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1、地下建筑熱濕環境文獻綜述摘 要隨著建筑行業的快速發展，人們越來越注重對地下空間的利用，地下建筑的熱濕環境也越來越被人們所重視。本文通過參考國內外學者對于這些問題的研究論文，總結出當前國內外學者對于地下建筑研究的現狀和研究所集中的方面，并發現研究中存在的不足，以便我們能更好的解決這一問題。 /1/view-13073839.htm關鍵詞熱濕環境；熱舒適；節能中圖分類號：S353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）18-0122-020 前言人們利用地下空間的歷史悠久，利用目的和形式繁多。譬如，我國古代黃河流域的黃土高原地區就有橫洞式住宅開挖，稱為“窯洞”。進入現代社會后，地2、鐵、城市公共事業管道等地下空間利用已成為城市地下空間利用的主流。而現代社會越來越注重環境的舒適性，地下建筑環境的舒適性主要包括熱濕環境、風環境、還有光環境。當然除了使地下建筑達到一定的舒適度標準，保障地下建筑的正常運行，另一方面也要有效控制地下建筑的運行能耗，節約運行成本。1 地下建筑熱濕環境的研究（1）圍護結構的傳熱過程研究地下建筑圍護結構傳熱過程是一個不穩定過程。地下建筑圍護結構傳熱主要受室內的空氣溫度變化的影響，還受地表溫度周期性變化的影響。地溫的變化既受大氣溫度的影響，又受埋深的影響。地溫隨著深度的增加而衰減和延遲。文獻1按地表溫度年周期變化對地下建筑圍護結構傳熱量影響大小將其分為深埋3、和淺埋兩類。一般當地下建筑覆蓋層厚度大于67M時，地表面溫度年周期性變化對地下建筑圍護結構傳熱的影響可以忽略不計，并對深埋和淺埋的地下建筑壁面傳熱給出了不同的計算公式。忻尚杰等人2提出在地下建筑圍護結構原件上獲取有關信息，用傳熱反問題原理確定外圍結構熱特性參數。用該方法確定熱特性（導熱系數與導溫系數），在平板導熱儀及地下建筑模型中進行測定結果的比較，論證方法的可行性及工程的適用性。彭夢瓏等人3使用Fluent軟件對洞室巖壁的非穩態傳熱進行了計算。根據實例計算得出：間歇通風條件下巖壁熱流通量達到穩定所需的時間約為1個月，并比較了不同風速和不同巖體材料時，洞室壁溫和室溫隨時間的變化狀況，為深埋地下4、洞室巖壁的熱負荷計算提供了參考。W.Maref等4建立了三維傳熱模型的理論及數值方法，并選擇Implicit Spline Method作為解決方法，以不同材料的溫度分布測量檢驗了模型的有效性。然后將該模型用于估計側面熱流的影響，同時給出了簡要的實驗細節并給出了模型驗證結果。（2）圍護結構傳濕過程研究建筑圍護結構有散濕，且不受太陽的照射，所以地下建筑比地面建筑潮濕。在夏季，室內溫度比室外溫度低。室外空氣進入地下建筑后，溫度下降，相對濕度升高，當壁面溫度低于露點時，就有凝結不出現。因此正確分析和計算地下建筑的散濕量，是暖通空調設計的一個重要依據。趙平歌5通過我國部分城市地下工程濕度環境調查結果，5、探討了地下工程潮濕的原因，指出通過合理計算濕負荷并采取一定的防潮除濕措施是改善地下空間內部濕度環境的重要途徑。程紹仁6以地下建筑維護管理的內容為重點，論述了地下建筑內潮濕的原因及各種濕源散濕量的計算方法，并給出了地下建筑防潮除濕的方法。胡鐵山7通過對各季節無量綱準則式的分析，討論了地下建筑在通風時壁面和空氣之間熱濕耦合對流傳遞過程中對流換熱和對流傳質的影響關系。ELmrothA8分析了地道內濕空氣的特性，提出了以濕交換系數來計算地面水分蒸發量的建議。目前有很多研究人員在使用這種方法。Trethowen9在實驗室通過對地面水分蒸發所作的實驗，獲得了一些實測結果。但實驗時控制實?對象表面條件和消除6、實驗區域內潛熱的影響是很困難的。根據以上的分析可以發現，對于地下建筑熱濕環境的研究，現有的模型理論都有一定的局限性，對地下建筑圍護結構和空氣的對流傳濕過程對室內濕負荷的影響的研究相對較少。從對流換熱和對流傳濕相互影響的角度，研究地下建筑壁面和空氣的熱濕耦合對流傳遞就更少。地下建筑壁面和空氣的熱濕耦合傳遞涉及多方面因素，在通風的情況下，對圍護結構在溫度場、濕度場和空氣流動場耦合情況下的熱濕傳遞規律研究還不是很完善。2 地下建筑熱濕環境的評價地下建筑熱濕環境的評價主要是由人體熱舒適來決定，而人體熱舒適可以由PMV，PPD來得出。影響熱舒適最主要的四個環境參數是空氣溫度、平均輻射溫度、空氣流速、空氣7、濕度。它們綜合作用于人體，決定了人是否感到舒適。還有人體因素對舒適度的影響，它們包括：生理因素、服裝因素、心理因素、地區差別。郭春信、馬吉民10利用Fanger教授的人體熱舒適方程和PMV-PPD指標體系研究發現，地下空間壁面溫度高的南方地區，地下工程室內設計溫度應比壁面溫度低的北方地區取值低。李松和丁力行11通過對影響地下商場的熱舒適環境因素的分析，給出了地下商場環境質量和空氣品質的評價依據，指出氣流組織對地下商場的熱舒適性有重要的影響。李文杰等12以重慶市區地下商場A和B為對象，采用環境測試與問卷調查的研究方法，分析了地下商場室內熱濕環境、光環境、聲環境及空氣品質的現狀與存在的問題，并對地8、下商場的建筑環境進行綜合分析，提出改善地下商場建筑環境的措施。HouXueyuan14介紹了在上海對地下空間利用領域的研究，對地下空間環境和這種環境對人的心理、生理特征、工作效率和健康產生的影響進行了闡述。從以上研究中可以看出，由于地下建筑不受太陽輻射作用，其室內熱環境（尤其是輻射溫度、濕度）與地上空間差異較大，地上空間熱舒適性研究得出的相關結論是否適用于地下空間有待驗證。因此，對地下空間熱舒適性進行調查研究顯得非常必要。 3 地下建筑節能策略地下建筑的主要能耗包括：采光能耗、空調能耗、動力能耗。年耗能的最大份額是照明，占45%；第二位是空調能耗，占44%；電梯及其它能耗占11%。而在我國的空9、調能耗中，新風能耗占空調能耗的25%-38%，在地下建筑中比例會更高。胡世華15用計算軟件模擬了西安市某服裝城地下與地面空調房間內的流場和溫度場，通過模擬結果比較了地下建筑與地面建筑的空調能耗。通過地下與地面商場的工程實例簡要對比了地下建筑與地面建筑的能耗。劉文杰等16針對地下建筑的運行能耗問題的特殊性，指出地下建筑節能的途徑、性能性方法和規定性指標。性能性方法的實施依賴于專門針對地下建筑的能耗分析軟件；規定性指標方面則主要探討地下建筑的自然通風和防潮設計。朱培根等人17分析了水源熱泵、水源空氣源熱泵空調系統的熱力特性，認為地下建筑中采用水源熱泵、水源空氣源熱泵空調系統比常規空調系統熱效率高，10、且有助于減少能耗。吳利軍和季翔18從地下建筑的熱工環境入手，分析了地下建筑的耗能特點，并從自然采光、自然通風、可再生能源利用三方面提出針對地下建筑的節能策略。Kazuhiro Fukuyo19利用CFD和模擬研究了工位空調系統對地鐵站的空調系統的負荷和乘客的熱舒適性的影響，并與在常規空調系統下的空調負荷和乘客熱舒適性進行比較，得出工位空調有效的改善了熱舒適性和減少了空調負荷。上述研究顯示，減少地下建筑能耗可以從研究地下建筑的熱工環境、空調系統的選擇和減少空調負荷入手，我們可以通過軟件模擬和現場實測來對比分析得出適合不同地下建筑的節能策略。但現在關于地下建筑節能方面的研究仍不是很多，需要我們共同11、去努力探索。4 結語基于地下建筑不同于地面建筑的特性我們需要對熱濕環境進一步的研究，從根本上改善地下建筑的熱濕環境。通過熱舒適性評價來對地下建筑的環境進行綜合分析，提出改善地下建筑熱濕環境的有效措施。最后，在營造良好的地下建筑環境的基礎上，我們也需要控制建筑能耗，針對地下建筑的特性通過模擬和實測研究出有實際意義的節能策略。參考文獻1 束昱.地下建筑空間資源的開發與利用，上海：同濟大學出版社，2002，19，100131.2 忻尚杰，王國杰，茅靳豐.測定地下建筑圍護結構熱特性的新方法J.解放軍理工大學學報，2000.1（4）：64-68.3 彭夢瓏，黃敬遠，丁力行，楊中.深埋地下建筑巖壁耦合傳熱12、過程的動態計算J.2007，23（6）：37-40.4 W.Maref， M.C. Swinton， M.K.Kunmaran， M.T.Bamberg. Three-dimensional analysis of thermal resistance of exterior basement insulation systems（EIBS）.Building and Environment，2001，36：407-419.5 ?w平歌.地下建筑的防潮除濕研究J.地下空間與工程日報，2007，3：（6）：987-989.6 程紹仁.地下工程防潮除濕.北京：國防工業出版社.1990，6：1-7313、.7 胡鐵山.地下建筑熱濕環境與熱濕耦合對流傳遞模型研究S.重慶大學，2006.8 Elmroth A. Crawl space foundation. Construction Research， Stockholm， 1975，Report9 Trethowen HA. Three surveys of subfloor moisture in New Zealand. ASHRAE Technical Data BUlletin， Louisiana，1994，10（3）：6576.10 郭春信，馬吉民.用PMV-PPD指標體系研究地下空間空氣溫度標準J.暖通空調，1996.11 丁力行14、，于宏，李松.地下商場熱舒適環境分析J.長沙鐵道學院學報，2003，21（4）：43-46.12 李文杰，苗高楊，周鑫志.重慶市地下商場建筑環境調查與分析J.規劃與設計，2012，8（11）：11-13.13 Hou Xueyuan，Su Yu. The urban underground space environment and human performance？. Tunnelling and Underground Space Technology，1988：193-200.14 胡世華.地下建筑物與地面建筑物空調節能分析研究S.長安大學，200915 劉文杰，繆小平，程寶義，馬喜斌15、，吳立中.地下建筑節能設計淺析J.工業建筑，2009，39（2）：67-71.16 朱培，茅靳豐.水源熱泵空調系統在地下建筑中應用的研究J.暖通空調，2002，32（6）：90-91.17 吳利軍，季翔.地下建筑空間節能策略研究J.18 Kazuhiro Fukuyo. Application of computational fluid dynamics and pedestrian-behavior simulations to the design of task-ambient air-conditioning systems of a subway station.Energy，2006，（31）：706-718.作者簡介吳梓煊（1993.08-）男，湖北省咸寧市人，碩士，供熱供燃氣、通風及空調工程專業。