1、地下建筑熱濕環(huán)境文獻(xiàn)綜述摘 要隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，人們越來越注重對(duì)地下空間的利用，地下建筑的熱濕環(huán)境也越來越被人們所重視。本文通過參考國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于這些問題的研究論文，總結(jié)出當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于地下建筑研究的現(xiàn)狀和研究所集中的方面，并發(fā)現(xiàn)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(guān)鍵詞熱濕環(huán)境；熱舒適；節(jié)能中圖分類號(hào)：S353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(qū)就有橫洞式住宅開挖，稱為“窯洞”。進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)后，地
2、鐵、城市公共事業(yè)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(xiàn)代社會(huì)越來越注重環(huán)境的舒適性，地下建筑環(huán)境的舒適性主要包括熱濕環(huán)境、風(fēng)環(huán)境、還有光環(huán)境。當(dāng)然除了使地下建筑達(dá)到一定的舒適度標(biāo)準(zhǔn)，保障地下建筑的正常運(yùn)行，另一方面也要有效控制地下建筑的運(yùn)行能耗，節(jié)約運(yùn)行成本。1 地下建筑熱濕環(huán)境的研究（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程研究地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱過程是一個(gè)不穩(wěn)定過程。地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱主要受室內(nèi)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(xiàn)1按地表溫度年周期變化對(duì)地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量影響大小將其分為深埋
3、和淺埋兩類。一般當(dāng)?shù)叵陆ㄖ采w層厚度大于67M時(shí)，地表面溫度年周期性變化對(duì)地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱的影響可以忽略不計(jì)，并對(duì)深埋和淺埋的地下建筑壁面?zhèn)鳠峤o出了不同的計(jì)算公式。忻尚杰等人2提出在地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)原件上獲取有關(guān)信息，用傳熱反問題原理確定外圍結(jié)構(gòu)熱特性參數(shù)。用該方法確定熱特性（導(dǎo)熱系數(shù)與導(dǎo)溫系數(shù)），在平板導(dǎo)熱儀及地下建筑模型中進(jìn)行測定結(jié)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(duì)洞室?guī)r壁的非穩(wěn)態(tài)傳熱進(jìn)行了計(jì)算。根據(jù)實(shí)例計(jì)算得出：間歇通風(fēng)條件下巖壁熱流通量達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間約為1個(gè)月，并比較了不同風(fēng)速和不同巖體材料時(shí)，洞室壁溫和室溫隨時(shí)間的變化狀況，為深埋地下
4、洞室?guī)r壁的熱負(fù)荷計(jì)算提供了參考。W.Maref等4建立了三維傳熱模型的理論及數(shù)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(yàn)了模型的有效性。然后將該模型用于估計(jì)側(cè)面熱流的影響，同時(shí)給出了簡要的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)并給出了模型驗(yàn)證結(jié)果。（2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳濕過程研究建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(nèi)溫度比室外溫度低。室外空氣進(jìn)入地下建筑后，溫度下降，相對(duì)濕度升高，當(dāng)壁面溫度低于露點(diǎn)時(shí)，就有凝結(jié)不出現(xiàn)。因此正確分析和計(jì)算地下建筑的散濕量，是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要依據(jù)。趙平歌5通過我國部分城市地下工程濕度環(huán)境調(diào)查結(jié)果，
5、探討了地下工程潮濕的原因，指出通過合理計(jì)算濕負(fù)荷并采取一定的防潮除濕措施是改善地下空間內(nèi)部濕度環(huán)境的重要途徑。程紹仁6以地下建筑維護(hù)管理的內(nèi)容為重點(diǎn)，論述了地下建筑內(nèi)潮濕的原因及各種濕源散濕量的計(jì)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(duì)各季節(jié)無量綱準(zhǔn)則式的分析，討論了地下建筑在通風(fēng)時(shí)壁面和空氣之間熱濕耦合對(duì)流傳遞過程中對(duì)流換熱和對(duì)流傳質(zhì)的影響關(guān)系。ELmrothA8分析了地道內(nèi)濕空氣的特性，提出了以濕交換系數(shù)來計(jì)算地面水分蒸發(fā)量的建議。目前有很多研究人員在使用這種方法。Trethowen9在實(shí)驗(yàn)室通過對(duì)地面水分蒸發(fā)所作的實(shí)驗(yàn)，獲得了一些實(shí)測結(jié)果。但實(shí)驗(yàn)時(shí)控制實(shí)?對(duì)象表面條件和消除
6、實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)潛熱的影響是很困難的。根據(jù)以上的分析可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于地下建筑熱濕環(huán)境的研究，現(xiàn)有的模型理論都有一定的局限性，對(duì)地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和空氣的對(duì)流傳濕過程對(duì)室內(nèi)濕負(fù)荷的影響的研究相對(duì)較少。從對(duì)流換熱和對(duì)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(duì)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(fēng)的情況下，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)在溫度場、濕度場和空氣流動(dòng)場耦合情況下的熱濕傳遞規(guī)律研究還不是很完善。2 地下建筑熱濕環(huán)境的評(píng)價(jià)地下建筑熱濕環(huán)境的評(píng)價(jià)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(gè)環(huán)境參數(shù)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(duì)舒適度的影響，它們包括：生理因素、服裝因素、心理因素、地區(qū)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(biāo)體系研究發(fā)現(xiàn)，地下空間壁面溫度高的南方地區(qū)，地下工程室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度應(yīng)比壁面溫度低的北方地區(qū)取值低。李松和丁力行11通過對(duì)影響地下商場的熱舒適環(huán)境因素的分析，給出了地下商場環(huán)境質(zhì)量和空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)依據(jù)，指出氣流組織對(duì)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(qū)地下商場A和B為對(duì)象，采用環(huán)境測試與問卷調(diào)查的研究方法，分析了地下商場室內(nèi)熱濕環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境及空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀與存在的問題，并對(duì)地
8、下商場的建筑環(huán)境進(jìn)行綜合分析，提出改善地下商場建筑環(huán)境的措施。HouXueyuan14介紹了在上海對(duì)地下空間利用領(lǐng)域的研究，對(duì)地下空間環(huán)境和這種環(huán)境對(duì)人的心理、生理特征、工作效率和健康產(chǎn)生的影響進(jìn)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(nèi)熱環(huán)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(guān)結(jié)論是否適用于地下空間有待驗(yàn)證。因此，對(duì)地下空間熱舒適性進(jìn)行調(diào)查研究顯得非常必要。 3 地下建筑節(jié)能策略地下建筑的主要能耗包括：采光能耗、空調(diào)能耗、動(dòng)力能耗。年耗能的最大份額是照明，占45%；第二位是空調(diào)能耗，占44%；電梯及其它能耗占11%。而在我國的空
9、調(diào)能耗中，新風(fēng)能耗占空調(diào)能耗的25%-38%，在地下建筑中比例會(huì)更高。胡世華15用計(jì)算軟件模擬了西安市某服裝城地下與地面空調(diào)房間內(nèi)的流場和溫度場，通過模擬結(jié)果比較了地下建筑與地面建筑的空調(diào)能耗。通過地下與地面商場的工程實(shí)例簡要對(duì)比了地下建筑與地面建筑的能耗。劉文杰等16針對(duì)地下建筑的運(yùn)行能耗問題的特殊性，指出地下建筑節(jié)能的途徑、性能性方法和規(guī)定性指標(biāo)。性能性方法的實(shí)施依賴于專門針對(duì)地下建筑的能耗分析軟件；規(guī)定性指標(biāo)方面則主要探討地下建筑的自然通風(fēng)和防潮設(shè)計(jì)。朱培根等人17分析了水源熱泵、水源空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的熱力特性，認(rèn)為地下建筑中采用水源熱泵、水源空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)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(huán)境入手，分析了地下建筑的耗能特點(diǎn)，并從自然采光、自然通風(fēng)、可再生能源利用三方面提出針對(duì)地下建筑的節(jié)能策略。Kazuhiro Fukuyo19利用CFD和模擬研究了工位空調(diào)系統(tǒng)對(duì)地鐵站的空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷和乘客的熱舒適性的影響，并與在常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)下的空調(diào)負(fù)荷和乘客熱舒適性進(jìn)行比較，得出工位空調(diào)有效的改善了熱舒適性和減少了空調(diào)負(fù)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(huán)境、空調(diào)系統(tǒng)的選擇和減少空調(diào)負(fù)荷入手，我們可以通過軟件模擬和現(xiàn)場實(shí)測來對(duì)比分析得出適合不同地下建筑的節(jié)能策略。但現(xiàn)在關(guān)于地下建筑節(jié)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(jié)語基于地下建筑不同于地面建筑的特性我們需要對(duì)熱濕環(huán)境進(jìn)一步的研究，從根本上改善地下建筑的熱濕環(huán)境。通過熱舒適性評(píng)價(jià)來對(duì)地下建筑的環(huán)境進(jìn)行綜合分析，提出改善地下建筑熱濕環(huán)境的有效措施。最后，在營造良好的地下建筑環(huán)境的基礎(chǔ)上，我們也需要控制建筑能耗，針對(duì)地下建筑的特性通過模擬和實(shí)測研究出有實(shí)際意義的節(jié)能策略。參考文獻(xiàn)1 束昱.地下建筑空間資源的開發(fā)與利用，上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2002，19，100131.2 忻尚杰，王國杰，茅靳豐.測定地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱特性的新方法J.解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000.1（4）：64-68.3 彭夢瓏，黃敬遠(yuǎn)，丁力行，楊中.深埋地下建筑巖壁耦合傳熱
12、過程的動(dòng)態(tài)計(jì)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?qǐng)?bào)，2007，3：（6）：987-989.6 程紹仁.地下工程防潮除濕.北京：國防工業(yè)出版社.1990，6：1-73
13、.7 胡鐵山.地下建筑熱濕環(huán)境與熱濕耦合對(duì)流傳遞模型研究S.重慶大學(xué)，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(biāo)體系研究地下空間空氣溫度標(biāo)準(zhǔn)J.暖通空調(diào)，1996.11 丁力行
14、，于宏，李松.地下商場熱舒適環(huán)境分析J.長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，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(huán)境調(diào)查與分析J.規(guī)劃與設(shè)計(jì)，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(diào)節(jié)能分析研究S.長安大學(xué)，200915 劉文杰，繆小平，程寶義，馬喜斌
15、，吳立中.地下建筑節(jié)能設(shè)計(jì)淺析J.工業(yè)建筑，2009，39（2）：67-71.16 朱培，茅靳豐.水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在地下建筑中應(yīng)用的研究J.暖通空調(diào)，2002，32（6）：90-91.17 吳利軍，季翔.地下建筑空間節(jié)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?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程專業(yè)。
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