【编者按】为了更好地推广学者的研究成果，我们将不定期地推送一些尚未见刊的稿件的精华观点，以飨读者。本文为本刊已录用文章《国外“阳光包络面”研究及其应用综述》的精华版，作品的发布已取得作者授权。欢迎读者指正、讨论。在此感谢在百忙中抽出时间撰写精华版的作者，你们的努力让学术论文的阅读体验变得更好。笔者对国外“阳光包络面”（solar envelope）进行研究的初衷源于对我国规划层面阳光权维护现状及其主流管控方法的反思。我国规划管理至今沿用1980年代引入的日照间距控制理念，通过控制基于该理念制定的地块限高、建筑控制线等用地指标以保障规划实践中相邻区域的阳光权互不侵犯。上述方法实质上通过用地指标为城市地块界定了一个矩形断面的“可建设空间范围”（图1）。但在土地集约利用背景下，该方法已开始限制城市开发强度的提升，同时也因其过度简化的特征而受到建设质量、地块经济性、地权平等原则等因素的挑战，致使最终划定的可建设空间范围仍然存在侵害周边地块阳光权的风险。若叠加对城市公共空间阳光权的讨论，则情况更为复杂。故，引入国外“阳光包络面”方法与应用经验或可为我国“可建设空间范围”获取方法的改良提供借鉴，从而更好地协调城市高强度开发与地块阳光权保障间的矛盾。
在概念与方法层面，阳光包络面作为管控可建设空间范围的科学工具，其概念及求导方法于1969年由拉尔夫·诺尔斯（Ralph L. Knowles）教授团队首次提出，并随着对阳光能量水平、实际日照需求等考量因素的增加而得以不断演进。具体衍化历程可分为“简单几何法—精细几何法—能量性能法”三个阶段（图2）。其中，简单几何法着重对阳光辐射“量”的考量；精细几何法开始将阳光辐射的“质”（即优劣程度）纳入考量范畴；而随着能量性能法的开发，计算方法越来越多地从单纯的几何问题向能量获取与能量平衡问题转化，以适应地形与城市环境的复杂性、有效降低计算结果冗余、扩大可建设空间范围。
在规划实施和应用途径层面，诺尔斯教授自1979年起通过长达10年的洛杉矶住区项目研究，验证了该工具在保障建筑物和公共空间阳光获取前提下，对提升城市开发强度的有效性与具体贡献程度（表1）。四个不同环境条件的典型案例验证了该工具的适用性较强，而应用案例在充分满足洛杉矶冬季日照与自然通风的条件下，可达到远超美国城市平均水平的地块居住单元密度，这验证了该工具在提升城市开发强度上的具体贡献（可达到每英亩80~100户甚至更高，这是美国城市平均值的14~16倍，洛杉矶当前平均值的17~20倍）。
注：* “体形系数倒数”是建筑体积与表面积之比（V/S），实质上是单位外表面积所分摊到的建筑体积。作为有关建筑能耗的表述单位，该指标被诺尔斯教授应用于洛杉矶住区项目研究中，主要用于衡量项目被动式设计的潜力。诺尔斯团队研究发现，当V/S值小于10时，建筑耗能主要用以抵抗建筑物表面热能损失，可通过项目形态控制进行被动式太阳能设计；当V/S值大于10时，建筑耗能主要用以内部系统运行，需更多地依赖传统能源供给系统，而被动式太阳能技术已无法满足能耗需求。资料来源：根据KNOWLES R L. The solar envelope: its meaning for energy and buildings[J]. Energy and buildings, 2003, 35: 15-25.绘制而以色列理工学院气候与能源实验室在特拉维夫开展的实践研究，尝试通过规划管理过程中科学的职能分工以应对多层级城市形态管控工作、高复杂阳光包络面计算工作为该工具大范围规划介入带来的挑战，从而为阳光包络面工具在我国规划体系的介入、实施提供借鉴与参照。总体而言即，科研机构负责根据各地地域条件制定地方性阳光包络面计算标准与技术规程；规划主管部门则主要负责地方性标准的颁布、监管与项目审核；勘察设计单位则负责依据既定规则进行具体项目的阳光包络面范围求导。研究成果显示，基于特定日照边界条件的阳光包络面可有效协调城市高强度开发与阳光权维护之间的空间矛盾；随着相关概念实质的不断迭代，阳光权维护标准的高度地域化、求导方法的大数据化成为当前阳光包络面研究的发展趋向；规划管理过程中合理的流程设置与职能分工是新工具纳入规划实施的必要条件。注：文中未标注来源的图表均为作者绘制。
作者：刘姝宇，博士，厦门大学建筑与土木工程学院，副教授。18959203272；liu_shuyu@msn.com沈小洁，厦门大学建筑与土木工程学院，硕士研究生。15968388820；shenxj@stu.xmu.edu.cn宋代风，博士，厦门大学建筑与土木工程学院，副教授。18959208056；songdf22@163.com
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