地下建筑的熱工環(huán)境與節(jié)能策略

譚佳怡

摘 要：隨著人們生活水平的提升，對于地下建筑也提出了更為嚴(yán)格的要求，地下建筑不僅要滿足安全性需求，還要符合節(jié)能減排的政策要求。地下建筑的設(shè)計與施工有著一些特殊之處，施工難度更高，并受到多種因素的影響，地下建筑的主要能耗分為3部分：采光能耗、空調(diào)能耗、動力能耗。該文主要針對地下建筑的能耗問題與節(jié)能策略進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：地下建筑 熱工環(huán)境 節(jié)能策略

中圖分類號：TU111 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0083-02

隨著我國綜合國力的提高，人們的生活水平不斷提高。人類在地下建筑中的活動日益增加，為了滿足人們的需求，地下建筑不斷得以發(fā)展壯大。但是地下建筑又不同于地面建筑，為了讓其和地面建筑有一樣的舒適度標(biāo)準(zhǔn)，不但要改善地下環(huán)境，使其正常運行，也要控制成本，并進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。

1 地下建筑熱工環(huán)境分析

地面建筑受地面環(huán)境的影響，而地下建筑則受到土壤或巖石的影響，這些物質(zhì)對維護(hù)其結(jié)構(gòu)和熱工性能有著不可或缺的作用。下面將分別介紹室外和室內(nèi)的雙重?zé)釢褡饔脤Φ叵陆ㄖ挠绊憽?/p>

地下建筑室外熱濕環(huán)境：地下建筑受到無限厚巖石或土壤的包圍，就像地面建筑被室外空氣和氣候包圍一樣，這些物質(zhì)對圍護(hù)其結(jié)構(gòu)有著重要影響；土壤或巖石的溫度作用：與地面建筑不同，地下建筑主要靠土壤進(jìn)行傳熱。熱量對土壤的影響隨土壤深度的增加而增加，還隨晝夜及季節(jié)的變化而變化，因而具有局限性。但土壤蓄熱量大、隔熱性好，因此熱穩(wěn)定性好，這對一些特殊建筑是非常重要的；土壤或巖石的濕度作用：地下建筑的一大特點就是潮濕，造成這個現(xiàn)象的原因有很多，如缺少陽光，通風(fēng)不暢等，還會受到地下水位和土壤巖石的影響。

2 地下建筑室內(nèi)濕熱環(huán)境

進(jìn)入室內(nèi)的陽光、空氣溫濕度、生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量和水分是影響地下建筑結(jié)構(gòu)的氣候因素。

（1）進(jìn)入室內(nèi)的陽光。地下建筑處在地面以下，無法像地面建筑那樣通過側(cè)窗來獲取陽光，以致采光不足，容易使地下建筑陰暗潮濕。（2）空氣溫濕。地下空氣溫度變化多端，夏季雨季時的潮濕問題尤為嚴(yán)重，這是由凝結(jié)水造成的。（3）生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量與水。地下建筑的通風(fēng)效果差，封閉性強，在地下建筑中的生產(chǎn)和生活所產(chǎn)生的熱量和水分散發(fā)不出去，使地下空間的溫度和濕度相應(yīng)提高。

3 地下建筑的主要耗能分析

地下建筑的主要能耗分為3個部分：采光能耗、空調(diào)能耗、動力能耗。據(jù)研究表明，采光能耗所占比例巨大，其次是空調(diào)能耗。因此地下建筑節(jié)能主要考慮自然采光和自然通風(fēng)。

4 地下建筑節(jié)能策略

4.1 自然采光

自然采光可以在節(jié)約能耗的基礎(chǔ)上改變地下建筑昏暗的狀況，其方式有很多種：

（1）天窗式。這種形式主要適用于工業(yè)廠房，展覽建筑等深度較淺，且地面部分無建筑物，多為廣場或草坪的地下建筑。通過這種方式，陽光可直接到達(dá)室內(nèi)；（2）庭院式。這種形式主要適用于占地面積較小的文化娛樂性建筑。大面積的玻璃門窗則設(shè)在于庭院相鄰的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，由此可以攝取陽光；（3）下沉廣場式。這種形式主要適用于城市中規(guī)模較大的開放空間。它會使整體建筑出現(xiàn)空間形態(tài)變化，形成多層次的復(fù)合空間。另外，在完成其自身采光的目的同時，其周圍的建筑也可以通過它來采光；（4）地下中庭式。這種形式主要適用于深度較大或多層的地下建筑，并且其空間環(huán)境也可以由此得到改善。例如：內(nèi)部種植各種花草，布置展覽景觀。頂部設(shè)置各種空間形態(tài)的采光玻璃；（5）技術(shù)應(yīng)用。當(dāng)建筑物沒有應(yīng)用以上各種形式的采光條件時，我們就需要科技手段來獲取陽光，如：光導(dǎo)纖維、棱鏡導(dǎo)光裝置等。

4.2 自然通風(fēng)

自然通風(fēng)是地下建筑節(jié)能的另一大策略，有效的自然通風(fēng)可以在很大程度上控制空調(diào)能耗。其方式主要有以下兩種：

（1）平面布局。平面布局直接決定著地下建筑的通風(fēng)效果，合理的平面布局由通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)路組織構(gòu)成。這就要求在建設(shè)地下建筑時要減少遞死角的出現(xiàn)，以保證風(fēng)路暢通。

（2）風(fēng)井設(shè)置。風(fēng)井主要設(shè)置在中庭建筑中。依照自然通風(fēng)和風(fēng)路組織的要求，我們可以利用風(fēng)口的風(fēng)壓和周圍環(huán)境，合理有效的設(shè)置風(fēng)井，進(jìn)行自然通風(fēng)。進(jìn)風(fēng)井應(yīng)根據(jù)自然通風(fēng)的風(fēng)路組織需求，圍繞作為排風(fēng)井的中庭設(shè)置。進(jìn)風(fēng)井風(fēng)口部分應(yīng)該考慮周圍地面環(huán)境的影響，避開有空氣污染的位置，同時要加裝空氣凈化裝置。為了有利于空氣進(jìn)入，可以在風(fēng)口內(nèi)部設(shè)置冷卻裝置，促使空氣下沉。風(fēng)口要盡量利用風(fēng)壓，根據(jù)需要安裝進(jìn)風(fēng)型風(fēng)帽或排風(fēng)型風(fēng)帽。

關(guān)于地下建筑空間的節(jié)能措施，需要綜合考慮到各類影響因素，將節(jié)能要求與施工放置在同等重要的位置，不能顧此失彼。在設(shè)計過程中，需要充分考慮到采光通風(fēng)的重要性，這也是一個難點地方，雖然國內(nèi)外關(guān)于這一方面的研究已經(jīng)足夠深入，但是效果并不理想。為了進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)能減排的要求，需要積極采用新方法與新技術(shù)來滿足施工要求。

5 可再生能源利用

可再生能源是來自大自然的能源，它環(huán)保，資源廣泛，因此對地下建筑節(jié)能有著很好的利用價值。主要有3個方面應(yīng)用：

（1）太陽能。地下建筑可以利用太陽能來獲取自然照明。不僅如此，設(shè)置太陽能集熱裝置在夏季可以除濕，冬季可以補暖，一箭雙雕。（2）風(fēng)能。這類能源適用于地面部分為高層建筑的地下建筑，以獲取風(fēng)力資源。其功能主要有兩方面：利用風(fēng)壓進(jìn)行自然通風(fēng)；發(fā)電。（3）地源熱泵。這類能源適用于深度較大的地下建筑。只要在土壤中鑲嵌上土壤熱交換器、換水水泵等裝置，就可以完成制冷制熱作用。

總之，地下建筑應(yīng)用廣泛，節(jié)能問題尤為重要。建筑師要利用建筑特點，結(jié)合各種先進(jìn)技術(shù)，因地制宜，在舒適度的基礎(chǔ)上盡可能的進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，降低能耗。

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