寒冷气候校园开放空间户外热舒适性研究：基于西安高校的实证分析与设计优化

《Scientific Reports》：The study of outdoor thermal comfort in open spaces of cold climate campus

编辑推荐：针对城市化进程中校园开放空间热环境调控需求，天津大学等团队通过气象测量与行为分析，揭示西安高校学生热中性生理等效温度(NPET)为13.9°C，偏好温度15.15°C，发现地表温度(Tg)、风速(Va)等是影响热感觉(TSV)的关键因子，为寒冷地区校园设计提供数据支撑。

　　随着城市化进程加速，城市热岛效应等环境问题日益突出，校园作为城市重要生态单元，其开放空间的热环境质量直接影响师生的身心健康与学习效率。现有研究多聚焦室内环境或热带地区，对寒冷气候区校园开放空间的热舒适性缺乏系统研究。为此，天津大学联合河北建筑工程学院的研究团队在西安某高校开展实证研究，成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用多学科交叉方法：1) 在4类典型空间（文治学院前广场、篮球场、腾飞塔水池区、主楼南广场）同步进行气象监测，采集空气温度(T_a)、黑球温度(T_g)、风速(V_a)等参数；2) 对820名在校生进行热感觉(TSV)与热舒适(TCV)问卷调查；3) 使用RayMan模型计算生理等效温度(PET)；4) 通过线性回归确定中性生理等效温度(NPET)及其范围(NPETR)。

主要发现包括：

描述性分析

气象数据显示不同空间参数差异显著，水池区相对湿度(RH)达50.6%，主楼南广场平均T_a最高(22.7°C)。行为分析发现篮球场动态活动占比64%，显著影响热感知。

物理变量与TSV

Spearman分析揭示T_g与TSV相关性最强(r=0.964^?**?)，其次是V_a(r=0.857)和太阳辐射(G)(r=0.786)，证实微气候要素的协同影响。

户外热舒适基准

整体NPET为13.9°C，但空间差异明显：水池区最高(15.3°C)，篮球场最低(9.5°C)，反映活动强度对热适应的调节。NPETR范围为9.4-18.4°C，为设计提供量化依据。

偏好温度

通过二次回归拟合发现学生偏好温度(15.15°C)高于NPET 1.25°C，体现寒冷地区人群的"趋暖性"特征。

活动强度影响

代谢率(MET)与TSV呈正相关(R²=0.4421)，篮球场等高强度活动区域热敏感性斜率最低(0.09454)，验证运动对热感知的调节作用。

结论与意义：

1. 首次建立西安地区校园NPET基准，填补寒冷气候区研究空白；
2. 揭示空间功能与热感知的关联性，如水体空间通过蒸发冷却提升NPET至15.3°C；
3. 提出差异化设计策略：篮球场需增加遮荫设施，广场区应优化铺装材料反射率；
4. 为ISO 7726等国际标准在寒冷地区的应用提供本土化数据。

该研究创新性地将行为分析与微气候测量结合，推动"气候适应性校园"设计理念的发展。未来可扩展至四季动态监测，并探索不同纬度校园的热环境调控规律。