城市太阳能可利用空间评估与规划研究

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人类对太阳能的高效利用已使得现代生活变得舒适环保,尤其在应对当今全球能源短缺问题方面,太阳能在其能源转化领域发挥着突出贡献,促进了人类社会的绿色可持续发展。城市具有人口高度聚集、用电需求量多、建筑密度大等特征,城市太阳能利用由此受到了多种因素的制约。本研究基于城市环境现状及能源需求、太阳能利用的客观发展趋势和太阳能可利用空间规划缺失等研究背景,以太阳能可利用空间有序、高质量开发建设为目标,挖掘城市规划与太阳能可利用空间的作用机理,揭示空间尺度与太阳能可利用空间评估的关系并构建城市太阳能可利用空间评估模型。以哈尔滨市为例,评估主城区太阳能可利用空间,提出太阳能可利用空间规划策略。全文在“理论研究-机理解析-模型构建-空间评估-规划实施”的技术框架下展开研究。在理论研究层面,对城市太阳能利用与城市规划相互影响关系和城市太阳能利用空间规划等方面进行梳理,以此奠定了本文的研究基础。结合能源景观和能源规划理论、空间规划相关理论和太阳能利用相关理论分析,对太阳能可利用空间现有的评估指标、评估方法和设计框架进行归纳,为研究构建了理论基础与技术支撑。在机理解析层面,阐述城市太阳能可利用空间分异特征和制约因素。通过实地踏勘、公众和专家问卷访谈、视觉Q方法以及文献分析法对我国城市太阳能利用的安装现状、使用偏好、视觉景观影响以及地理空间、行政空间和用地类型的分布特征进行调查分析。以上述研究结果为基础,总结我国城市太阳能可利用空间的影响因素有如下四个方面:空间分布与开发秩序、自然环境与建筑环境、国家政策与地方制度、视觉感知与使用偏好,可为太阳能可利用空间评估提供基础数据和评估指标选取等方面的支持,并为模型构建奠定基础。在模型构建层面,以评估目标框架为指导,按照“评估指标体系构建-评价标准构建-评估模型解析”的思路构建城市太阳能可利用空间评估模型。综合关键词频度分析、主成分分析、层次分析法与可转换主观评价量化法等方法构建太阳能可利用空间评估指标体系并确定权重,结合概念内涵、设立依据、衡量标准以及描述方法建立评估指标的评价标准。最后依据空间应用尺度划分评估模型为三个子模型,分别是城市整体尺度下的宏观层级子模型、城市分区尺度下的中观层级子模型和单体建筑尺度下的微观层级子模型。通过探究城市空间要素、主观感知偏好与太阳能可利用空间评估的关系,为城市太阳能可利用空间评估与规划研究提供重要的理论支撑和技术支持。在空间评估层面,论文以城市太阳能可利用空间评估子模型为基础,以哈尔滨市主城区为研究范围,借助Arc GIS工具,从宏观、中观和微观三个层级评估哈尔滨市太阳能可利用空间。其中宏观层级评估结果是基于城市整体尺度借助规划数据的评估,适用于整体城区;中观层级评估结果是基于分区尺度借助现状数据的评估,偏重已建成区;微观层级评估结果是基于单体建筑尺度借助现状数据的评估,偏重已建成区。通过宏观和中观层级评估结果的耦合,从城市空间和建筑布局视角得到太阳能可利用空间适宜性评估结果,从而形成规划框架。同时,通过微观层级评估结果,归纳形成太阳能可利用空间的规划引导。在规划实施层面,从控制性和引导性两个维度提出哈尔滨太阳能可利用空间规划策略。根据宏观和中观层级耦合结果提出控制性规划策略,着眼于提出不同空间类型的管控策略,以及实现新旧城区重点性布局。同时,探索太阳能可利用空间的发展时序和功能定位。根据微观层级结果提出引导性规划策略,着眼于提升太阳能可利用空间的开发质量。通过规划重点区域,提出太阳能可利用空间质量提升的措施;同时通过协调建筑个体太阳能利用形式来促进景观风貌的保护,结合创新设计用以提升公众的视觉审美。此外,为了保障太阳能可利用空间规划实施还应该建立各部门协调的管理监督机制,促进与法定规划衔接,从资金和政策等方面完善城市太阳能开发的保障机制。为了应对当前城市太阳能利用空间开发失序以及与城市规划脱节等问题,本研究深入探索了城市太阳能可利用空间评估问题,通过城市太阳能可利用空间规划研究将太阳能利用空间和城市空间环境品质塑造有机结合。通过控制建设范围、提出建设要求、规划建设时序等手段为城市太阳能可利用空间发展提供有力支持。同时城市太阳能可利用空间评估模型作为一个评估方法将空间规划与能源规划相结合,是对相关理论和方法的补充,也是对空间规划的深入探讨和思考。
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