地下空间节能关键技术研究

周俊青 （安徽省城乡规划设计研究院，安徽 合肥 230022）

0 前言

随着社会经济的发展，城市化进程不断加快，人口剧增导致城市交通拥挤，住房日渐紧张，土地资源与能源紧缺成为城市面临的首要问题。为了合理利用有限的城市土地资源，实现地面空间与地上空间的协调发展，使城市空间更加立体化，需要充分利用地下空间并使之成为未来城市发展的理想模式。

1 地下空间利用类型

1.1 地下交通设施

城市地下交通设施包含地铁、地下人行通道以及地下车库。随着城市人口的激增，未来解决城市交通拥堵问题，合理利用地下交通空间尤为重要，越来越多的城市开始开通地铁站，有效缓解了人们出行的压力。为了解决停车难的问题，地下停车场数量增加，无论是公园绿地还是学校操场的地下空间都被充分利用，住宅小区地下纷纷建立停车场，为居民提供停车位。此外，在商业街附近，为了缓解交通压力，保证人们安全出行，商业街地下被建设为地下人行通道，这些特殊地段的地下空间也是地下交通设施的一种[1]。

1.2 地下公共设施

部分城市的地下公共设施建设规模较小，数量较少，很多地下公共设施都与人防设施相结合，业态也是以商业为主。近年来，城市地下商业街获得了市民的青睐，商业街集交通、购物功能于一体，有效缓解了城市的土地资源压力。

1.3 人防设施

每个城市都会有地下人防设施，防空地下室与人防工程是城市基础设施建设的重要组成部分。很多人防工程需要依托民用建筑，但随着城市用地的紧张，地铁、地下车库以及地下商业街都可以作为人防工程使用。

1.4 市政管线设施

现代化城市发展进程中，市政管线设施尤为关键，关系到居民的生活资源供给情况。水管线、燃气管线以及排污管线都在地下铺设，传统的电力管线是架空线，随着技术的发展也开始在地下铺设。一般情况下，市政管线都在道路两旁地下布置，很多都是分开铺设的，这样做并不利于地下空间的开发，管理起来也十分麻烦。因此，人们通过地下空间的开发与利用，将市政管线安置于此，有效解决了以上问题。

2 地下空间节能关键技术分析

2.1 地源热泵能系统

城市地下空间的地源热泵系统主要使用的是地热能，地热能属于可再生能源，因此被称为节能环保的新技术。该系统可以利用地下浅层的地热资源，从而实现制冷与供热兼顾的空调系统。无论是地下水还是地表水都可以被作为地热资源，利用水的温度相对稳定性，在电能的推动下，冬天将低位热源能量转移到需要供热的地方，夏天可以将室内的温度转移到低位热源中，实现降温的效果。地下空间地源热泵能系统虽然也需要应用电能，但是与燃烧锅炉相比，可以节省超过一半的电能。地源热泵消耗1kW电能，用户可以得到4倍以上的热量。此外，系统温度十分稳定，可以保证室内温度高于10摄氏度且低于25摄氏度，系统运行的费用也只是普通空调系统的60%[2]。

2.2 采光与光导照明系统

作为一种绿色清洁能源，太阳能通过导光管技术在光导照明系统中得到了应用。利用室外采光设备，将外面的自然光收集，并导入光导照明系统中，经过光导管的高效传输，通过散射装置将收集到的自然光发散到地下空间需要照明的位置。在地下空间中应用光导照明系统，不仅可以充分利用太阳能，还能够减少电力资源能耗，并为室内提供较好的采光效果，使无窗地下室拥有足够的光源，有效为地下空间的应用节约电能。

如，某隧道施工建设时，将采光系统放置在隧道的入口处为隧道内部通行采集阳光。该系统的管道使用了Spectralight七彩无极限材料，镜面反射率超过百分之九十，可将外面的光线传输入隧道内部长达15m之远，却又不会明显降低照明水平，实现能量的最小损耗，从而提供不分季节与天气的一致照明，确保驾驶员能更安全的在隧道内通行。

2.3 自然通风系统

地下空间的自然通风系统主要利用了室外环境风力造成的风压与室内温差，二者相互作用产生了热压，从而实现地下空间空气的自动交换。地下空间的自然通风无需消耗额外能量，自然通风系统十分简单，不需要应用复杂的管理方式，且系统具有高效节能的优势特点，可以在地下空间建筑通风中广泛应用。在地下空间中应用自然通风系统可以有效改善室内的空气质量，缓解炎热，提高舒适度，因其高效节能的特点该系统还可以取代传统的空调系统。

地下建筑和地面建筑的围护结构有差异，在设计自然通风系统的时候也要有区分。运用空气对流，负压换气的原理来设计地下空间的自然通风系统，负压风机安装在通风不良的地方，正常工作时,利用机械动能使风机运转,将地下空间内停滞不动的热气、异味、乌烟，在最短的时间内迅速排出室外，同时把室外新鲜的空气和室内进行循环交换,从而达到通风降温改善车间环境的目的。这种通风器设备可以提高地下空间的空气质量，保证自然通风更加顺畅，大面积出风口与进风口可以让室内气流得到一定流速，在热压通风的条件下为室内带来更多自然风。

2.4 暖通空调系统

城市的地下空间除了用于车库以外，还有另一种功能状态，即商场。与车库相比，商场的人口密度较大，人口流动性较高，这对地下空间的空气质量与温度控制提出了较高的要求，其暖通空调系统的应用尤为关键。关于商场地下空间的暖通空调节能技术，具体如下：

①应用新风系统。可以按照地下商场的实际情况确定地下空间新风量，使其满足地下空气质量与节能设计的要求。根据地下商场每日客流量与人流密度情况，进一步确定地下空间的新风量，为了起到节能减排的作用，可以回收排风热。可以使用转轮换热器、板式显热换热器或者热泵实现排风热的回收。

②除湿防潮也是暖通空调系统的一部分。人们需要从节能减排的目标出发，计算地下空间的湿负荷情况，确定参数后根据散热源计算除湿系统相关数据，从而找到降低湿负荷的方式。完成除湿以后还需要再热，可以使用二次回风系统，利用制冷压缩机的排气功能，以冷凝器内的冷却水作为热源，实现地下空间的除湿防潮。

除此之外，还需要对地下空间的空气质量进行控制，确保其空气洁净度符合要求。当地下空间内有了新风后，还需要保证这些新风准确达到相应位置，确保地下空间的空气品质。建议改进空气气流组织，提高地下空间通风换气的效率，具体措施如下。

①在送回风的形式下顶送顶回；

②布置风口时，保持风口送风与回风的有效性；

③选择散热器时，应选择下送流形式的散热器。除此之外，还需要按照新风取风口的实际位置，安装空气过滤设备，定期保养暖通空调系统，提高地下空间的空气洁净度[3]。

3 结语

总而言之，随着社会经济的发展和能源消耗问题的产生，人们意识到了节能减排的重要性，由于城市土地资源日益紧张，充分开发与利用地下空间，有利于建设生态城市。应用先进的节能技术，将地源热泵能系统、光导照明系统、自然通风系统以及暖通空调系统合理应用在地下空间内，有效提高了地下空间的空气质量，实现了资源的高效利用，从而推动了城市地下空间领域的节能设计。