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[摘 要]随着建筑行业的快速发展，人们越来越注重对地下空间的利用，地下建筑的热湿环境也越来越被人们所重视。本文通过参考国内外学者对于这些问题的研究论文，总结出当前国内外学者对于地下建筑研究的现状和研究所集中的方面，并发现研究中存在的不足，以便我们能更好的解决这一问题。
[关键词]热湿环境；热舒适；节能
中图分类号：S353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0122-02
0 前言
人们利用地下空间的历史悠久，利用目的和形式繁多。譬如，我国古代黄河流域的黄土高原地区就有横洞式住宅开挖，称为“窑洞”。进入现代社会后，地铁、城市公共事业管道等地下空间利用已成为城市地下空间利用的主流。而现代社会越来越注重环境的舒适性，地下建筑环境的舒适性主要包括热湿环境、风环境、还有光环境。当然除了使地下建筑达到一定的舒适度标准，保障地下建筑的正常运行，另一方面也要有效控制地下建筑的运行能耗，节约运行成本。
1 地下建筑热湿环境的研究
（1）围护结构的传热过程研究
地下建筑围护结构传热过程是一个不稳定过程。地下建筑围护结构传热主要受室内的空气温度变化的影响，还受地表温度周期性变化的影响。地温的变化既受大气温度的影响，又受埋深的影响。地温随着深度的增加而衰减和延迟。
文献[1]按地表温度年周期变化对地下建筑围护结构传热量影响大小将其分为深埋和浅埋两类。一般当地下建筑覆盖层厚度大于6～7M时，地表面温度年周期性变化对地下建筑围护结构传热的影响可以忽略不计，并对深埋和浅埋的地下建筑壁面传热给出了不同的计算公式。
忻尚杰等人[2]提出在地下建筑围护结构原件上获取有关信息，用传热反问题原理确定外围结构热特性参数。用该方法确定热特性（导热系数与导温系数），在平板导热仪及地下建筑模型中进行测定结果的比较，论证方法的可行性及工程的适用性。
彭梦珑等人[3]使用Fluent软件对洞室岩壁的非稳态传热进行了计算。根据实例计算得出：间歇通风条件下岩壁热流通量达到稳定所需的时间约为1个月，并比较了不同风速和不同岩体材料時，洞室壁温和室温随时间的变化状况，为深埋地下洞室岩壁的热负荷计算提供了参考。
W.Maref等[4]建立了三维传热模型的理论及数值方法，并选择Implicit Spline Method作为解决方法，以不同材料的温度分布测量检验了模型的有效性。然后将该模型用于估计侧面热流的影响，同时给出了简要的实验细节并给出了模型验证结果。
（2）围护结构传湿过程研究
建筑围护结构有散湿，且不受太阳的照射，所以地下建筑比地面建筑潮湿。在夏季，室内温度比室外温度低。室外空气进入地下建筑后，温度下降，相对湿度升高，当壁面温度低于露点时，就有凝结不出现。因此正确分析和计算地下建筑的散湿量，是暖通空调设计的一个重要依据。
赵平歌[5]通过我国部分城市地下工程湿度环境调查结果，探讨了地下工程潮湿的原因，指出通过合理计算湿负荷并采取一定的防潮除湿措施是改善地下空间内部湿度环境的重要途径。
程绍仁[6]以地下建筑维护管理的内容为重点，论述了地下建筑内潮湿的原因及各种湿源散湿量的计算方法，并给出了地下建筑防潮除湿的方法。
胡铁山[7]通过对各季节无量纲准则式的分析，讨论了地下建筑在通风时壁面和空气之间热湿耦合对流传递过程中对流换热和对流传质的影响关系。
ELmrothA[8]分析了地道内湿空气的特性，提出了以湿交换系数来计算地面水分蒸发量的建议。目前有很多研究人员在使用这种方法。
Trethowen[9]在实验室通过对地面水分蒸发所作的实验，获得了一些实测结果。但实验时控制实验对象表面条件和消除实验区域内潜热的影响是很困难的。
根据以上的分析可以发现，对于地下建筑热湿环境的研究，现有的模型理论都有一定的局限性，对地下建筑围护结构和空气的对流传湿过程对室内湿负荷的影响的研究相对较少。从对流换热和对流传湿相互影响的角度，研究地下建筑壁面和空气的热湿耦合对流传递就更少。地下建筑壁面和空气的热湿耦合传递涉及多方面因素，在通风的情况下，对围护结构在温度场、湿度场和空气流动场耦合情况下的热湿传递规律研究还不是很完善。
2 地下建筑热湿环境的评价
地下建筑热湿环境的评价主要是由人体热舒适来决定，而人体热舒适可以由PMV，PPD来得出。影响热舒适最主要的四个环境参数是空气温度、平均辐射温度、空气流速、空气湿度。它们综合作用于人体，决定了人是否感到舒适。还有人体因素对舒适度的影响，它们包括：生理因素、服装因素、心理因素、地区差别。
郭春信、马吉民[10]利用Fanger教授的人体热舒适方程和PMV-PPD指标体系研究发现，地下空间壁面温度高的南方地区，地下工程室内设计温度应比壁面温度低的北方地区取值低。
李松和丁力行[11]通过对影响地下商场的热舒适环境因素的分析，给出了地下商场环境质量和空气品质的评价依据，指出气流组织对地下商场的热舒适性有重要的影响。
李文杰等[12]以重庆市区地下商场A和B为对象，采用环境测试与问卷调查的研究方法，分析了地下商场室内热湿环境、光环境、声环境及空气品质的现状与存在的问题，并对地下商场的建筑环境进行综合分析，提出改善地下商场建筑环境的措施。
HouXueyuan[14]介绍了在上海对地下空间利用领域的研究，对地下空间环境和这种环境对人的心理、生理特征、工作效率和健康产生的影响进行了阐述。
从以上研究中可以看出，由于地下建筑不受太阳辐射作用，其室内热环境（尤其是辐射温度、湿度）与地上空间差异较大，地上空间热舒适性研究得出的相关结论是否适用于地下空间有待验证。因此，对地下空间热舒适性进行调查研究显得非常必要。 3 地下建筑节能策略
地下建筑的主要能耗包括：采光能耗、空调能耗、动力能耗。年耗能的最大份额是照明，占45%；第二位是空调能耗，占44%；电梯及其它能耗占11%。而在我国的空调能耗中，新风能耗占空调能耗的25%-38%，在地下建筑中比例会更高。
胡世华[15]用计算软件模拟了西安市某服装城地下与地面空调房间内的流场和温度场，通过模拟结果比较了地下建筑与地面建筑的空调能耗。通过地下与地面商场的工程实例简要对比了地下建筑与地面建筑的能耗。
刘文杰等[16]针对地下建筑的运行能耗问题的特殊性，指出地下建筑节能的途径、性能性方法和规定性指标。性能性方法的实施依赖于专门针对地下建筑的能耗分析软件；规定性指标方面则主要探讨地下建筑的自然通风和防潮设计。
朱培根等人[17]分析了水源热泵、水源—空气源热泵空调系统的热力特性，认为地下建筑中采用水源热泵、水源—空气源热泵空调系统比常规空调系统热效率高，且有助于减少能耗。
吴利军和季翔[18]从地下建筑的热工环境入手，分析了地下建筑的耗能特点，并从自然采光、自然通风、可再生能源利用三方面提出针对地下建筑的节能策略。
Kazuhiro Fukuyo[19]利用CFD和模拟研究了工位空调系统对地铁站的空调系统的负荷和乘客的热舒适性的影响，并与在常规空调系统下的空调负荷和乘客热舒适性进行比较，得出工位空调有效的改善了热舒适性和减少了空调负荷。
上述研究显示，减少地下建筑能耗可以从研究地下建筑的热工环境、空调系统的选择和减少空调负荷入手，我们可以通过软件模拟和现场实测来对比分析得出适合不同地下建筑的节能策略。但现在关于地下建筑节能方面的研究仍不是很多，需要我们共同去努力探索。
4 结语
基于地下建筑不同于地面建筑的特性我们需要对热湿环境进一步的研究，从根本上改善地下建筑的热湿环境。通过热舒适性评价来对地下建筑的环境进行综合分析，提出改善地下建筑热湿环境的有效措施。最后，在营造良好的地下建筑环境的基础上，我们也需要控制建筑能耗，针对地下建筑的特性通过模拟和实测研究出有实际意义的节能策略。
参考文献
[1] 束昱.地下建筑空间资源的开发与利用，上海：同济大学出版社，2002，1～9，100～131.
[2] 忻尚杰，王国杰，茅靳丰.测定地下建筑围护结构热特性的新方法[J].解放军理工大学学报，2000.1（4）：64-68.
[3] 彭梦珑，黄敬远，丁力行，杨中.深埋地下建筑岩壁耦合传热过程的动态计算[J].2007，23（6）：37-40.
[4] W.Maref， M.C. Swinton， M.K.Kunmaran， M.T.Bamberg. Three-dimensional analysis of thermal resistance of exterior basement insulation systems（EIBS）.Building and Environment，2001，36：407-419.
[5] 赵平歌.地下建筑的防潮除湿研究[J].地下空间与工程日报，2007，3：（6）：987-989.
[6] 程绍仁.地下工程防潮除湿.北京：国防工业出版社.1990，6：1-73.
[7] 胡铁山.地下建筑热湿环境与热湿耦合对流传递模型研究[S].重庆大学，2006.
[8] Elmroth A. Crawl space foundation. Construction Research， Stockholm， 1975，Report
[9] Trethowen HA. Three surveys of subfloor moisture in New Zealand. ASHRAE Technical Data BUlletin， Louisiana，1994，10（3）：65～76.
[10] 郭春信，马吉民.用PMV-PPD指标体系研究地下空间空气温度标准[J].暖通空调，1996.
[11] 丁力行，于宏，李松.地下商场热舒适环境分析[J].长沙铁道学院学报，2003，21（4）：43-46.
[12] 李文杰，苗高杨，周鑫志.重慶市地下商场建筑环境调查与分析[J].规划与设计，2012，8（11）：11-13.
[13] Hou Xueyuan，Su Yu. The urban underground space environment and human performance？. Tunnelling and Underground Space Technology，1988：193-200.
[14] 胡世华.地下建筑物与地面建筑物空调节能分析研究[S].长安大学，2009
[15] 刘文杰，缪小平，程宝义，马喜斌，吴立中.地下建筑节能设计浅析[J].工业建筑，2009，39（2）：67-71.
[16] 朱培，茅靳丰.水源热泵空调系统在地下建筑中应用的研究[J].暖通空调，2002，32（6）：90-91.
[17] 吴利军，季翔.地下建筑空间节能策略研究[J].
[18] Kazuhiro Fukuyo. Application of computational fluid dynamics and pedestrian-behavior simulations to the design of task-ambient air-conditioning systems of a subway station.Energy，2006，（31）：706-718.
作者简介
吴梓煊（1993.08--）男，湖北省咸宁市人，硕士，供热供燃气、通风及空调工程专业。
[关键词]热湿环境；热舒适；节能
中图分类号：S353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0122-02
0 前言
人们利用地下空间的历史悠久，利用目的和形式繁多。譬如，我国古代黄河流域的黄土高原地区就有横洞式住宅开挖，称为“窑洞”。进入现代社会后，地铁、城市公共事业管道等地下空间利用已成为城市地下空间利用的主流。而现代社会越来越注重环境的舒适性，地下建筑环境的舒适性主要包括热湿环境、风环境、还有光环境。当然除了使地下建筑达到一定的舒适度标准，保障地下建筑的正常运行，另一方面也要有效控制地下建筑的运行能耗，节约运行成本。
1 地下建筑热湿环境的研究
（1）围护结构的传热过程研究
地下建筑围护结构传热过程是一个不稳定过程。地下建筑围护结构传热主要受室内的空气温度变化的影响，还受地表温度周期性变化的影响。地温的变化既受大气温度的影响，又受埋深的影响。地温随着深度的增加而衰减和延迟。
文献[1]按地表温度年周期变化对地下建筑围护结构传热量影响大小将其分为深埋和浅埋两类。一般当地下建筑覆盖层厚度大于6～7M时，地表面温度年周期性变化对地下建筑围护结构传热的影响可以忽略不计，并对深埋和浅埋的地下建筑壁面传热给出了不同的计算公式。
忻尚杰等人[2]提出在地下建筑围护结构原件上获取有关信息，用传热反问题原理确定外围结构热特性参数。用该方法确定热特性（导热系数与导温系数），在平板导热仪及地下建筑模型中进行测定结果的比较，论证方法的可行性及工程的适用性。
彭梦珑等人[3]使用Fluent软件对洞室岩壁的非稳态传热进行了计算。根据实例计算得出：间歇通风条件下岩壁热流通量达到稳定所需的时间约为1个月，并比较了不同风速和不同岩体材料時，洞室壁温和室温随时间的变化状况，为深埋地下洞室岩壁的热负荷计算提供了参考。
W.Maref等[4]建立了三维传热模型的理论及数值方法，并选择Implicit Spline Method作为解决方法，以不同材料的温度分布测量检验了模型的有效性。然后将该模型用于估计侧面热流的影响，同时给出了简要的实验细节并给出了模型验证结果。
（2）围护结构传湿过程研究
建筑围护结构有散湿，且不受太阳的照射，所以地下建筑比地面建筑潮湿。在夏季，室内温度比室外温度低。室外空气进入地下建筑后，温度下降，相对湿度升高，当壁面温度低于露点时，就有凝结不出现。因此正确分析和计算地下建筑的散湿量，是暖通空调设计的一个重要依据。
赵平歌[5]通过我国部分城市地下工程湿度环境调查结果，探讨了地下工程潮湿的原因，指出通过合理计算湿负荷并采取一定的防潮除湿措施是改善地下空间内部湿度环境的重要途径。
程绍仁[6]以地下建筑维护管理的内容为重点，论述了地下建筑内潮湿的原因及各种湿源散湿量的计算方法，并给出了地下建筑防潮除湿的方法。
胡铁山[7]通过对各季节无量纲准则式的分析，讨论了地下建筑在通风时壁面和空气之间热湿耦合对流传递过程中对流换热和对流传质的影响关系。
ELmrothA[8]分析了地道内湿空气的特性，提出了以湿交换系数来计算地面水分蒸发量的建议。目前有很多研究人员在使用这种方法。
Trethowen[9]在实验室通过对地面水分蒸发所作的实验，获得了一些实测结果。但实验时控制实验对象表面条件和消除实验区域内潜热的影响是很困难的。
根据以上的分析可以发现，对于地下建筑热湿环境的研究，现有的模型理论都有一定的局限性，对地下建筑围护结构和空气的对流传湿过程对室内湿负荷的影响的研究相对较少。从对流换热和对流传湿相互影响的角度，研究地下建筑壁面和空气的热湿耦合对流传递就更少。地下建筑壁面和空气的热湿耦合传递涉及多方面因素，在通风的情况下，对围护结构在温度场、湿度场和空气流动场耦合情况下的热湿传递规律研究还不是很完善。
2 地下建筑热湿环境的评价
地下建筑热湿环境的评价主要是由人体热舒适来决定，而人体热舒适可以由PMV，PPD来得出。影响热舒适最主要的四个环境参数是空气温度、平均辐射温度、空气流速、空气湿度。它们综合作用于人体，决定了人是否感到舒适。还有人体因素对舒适度的影响，它们包括：生理因素、服装因素、心理因素、地区差别。
郭春信、马吉民[10]利用Fanger教授的人体热舒适方程和PMV-PPD指标体系研究发现，地下空间壁面温度高的南方地区，地下工程室内设计温度应比壁面温度低的北方地区取值低。
李松和丁力行[11]通过对影响地下商场的热舒适环境因素的分析，给出了地下商场环境质量和空气品质的评价依据，指出气流组织对地下商场的热舒适性有重要的影响。
李文杰等[12]以重庆市区地下商场A和B为对象，采用环境测试与问卷调查的研究方法，分析了地下商场室内热湿环境、光环境、声环境及空气品质的现状与存在的问题，并对地下商场的建筑环境进行综合分析，提出改善地下商场建筑环境的措施。
HouXueyuan[14]介绍了在上海对地下空间利用领域的研究，对地下空间环境和这种环境对人的心理、生理特征、工作效率和健康产生的影响进行了阐述。
从以上研究中可以看出，由于地下建筑不受太阳辐射作用，其室内热环境（尤其是辐射温度、湿度）与地上空间差异较大，地上空间热舒适性研究得出的相关结论是否适用于地下空间有待验证。因此，对地下空间热舒适性进行调查研究显得非常必要。 3 地下建筑节能策略
地下建筑的主要能耗包括：采光能耗、空调能耗、动力能耗。年耗能的最大份额是照明，占45%；第二位是空调能耗，占44%；电梯及其它能耗占11%。而在我国的空调能耗中，新风能耗占空调能耗的25%-38%，在地下建筑中比例会更高。
胡世华[15]用计算软件模拟了西安市某服装城地下与地面空调房间内的流场和温度场，通过模拟结果比较了地下建筑与地面建筑的空调能耗。通过地下与地面商场的工程实例简要对比了地下建筑与地面建筑的能耗。
刘文杰等[16]针对地下建筑的运行能耗问题的特殊性，指出地下建筑节能的途径、性能性方法和规定性指标。性能性方法的实施依赖于专门针对地下建筑的能耗分析软件；规定性指标方面则主要探讨地下建筑的自然通风和防潮设计。
朱培根等人[17]分析了水源热泵、水源—空气源热泵空调系统的热力特性，认为地下建筑中采用水源热泵、水源—空气源热泵空调系统比常规空调系统热效率高，且有助于减少能耗。
吴利军和季翔[18]从地下建筑的热工环境入手，分析了地下建筑的耗能特点，并从自然采光、自然通风、可再生能源利用三方面提出针对地下建筑的节能策略。
Kazuhiro Fukuyo[19]利用CFD和模拟研究了工位空调系统对地铁站的空调系统的负荷和乘客的热舒适性的影响，并与在常规空调系统下的空调负荷和乘客热舒适性进行比较，得出工位空调有效的改善了热舒适性和减少了空调负荷。
上述研究显示，减少地下建筑能耗可以从研究地下建筑的热工环境、空调系统的选择和减少空调负荷入手，我们可以通过软件模拟和现场实测来对比分析得出适合不同地下建筑的节能策略。但现在关于地下建筑节能方面的研究仍不是很多，需要我们共同去努力探索。
4 结语
基于地下建筑不同于地面建筑的特性我们需要对热湿环境进一步的研究，从根本上改善地下建筑的热湿环境。通过热舒适性评价来对地下建筑的环境进行综合分析，提出改善地下建筑热湿环境的有效措施。最后，在营造良好的地下建筑环境的基础上，我们也需要控制建筑能耗，针对地下建筑的特性通过模拟和实测研究出有实际意义的节能策略。
参考文献
[1] 束昱.地下建筑空间资源的开发与利用，上海：同济大学出版社，2002，1～9，100～131.
[2] 忻尚杰，王国杰，茅靳丰.测定地下建筑围护结构热特性的新方法[J].解放军理工大学学报，2000.1（4）：64-68.
[3] 彭梦珑，黄敬远，丁力行，杨中.深埋地下建筑岩壁耦合传热过程的动态计算[J].2007，23（6）：37-40.
[4] W.Maref， M.C. Swinton， M.K.Kunmaran， M.T.Bamberg. Three-dimensional analysis of thermal resistance of exterior basement insulation systems（EIBS）.Building and Environment，2001，36：407-419.
[5] 赵平歌.地下建筑的防潮除湿研究[J].地下空间与工程日报，2007，3：（6）：987-989.
[6] 程绍仁.地下工程防潮除湿.北京：国防工业出版社.1990，6：1-73.
[7] 胡铁山.地下建筑热湿环境与热湿耦合对流传递模型研究[S].重庆大学，2006.
[8] Elmroth A. Crawl space foundation. Construction Research， Stockholm， 1975，Report
[9] Trethowen HA. Three surveys of subfloor moisture in New Zealand. ASHRAE Technical Data BUlletin， Louisiana，1994，10（3）：65～76.
[10] 郭春信，马吉民.用PMV-PPD指标体系研究地下空间空气温度标准[J].暖通空调，1996.
[11] 丁力行，于宏，李松.地下商场热舒适环境分析[J].长沙铁道学院学报，2003，21（4）：43-46.
[12] 李文杰，苗高杨，周鑫志.重慶市地下商场建筑环境调查与分析[J].规划与设计，2012，8（11）：11-13.
[13] Hou Xueyuan，Su Yu. The urban underground space environment and human performance？. Tunnelling and Underground Space Technology，1988：193-200.
[14] 胡世华.地下建筑物与地面建筑物空调节能分析研究[S].长安大学，2009
[15] 刘文杰，缪小平，程宝义，马喜斌，吴立中.地下建筑节能设计浅析[J].工业建筑，2009，39（2）：67-71.
[16] 朱培，茅靳丰.水源热泵空调系统在地下建筑中应用的研究[J].暖通空调，2002，32（6）：90-91.
[17] 吴利军，季翔.地下建筑空间节能策略研究[J].
[18] Kazuhiro Fukuyo. Application of computational fluid dynamics and pedestrian-behavior simulations to the design of task-ambient air-conditioning systems of a subway station.Energy，2006，（31）：706-718.
作者简介
吴梓煊（1993.08--）男，湖北省咸宁市人，硕士，供热供燃气、通风及空调工程专业。