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摘要:地下空间作为城市的战略性空间资源，为人类创造了休闲购物、停车、人防工事等空间。 然而相比于地面建筑，地下空间的环境质量是困扰其发展的一个难题。当前大多采用机械通风及人工照明的方式改善地下建筑的空气环境，这使得能耗费用太高，与今天提倡可持续发展和生态建筑的理念相悖。
关键词: 地下空间；自然通风及采光；节能；地域性设计
开发地下空间的紧迫性：
随着城市化进程的加速及土地供应的紧张，地下空间被引起重视，其被充分利用对提高土地利用率、保存农业用地、扩充基础设施容量、缓解城市中心密度、改善城市生态意义重大。目前，城市地下空间的开发深度已达30m左右，据估计，只开发占城市总面积1/3的地下空间，就等于全部城市地面建筑的容积。总之，充分利用地下空间将具有良好的环境效益、社会效益、经济效益。
二、地下空间环境存在的问题：
1、自然通风及采光不足。地下空间因完全处于地下，经常出现光线昏暗、各种异味令人不悦、建筑材料挥发致有害气体较多、潮湿导致墙面霉菌等问题。
2、噪音强度大，内部环境缺乏生气。在地下空间环境中，部分声音因不容易被吸收而产生回音，令人烦躁不安，如地铁运行及人群流动带来的混合噪音。同时因与自然环境隔绝、内部景观规划视觉效果较差，地下空间生硬、冷酷的感觉让人难以忍受。
3、人性化设计不细致，艺术水准较低。如今地下空间中基本都设置了盲道，但忽略了行动不便的人的出行，表现在地面空间与地下空间转换的地方辅助设施缺失。同时由于位于地面以下的空间没有相对参照物，正确辨别信息难度较大。
三、地下建筑主要能耗分析：
地下建筑主要能耗包括采光能耗、空调能耗、动力能耗。根据能耗测量表明最大的能耗是在有高制冷负载的8月份及高取暖负载的2月份。年耗能的最大份额是照明,占45%；其次是空调能耗，占44%；电梯及其他能耗占11%。可见地下建筑中的采光能耗及空调能耗占的比例巨大。据统计我国的空调能耗中,新风能耗占空调能耗的25%-38%,在地下建筑中这个比例会更高。因此,自然采光与自然通风对地下建筑的节能意义重大，为创造节能及舒适怡人、满足人心理及生理需求的自然环境，可在地下空间设计中采用以下建筑形式来进行自然采光。
充分利用自然采光的有效设计方法
1.1庭院式
庭院式自然采光适用于规模不大的地下建筑，在这一建筑形式中，地下建筑的各部分功能围绕庭院布置，同时在与庭院相邻的围护结构上开设大面积玻璃门窗以摄取景观和阳光。庭院式采光方法较适于规模不大的文化娱乐建筑。
1.2天窗式
天窗式适合于埋深较浅，地面部分为广场或绿地的地下建筑中，在该种建筑形式中，阳光通过顶棚的天窗到达室内，采光效率高。尤其是在公共建筑和工业建筑中，如展览建筑、工业厂房等，宜采用天窗这一采光方式。
1.3地下中庭式
地下中庭是改善大深度地下工程空间环境的有效手段。中庭顶部可由形态各异的空间网架和采光玻璃面构成。中庭内可种植植物，布置景观，从而形成丰富的内部空间。因此，多层地下建筑通常通过共享中庭以获得自然光线及景观效果。
1.4下沉广场式
对于城市中面积较大的开敞空间，通常使地面一部分下沉至一定高度，以使广场出现空间形态变化，并结合地下建筑（如地下商业建筑、地下交通建筑等）形成多层次的复合空间，同时还可为广场周围的地下建筑提供大量的自然光线。
1.5技术应用
某些情况下，地下建筑不具备通过天窗、侧窗或中庭等引入自然光线的条件，此时就需要采用特定技术（如通过导光管、棱镜导光装置、光导纤维、光电效应等）将太阳光引入地下空间，从而使地下空间获得阳光照明，以此达到节能目的。
2、自然通风
地下空间较为密闭的客观现实决定了地下建筑的空气环境质量不容乐观，因此必须加强自然通风，以创造有良好空气清洁度，合适的温度、湿度及气流速度的空间环境。自然通风与建筑设计关系密切，平面布局、风井的设置及风帽的选择等都会影响自然通风效果，而且对改善室内空气质量和节约能耗意义重大。
2.1平面布局
平面布局与自然通风系统的风路组织关系密切，其设计是否合理将直接影响自然通风效率。风路设计的重点是将新风引入地下建筑，以便与室内空气进行置换后排出室外，这就要求建筑师在布置地下建筑平面时，要尽量保证风路畅通，以减少死角，避免气流短路。
2.2风井设置
地下建筑的中庭受到阳光照射会产生温室效应，产生热压作用将空气排出，因此可将其作为排风风井。进风井应根据自然通风的风路组织需求围绕作为排风井的中庭设置，进风井风口部分应考虑周围地面环境的影响，避开有空气污染的位置并加装空气净化装置（如在风口内部设置冷却装置促使空气下沉将更有利于空气进入），另外风口要尽量利用风压，根据需要安装进风型风帽或排风型风帽。
3、营造舒适的过渡空间
地下空間出入口是地面空间向地下空间的过渡空间，其设计方式的好坏直接影响人的心理感受。目前通常采用在出入口处用楼梯、自动扶梯及通透玻璃做雨棚的方式，自然光透过雨棚进入通道内，这样在消除了地上到地下不适感的同时，也创造了舒适愉快的环境。
4、选择合适的照度及光源
我国已颁布了《建筑采光设计标准》和《建筑照明设计标准》，要求按不同建筑、不同用途的房间或场所分别实行不同的照度要求，包括居住建筑、公共建筑、工业建筑和公用场所的照明设计照度均有标准值，设计需严格按照标准执行。
5、构建宜人的声环境
地下空间隔绝地面的噪声效果良好，受地面噪声影响不大，内部噪声源主要是一些设备机械，如排污泵、排水泵、供水泵、空调机等，在进行地下空间设计时应考虑这些设施所造成的噪音并采取有效措施将其降低。
6、引入优美的园林绿化
将绿化引入地下空间可增加地下空间的地面感，有助于地下空间与地面或外部空间自然过渡，同时促进了空间的限定与分隔，减少了人的不良心理反应，改善了地下空间的生态环境，满足了人们回归大自然的心理需求。
7、体现地域性历史人文特色及文化性
以济南为例，济南是历史文化名城，是“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”的古城，城内散布着深宅大院、大街小巷，堪称“一宅一院皆历史，一街一巷皆文化”，如瑞蚨祥的店面设计，青砖墙、木质门窗等富含地方特色，是难得的设计素材。总之，充分利用现代装饰材料，提炼当地传统建筑文化符号并运用在设计中，是增强设计的地域性及人心理归属感的有效方法。
四、小结：
地下建筑的应用日趋广泛,在我们这样能源紧缺的国家，能耗问题必须被引起重视，这就要求建筑师在方案设计的阶段就应把节能设计作为方案设计的一个重要组成部分去考虑，优化设计方案，积极采用新技术、新材料、新工艺、新设备。同时，国家有关部门应出台强有力的法规政策，提高对节能减排工作的约束，在保证空间环境舒适度的同时,最大限度地降低建筑能耗。
参考文献：
[1] 吉迪恩 S 格兰尼.城市地下空间设计[M]中国建筑工业出版社.
[2]陈延川 城市地下建筑声环境设计标准初议[J] 地下空间.1997.6
[3] 刘柯，鲍家声.光纤采光照明系统在建筑中的应用[J]南方建筑
[4]郭春信.地下空间自然通风[M].中国建筑工业出版社.1994.
[5] 黄强. 城市地下空间开发利用关键技术指南[M]中国建筑工业出版社.
[6]周丽霞 论地铁空间设计的人文关怀装饰.2007.3
[7] 赵阜东，陈保健，焦冠然. 地下建筑可持续性设计方法 -地下建筑自然通风设计研究 [J]. 地下空间与工程学报2006,(04):532-538.
关键词: 地下空间；自然通风及采光；节能；地域性设计
开发地下空间的紧迫性：
随着城市化进程的加速及土地供应的紧张，地下空间被引起重视，其被充分利用对提高土地利用率、保存农业用地、扩充基础设施容量、缓解城市中心密度、改善城市生态意义重大。目前，城市地下空间的开发深度已达30m左右，据估计，只开发占城市总面积1/3的地下空间，就等于全部城市地面建筑的容积。总之，充分利用地下空间将具有良好的环境效益、社会效益、经济效益。
二、地下空间环境存在的问题：
1、自然通风及采光不足。地下空间因完全处于地下，经常出现光线昏暗、各种异味令人不悦、建筑材料挥发致有害气体较多、潮湿导致墙面霉菌等问题。
2、噪音强度大，内部环境缺乏生气。在地下空间环境中，部分声音因不容易被吸收而产生回音，令人烦躁不安，如地铁运行及人群流动带来的混合噪音。同时因与自然环境隔绝、内部景观规划视觉效果较差，地下空间生硬、冷酷的感觉让人难以忍受。
3、人性化设计不细致，艺术水准较低。如今地下空间中基本都设置了盲道，但忽略了行动不便的人的出行，表现在地面空间与地下空间转换的地方辅助设施缺失。同时由于位于地面以下的空间没有相对参照物，正确辨别信息难度较大。
三、地下建筑主要能耗分析：
地下建筑主要能耗包括采光能耗、空调能耗、动力能耗。根据能耗测量表明最大的能耗是在有高制冷负载的8月份及高取暖负载的2月份。年耗能的最大份额是照明,占45%；其次是空调能耗，占44%；电梯及其他能耗占11%。可见地下建筑中的采光能耗及空调能耗占的比例巨大。据统计我国的空调能耗中,新风能耗占空调能耗的25%-38%,在地下建筑中这个比例会更高。因此,自然采光与自然通风对地下建筑的节能意义重大，为创造节能及舒适怡人、满足人心理及生理需求的自然环境，可在地下空间设计中采用以下建筑形式来进行自然采光。
充分利用自然采光的有效设计方法
1.1庭院式
庭院式自然采光适用于规模不大的地下建筑，在这一建筑形式中，地下建筑的各部分功能围绕庭院布置，同时在与庭院相邻的围护结构上开设大面积玻璃门窗以摄取景观和阳光。庭院式采光方法较适于规模不大的文化娱乐建筑。
1.2天窗式
天窗式适合于埋深较浅，地面部分为广场或绿地的地下建筑中，在该种建筑形式中，阳光通过顶棚的天窗到达室内，采光效率高。尤其是在公共建筑和工业建筑中，如展览建筑、工业厂房等，宜采用天窗这一采光方式。
1.3地下中庭式
地下中庭是改善大深度地下工程空间环境的有效手段。中庭顶部可由形态各异的空间网架和采光玻璃面构成。中庭内可种植植物，布置景观，从而形成丰富的内部空间。因此，多层地下建筑通常通过共享中庭以获得自然光线及景观效果。
1.4下沉广场式
对于城市中面积较大的开敞空间，通常使地面一部分下沉至一定高度，以使广场出现空间形态变化，并结合地下建筑（如地下商业建筑、地下交通建筑等）形成多层次的复合空间，同时还可为广场周围的地下建筑提供大量的自然光线。
1.5技术应用
某些情况下，地下建筑不具备通过天窗、侧窗或中庭等引入自然光线的条件，此时就需要采用特定技术（如通过导光管、棱镜导光装置、光导纤维、光电效应等）将太阳光引入地下空间，从而使地下空间获得阳光照明，以此达到节能目的。
2、自然通风
地下空间较为密闭的客观现实决定了地下建筑的空气环境质量不容乐观，因此必须加强自然通风，以创造有良好空气清洁度，合适的温度、湿度及气流速度的空间环境。自然通风与建筑设计关系密切，平面布局、风井的设置及风帽的选择等都会影响自然通风效果，而且对改善室内空气质量和节约能耗意义重大。
2.1平面布局
平面布局与自然通风系统的风路组织关系密切，其设计是否合理将直接影响自然通风效率。风路设计的重点是将新风引入地下建筑，以便与室内空气进行置换后排出室外，这就要求建筑师在布置地下建筑平面时，要尽量保证风路畅通，以减少死角，避免气流短路。
2.2风井设置
地下建筑的中庭受到阳光照射会产生温室效应，产生热压作用将空气排出，因此可将其作为排风风井。进风井应根据自然通风的风路组织需求围绕作为排风井的中庭设置，进风井风口部分应考虑周围地面环境的影响，避开有空气污染的位置并加装空气净化装置（如在风口内部设置冷却装置促使空气下沉将更有利于空气进入），另外风口要尽量利用风压，根据需要安装进风型风帽或排风型风帽。
3、营造舒适的过渡空间
地下空間出入口是地面空间向地下空间的过渡空间，其设计方式的好坏直接影响人的心理感受。目前通常采用在出入口处用楼梯、自动扶梯及通透玻璃做雨棚的方式，自然光透过雨棚进入通道内，这样在消除了地上到地下不适感的同时，也创造了舒适愉快的环境。
4、选择合适的照度及光源
我国已颁布了《建筑采光设计标准》和《建筑照明设计标准》，要求按不同建筑、不同用途的房间或场所分别实行不同的照度要求，包括居住建筑、公共建筑、工业建筑和公用场所的照明设计照度均有标准值，设计需严格按照标准执行。
5、构建宜人的声环境
地下空间隔绝地面的噪声效果良好，受地面噪声影响不大，内部噪声源主要是一些设备机械，如排污泵、排水泵、供水泵、空调机等，在进行地下空间设计时应考虑这些设施所造成的噪音并采取有效措施将其降低。
6、引入优美的园林绿化
将绿化引入地下空间可增加地下空间的地面感，有助于地下空间与地面或外部空间自然过渡，同时促进了空间的限定与分隔，减少了人的不良心理反应，改善了地下空间的生态环境，满足了人们回归大自然的心理需求。
7、体现地域性历史人文特色及文化性
以济南为例，济南是历史文化名城，是“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”的古城，城内散布着深宅大院、大街小巷，堪称“一宅一院皆历史，一街一巷皆文化”，如瑞蚨祥的店面设计，青砖墙、木质门窗等富含地方特色，是难得的设计素材。总之，充分利用现代装饰材料，提炼当地传统建筑文化符号并运用在设计中，是增强设计的地域性及人心理归属感的有效方法。
四、小结：
地下建筑的应用日趋广泛,在我们这样能源紧缺的国家，能耗问题必须被引起重视，这就要求建筑师在方案设计的阶段就应把节能设计作为方案设计的一个重要组成部分去考虑，优化设计方案，积极采用新技术、新材料、新工艺、新设备。同时，国家有关部门应出台强有力的法规政策，提高对节能减排工作的约束，在保证空间环境舒适度的同时,最大限度地降低建筑能耗。
参考文献：
[1] 吉迪恩 S 格兰尼.城市地下空间设计[M]中国建筑工业出版社.
[2]陈延川 城市地下建筑声环境设计标准初议[J] 地下空间.1997.6
[3] 刘柯，鲍家声.光纤采光照明系统在建筑中的应用[J]南方建筑
[4]郭春信.地下空间自然通风[M].中国建筑工业出版社.1994.
[5] 黄强. 城市地下空间开发利用关键技术指南[M]中国建筑工业出版社.
[6]周丽霞 论地铁空间设计的人文关怀装饰.2007.3
[7] 赵阜东，陈保健，焦冠然. 地下建筑可持续性设计方法 -地下建筑自然通风设计研究 [J]. 地下空间与工程学报2006,(04):532-538.