地下商業(yè)建筑節(jié)能優(yōu)化措施研究

楊 波

山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司（030032）

0 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，一些大中型城市的黃金地段及商業(yè)中心區(qū)域誘人的經(jīng)濟(jì)利益與高昂的地價(jià)使得此類(lèi)區(qū)域的地下被開(kāi)發(fā)為商業(yè)用途，營(yíng)業(yè)面積得到了增加，城市商業(yè)建筑隨著城市空間向地下的發(fā)展也變得越來(lái)越立體化。

合理地利用地下空間發(fā)展地下商業(yè)建筑，不僅可以有效地節(jié)約土地資源，保護(hù)農(nóng)業(yè)用地，緩解地上空間的交通壓力，而且可以減少能源消耗，利于保護(hù)環(huán)境。對(duì)于能源資源的有效利用將是實(shí)現(xiàn)地下商業(yè)建筑節(jié)能的關(guān)鍵,因此有必要對(duì)地下商業(yè)建筑節(jié)能優(yōu)化措施進(jìn)行研究。

1 照明采光方面

地下商業(yè)建筑中的照明能耗所占比重較大，對(duì)于地下商業(yè)建筑應(yīng)采取一定措施來(lái)降低照明能耗，這將在很大程度上有助于降低建筑能耗，減少碳排放。自然光相對(duì)于其他能源具有綠色、可再生的特點(diǎn)，地下商業(yè)建筑的照明采光應(yīng)該充分利用好這方面的資源。

受地下商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其所處位置等方面的限制，地下商業(yè)建筑不能像地面建筑那樣可以較容易地從圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)面通過(guò)設(shè)置門(mén)、窗等方式獲取自然光來(lái)保證室內(nèi)照明，只能通過(guò)采取天窗式、地下中庭式、下沉廣場(chǎng)式等建筑設(shè)計(jì)形式達(dá)到充分利用自然光的目的。

當(dāng)?shù)叵律虡I(yè)建筑由多層組成且多層空間共同圍繞一個(gè)庭院建成，中間庭院處在建筑中心，且此處空間開(kāi)闊、人流密集。庭院上方設(shè)置采光玻璃屋頂，在擋風(fēng)避雨的同時(shí)使得圍繞庭院的空間能夠得到充分的自然光。加拿大多倫多伊頓中心的條形中庭將購(gòu)物中心的地上部分與地下部分連接一體。條形中庭正是伊頓中心的交通樞紐，庭院中設(shè)置噴泉、假山等景觀，供游客游覽休息。自然光透過(guò)庭院上方的采光屋頂射入周邊的商鋪，充分利用了自然光。

如果地下商業(yè)建筑周邊地勢(shì)平坦、開(kāi)闊，可以采取設(shè)置地面下沉廣場(chǎng)的方式，使建筑周?chē)臻g部分暴露于地面之上，從而可以獲得部分自然光，增加室內(nèi)照明度。不僅如此，地下商業(yè)建筑具有的購(gòu)物屬性決定了它的開(kāi)放性、人流量大等特點(diǎn)。顧客由地面的明處進(jìn)入到地下的暗處時(shí)，會(huì)對(duì)顧客產(chǎn)生一定的心理影響。下沉廣場(chǎng)的設(shè)置還具有的室外向室內(nèi)過(guò)渡的功能，可以在一定程度上減輕顧客的心理變化。青島海牛中央廣場(chǎng)項(xiàng)目由地下1～3層的商業(yè)建筑和下沉廣場(chǎng)構(gòu)成，建筑可通過(guò)下沉廣場(chǎng)與地面產(chǎn)生的高度落差獲取自然光，下沉廣場(chǎng)中設(shè)有假山噴泉，也是顧客休息娛樂(lè)的場(chǎng)所。

在很多情況下地下商業(yè)建筑完全埋入地下，不能通過(guò)采光天窗、采光玻璃屋頂?shù)确绞将@取自然光，這就需要在建筑中運(yùn)用先進(jìn)的采光技術(shù)，利用光的反射、折射、衍射等原理將自然光引入室內(nèi)，增加室內(nèi)照度[1]。常見(jiàn)的方法有導(dǎo)光管采光、棱鏡導(dǎo)光裝置、光導(dǎo)纖維、光電效應(yīng)間接采光等[2]。

導(dǎo)光管采光是通過(guò)在系統(tǒng)中設(shè)置的采光器收集自然光后，經(jīng)導(dǎo)光裝置傳輸?shù)绞覂?nèi)末端，再由末端的漫射裝置將自然光射入室內(nèi)[3]。明尼蘇達(dá)大學(xué)的土木礦物工程系系館采用的導(dǎo)光系統(tǒng)可將自然光收集經(jīng)采光豎井傳輸?shù)降叵律钸_(dá)33.5m的室內(nèi)，光束經(jīng)過(guò)多次聚焦后，經(jīng)吊頂射入室內(nèi)。由于系統(tǒng)采光效率較高，采用此系統(tǒng)與設(shè)置采光天窗達(dá)到的照明效果基本相同。這種裝置照明費(fèi)用僅為人工照明裝置的1/8，節(jié)能效果非常明顯。

在保證達(dá)到國(guó)家規(guī)定的照明功率設(shè)計(jì)要求的情況下，對(duì)建筑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，利用節(jié)能燈具，設(shè)置采光井，充分利用天然采光，運(yùn)用光導(dǎo)技術(shù)等先進(jìn)采光技術(shù)等方式，可以對(duì)地下商業(yè)建筑的客流密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，設(shè)置人工智能控制系統(tǒng)，根據(jù)客流密度對(duì)照明分時(shí)段分區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)控制，以此降低照明能耗，既可以利用現(xiàn)有資源，節(jié)約能源，又可以讓地下商業(yè)建筑的環(huán)境得到改善。

2 通風(fēng)技術(shù)方面

在通風(fēng)技術(shù)方面，利用自然通風(fēng)結(jié)合機(jī)械通風(fēng)的方式，可以在一定程度上減少風(fēng)機(jī)在通風(fēng)方面消耗的能量。室內(nèi)外空氣存在溫度差而形成熱壓驅(qū)使空氣產(chǎn)生流動(dòng)形成自然通風(fēng)，利用這種方式既增加室內(nèi)的新風(fēng)量，改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)，又充分利用了可持續(xù)的自然資源，為建筑降低了能耗。

地下商業(yè)建筑進(jìn)深較大，且封閉性較強(qiáng)，無(wú)法形成穿堂風(fēng)，室內(nèi)空氣流動(dòng)性較差。地下商業(yè)建筑設(shè)置中庭不僅可以有效利用自然光改善室內(nèi)照明環(huán)境，同時(shí)可以利用中庭處室內(nèi)與室外相連通的特點(diǎn)，形成的煙囪效應(yīng)促進(jìn)自然通風(fēng)。地下商業(yè)建筑具有冬暖夏涼的特點(diǎn)，夏季室內(nèi)溫度低于同期室外溫度，冬季室內(nèi)溫度高于同期室外溫度，而進(jìn)出口處的空氣溫度與室內(nèi)空氣溫度相差較大。當(dāng)建筑層高較高時(shí)，形成的熱壓也是地面建筑無(wú)法相比的，利用此特點(diǎn)可以采取熱力驅(qū)動(dòng)的置換式進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)[4]。中庭處的溫度較高，不利于自然送風(fēng)。送風(fēng)、排風(fēng)可以分別經(jīng)過(guò)設(shè)置在建筑周邊的天井、排氣煙囪以及中庭區(qū)域來(lái)達(dá)到室內(nèi)空氣流通的目的。

對(duì)于沒(méi)有設(shè)置中庭或在中庭處沒(méi)有設(shè)置排風(fēng)的地下商業(yè)建筑，可以設(shè)置排煙煙囪進(jìn)行排風(fēng)，在進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)連接處可以設(shè)置熱交換器，在節(jié)能的同時(shí)也提高了自然通風(fēng)效率。

3 空調(diào)采暖方面

選取冷熱源機(jī)組時(shí)采用能效比較高的節(jié)能設(shè)備。在冬季，地下商業(yè)建筑的特征之一就是室內(nèi)余熱量較大[5]，可設(shè)計(jì)高效的熱回收方案并配以轉(zhuǎn)輪換熱器、熱管換熱器等熱回收器進(jìn)行排風(fēng)熱回收。

地下商業(yè)建筑室內(nèi)濕度較大，在潮濕的環(huán)境中如果不做好通風(fēng)系統(tǒng)，極易滋生病菌，嚴(yán)重影響室內(nèi)空氣品質(zhì)，危害顧客身體健康。在空調(diào)系統(tǒng)的選擇方面，以風(fēng)機(jī)盤(pán)管+獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)為代表的空氣+水系統(tǒng)在過(guò)濾除濕方面能力較差，水配管容易漏水，檢修難度較大，所以空氣+水系統(tǒng)并不適宜成為地下商業(yè)建筑的空調(diào)。全空氣空調(diào)系統(tǒng)在過(guò)渡季可以通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)閥開(kāi)度，使空調(diào)系統(tǒng)采用全新風(fēng)模式，新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)部分負(fù)荷。這種空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于新風(fēng)和回風(fēng)的過(guò)濾和處理較為方便，在系統(tǒng)維修和保養(yǎng)方面也比風(fēng)機(jī)盤(pán)管+獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)容易。采用全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)不僅可以在過(guò)渡季利用室外新風(fēng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫濕度，在夏季的夜晚，當(dāng)室外空氣焓值小于室內(nèi)焓值時(shí)，可以利用室外新風(fēng)對(duì)地下商業(yè)建筑預(yù)冷，從而可以降低第二天因需消除室內(nèi)余熱而產(chǎn)生的空調(diào)能耗。在此基礎(chǔ)上還可以設(shè)置地下風(fēng)道對(duì)新風(fēng)進(jìn)行降溫。上海市人民廣場(chǎng)地下商業(yè)街采用將室外新風(fēng)經(jīng)處于地下2m，長(zhǎng)120m的地下通道后送入地下商業(yè)建筑內(nèi)。夏季室外空氣溫度高于地下溫度，室外空氣被送入地下風(fēng)道后在風(fēng)道的壁面冷卻并產(chǎn)生凝結(jié)水，從而達(dá)到了對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行降溫減濕的目的。采用這種措施來(lái)代替利用設(shè)備減濕降溫，改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)的同時(shí)降低了空調(diào)系統(tǒng)的能耗[6]。

地下商業(yè)建筑中，人流量較大且環(huán)境較為密閉，室內(nèi)大量的熱量得靠排風(fēng)排出，這就直接造成排風(fēng)中含有大量的熱量，所以地下商業(yè)建筑排風(fēng)中的熱量具有很大的利用潛力。地下商業(yè)建筑室內(nèi)負(fù)荷較小，冬季可利用回收的余熱對(duì)新風(fēng)進(jìn)行加熱，全空氣系統(tǒng)在新風(fēng)和排風(fēng)的處理方式上集中程度較高，這也有利于對(duì)排風(fēng)的熱量進(jìn)行回收利用[7]。地下商業(yè)建筑在建成后并不容易拆除改動(dòng)，所以具有建筑壽命較長(zhǎng)、建筑較為穩(wěn)定的特點(diǎn)。

在太陽(yáng)能利用方面，地下商業(yè)建筑除了通過(guò)設(shè)置中庭采光及光導(dǎo)系統(tǒng)等方式利用自然光進(jìn)行照明，還可以通過(guò)收集太陽(yáng)能的熱量為室內(nèi)空間供暖。可以在設(shè)有中庭以及地下庭院等便于集合太陽(yáng)能的區(qū)域設(shè)置太陽(yáng)能集熱裝置，冬季需要加熱時(shí)開(kāi)啟裝置進(jìn)行加熱。在地?zé)崮艿睦梅矫妫卦礋岜玫脑O(shè)置可以省去傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中冷卻塔的設(shè)置，這一點(diǎn)對(duì)于地下商業(yè)建筑在空間利用方面提供了便利。地下商業(yè)建筑處于地下的特點(diǎn)決定了它較為適用地源熱泵系統(tǒng)。土壤具有一定的蓄熱能力，對(duì)于地下商業(yè)建筑設(shè)置地源熱泵系統(tǒng)，可以充分利用地?zé)岬瓤稍偕茉催M(jìn)行空氣調(diào)節(jié)[8]。

4 空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理方面

地下商業(yè)建筑中的人流量變化較大，室內(nèi)負(fù)荷也隨之產(chǎn)生變化，如果設(shè)置的新風(fēng)量保持不變，將會(huì)產(chǎn)生能源浪費(fèi)情況。這就要求空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置新風(fēng)調(diào)節(jié)裝置，使得新風(fēng)量可以隨室內(nèi)人流量的變化結(jié)合送、排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在過(guò)渡季，或供冷季中出現(xiàn)室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣焓值時(shí)，應(yīng)將空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)至全新風(fēng)狀態(tài)運(yùn)行，這樣做可以降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，減少新風(fēng)耗能，送入的新風(fēng)還改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)。

對(duì)地下商業(yè)建筑進(jìn)行預(yù)冷、預(yù)熱都要視情況對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定。夏季，早晨和夜晚的室外空氣溫度低于室內(nèi)空氣溫度，此時(shí)可以開(kāi)啟新風(fēng)系統(tǒng)及消防排煙系統(tǒng)對(duì)建筑進(jìn)行送風(fēng)及排風(fēng)，利用室外新風(fēng)降低室內(nèi)溫度的同時(shí)還提升了室內(nèi)空氣品質(zhì)。冬季，需要對(duì)建筑提前預(yù)熱時(shí)，要關(guān)閉新風(fēng)系統(tǒng)，減少對(duì)新風(fēng)加熱產(chǎn)生的能耗，避免能源浪費(fèi)。

要對(duì)室內(nèi)溫濕度環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，避免室內(nèi)環(huán)境發(fā)生過(guò)冷或過(guò)熱的情況。室內(nèi)溫濕度環(huán)境的變化一旦影響人體的舒適性，對(duì)于地下商業(yè)建筑的客流量勢(shì)必也將會(huì)產(chǎn)生影響。所以，室內(nèi)出現(xiàn)過(guò)冷或過(guò)熱的情況時(shí)，一定要及時(shí)關(guān)停部分空調(diào)設(shè)備，降低系統(tǒng)負(fù)荷，減少設(shè)備能耗，保持室內(nèi)環(huán)境的舒適穩(wěn)定。

在夏季的下午兩三點(diǎn)的時(shí)候，室外氣溫將會(huì)達(dá)到這一天的最高值，由于土壤具有一定的蓄熱能力，使得室外太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱量并不會(huì)馬上經(jīng)過(guò)土壤傳入地下建筑內(nèi)，所以室內(nèi)溫度并不會(huì)馬上發(fā)生變化，而空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于室內(nèi)溫濕度的調(diào)控也需要一定時(shí)間，所以，這就需要對(duì)室內(nèi)溫濕度的情況給予密切關(guān)注，對(duì)于室內(nèi)溫濕度的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析并作出相應(yīng)的預(yù)判，不要等到室內(nèi)溫濕度發(fā)生明顯變化時(shí)才開(kāi)始空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。打開(kāi)空調(diào)設(shè)備后要密切注意室內(nèi)溫濕度變化情況，若發(fā)現(xiàn)冷凍水回水溫度下降到一定程度時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備，保證室內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定舒適，同時(shí)也減少了能耗。

對(duì)空調(diào)、采暖、照明等方面進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握各系統(tǒng)運(yùn)行狀況，重視機(jī)組水質(zhì)情況，對(duì)機(jī)組設(shè)備定期檢查維護(hù)，保證機(jī)組運(yùn)行水平良好。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行能耗情況，對(duì)運(yùn)行狀況異常的系統(tǒng)及時(shí)排查原因并作出調(diào)整，消除能耗浪費(fèi)的因素。對(duì)物業(yè)管理人員在相關(guān)專(zhuān)業(yè)操作方面進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提升專(zhuān)業(yè)能力與節(jié)能意識(shí)，使物業(yè)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決建筑中存在的能耗問(wèn)題，降低建筑總能耗。

5 結(jié)語(yǔ)

地下商業(yè)建筑在耗能較大的通風(fēng)空調(diào)與照明采光方面相對(duì)于地面商業(yè)建筑具有一定的獨(dú)特性，本文根據(jù)地下商業(yè)建筑特點(diǎn)，對(duì)地下商業(yè)建筑在照明采光、通風(fēng)技術(shù)、空調(diào)采暖及空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理等方面進(jìn)行了節(jié)能優(yōu)化分析。