室外环境舒适度改善设计的综合量化评估

前言：

随着经济社会的发展，具有全球性影响的环境问题日益突出，严重威胁着全人类的生存和发展。环境的影响是当今规划师、建筑师和景观设计师（本文统称为“设计师”）在设计中需要考虑的重要因素。而时代特征已经说明了人们对室外活动空间的关注度越来越大，打造更多、更适宜的室外活动空间已经成为亟待解决的问题。在室外环境营造方面，项目的创新需求和品质要求也不断增加，而设计方法的相对受到局限。

在这种背景下，人们有必要确切掌握室外环境的切实感受，设计师们更需要创新相关的设计方法，以便于用科学、有效的设计改善室外环境舒适度水平。故根据设计师的实际需要，提出了室外环境舒适度改善设计的综合量化评价体系。

1 评价考虑达成的目标

1.1服务于设计师的评价体系

对不同行业的人来说，看待同一件事的方式与角度会不同。例如生理学家看待综合的舒适度，天然地会用视觉、触觉、听觉等方面来条分缕析建构这套体系。但对于设计师来说，他们做的每件事都是综合的，例如选择地面的材质，它既与脚底触觉软硬的舒适度有关，也决定了地面的光泽与颜色等。每个设计上的决定都可能影响多方面的舒适性。另外，本体系是考虑成本的体系，整个评价体系应遵循于经济原则，在评价舒适性的时候，不能忽略了对于实现这种舒适性的代价——可能是经济付出、生态付出或文化付出的代价。

1.2针对具体项目性能表现的评价体系

绿色建筑评价，其评价对象常常是针对项

目的。但具体项目的一组性能表现，针对于多个时段和不同分区的。此评价体系的很多物理量，在空间上和时间上各处于一定范围。一方面，针对时段和分区的评价有它的价值，例如，我们可以根据风环境的舒适区的空间范围，来确定该在何处安放室外餐桌椅；可以根据评价的舒适性的时间范围，来决定在哪些季节在室外安放这些座椅，而达到针对具体项目的“因地制宜”和“因时制宜”的效果。

1.3开放的、可维护、可扩展的评价体系

由于评价体系并不能一蹴而就，也不可能编制完成后就一成不变，因而此评价体系应可建设、维护、可扩展，不仅体现在取值上，也体现在关系和结构方面。随着时代发展，舒适度标准可能会提高，外延可能会扩展，这都要求本评价体系有一定的扩展性，并保持“升级”的可能。

2 构建评价体系的几个主要概念

2.1综合舒适度MC（multple-aspect outdoorenvironment comfort degree）

本文的室外环境综合舒适度是一项从实际生理与心理含义出发的，虽然它的内涵非常丰富，但也并非是发散的或虚无的。例如我们来到两座园林，我们确实可以知道这两座园林给我们的印象，也会觉得其中一座园林比另一座还要更美好一些。而这种好感，其实已近于综合室外环境舒适度的概念。人类是经过数百万年而从自然中进化来的生物，在长期与自然相处过程中，不仅逐渐实现了建立在个体第一类感觉（即视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）和第二类感觉基础上的一种对环境的综合感知，而且懂得通过观察他人的处境，阅读文字记载，间接判断形势，趋利避害。舒适度区间，首先是必定是位于适于人类生存的环境、利于人类个体和种族兴旺发达的一个范围。

在这里，对室外环境综合舒适度下个定义，即等效于环境影响人的某种生理与心理，能促成人更无负担、无干扰地从事体力和智力活动的影响程度的高低。

2.2 分项舒适度 SC（subdivision comfortdegree）

单项舒适度，常常与特定的物理量与物理过程有关系，但又不尽然。例如：声环境舒适度。它既与物理声强有关系，但人耳对不同频率声音的感知能力不同，例如人耳的听音范围只有20Hz-20kHz。这就使得声强与物理声强并不一样。

而且声音还分噪音与乐音，噪音和乐音虽然可以以旋律进行划分，但也与人的目标有关。同样的声音，也许对有人是噪音，对有人是乐音。这种因素，同样需要在单项舒适度里予以考虑。

综合这些因素，能反映人对特定方面的舒适度的高低的测度，为单项舒适度，单项舒适度又可细分为：SC01 光环境舒适度、SC02 风环境舒适度、SC03 热环境舒适度、SC04 声环境舒适度、SC05合生舒适度、SC06洁净舒适度、SC07 触感、质感舒适度、SC08 公共服务与市政设施舒适度、SC09 秩序感与文脉协调性舒适度。

2.3 舒适度改善 CI（comfort improvementdegree）

在室外环境中，人们常常用各种方法来优化舒适度，例如在临近有噪音的地方，我们将产生噪音的道路用隔噪音墙壁遮挡起来，这样就带来了舒适度的改善。对距离隔音壁不同的远近的地点来说，这种改善是不同的，既因为声音传播的衍射，又因为在空气中传播时声音的衰减。对于离屏障比较近的地方，无疑噪声还是较大，但改善更为显著。这种改善，加以量化，就是舒适度的改善值。

舒适度改善值也可以是负数，例如只在铁路的其中一侧修建防噪音壁，此侧的噪音就有了下降，这一侧的舒适度改善值为正数。但另一侧，由于防噪音壁本身会反射声波，导致没有防噪音壁的一侧，噪音反而是增加的，也就是舒适度的负改善（退步）。

舒适度的改善值，可为进一步计算其经济效应、社会效益、生态效益提供相关依据。

2.4 舒适度成本 CP（payment of comfort）

在上面的例子中，花在建设防噪音屏障上的成本，即为舒适度的付出值的一部分。舒适度的成本付出是多方面的，既有经济方面的付出（经济方面的付出，有全生命周期和非全生命周期的区别），又有生态方面的付出，还有社会意义的付出。

2.5 舒适度改善付出比 RIP（ratio of improvement and payment）

舒适度的改善与实现这种舒适度的成本之间的比值，为舒适度的改善付出比，对特定项目来说，舒适度的改善付出比越高，无疑证明该项目的设计较为成熟、优越。

2.6 全评价与重点评价 OE & KE（overallevaluation and key evaluation）

全评价与重点评价，是本评价体系设定的两个阶段。

全评价，或称“整体快速评价”，是以较简单的检查表进行的，目的是迅速找到需要进行重点评价的环节。全评价以评价方案设计阶段为主，不过为了反映客观性，可以将现有的建成项目作为参考值来使用，是广而浅的评价方式。时间虽然短，但可以大概指出问题所在，如果需要精确定量，就进入第二阶段重点评价。重点评价，则综合采用较为复杂的检查表，并结合数值模拟、虚拟现实等技术。对关键性问题，给出精确的定量解答，甚至给出成本—舒适度函数曲线等。

全评价和重点评价，好像医生诊断病情，先是采用望闻问切一类经验方法，类似于“全评价”，然后在关键点上，采用抽血化验、MRI、CT 或 PET 扫描、内窥镜、甚至基因诊断等，在结果越来越精确的同时，消耗的成本也越来越高。如果医院不经过经验和常规诊断，就给所有的病人开出 CT 检查，那么无疑是非常浪费和不切实际的——这也就是本评价方法采用两阶段评价法的原因。

2.7 室外环境评价项目 EP（outdoorenvironment project）

室外环境评价项目是评价的对象，从几何角度说，是无垠的室外环境在空间上的一个子集部分，它的形状由研究的需要来制定。室外环境评价项目一般分为两个阶段：对设计条件的评价（本底评价）、对设计的评价（设计评价），有的项目比较特殊，时间周期比较长，则可进行类似项目的参考性的评价（参照评价）和项目实际建成完成后的评价（建成评价）。建成评价的时间跨度非常大，因为首先需要项目的建成，然后有些景观项目里还包括主要植被的生长成形，风、热、光舒适度需要特定时间，如热舒适度需要冬夏两季较为极端天气，以及春或秋温和天气，光照时间需要大寒日或冬至日测量，因而建成评价实际上很难开展，即使开展，也未必能完全评价。所以，通常的评价只包括本底评价和设计评价两个阶段。

2.8 室外环境评价单元 EU（outdoor environment unit）

室外环境单元，是针对 EP 的细分，它的形状可以由研究的需要来制定。从平面二维投影来看，它可以是一个完整的凸形，也可能是一个矩形或六边形单元格。单元格的尺度，是由研究精度与现实条件共同确定的。许多评价单元可一起共同构成一个二维的评价单元矩阵。

3 评价流程的设立

以一个设计项目为例，一般的评价流程经过说明情况、基底全评价、确定重点项目、重点类目的重点评价、总结建议五个阶段：

（1）说明情况：

对项目本身所处的基地环境进行了解，用文字说明基地本身的特点，并采用一些图表，如焓湿图（或生物气候图）、风参数图、平面图等，说明与舒适度有关的一些情况，并在图上确定评价项目 EP 和评价单元 EU。

（2）基底全评价：

对设计本底情况进行舒适度分项评价，得到“全评价阶段（OE-stage）”项目本底的分项舒适度，用加了下角标 b（base、）的符号 SCb 来表示。各类不同的舒适度，可采用不同的舒适度编号，如光环境分项舒适度用SC01b 来表示。在进行完所有的舒适度分项评价后，将这些舒适度情况评分后分类绘制在综合舒适度图表上，得到本底综合舒适度评分表MCbase。

（3）确定重点评价项目

对本底综合舒适度评分表 MCbase 进行研究，找到最薄弱的环节，或找到需要专门进行研究的环节，如果这个设计项目最主要的问题在噪音方面，次要的问题在夏季热环境过热方面，其他方面问题比较小，那么重点就在评价噪音和热环境方面。如此就得到一个需要在重点评价中深入研究的“重点类目”。

（4）重点类目的重点评价

对重点类目按需采用虚拟现实 VR（virtualreality）、 数 值 模 拟（simulation）、 网 络 问卷等方法，对重点类目进行评价，得到特定手法或手法组合加以实施后的分项设计舒适度，用加了下角标 d（design）的符号 SCd 来表示，如果有不同的设计策略和方法，就可采用SCd1、SCd2 等等来表示，在此基础上，与本底舒适度相比较，结合计算，确定舒适度改善值 CI、舒适度付出值 CP，舒适度改善与付出比 RIP 等等。

（5）总结建议

对前面的全评价、重点评价进行总结，提出可进一步改善舒适度的注意事项，如为了提高某方面的舒适度，投资方需要追加投资于哪些方面。又如，本项目哪些地方超过了基准水平，投资、运营方可以在哪些方面予以大力宣传等等。

4 结语

如果面向未来，就会发现设计中的舒适度数值评价，也利于挖掘信息技术处理传统建筑问题的潜力。图灵曾说，机器也会思考，只是以一种迥异于人类的方式来思考。通过将舒适度数量评价引入设计流程，并进一步用人工智能高效完成这一步骤，可能使得设计方法发生转变，使未来设计师有可能脱身于有重复性的苦役，而更多地回归有独特性的内心世界。

希望本文也能激发同行们的思考，最终共同推动下一代更优雅、经济、人性的设计方式诞生，使下一代设计师增添更多职业自信。