地下空間節能關鍵技術研究

周俊青 （安徽省城鄉規劃設計研究院，安徽 合肥 230022）

0 前言

隨著社會經濟的發展，城市化進程不斷加快，人口劇增導致城市交通擁擠，住房日漸緊張，土地資源與能源緊缺成為城市面臨的首要問題。為了合理利用有限的城市土地資源，實現地面空間與地上空間的協調發展，使城市空間更加立體化，需要充分利用地下空間并使之成為未來城市發展的理想模式。

1 地下空間利用類型

1.1 地下交通設施

城市地下交通設施包含地鐵、地下人行通道以及地下車庫。隨著城市人口的激增，未來解決城市交通擁堵問題，合理利用地下交通空間尤為重要，越來越多的城市開始開通地鐵站，有效緩解了人們出行的壓力。為了解決停車難的問題，地下停車場數量增加，無論是公園綠地還是學校操場的地下空間都被充分利用，住宅小區地下紛紛建立停車場，為居民提供停車位。此外，在商業街附近，為了緩解交通壓力，保證人們安全出行，商業街地下被建設為地下人行通道，這些特殊地段的地下空間也是地下交通設施的一種[1]。

1.2 地下公共設施

部分城市的地下公共設施建設規模較小，數量較少，很多地下公共設施都與人防設施相結合，業態也是以商業為主。近年來，城市地下商業街獲得了市民的青睞，商業街集交通、購物功能于一體，有效緩解了城市的土地資源壓力。

1.3 人防設施

每個城市都會有地下人防設施，防空地下室與人防工程是城市基礎設施建設的重要組成部分。很多人防工程需要依托民用建筑，但隨著城市用地的緊張，地鐵、地下車庫以及地下商業街都可以作為人防工程使用。

1.4 市政管線設施

現代化城市發展進程中，市政管線設施尤為關鍵，關系到居民的生活資源供給情況。水管線、燃氣管線以及排污管線都在地下鋪設，傳統的電力管線是架空線，隨著技術的發展也開始在地下鋪設。一般情況下，市政管線都在道路兩旁地下布置，很多都是分開鋪設的，這樣做并不利于地下空間的開發，管理起來也十分麻煩。因此，人們通過地下空間的開發與利用，將市政管線安置于此，有效解決了以上問題。

2 地下空間節能關鍵技術分析

2.1 地源熱泵能系統

城市地下空間的地源熱泵系統主要使用的是地熱能，地熱能屬于可再生能源，因此被稱為節能環保的新技術。該系統可以利用地下淺層的地熱資源，從而實現制冷與供熱兼顧的空調系統。無論是地下水還是地表水都可以被作為地熱資源，利用水的溫度相對穩定性，在電能的推動下，冬天將低位熱源能量轉移到需要供熱的地方，夏天可以將室內的溫度轉移到低位熱源中，實現降溫的效果。地下空間地源熱泵能系統雖然也需要應用電能，但是與燃燒鍋爐相比，可以節省超過一半的電能。地源熱泵消耗1kW電能，用戶可以得到4倍以上的熱量。此外，系統溫度十分穩定，可以保證室內溫度高于10攝氏度且低于25攝氏度，系統運行的費用也只是普通空調系統的60%[2]。

2.2 采光與光導照明系統

作為一種綠色清潔能源，太陽能通過導光管技術在光導照明系統中得到了應用。利用室外采光設備，將外面的自然光收集，并導入光導照明系統中，經過光導管的高效傳輸，通過散射裝置將收集到的自然光發散到地下空間需要照明的位置。在地下空間中應用光導照明系統，不僅可以充分利用太陽能，還能夠減少電力資源能耗，并為室內提供較好的采光效果，使無窗地下室擁有足夠的光源，有效為地下空間的應用節約電能。

如，某隧道施工建設時，將采光系統放置在隧道的入口處為隧道內部通行采集陽光。該系統的管道使用了Spectralight七彩無極限材料，鏡面反射率超過百分之九十，可將外面的光線傳輸入隧道內部長達15m之遠，卻又不會明顯降低照明水平，實現能量的最小損耗，從而提供不分季節與天氣的一致照明，確保駕駛員能更安全的在隧道內通行。

2.3 自然通風系統

地下空間的自然通風系統主要利用了室外環境風力造成的風壓與室內溫差，二者相互作用產生了熱壓，從而實現地下空間空氣的自動交換。地下空間的自然通風無需消耗額外能量，自然通風系統十分簡單，不需要應用復雜的管理方式，且系統具有高效節能的優勢特點，可以在地下空間建筑通風中廣泛應用。在地下空間中應用自然通風系統可以有效改善室內的空氣質量，緩解炎熱，提高舒適度，因其高效節能的特點該系統還可以取代傳統的空調系統。

地下建筑和地面建筑的圍護結構有差異，在設計自然通風系統的時候也要有區分。運用空氣對流，負壓換氣的原理來設計地下空間的自然通風系統，負壓風機安裝在通風不良的地方，正常工作時,利用機械動能使風機運轉,將地下空間內停滯不動的熱氣、異味、烏煙，在最短的時間內迅速排出室外，同時把室外新鮮的空氣和室內進行循環交換,從而達到通風降溫改善車間環境的目的。這種通風器設備可以提高地下空間的空氣質量，保證自然通風更加順暢，大面積出風口與進風口可以讓室內氣流得到一定流速，在熱壓通風的條件下為室內帶來更多自然風。

2.4 暖通空調系統

城市的地下空間除了用于車庫以外，還有另一種功能狀態，即商場。與車庫相比，商場的人口密度較大，人口流動性較高，這對地下空間的空氣質量與溫度控制提出了較高的要求，其暖通空調系統的應用尤為關鍵。關于商場地下空間的暖通空調節能技術，具體如下：

①應用新風系統。可以按照地下商場的實際情況確定地下空間新風量，使其滿足地下空氣質量與節能設計的要求。根據地下商場每日客流量與人流密度情況，進一步確定地下空間的新風量，為了起到節能減排的作用，可以回收排風熱。可以使用轉輪換熱器、板式顯熱換熱器或者熱泵實現排風熱的回收。

②除濕防潮也是暖通空調系統的一部分。人們需要從節能減排的目標出發，計算地下空間的濕負荷情況，確定參數后根據散熱源計算除濕系統相關數據，從而找到降低濕負荷的方式。完成除濕以后還需要再熱，可以使用二次回風系統，利用制冷壓縮機的排氣功能，以冷凝器內的冷卻水作為熱源，實現地下空間的除濕防潮。

除此之外，還需要對地下空間的空氣質量進行控制，確保其空氣潔凈度符合要求。當地下空間內有了新風后，還需要保證這些新風準確達到相應位置，確保地下空間的空氣品質。建議改進空氣氣流組織，提高地下空間通風換氣的效率，具體措施如下。

①在送回風的形式下頂送頂回；

②布置風口時，保持風口送風與回風的有效性；

③選擇散熱器時，應選擇下送流形式的散熱器。除此之外，還需要按照新風取風口的實際位置，安裝空氣過濾設備，定期保養暖通空調系統，提高地下空間的空氣潔凈度[3]。

3 結語

總而言之，隨著社會經濟的發展和能源消耗問題的產生，人們意識到了節能減排的重要性，由于城市土地資源日益緊張，充分開發與利用地下空間，有利于建設生態城市。應用先進的節能技術，將地源熱泵能系統、光導照明系統、自然通風系統以及暖通空調系統合理應用在地下空間內，有效提高了地下空間的空氣質量，實現了資源的高效利用，從而推動了城市地下空間領域的節能設計。