热舒适的居住区开放空间能够促进室外活动,提高城市宜居性。本研究采用实地气象监测、热舒适问卷调查和活动观察记录的研究方法,调查西安地区居住区五个典型开放空间冬季、春季和夏季的微气候和室外活动,探讨了中国寒冷地区微气候、热感觉和居民行为之间的关系。本研究使用生理等效温度(Physiological Equivalent Temperature,PET)定量分析西安地区的热舒适基准,并将研究结果与其他气候区研究进行比较。基于室外热舒适研究结果,本研究提出了西安地区居住区的空间优化策略和设计建议。研究结果表明:1)除了空气温度和相对湿度,五个开放空间的风速、太阳辐射、黑球温度、平均辐射温度和PET均存在显著性差异;2)太阳辐射和风是影响冬季热感觉和室外活动的主要气象因子,夏季太阳辐射对热感觉和室外活动的影响较强。热舒适不仅受热感觉影响,还受到热适应的影响;3)居民冬季喜欢在阳光下进行活动,在夏季喜欢遮阴环境,而春季活动时间和空间的选择没有明显的倾向性;4)居民进行具体活动时(如玩耍和照看孩子),对于冬季冷应激的适应性好于夏季热应激;5)热适应受到性别和文化等因素的影响。寒冷地区居民通常在冬季和夏季通过寻找阳光和树木遮阴空间改善热舒适;6)西安地区中性PET、中性PET范围和可接受PET范围分别为19.7℃、12.4–26.9℃和9.8-30.7℃。西安地区居民热感觉对应的PET范围分别为:很热(>53.6℃),热(48.2-53.6℃),温暖(41.3-48.2℃),稍暖(30.7-41.3℃),适中(9.8-30.7℃),稍凉(-0.8-9.8℃),凉爽(-7.6 to-0.8℃),冷(-13.1 to-7.6℃)和很冷(<-13.1℃)。研究也确定了西安地区预测不满意百分比(Predicted Percentage of Dissatisfied,PPD)关系式;7)研究提出了增加防风林、遮阴设施和落叶乔木的开放空间优化设计策略;8)居住区规划设计应该以创造舒适室外环境为目标,通过合理规划室外空间布局,创造丰富多样的开放空间,满足居民的热适应需求。设计师应该使用合适的热舒适基准,综合建筑布局、绿化、遮阴和通风,在开放空间使用的关键时期创造舒适的热环境。本研究结果有助于设计师更好地理解居民热舒适和热适应行为,为中国寒冷地区的居住区开放空间规划设计提供指导。