用太阳反射率(SR)，规定路面和建筑表面SR大于0.4。美国SITES也采用了相同指标，路面SR至少为0.33，且3年后至少为0.28[6]，从材料的使用周期性方面也做出限制。日本CASBEE虽未规定特定表面的反射率指标，但给出了一些常用材料的SR值，供设计者参考，并对有效反射率材料的覆盖率设定分级：至少应该为15%，超过45%则为最高等级[8]。SRI和SR具体数值的差异受气候和设施位置影响，地处低纬度带的新加坡和中国南部地区全年接收的太阳辐射较高，其反射参数也高于地处高纬度带的日本与北美国家标准；屋顶材料的反射指标参数高于路面和其他表面。

表3 各标准反射量化指标比较

4 国内外遮阳标准差异原因分析

4.1 气候地理

外部气候条件是影响热环境的最主要因素，也是标准制定过程中必不可少的参考要素。由于地理位置的差异，各个国家的主要气候也各不相同(表4)。在气候类型上，中国、美国和澳大利亚幅员辽阔、地形地貌丰富，造就了国土范围内气候类型多样，在遮阳标准中体现为：量化指标阈值范围较大，各区域有较大的选择、调整空间；针对不同的建筑气候区分别制定适合各自气候特征的指标体系与参数，目的是为了保证标准的适用性。日本和新加坡国土面积较小，气候类型单一，只需制定统一标准就可适用于全国城市。在气候特征上，中国和美国由于受到季风影响，夏季和冬季气候差异大，在标准中还需考虑到不同季节的影响，夏季需有效遮阳，冬季则要保证阳光照射。此外，新加坡、澳大利亚中部地区及中国的南部地区地处热带，全年太阳辐射大、气温较高，对遮阳要求也相应提高，相关指标数值明显高于中高纬度地区的标准。

表4 各国气候类型特征

4.2 社会背景

标准的制定基于各国的社会背景，国家政体国情、民众生活习惯、文化等都影响着标准的实施和内容。政府标准更加具有权威性，执行力度大，更便于管理；行业标准则灵活性强，更加关注行业特点[14]，也涵盖更多鼓励性、创新性条例。生活习惯上，大多数欧美人喜欢晒太阳，其所规定公共区域遮阳覆盖率值并不高，且受审美偏好和设计习惯影响，采用构筑物遮阳多于绿化；有研究表明，日本人更喜欢露天无风的户外环境，而瑞典人偏爱半开放且通风的空间[15]，人群对于环境的偏好也会作为当地标准制定的依据。

4.3 研究发展程度

标准差异与各国对城市绿地热环境研究所处的阶段与发展程度密切相关。中国遮阳标准大多是从遮阳覆盖面积大小、比例来衡量场地的实际遮阳效果，采纳的量化指标较为宏观，着眼于整体环境，主要以环境效益为导向；而美国和日本遮阳标准更多注重材料特性和设计手段，如表面材料反射率、绿化规格等，量化指标更加微观，且更易人为控制，在制定理念上也侧重对综合效益的考量，鼓励使用可再生能源结构。相比之下，我国的标准在指标体系构建、制定理念、理论研究等方面还有待进一步发展提升。

5 对我国风景园林行业热环境遮阳标准制定的启示

标准化将理论与研究成果转化为实践导则，科学指导设计、解决实际问题，但标准的制定是一个漫长而复杂的过程，需要综合考虑多方面因素。比较分析和借鉴其他国家、领域的成果、经验，对我国风景园林行业热环境标准的制定研究具有重要意义。

5.1 丰富本土化指标体系与框架

构建标准体系和框架时，内容应尽可能丰富和全面，以有效保障热环境舒适度。从研究情况可见，多数遮阳标准只将遮挡和反射其中之一的相关指标纳入内容，传统遮阳措施只涉及硬景观遮挡材料的反射率和系数，而城市绿地中更应考虑绿色植物对太阳光线的遮挡和反射、吸收作用，研究不同植物种类、群落组合等的差异化遮阳效果。此外，CASBEE中部分遮阳标准从绿地分布形式、构筑物形式、组合方式等角度考虑，将设计策略转化为指标，为指标体系构建拓展了思路，可供我国借鉴。

5.2 提升遮阳评价数据可获得性

选择可获得性高的定量指标纳入标准体系，不断推进研究进程，提升更多参数的可获得性。定量化评估是更加科学直观地评测热环境的方法，定量化的评估是否可以完成、评估结果是否专业和准确，均与数据的可获取性紧密相关，尤其是与热环境效益相关的评估。除了遮挡和反射指标外，还可从材料属性、场地规划设计指标、其他微气候条件等方面深入研究，将综合性分析和定量化研究相结合。因此，在不同领域和不同层面，应积极构建开放共享的多类型数据平台；全球定位系统、GIS系统、遥感和无人机航拍等新技术的应用，不但能满足多尺度城市绿地项目评估的需求，还大大提高了获取数据的可靠性和便捷性。同时，每个参与项目无须完全统一指标，应鼓励和认可创造性的指标和灵活的测量方法。

5.3 采用开放性评估方式

采用开放性评估方法，各地区基于地区特征选择、构建或完善符合地区特征的评估标准体系。我国幅员辽阔、气候类型丰富，不同地区之间差异大，总体的园林绿地分布和规划情况复杂多样，无法构建普适性标准，且热环境受外界因素影响较大。因此，标准制定应根据气候建筑区划分、场地特性、季节变化分别制定适时适地的本土化标准，形成多种评估方式，更具有针对性和科学性。我国夏热冬冷、夏热冬暖及温和地区，首要保证夏季遮阳，避免高温，而严寒和寒冷地区则要以满足冬季日照要求为前提，合理设计遮阳布局。构建开放性、适地性的评估方式能够实现设计策略和实践成效之间更好地连接与反馈，发挥标准的指导作用。

5.4 保证遮阳反射周期性与实效性

标准制定应考虑在项目整个运营周期内都进行监测，并依据阶段性的最新研究结果及时对标准进行补充更新。SITES和LEED除了规定项目初始遮阳指标外，还涉及维护周期内容，对建成后使用周期内的遮阳条件都提出了具体要求，以便控制和管理建立长效机制。定时更新和及时修正以保证标准时效性，建议每3～5年将阶段性理论成果、实践经验纳入标准体系，以符合社会、行业的发展态势，持续不断促进科技成果转化、补充标准体系，既激励设计实践的创新，也是推进可持续发展的必然要求。

当前国内风景园林设计对场地实际科学技术问题的深入研究与思考仍需提升[16]，应认真审慎地借鉴和分析现有的最可靠的科学研究证据，从而对设计问题做出正确的决策，真正完善“循证设计”所需的标准体系。应鼓励新技术应用于评价标准中，尤其在过程反馈等环节[17]。要重视理论到实践的设计过程，更需关注实践到理论的研究过程。由于当前中国对于城市绿地热环境标准制定尚有很大的发展空间，笔者主要通过对比国内外城市绿色空间相关热环境的遮阳标准，结合我国实际情况提出一些粗浅的思考，供风景园林相关的行业管理人员、专家学者参考。

注释：

① 太阳反射指数(SRI)：一种材料反射率和发射率的综合度量。SRI值越高，材料在太阳照射下的升温幅度就越小。

② 太阳反射率(SR)：材料反射的辐射能量占总辐射能量的百分比。SR值越高，材料反射效果就越好。

③ 材料发射率(TE)：在同一温度下，材料表面所辐射的热能和黑体所辐射的热能的比值。TE值越大，表面温度就越低。