地下空間節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究

周俊青 （安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230022）

0 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，人口劇增導(dǎo)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(shí)現(xiàn)地面空間與地上空間的協(xié)調(diào)發(fā)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(fā)展的理想模式。

1 地下空間利用類型

1.1 地下交通設(shè)施

城市地下交通設(shè)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(chǎng)數(shù)量增加，無論是公園綠地還是學(xué)校操場(chǎng)的地下空間都被充分利用，住宅小區(qū)地下紛紛建立停車場(chǎng)，為居民提供停車位。此外，在商業(yè)街附近，為了緩解交通壓力，保證人們安全出行，商業(yè)街地下被建設(shè)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(shè)施的一種[1]。

1.2 地下公共設(shè)施

部分城市的地下公共設(shè)施建設(shè)規(guī)模較小，數(shù)量較少，很多地下公共設(shè)施都與人防設(shè)施相結(jié)合，業(yè)態(tài)也是以商業(yè)為主。近年來，城市地下商業(yè)街獲得了市民的青睞，商業(yè)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(shè)施

每個(gè)城市都會(huì)有地下人防設(shè)施，防空地下室與人防工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(yè)街都可以作為人防工程使用。

1.4 市政管線設(shè)施

現(xiàn)代化城市發(fā)展進(jìn)程中，市政管線設(shè)施尤為關(guān)鍵，關(guān)系到居民的生活資源供給情況。水管線、燃?xì)夤芫€以及排污管線都在地下鋪設(shè)，傳統(tǒng)的電力管線是架空線，隨著技術(shù)的發(fā)展也開始在地下鋪設(shè)。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(shè)的，這樣做并不利于地下空間的開發(fā)，管理起來也十分麻煩。因此，人們通過地下空間的開發(fā)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(jié)能關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 地源熱泵能系統(tǒng)

城市地下空間的地源熱泵系統(tǒng)主要使用的是地?zé)崮?，地?zé)崮軐儆诳稍偕茉?，因此被稱為節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)。該系統(tǒng)可以利用地下淺層的地?zé)豳Y源，從而實(shí)現(xiàn)制冷與供熱兼顧的空調(diào)系統(tǒng)。無論是地下水還是地表水都可以被作為地?zé)豳Y源，利用水的溫度相對(duì)穩(wěn)定性，在電能的推動(dòng)下，冬天將低位熱源能量轉(zhuǎn)移到需要供熱的地方，夏天可以將室內(nèi)的溫度轉(zhuǎn)移到低位熱源中，實(shí)現(xiàn)降溫的效果。地下空間地源熱泵能系統(tǒng)雖然也需要應(yīng)用電能，但是與燃燒鍋爐相比，可以節(jié)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(tǒng)溫度十分穩(wěn)定，可以保證室內(nèi)溫度高于10攝氏度且低于25攝氏度，系統(tǒng)運(yùn)行的費(fèi)用也只是普通空調(diào)系統(tǒng)的60%[2]。

2.2 采光與光導(dǎo)照明系統(tǒng)

作為一種綠色清潔能源，太陽能通過導(dǎo)光管技術(shù)在光導(dǎo)照明系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。利用室外采光設(shè)備，將外面的自然光收集，并導(dǎo)入光導(dǎo)照明系統(tǒng)中，經(jīng)過光導(dǎo)管的高效傳輸，通過散射裝置將收集到的自然光發(fā)散到地下空間需要照明的位置。在地下空間中應(yīng)用光導(dǎo)照明系統(tǒng)，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(nèi)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(yīng)用節(jié)約電能。

如，某隧道施工建設(shè)時(shí)，將采光系統(tǒng)放置在隧道的入口處為隧道內(nèi)部通行采集陽光。該系統(tǒng)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(nèi)部長(zhǎng)達(dá)15m之遠(yuǎn)，卻又不會(huì)明顯降低照明水平，實(shí)現(xiàn)能量的最小損耗，從而提供不分季節(jié)與天氣的一致照明，確保駕駛員能更安全的在隧道內(nèi)通行。

2.3 自然通風(fēng)系統(tǒng)

地下空間的自然通風(fēng)系統(tǒng)主要利用了室外環(huán)境風(fēng)力造成的風(fēng)壓與室內(nèi)溫差，二者相互作用產(chǎn)生了熱壓，從而實(shí)現(xiàn)地下空間空氣的自動(dòng)交換。地下空間的自然通風(fēng)無需消耗額外能量，自然通風(fēng)系統(tǒng)十分簡(jiǎn)單，不需要應(yīng)用復(fù)雜的管理方式，且系統(tǒng)具有高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，可以在地下空間建筑通風(fēng)中廣泛應(yīng)用。在地下空間中應(yīng)用自然通風(fēng)系統(tǒng)可以有效改善室內(nèi)的空氣質(zhì)量，緩解炎熱，提高舒適度，因其高效節(jié)能的特點(diǎn)該系統(tǒng)還可以取代傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。

地下建筑和地面建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有差異，在設(shè)計(jì)自然通風(fēng)系統(tǒng)的時(shí)候也要有區(qū)分。運(yùn)用空氣對(duì)流，負(fù)壓換氣的原理來設(shè)計(jì)地下空間的自然通風(fēng)系統(tǒng)，負(fù)壓風(fēng)機(jī)安裝在通風(fēng)不良的地方，正常工作時(shí),利用機(jī)械動(dòng)能使風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),將地下空間內(nèi)停滯不動(dòng)的熱氣、異味、烏煙，在最短的時(shí)間內(nèi)迅速排出室外，同時(shí)把室外新鮮的空氣和室內(nèi)進(jìn)行循環(huán)交換,從而達(dá)到通風(fēng)降溫改善車間環(huán)境的目的。這種通風(fēng)器設(shè)備可以提高地下空間的空氣質(zhì)量，保證自然通風(fēng)更加順暢，大面積出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口可以讓室內(nèi)氣流得到一定流速，在熱壓通風(fēng)的條件下為室內(nèi)帶來更多自然風(fēng)。

2.4 暖通空調(diào)系統(tǒng)

城市的地下空間除了用于車庫以外，還有另一種功能狀態(tài)，即商場(chǎng)。與車庫相比，商場(chǎng)的人口密度較大，人口流動(dòng)性較高，這對(duì)地下空間的空氣質(zhì)量與溫度控制提出了較高的要求，其暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵。關(guān)于商場(chǎng)地下空間的暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)，具體如下：

①應(yīng)用新風(fēng)系統(tǒng)。可以按照地下商場(chǎng)的實(shí)際情況確定地下空間新風(fēng)量，使其滿足地下空氣質(zhì)量與節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。根據(jù)地下商場(chǎng)每日客流量與人流密度情況，進(jìn)一步確定地下空間的新風(fēng)量，為了起到節(jié)能減排的作用，可以回收排風(fēng)熱?？梢允褂棉D(zhuǎn)輪換熱器、板式顯熱換熱器或者熱泵實(shí)現(xiàn)排風(fēng)熱的回收。

②除濕防潮也是暖通空調(diào)系統(tǒng)的一部分。人們需要從節(jié)能減排的目標(biāo)出發(fā)，計(jì)算地下空間的濕負(fù)荷情況，確定參數(shù)后根據(jù)散熱源計(jì)算除濕系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，從而找到降低濕負(fù)荷的方式。完成除濕以后還需要再熱，可以使用二次回風(fēng)系統(tǒng)，利用制冷壓縮機(jī)的排氣功能，以冷凝器內(nèi)的冷卻水作為熱源，實(shí)現(xiàn)地下空間的除濕防潮。

除此之外，還需要對(duì)地下空間的空氣質(zhì)量進(jìn)行控制，確保其空氣潔凈度符合要求。當(dāng)?shù)叵驴臻g內(nèi)有了新風(fēng)后，還需要保證這些新風(fēng)準(zhǔn)確達(dá)到相應(yīng)位置，確保地下空間的空氣品質(zhì)。建議改進(jìn)空氣氣流組織，提高地下空間通風(fēng)換氣的效率，具體措施如下。

①在送回風(fēng)的形式下頂送頂回；

②布置風(fēng)口時(shí)，保持風(fēng)口送風(fēng)與回風(fēng)的有效性；

③選擇散熱器時(shí)，應(yīng)選擇下送流形式的散熱器。除此之外，還需要按照新風(fēng)取風(fēng)口的實(shí)際位置，安裝空氣過濾設(shè)備，定期保養(yǎng)暖通空調(diào)系統(tǒng)，提高地下空間的空氣潔凈度[3]。

3 結(jié)語

總而言之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源消耗問題的產(chǎn)生，人們意識(shí)到了節(jié)能減排的重要性，由于城市土地資源日益緊張，充分開發(fā)與利用地下空間，有利于建設(shè)生態(tài)城市。應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，將地源熱泵能系統(tǒng)、光導(dǎo)照明系統(tǒng)、自然通風(fēng)系統(tǒng)以及暖通空調(diào)系統(tǒng)合理應(yīng)用在地下空間內(nèi)，有效提高了地下空間的空氣質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用，從而推動(dòng)了城市地下空間領(lǐng)域的節(jié)能設(shè)計(jì)。