《城市居住区热环境设计标准》JGJ 286-2013

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1总则

1 总则


1.0.1 为规范城市居住区热环境设计,改善居住区热环境,提高居住区环境的热舒适性,降低建筑能耗,制定本标准。

1.0.2 本标准适用于城市居住区详细规划阶段的热环境设计。

1.0.3 城市居住区热环境设计除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。


2术语和符号

2.1 术语

2.1 术语


2.1.1 典型气象日 typical meteorological day
    在典型气象年中所选取的代表季节气候特征的一日。以典型气象年最热月(或最冷月)中的温度、日较差、湿度、太阳辐射照度的日平均值与该月平均值最接近的一日,称为夏季(或冬季)典型气象日。

2.1.2 平均热岛强度 average heat island intensity
    居住区逐时空气温度与同时刻当地典型气象日空气干球温度的差值的平均值(℃)。

2.1.3 湿球黑球温度 wet bulb globe temperature
    综合评价接触热环境时人体热负荷大小的指标(℃)。

2.1.4 迎风面积比 frontal area ratio
    建筑物在设计风向上的迎风面积与最大可能迎风面积的比值。

2.1.5 平均迎风面积比 average ratio of frontal area
    居住区或设计地块范围内各个建筑物的迎风面积比的平均值。

2.1.6 建筑平均高度 average building height
    居住区内地上建筑总体积与建筑基底总面积之比值(m)。

2.1.7 建筑平均层数 average building floors
    居住区内地上建筑总面积与建筑基底总面积之比值(层)。

2.1.8 通风架空率 ventilation area ratio
    架空层中,净高超过2.5m的可穿越式通风部分的建筑面积占建筑基底面积的比率(%)。

2.1.9 建筑阴影率 shadow rate of building
    居住区设计地块范围内,某一特定时刻,建筑的阴影面积占地块总面积的比率(%)。

2.1.10 遮阳体 shading structures
    可为户外活动场所提供遮阳的物体。

2.1.11 遮阳覆盖率 shading coverage rate
    在居住区的广场、人行道、游憩场、停车场等特定场地的硬化地面范围内,遮阳体正投影面积总和占该场地硬化地面面积的比率(%)。

2.1.12 太阳辐射透射比 solar radiation transmissivity
    遮阳体透过的太阳辐射占入射太阳辐射的比值。

2.1.13 叶面积指数 leaf area index
    单位地面面积上植物叶子单面总面积所占比值。

2.1.14 渗透面积比率 penetration area ratio
    在居住区的广场、人行道、游憩场、停车场等特定场地范围内,渗透性地面面积占该场地面积的比率(%)。

2.1.15 透水系数 permeability coefficient
    单位厚度的匀质材料,在单位水位差作用下单位时间内通过单位面积的渗出水量 (mm/s)。

2.1.16 地面透水系数 ground permeability coefficient
    单位水位差作用下单位时间内通过单位面积地面构造的渗出水量,取地面构造中各构造层的透水系数最小值,构造层的透水糸数为各组成材料的透水系数的面积加权平均值(mm/s)。

2.1.17 蒸发量 water evaporation weight
    在当地典型气象日条件下,地面材料饱和吸水后单位时间、单位面积的水分蒸发量,分为逐时蒸发量(kg/(m2·h))和日蒸发量(kg/(m2·d))。

2.1.18 规定性设计 standard design
    居住区热环境按通风、遮阳、渗透与蒸发、绿地与绿化的规定性指标要求进行的设计。

2.1.19 评价性设计 performance evaluation
     当居住区热环境设计不能满足规定性设计要求时,通过优化调整通风、遮阳、渗透与蒸发、绿地与绿化的设计方案,使居住区热环境的设计指标符合规定要求的设计。


2.2 符号

2.2 符号

        

        f——遮阳覆盖率;
        fPSA——建筑阴影率;
        H——建筑平均高度;
        k——地面透水系数;
        κT——透水系数;
        m——蒸发量;
        n——建筑平均层数;
        β——渗透面积比率;
        κ——通风架空率;
       ζs——迎风面积比;
       ζs——平均迎风面积比。


3基本规定

3.1 设计方法

3.1 设计方法


3.1.1 城市居住区热环境设计应采用规定性设计或评价性设计。
  
3.1.2 规定性设计应满足本标准第4章有关通风、遮阳、渗透与蒸发、绿地与绿化的规定性设计要求。

3.1.3 当规定性设计不满足本标准第4.1.4条、第4.2.3条、第4.3.1条、第4.4.2条之一时,应按本标准第5章进行评价性设计。

3.1.4 采用评价性设计的居住区应符合本标准第4.1.1条、第4.2.1条的规定。


3.2 设计参数

3.2 设计参数


3.2.1 当采用评价性设计时,居住区热环境设计计算气象参数应采用所在城市或气候区典型气象日的逐时气象参数。

3.2.2 各气候区典型气象日的逐时干球温度、相对湿度、水平总辐射照度、水平散射辐射照度、风速、主导风向应按本标准附录A选用。


3.3 设计指标

3.3 设计指标


3.3.1 当进行评价性设计时,应采用逐时湿球黑球温度和平均热岛强度作为居住区热环境的设计指标,设计指标应符合下列规定:
    1 居住区夏季逐时湿球黑球温度不应大于33℃;
    2 居住区夏季平均热岛强度不应大于1.5℃。

3.3.2 居住区夏季逐时湿球黑球温度应按本标准第5.0.1条的方法进行计算。

3.3.3 居住区夏季平均热岛强度应按本标准第5.0.2条的方法进行计算。


4规定性设计

4.1 通风

4.1 通风


4.1.1 居住区的夏季平均迎风面积比应符合表4.1.1的规定。



表4.1.1 居住区的夏季平均迎风面积比(ζs)限值



4.1.2 居住区规划布局时,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ建筑气候区,宜将住宅建筑净密度大的组团布置在冬季主导风向的上风向;在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ建筑气候区,宜将住宅建筑净密度大的组团布置在夏季主导风向的下风向。

4.1.3 在Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ建筑气候区,开敞型院落式组团的开口不宜朝向冬季主导风向。

4.1.4 在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ建筑气候区,当夏季主导风向上的建筑物迎风面宽度超过80m时,该建筑底层的通风架空率不应小于10%。当不满足本条文要求时,居住区的夏季逐时湿球黑球温度和夏季平均热岛强度应符合本标准第3.3.1条的规定。

4.1.5 在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ建筑气候区,居住区围墙应能通风,围墙的可通风面积率宜大于40%。

4.1.6 居住区宜结合景观设施引导活动空间的空气流动或防止风速过高。



4.2 遮阳

4.2 遮阳



4.2.1 居住区夏季户外活动场地应有遮阳,遮阳覆盖率不应小于表4.2.1的规定。



表4.2.1 居住区活动场地的遮阳覆盖率限值(%)



4.2.2 环境遮阳应采用乔木类绿化遮阳方式,或应采用庇护性景观亭、廊或固定式棚、架、膜结构等的构筑物遮阳方式,或应采用绿化和构筑物混合遮阳方式。

4.2.3 绿化遮阳体的叶面积指数不应小于3.0。当不满足本条文要求时,居住区的夏季逐时湿球黑球温度和夏季平均热岛强度应符合本标准第3.3.1条的规定。

4.2.4 在Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ建筑气候区,影响建筑或小区场地冬季日照的遮阳体应采用落叶物种或活动式的构筑物遮阳。

4.2.5 居住区宜合理利用建筑阴影为居住区环境遮阳。



4.3 渗透与蒸发

4.3 渗透与蒸发


4.3.1 居住区户外活动场地和人行道路地面应有雨水渗透与蒸发能力,渗透与蒸发指标不应低于表4.3.1的规定。当不满足本条文要求时,居住区的夏季逐时湿球黑球温度和夏季平均热岛强度应符合本标准第3.3.1条的规定。



表4.3.1 居住区地面的渗透与蒸发指标


4.3.2 渗透地面的构造应满足场地渗透和抗压强度要求。

4.3.3 居住区宜利用室外水景蒸发降温。

4.3.4 居住区休憩场所宜采用人工雾化蒸发降温。



4.4 绿地与绿化

4.4 绿地与绿化


4.4.1 城市居住区详细规划阶段热环境设计时,居住区应做绿地和绿化,绿地率不应低于30%,每100m2绿地上不少于3株乔木。

4.4.2 居住区内建筑屋面的绿化面积不应低于可绿化屋面面积的50%。当不满足本条文要求时,居住区的夏季逐时湿球黑球温度和夏季平均热岛强度应符合本标准第3.3.1条的规定。

4.4.3 屋顶绿化宜采用生命力强、易于管理的植物。

4.4.4 墙面绿化宜采用叶片重叠覆盖率较高的爬藤植物。

4.4.5 绿化物种宜选择适应当地气候和土壤条件的植物。


5评价性设计

5 评价性设计


5.0.1 居住区夏季逐时湿球黑球温度应按下列公式进行计算:



  式中:ta(τ)—— τ 时刻居住区设计的空气温度(℃),按本标准附录B的方法计算;
                φa(τ)—— τ 时刻居住区设计的空气温度对应下的空气相对湿度(%);
         φa·TMD(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日相对湿度(%),按本标准附录A的规定取值;
         ta·TMD(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日空气干球温度(℃),按本标准附录A的规定取值;
               ISR(τ)—— τ 时刻居住区设计的地表入射太阳辐射照度(W/m2),按本标准附录B式(B.0.2-9)的方法计算;
            ISR-R(τ)—— τ 时刻设计地块范围内的地表反射的短波辐射照度(W/m2);
 Io(τ)、Idif(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日水平总辐射照度、水平散射辐射照度(W/m2),按本标准附录A的规定取值;
              fPSA(τ)—— τ 时刻设计地块范围内空地的建筑阴影率(%),以所在地7月21日太阳位置计算;
        ——设计地块范围内空地的平均天空角系数;
                        ρ——居住区地表的平均太阳辐射吸收系数,按本标准附录B式(B.0.2-2)的方法计算;
                        n——为无穷大的天空均匀分布的假定光源个数,取324个;
               fPSA·i——第i个假定光源照射时的建筑阴影率(%),i=1、2…n。

5.0.2 居住区夏季平均热岛强度应按下式进行计算:



 式中:ta(τ)——北京时 τ 时刻居住区设计的空气温度(℃),按本标准附录B的方法计算;
            ta·TMD(τ)——北京时 τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日空气干球温度(℃),按本标准附录A的规定取值;
                 τ1τ2——平均热岛强度统计时段的起、止时刻(北京时h),平均热岛强度的统计时段应为当地的地方太阳时(8:00~18:00)h,所对应的北京时的统计时段τ1τ2按本标准附录C取用。


 附录A 夏季典型气象日气象参数

附录A 夏季典型气象日气象参数


A.0.1 地处省会城市和直辖市的居住区可按表A.0.1取用城市夏季典型气象日气象参数。



表A.0.1 主要城市夏季典型气象日气象参数



续表A.0.1



续表A.0.1



续表A.0.1



续表A.0.1



续表A.0.1



续表A.0.1



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续表A.0.1



A.0.2 其他未列城市可按表A.0.2取所在二级气候区的夏季典型气象日气象参数。


续表A.0.2



续表A.0.2



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续表A.0.2



续表A.0.2



续表A.0.2


























 附录B 居住区逐时平均空气温度计算方法

附录B 居住区逐时平均空气温度计算方法


B.0.1 居住区逐时平均空气温度应按下式进行计算:



ta(τ)=ta·TMD+Δtsol(τ)-Δtlw(τ)-Δtlat(τ)         (B.0.1)


    

    式中:ta·TMD——居住区所在城市或气候区的典型气象日空气干球温度的平均值(℃),按本标准附录A的规定取值;
        Δtsol(τ)—— τ 及之前时刻太阳辐射阶跃量引起的相邻时刻空气干球温度变化量(℃),按本标准式(B.0.2-1)的方法计算;
         Δtlw(τ)—— τ 时刻长波辐射引起的本时刻空气干球温度变化量(℃),按本标准式(B.0.3-1)的方法计算;
        Δtlat(τ)—— τ 时刻蒸发换热引起的本时刻空气干球温度变化量(℃),按本标准式(B.0.4-1)的方法计算。

B.0.2 太阳辐射引起的相邻时刻空气干球温度变化量应按下列公式进行计算:



式中:    ρ ——居住区地表的平均太阳辐射吸收系数;
  ρd、ρC、ρL、ρS——设计地块范围内道路、广场、绿地、水面的太阳辐射吸收系数,按表B.0.2-1取值;
Fd、FC、FL、FS——设计地块范围内道路、广场、绿地、水面的面积(m2);
                   a(τ)—— τ 时刻地表平均换热系数(w/(m2·K));
                   v(τ)—— τ 时刻居住区室外1.5m高处在主导风向下的设计平均风速(m/s);
                        a—— 地面粗糙系数,按表B.0.2-2取值;
               vTMD(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日风速(m/s),按本标准附录A的规定取值;
                        R——设计地块范围内的平均风速比;
             κ——设计地块范围内的建筑通风架空率(%);
                        ζ——设计地块范围内的通风阻塞比,为建筑密度 x 与平均迎风面积比ζS的乘积;
                       ζs——设计地块范围内所有建筑在主导风向下的平均迎风面积比;
                       ζs——某栋建筑主导风向的迎风面积比;
                     Fyf——某栋建筑主导风向的迎风面积(m2);
              Fyf·max——该栋建筑的最大可能迎风面积(m2);
       ΔISR(τ)—— τ 时刻设计地块范围内太阳辐射照度的阶跃量(W/m2);
                  ISR(τ)—— τ 时刻居住区设计的地表入射太阳辐射照度(W/m2);
ΔIo(τ)、ΔIdif(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日水平总辐射照度、水平散射辐射照度(W/m2),按本标准附录A的规定取值;
                fPSA(τ)—— τ 时刻设计地块范围内空地的建筑阴影率(%),以所在地7月21日太阳位置计算;
                ——设计地块范围内空地的平均天空角系数,按本标准式(5.0.1-5)的方法计算;
                 fL、fG——分别为设计地块范围内空地上的绿化遮阳覆盖率、构筑物遮阳覆盖率(%);
      ——FQ·1+FQ·2+…,设计地块范围内逐个乔木树冠的水平投影面积总和(m2);
       ——FT·1+FT·2+…,设计地块范围内逐个爬藤棚架的水平投影面积总和(m2);
      ——FP·1+FP·2+…,设计地块范围内逐个构筑物棚盖(凉亭、候车亭、遮阳棚等)的水平投影面积总和(m2);
                     So——居住区设计地块范围内的面积(m2),居住区分期设计时,则为本期设计地块的面积;
                     FB——居住区设计地块范围内累计建筑基底面积(m2);
     SRTL、SRTG——设计地块范围内绿化遮阳体的平均太阳辐射透射比、构筑物遮阳体的平均太阳辐射透射比;
SRTQ·1、SRTQ·2、…——设计地块范围内逐个乔木树冠的太阳辐射透射比,按表B.0.2-3取值;
SRTT·1、SRTT·2、…——设计地块范围内逐个爬藤棚架的太阳辐射透射比,按表B.0.2-3取值;
SRTP·1、SRTP·2、…——设计地块范围内逐个构筑物棚盖(凉亭、候车亭、遮阳棚等)的太阳辐射透射比,按表B.0.2-3取值;
            CL、CG——分别为绿化遮阳体的对流得热比例、构筑物遮阳体的对流得热比例,为遮阳体下部空间因空气与遮阳体的对流换热所获得的能量与太阳辐射能量的比值,根据遮阳类型按表B.0.2-3取值;
               CTTC——居住区热时间常数(h);
                  FBL——居住区累计建筑立面面积(18m以下)(m2);
             CTTCD——居住区空地热时间常数(h),取8h;
             CTTCB——居住区建筑热时间常数(h),取6h;
             CTTCQ——居住区乔木热时间常数(h),取12h。



表B.0.2-1 地表太阳辐射吸收系数取值



表B.0.2-2 我国地表粗糙度类别和对应的地面粗糙系数a



表B.0.2-3 居住区遮阳体的太阳辐射透射比SRT、对流得热比例C



续表B.0.2-3



注:树冠在地面上的投影面积按树冠的最大设计半径计算得到;爬藤棚架地面投影面积采用爬藤棚架平面设计的几何面积。

B.0.3 长波辐射引起的相邻时刻空气干球温度变化量应按下列公式进行计算:



式中:σ ——Stefan-Boltzmann常数,取5.67×10-8W/(m2·K4);
      ta·TMD(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日空气干球温度(℃),按本标准附录A的规定取值;
            Br(τ)—— τ 时刻的布朗特数;
     Pa·TMD(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日水蒸气分压力(Pa);
     φa·TMD(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日相对湿度(%),按本标准附录A的规定取值;


            —— 设计地块范围内空地的平均天空角系数,按本标准式(5.0.1-5)的方法计算;

              a(τ)—— τ 时刻地表平均换热系数(W/(m2·K)),按本标准式(B.0.2-3)的方法计算。

B.0.4 蒸发换热引起的相邻时刻空气干球温度变化量应按下列公式进行计算:




式中:Ilat(τ)—— τ 时刻设计地块范围内的蒸发换热热流密度(W/m2);
        ta·TMD(τ)—— τ 时刻居住区所在城市或气候区的典型气象日空气干球温度(℃),按本标准附录A的规定取值;
                          H——设计地块范围内的蒸发换热影响高度,取100m;
                      a(τ)—— τ 时刻地表平均换热系数(W/(m2·K)),按本标准式(B.0.2-3)的方法计算;
                         So——居住区设计地块范围内的面积(m2),居住区分期设计时,则为本期设计地块的面积;

                         FB——居住区设计地块范围内累计建筑底面积(m2);
                         β ——设计地块范围内硬地的渗透面积比率(%);
                          ω——设计地块范围内建筑屋面的绿化率(%);
       FSFLDFYD——设计地块范围内的累计水面面积、累计绿地面积、累计硬地面积(m2);
mS(τ)、mLD(τ)、mYD(τ)、mB(τ)—— τ 时刻设计地块范围内的水面平均蒸发量、绿地平均蒸发量、渗透型硬地平均蒸发量、绿化屋面平均蒸发量(kg/(m2·h)),按表B.0.4取值;
                      L(τ)—— τ 时刻水的汽化潜热(kJ/kg)。


表B.0.4 居住区渗透面夏季逐时蒸发量(kg/(m2·h))



续表B.0.4






 附录C 主要城市平均热岛强度统计时段

附录C 主要城市平均热岛强度统计时段


表C 主要城市平均热岛强度统计时段



续表C


 本标准用词说明

本标准用词说明


1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
    1) 表示很严格,非这样做不可的:
    正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
    2) 表示严格,在正常情况下均应这样做的:
    正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
    3) 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
    正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
    4) 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。


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