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2-3 子計畫(三) :戶外環境設計因子對熱島效應緩和與熱舒適性提升之 整合性評估

 第一年期成果概述

戶外環境的設計會充分影響熱環境,其中建築型態及植栽所造成的遮蔽因素具有關 鍵的影響,許多學者也指出,人們對於戶外熱環境的感受與喜好—即戶外的熱舒適性—

與人們所處空間的熱環境有密切關聯。這些研究也同時提到了廣場、公園等戶外空間中 的聚集人數、聚集地點與行為模式會和熱環境有密切的關係,且充分受到當地的氣候特 性、人們的經驗、期待、行為的調適性的影響。

y = -0.3274x2 + 16.831x - 136.21 R2 = 0.8371

0 20 40 60 80 100

6 10 14 18 22 26 30 34 38

PET (°C)

Numbers of people

Thermal comfort range of Taiwan people

圖19. 研究區域(雲林縣虎尾鎮同心公園) 圖20. PET 與參與人數的關係併合熱舒適性範 圍圖

在第一年的研究中,主要針對同一研究地點的多個區域進行溫度與參與人數比較。

舉例來說,公園內有些是密集植栽區域,陽光幾乎被樹蔭所遮蔽;而有些則是空曠的區

域,可以完全讓太陽光進入。若把這兩者視為不相同的型態來調查,其研究結果才能夠 反應區域設計上的特性。最後,有關舒適性、適應性、季節性的差異對公園使用狀況的 影響也需一併加以分析。

第一年的研究對象為「同心公園」(圖19),位於台灣中部之雲林縣虎尾鎮,以在 物理量測的點將以公園中屬於「遮蔽」及「空曠」的點來實測,以呈現其代表遮蔽程度 的代表性。在人數的調查中,先對公園分區,再進行個別分區的人數觀測。

第一年度的研究結果顯示人們前往公園與否和微氣候之間有著密切的關聯,然而,

這是否意味人們會選擇對他們而言「最舒適」的時段前往呢?在公園熱環境最舒適的時 候,是否參與的人最多呢?為了探討這個議題,首先我們必需要瞭解台灣居民的熱舒適 性的接受範圍。依過去林(Lin, Matzarakis, 2008)利用熱舒適性調查的問卷指出,台灣的 熱舒適性的接範圍在26–30 °C PET,這代表了約有90%的人覺得處於這個溫度範圍是舒 適的。接著,本研究將這個範圍註記在PET與公園參與人數(含熱季與涼季)的相關性分 析圖,如圖20所示。圖20中很清楚的顯示,公園內的遮蔽處的PET與總聚集人數呈現二 次曲線的高度相關(R2=0.84)。經過計算本曲線的最高點(亦即人數最多)是出現在25.2 °C PET左右,比前述台灣居民的熱舒適範圍26–30 °C PET略低。這是因為基於熱適應性現 象,較熱地區的人們會期望較涼的狀態,這個結果也與McIntyre (1980)假設一致。

 第二年期成果概述 2-3-1 前言

過去有多個研究探討戶外熱環境以及人的熱舒適性與戶外空間(如廣場、公園)利用 率,研究的地點橫跨了多個國家及氣候區,包含了Montreal,Canada(Zacharias, et al., 2001),Cambridge,UK(Nikolopoulou, et al., 2001),Goteborg,Sweden (Eliasson, et al., 2007;

Thorsson, et al., 2004),Matsudo,Japan(Thorsson, et al., 2007),Taichung,Taiwan(Lin, 2009) Athens,Greece, (Nikolopoulou, Lykoudis, 2007),Szeged,Hungary (Kántor, Unger, 2011),

Den Haag, Eindhoven and Groningen,Netherlands(Lenzholzer, Koh, 2010)等處。在這些研究 中,發現微氣候/熱環境和空間中使用人數,以及使用者的空間分布及行為模式之間的關 聯性。

這些研究在分析人們在公園、廣場內的參與狀況時,所選擇用來代表熱環境的指標 有些是採用單一的氣候參數,如Ta、v、Cd、Tg等,有些研究更進一步的考量複合的指 標,如Tmrt、PET、SET*等。然而,即使是採用基於人體能量平衡的熱生理指標(如PET、

SET*)來描述人們所處的熱環境,也不足以充份地解釋人們在公園、廣場內的參與狀況。

首先,一個人在戶外覺得舒適與否,會直接受到他其過去所經歷的熱環境經驗的影響。

例如,同樣是處於28PET,位於溫帶區域的人們的感受可能會比位於熱帶區域人們覺得 更熱。再則,人們對於季節的熱偏好、來空間的目的、活動自主性(autonomy)、感知控 制(perceived control),對衣著的調整度等,也就是所謂生理、心理與行為的「熱適應性」

(Brager, de Dear, 1998),都可能會影響人在戶外的舒適感受。因此,這衍生了本研究第 一個重要的議題即是,這些基於熱心理的熱舒適/適應特性,是不是也會反映到廣場的人 們在戶外空間的參與狀況。

其次,過去研究多數是以空曠的空間為探討對象,且為單區單點的觀測,雖有部分 研究針對遮蔽進行探討,然而並未同步的針對空曠及遮蔽處進行調查然後做有系統的比 較,故難以針對同一個基地中不同的遮蔽程度進行比較。多個研究指出遮蔽性是影響戶 外長/短波熱輻射重要項目,也造成了迥異的戶外熱環境(Ali-Toudert, Mayer, 2006; 2007;

Hwang, et al., 2011; Lin, et al., 2010),這在熱帶區域的尤其重要(Lin, et al., 2011)。因此,

若結合了第一個議題,衍生了第二個重要的議題即是:在一個具有多樣的遮蔽/空曠型式 空間的基地之中,熱舒適及熱適應性對於聚集人數、人們選擇地點的方式,人們在行為 上調適等有什麼影響。

綜上所述,本研究的目的即為從熱舒適及熱適應性的觀點探討不同遮蔽程度對公園 的參與人數的影響。為了達到這個研究目的,必需尋找一個適合的基地,具有使用頻繁 及空間遮蔽的多樣性,在不同空間的遮蔽性的局部地點中,一方面調查使用者的熱舒適 性及熱適應性,另一方面觀察人們的使用狀況。由此兩方面的同時並進,才能瞭解使用 者的熱舒適/熱舒適性觀點如何影響聚集模式與使用行為。這個結果將對於未來公園規劃 階段的配置座向、空間規劃、設施及植栽設計具有相當大的助益,以創造基於氣候適應 性的景觀設計方案。

2-3-2 研究方法

為了配合本研究的目的,在基地選定原則有三項。首先,要有高密度的使用狀況,

可及性佳。其次,由於短波輻射量為戶外熱環境構成的重要因子,而且遮蔽狀況為左右 的短波輻量多寡的關鍵因子,所以基地內需要有多樣的遮蔽(如植栽/建築),才能創造多 樣化的熱環境特性。再則,要有多樣性的空間機能與活動屬性,才可針對其人們在不同 空間活動時的心理特質差異探討其熱適應性,以進一步解釋公園的聚集現象。因此,本 研究選定位於台灣南部的嘉義市的中正公園。本公園屬於都市型公園,可及性佳,使用 的人數眾多,提供都會區多樣的使用。同時多樣的遮蔽空間(全遮蔽、半遮蔽、空曠),

以及所以有多樣的機能(兒童遊戲場、戶外表演場、噴水設施、活動休憩),故適合做為 本研究的對象。

H F

I D

E B

A C

G

圖21. 基地範圍及測點

本研究選定公園內觀測時區分為A至I九個地點(locations),各地點區分的原則是依 空間機能、遮蔽特性,並考量空間上的區隔(如同一高程、鋪面類型),因此有些區域會 有不規則的界限,如圖21所示。在遮蔽性的定義上,本研究採用天空可視因子(SVF)來 評估。代表的意思是該處上方的空曠面積占整個天空視野的比例,天空可視因子越大 者,表示此區遮蔽率低;反之,天空可視因子越小,表示此區遮蔽率高。天空可視因子 範圍從0 到 1,即代表完全遮蔽至完全無遮蔽。本研究對天空可視因子之量測方法,是 將地點1.1m處往上拍攝的魚眼鏡照片,匯入RayMan模型中來計算照片中的空曠面積占 所有面積的比例。對照表1的說明,高遮蔽率(SVF<0.1)包含A點樹蔭步道區、B點樹蔭活 動區,中遮蔽率(0.1<SVF<0.6)則為E點木棧道區、F點活動中心南側、H點活動中心東側、

G點空曠步道區,以及低遮蔽率(SVF>0.6)的C點音樂廣場區、D點中央運動廣場區、I點 兒童遊戲場區。

物理測量環境因子方面,共有9組溫濕度量測儀Center314,量測各點的Ta、RH及Tg,

並有一組無指向性風速計(Anemometer HD 2103.2),置於無遮蔽的公園中心位置D。根 據ASHRAE Standard 55 (2004)的建議,各量測儀器以三腳架固定於1.1m高的位置處量 測,且儀器均符合ASHRAE Standard 55與ISO Standard 7726對熱環境儀器的要求規定。

圖1為標示A至I的英文代號處恰為現場實際儀器架設之位置。

廣場人數的統計則是在實測期間內每20分鐘清點一次A至I各區域的人數,並拍攝相 片以利後續做重覆的確認。為了反應出人們實際上願意停留在各空間的狀況,本研究只 記錄固定停留的人,亦即在區域內休憩或者活動、且需在此處待上較長的時間的民眾。

若為移動或停留時間短暫的案例則則不計入在公園的參與人數。

2-3-3 結果討論

(1) 公園全部參與人數與熱環境關聯

本節即是由上述實測日的案例中,公園全部參與人數及熱環境的關聯性先做整體性 之描述,暫且不討論公園內各區域間的差異。在人數的統計方面,是採用15:00−16:20 內各區域在每20分鐘內全部區域(A-I)所調查到之累計總人數。而在熱環境方面,由於D 點(略)為無遮蔽空間,且是整個公園的中心位置,具有背景氣候的代表性,因此以D點 每20分鐘的熱環境平均值代表人數所對應之熱環境狀況。圖4即為總人數及熱環境的關 聯,並依照4.3節的熱尺度,以4°C為一溫度頻度來標註x軸的座標。圖22顯示,當PET 介於26−30 C時,觀察到的總參與人數是最多的,這顯示本公園中人的參與度及舒適性 的一致性。隨著熱舒適指標由舒適範圍向上提高或往下降低時,人的不滿意度愈高,公 園內的參與人數也隨之愈少。這也顯示了人對熱環境的主觀感受會直接反應在這個公園 人的聚集。

y = -0.0919x2 + 4.6358x + 34.568 R2 = 0.5331

0 30 60 90 120 150 180

14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 PET (°C)

Total attendances

圖22. 公園整體參與人數與 PET 的關聯

(2) 有無自主權民眾前往公園的平均熱感覺投票之比較

本研究嘗試從人們自主性與熱舒適性關聯性的角度,來探討為何冬季低溫但人數仍 舊眾多的原因。過去研究指出,當人們在空間中感知其自我控制權,或自主性高時,對 於熱環境的滿意度將會提升(Brager, et al., 2004; Paciuk, 1990)。因此,本研究在問卷中設 計一題為詢問受訪者「前往公園此地是否擁有高度自主權」,也就是請問受訪者前來的 時間、地點、型式,是否都很彈性? 例如主動來此運動、溜冰、滑板的就會填答有高度 自主權,而被動來參與活動、交誼、溜狗帶小孩的人就多會填無自主權。本研究接著就

本研究嘗試從人們自主性與熱舒適性關聯性的角度,來探討為何冬季低溫但人數仍 舊眾多的原因。過去研究指出,當人們在空間中感知其自我控制權,或自主性高時,對 於熱環境的滿意度將會提升(Brager, et al., 2004; Paciuk, 1990)。因此,本研究在問卷中設 計一題為詢問受訪者「前往公園此地是否擁有高度自主權」,也就是請問受訪者前來的 時間、地點、型式,是否都很彈性? 例如主動來此運動、溜冰、滑板的就會填答有高度 自主權,而被動來參與活動、交誼、溜狗帶小孩的人就多會填無自主權。本研究接著就