發(fā)布時(shí)間：2022-07-31 10:52:14
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇地下建筑空間探討，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【摘 要】隨著城市化進(jìn)程的不斷加快以及城市人口的不斷增長，城市用地面積變得日益緊張。為了更好的適應(yīng)城市化的進(jìn)程，地下建筑及空間的開發(fā)逐漸受到人們的重視。地下建筑空間的開發(fā)和利用是建設(shè)集約型城市以及實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。本文結(jié)合地下建筑空間特點(diǎn)，對(duì)地下建筑設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題以及如何合理利用等方面展開了全面的分析探討。
【關(guān)鍵詞】地下建筑；空間特點(diǎn)；設(shè)計(jì)；注意問題
1 地下建筑空間的環(huán)境特點(diǎn)分析
1.1 地下建筑易受土壤及其結(jié)構(gòu)的影響
人們的工作與生活通常被建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)分割成不同的部分，建筑工程也是一樣。和一般的建筑工程相比，地下建筑空間更容易受到土壤及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，將相當(dāng)于地面建筑容易受到室外氣候的影響一樣。
1.1.1 土壤或巖體溫度作用
土壤的熱作用與地面自然環(huán)境的熱作用差別很大。一般認(rèn)為從地面到地下10m左右的土壤是依靠太陽供給熱量的。隨著深度的增加,熱量對(duì)土地的影響也相應(yīng)增加。白天,太陽的熱量影響到土壤的很淺的深度,通常在5～7cm 之間,但這種熱量在一個(gè)大約 10m 的深度內(nèi)作持續(xù)的季節(jié)性運(yùn)動(dòng)。土壤隔熱性好而蓄熱量大,因而能在嚴(yán)酷多變的外界氣候條件下保持相對(duì)穩(wěn)定的溫度。土壤的熱穩(wěn)定性使得地下建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)擁有相對(duì)穩(wěn)定的外界溫度, 對(duì)于一些需要恒定季節(jié)性溫度和恒定晝夜溫度的特殊建筑,地下建筑將更具優(yōu)勢(shì)。
1.1.2 土壤或巖體濕度作用
在濕度方面, 地下建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到土壤、巖石、地下水位高低等的影響,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重表面散濕現(xiàn)象,再加上缺少陽光照射,和有效的自然通風(fēng),圍護(hù)結(jié)構(gòu)往往比地面建筑潮濕。
1.2 地下建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境
地下建筑中屬于室內(nèi)的氣候因素主要包括三個(gè)方面:進(jìn)入室內(nèi)的陽光、空氣溫濕度、生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量和水分。
1.2.1 進(jìn)入室內(nèi)的陽光和地上建筑相比，地下建筑由于其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的限制,一般難以通過側(cè)窗獲取陽光,雖然可以通過采光天窗、采光井等方式進(jìn)行自然采光, 但大多數(shù)情況下仍無法與地面建筑相比。自然光線的不足對(duì)地下建筑室內(nèi)環(huán)境造成了不利影響,如潮濕、陰暗。
1.2.2 空氣溫度濕度
地下空間中的空氣溫度隨季節(jié)變化及晝夜變化的波動(dòng)幅度較小,相對(duì)于地面,有著十分明顯的滯后現(xiàn)象。地面溫度變化引起地表層發(fā)生的熱波,由于地下建筑覆蓋層及周圍巖土的衰減作用,對(duì)室內(nèi)空氣溫度影響不大。當(dāng)覆蓋層厚度超過10m,這種影響可忽略不計(jì),這對(duì)創(chuàng)造恒定的室內(nèi)溫度十分有利。在夏季,地下建筑內(nèi)溫度比室外空氣溫度低,室外空氣進(jìn)入地下建筑后,溫度下降,相對(duì)濕度升高,當(dāng)壁面溫度低于露點(diǎn)時(shí),即出現(xiàn)凝結(jié)水,致使地下建筑夏季雨季潮濕問題十分突出。
1.2.3 生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量與水分
地下建筑中的生產(chǎn)活動(dòng)與生活同樣會(huì)散發(fā)熱量和水分。由于地下建筑的封閉性較強(qiáng),很多情況下難以通過自然通風(fēng)排除熱量與濕氣,因此,地下建筑空間內(nèi)的生產(chǎn)和生活過程中所散發(fā)的熱量和水分會(huì)增加地下空間的溫度和濕度。
2 地下建筑的主要能耗分析
分析地下公共建筑的環(huán)境特點(diǎn)及熱工性能可知,其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能優(yōu)于地面建筑,并且不需要遮陽。地下建筑主要能耗主要包括:采光能耗、空調(diào)能耗、動(dòng)力能耗。根據(jù)徐州時(shí)尚大道地下商業(yè)街的能耗進(jìn)行了測(cè)量, 表明最大的能量消耗是在有高制冷負(fù)載的8月份。另一個(gè)最大值是在有高取暖負(fù)載的2月份。年耗能的最大份額是照明,占 45%;第二位是空調(diào)能耗,占 44%;電梯及其他能耗占11%。
可見地下建筑中的采光能耗占的比例巨大,空調(diào)能耗也十分驚人。我國的空調(diào)能耗中,新風(fēng)能耗占空調(diào)能耗的25%-38%,在地下建筑中這個(gè)比例會(huì)更高。因此,自然采光與自然通風(fēng)對(duì)地下建筑的節(jié)能意義重大。
3 地下建筑節(jié)能策略
3.1 充分利用自然采光
在地下建筑中應(yīng)可能地利用自然采光,天然采光不僅節(jié)約了照明能耗, 更重要的是能滿足人們的心理需求。在地下空間可以采用以下多種建筑形式來進(jìn)行自然采光。
3.1.1 天窗式
天窗采光適合于埋深較淺、地面部分為廣場(chǎng)或綠地的地下建筑, 陽光可以通過頂棚的天窗很容易到達(dá)室內(nèi),采光效率高,并可選擇各種形式的天窗,如:平天窗、鋸齒形天窗等。天窗采光適合用于公共建筑和工業(yè)建筑, 如展覽建筑、工業(yè)廠房等。
3.1.2 庭院式
對(duì)于規(guī)模不大的地下建筑,可采用庭院式自然采光。地下建筑的各部分功能圍繞一個(gè)小庭院布置, 并在與庭院相鄰的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上開設(shè)大面積玻璃門窗,從而可以攝取陽光和景觀。庭院式采光方法較適于規(guī)模不大的文化娛樂建筑。
3.1.3 下沉廣場(chǎng)式
對(duì)于城市中面積較大的開敞空間,常常使地面一部分下沉一定高度, 使廣場(chǎng)出現(xiàn)空間形態(tài)變化,并且結(jié)合地下建筑（如地下商業(yè)建筑、地下交通建筑等）形成多層次的復(fù)合空間,同時(shí)還為廣場(chǎng)周圍的地下建筑提供大量的自然光線。
3.1.4 地下中庭式
對(duì)于大深度的地下工程,地下中庭是一種改善空間環(huán)境的重要方法。中庭頂部可以由各種形態(tài)的空間網(wǎng)架加上采光玻璃面構(gòu)成。中庭內(nèi)可以種植植物,布置景觀,從而形成豐富的內(nèi)部空間。因此, 多層地下建筑可以通過共享中庭獲得自然光線以及景觀效果。
3.1.5 技術(shù)應(yīng)用
很多情況下, 地下建筑沒有條件通過天窗、側(cè)窗或中庭等引入自然光線, 此時(shí)就需要采用一些特殊方法將太陽光引入地下空間, 這種采光方法同樣可以使地下空間獲得陽光照明, 從而達(dá)到節(jié)能的目的。常見的方法有: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。
3.2 自然通風(fēng)
自然通風(fēng)是利用室內(nèi)外溫度差所造成的熱壓或風(fēng)力作用所造成的風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)換氣的一種通風(fēng)方式,是對(duì)自然能源的有效開發(fā)和利用。經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的自然通風(fēng), 對(duì)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量和節(jié)約能耗都有重要意義。自然通風(fēng)與建筑設(shè)計(jì)關(guān)系密切,平面布局、風(fēng)井的設(shè)置及風(fēng)帽的選擇等都會(huì)影響自然通風(fēng)效果。
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口人數(shù)的倍增，對(duì)于政府而言，維持城市生活的宜居性是一大挑戰(zhàn)。開發(fā)地下空間對(duì)城市建設(shè)至關(guān)重要，因?yàn)榛A(chǔ)設(shè)施以及各類建筑物的空間布置在常規(guī)的城市規(guī)劃中己經(jīng)越來越難。地下空間的利用為城市的基礎(chǔ)設(shè)施、生活服務(wù)設(shè)施提供了新的空間，且不以消耗寶貴的地面空間為代價(jià)，因此城市可以保留其珍貴的地面公共空間，即使地面利用了，也可以開發(fā)地下空間。此外，城市之外的大規(guī)模國土資源也有很大地下空間開發(fā)利用的潛力。無論是建筑師還是城市規(guī)劃師，現(xiàn)在都在著眼于地下空間的利用，這能使他們?yōu)殚_發(fā)新空間而一展身手。
關(guān)鍵詞：地下建筑空間、設(shè)計(jì)、有效利用
一、前言
地下建筑空間的開發(fā)利用是保證城市可持續(xù)發(fā)展的充分和必要條件。當(dāng)一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展到了一定的程度時(shí)，城市就有了對(duì)地下空間開發(fā)利用的需求，不同的城市規(guī)模和城市擴(kuò)展方式則會(huì)對(duì)城市地下空間的利用方式和開發(fā)規(guī)模有不同的選擇。對(duì)于地下空間的利用，人類己經(jīng)有了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，如用于交通、市政公用設(shè)施、公共服務(wù)、防災(zāi)、生產(chǎn)、儲(chǔ)藏等的各種利用形式，其中用于交通是城市開發(fā)利用地下空間的主要目的。隨著城市發(fā)展要求的不斷提升及施工技術(shù)的不斷完善，大型的地下綜合體己經(jīng)成了未來城市地下空間開發(fā)利用的方向。眾多功能不同的地下設(shè)施構(gòu)筑在一起，對(duì)地下建筑空間的布局也提出了更高的要求。
二、國內(nèi)外地下建筑空間利用現(xiàn)狀
地下空間是有別于傳統(tǒng)的地上空間的，在城市空間的開發(fā)利用上有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。比如地下空間在恒溫性、恒濕性方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在隔熱性、遮光性、氣密性等方面比地上空間更容易做到，在隱蔽性、空間性、安全性等諸多方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于地上空間。
國外在地下空間的利用上也是多方面的、廣泛的，很多設(shè)施被置于地下。通過點(diǎn)、線、面的有機(jī)結(jié)合將城市地下空間組合起來，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。其中生活設(shè)施有地下住宅及復(fù)式住宅，可以節(jié)約采暖、空調(diào)費(fèi)用；城市設(shè)施除地下商業(yè)街、地下鐵、道路隧洞外，還有半地下式大學(xué)，即可以滿足與自然比較協(xié)調(diào)及對(duì)采光的要求，還能兼顧更新城市機(jī)能及節(jié)約能源；貯藏設(shè)施除食品貯藏外，保存放射性廢料的設(shè)施也在研究開發(fā)的規(guī)劃之中；交通設(shè)施有道路隧洞、地下停車場(chǎng)等；而地下核防護(hù)設(shè)施堪稱世界之最。
我國在地下空間利用方面與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大的差距。在60，70年代，我國建設(shè)了一批地下工廠、早期人防工程，同時(shí)期還建造了北京、天津地下鐵道。但大規(guī)模城市地下空間的開發(fā)利用還是近年來的事情，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市功能的需要，發(fā)達(dá)城市加快了開發(fā)和利用城市地下空間的步伐。雖然我國在大規(guī)模城市地下空間的開發(fā)利用上起步較晚，但預(yù)計(jì)規(guī)模和前景巨大，遠(yuǎn)超世界發(fā)達(dá)國家大城市現(xiàn)有的發(fā)展程度。
三、地下建筑空間有效利用的意義
開發(fā)利用城市地下空間對(duì)于城市建設(shè)是至關(guān)重要的，因?yàn)槭芾в诔鞘薪ㄔO(shè)用地的限制，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施以及各類建筑物的空間規(guī)劃己經(jīng)越來越難。地下空間的開發(fā)利用在不以消耗寶貴的地面空間為代價(jià)的前提下，不但為城市的基礎(chǔ)設(shè)施、生活服務(wù)設(shè)施提供了新的空間，還可以為城市保留極其珍貴的地面公共空間。
地下建筑空間的開發(fā)利用對(duì)于城市可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境改善的貢獻(xiàn)是多方面的。如：節(jié)省了大量的自然資源；減少了空氣污染和不必要的視覺和噪音污染；為建設(shè)低耗能、低廢棄城市提高了可能性；地下結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，不易受地震等自然災(zāi)害影響；能改善地面景觀，提高地面環(huán)境質(zhì)量。
地下建筑空間的開發(fā)利用可以為城市提供更好的交通和一些地表無法修建的公用基礎(chǔ)設(shè)施，特別是城市的中心區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。在城市中廣泛開發(fā)利用地下空間可以建立獨(dú)立的通訊和服務(wù)空間層，成為增強(qiáng)城市凝聚力和韌性的關(guān)鍵設(shè)施。相對(duì)于地表高架基礎(chǔ)設(shè)施，地下交通空間的使用可以避免對(duì)城市社會(huì)結(jié)構(gòu)的有害影響。
四、我國地下空間開發(fā)利用存在的問題
1、規(guī)劃體系不完善
在傳統(tǒng)的規(guī)劃體系中，地下建筑公共空間缺乏系統(tǒng)規(guī)劃的指導(dǎo)，需要在地下建筑空間規(guī)劃中進(jìn)行重點(diǎn)研究。地下建筑空間規(guī)劃的主要任務(wù)是統(tǒng)籌協(xié)調(diào)地下公共活動(dòng)、地下道路交通、地下市政、民防等功能系統(tǒng)的關(guān)系，處理好各系統(tǒng)的避讓和銜接，保證各系統(tǒng)順利和高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在地下空間的主要功能系統(tǒng)中，市政、道路交通以及民防均由專業(yè)部門編制專項(xiàng)系統(tǒng)規(guī)劃，指導(dǎo)系統(tǒng)的建設(shè)。地下建筑空間規(guī)劃系統(tǒng)的內(nèi)容、技術(shù)要求均相對(duì)獨(dú)立，城市規(guī)劃主要著眼于專項(xiàng)系統(tǒng)與城市整體系統(tǒng)的銜接，經(jīng)過長期實(shí)踐，己經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的溝通機(jī)制和工作方法，保證專項(xiàng)規(guī)劃的要求可以在城市規(guī)劃中得到合理體現(xiàn)和落實(shí)。而在傳統(tǒng)的城市規(guī)劃體系中，對(duì)于城市公共空間的研究主要針對(duì)地上空間，相關(guān)的規(guī)劃內(nèi)容在公共設(shè)施、綠地、景觀等系統(tǒng)中均有反映，但并不構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)規(guī)劃，使地下公共空間缺少系統(tǒng)性的規(guī)劃指導(dǎo)。因此，在地下空間規(guī)劃中，有必要將地下公共空間作為一個(gè)完整的功能系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。
2、法律體系不健全
談到地下建筑空間的規(guī)劃就不得不提到地下空間利用權(quán)。所謂地下建筑空間利用權(quán)，是指權(quán)利人依法利用地表以下一定范圍的空間并排除他人干擾的權(quán)利，土地作為一種自然資源和社會(huì)財(cái)富，土地是人類賴以生存繁衍的生活載體，也是人類社會(huì)得以發(fā)展的物質(zhì)前提。隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)土地的利用逐漸從地表延及地表上空，而后延至地表以下。但是由于相關(guān)空間利用立法的不完善，我國的地下空間利用處在一個(gè)貌似繁榮實(shí)則無序的紊亂狀態(tài)中，具體表現(xiàn)在：
（1）產(chǎn)權(quán)關(guān)系不明確
由于現(xiàn)行法律未對(duì)地下管線、建筑物、構(gòu)筑物的產(chǎn)權(quán)關(guān)系進(jìn)行明確，投資者建設(shè)地下管線建筑物、構(gòu)筑物后拿不到產(chǎn)權(quán)證，導(dǎo)致城市地下設(shè)施的產(chǎn)權(quán)不清，主體不明確，引發(fā)了很多不必要的糾紛，投資者的相關(guān)權(quán)益無從保障，同時(shí)又給有關(guān)部門的管理工作帶來了困難。
（2）規(guī)劃不統(tǒng)一我國城市地下建筑空間的開發(fā)缺乏統(tǒng)一的、詳細(xì)的規(guī)劃，各行業(yè)按照各自的發(fā)展需要自行建成的地下管線和建筑，缺乏整體性、系統(tǒng)性，上下不協(xié)調(diào)，矛盾較多，綜合效益不明顯。
五、地下建筑空間的設(shè)計(jì)
地下建筑規(guī)劃的根本目的是根據(jù)城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，合理分配城市空間，從而提高人們的生活水平，促使城市健康發(fā)展。當(dāng)代的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)必須將城市地上空間開發(fā)與地下空間開發(fā)相結(jié)合，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，共同促進(jìn)城市發(fā)展。在現(xiàn)代城市的整體規(guī)劃中，城市地下空間的規(guī)劃與設(shè)計(jì)己經(jīng)被規(guī)劃設(shè)計(jì)人員列入城市發(fā)展計(jì)劃當(dāng)中。即便在短期內(nèi)沒有具體實(shí)施的地下建筑空間工程項(xiàng)目，在長期規(guī)劃設(shè)計(jì)中也會(huì)有地下建筑空間工程的計(jì)劃方案。
由于地下建筑空間、與地面空間、上部空間在開發(fā)利用方面存在不同，所以建設(shè)城市地下空間是相當(dāng)有技術(shù)含量的，規(guī)劃時(shí)應(yīng)遵循的大原則如下：首先，應(yīng)符合國家的有關(guān)方針、政策，并且為生產(chǎn)力發(fā)展創(chuàng)造條件；第二，必須從實(shí)際出發(fā)，具體問題具體分析，貫徹勤儉建國的方針；第三，應(yīng)貫徹建設(shè)與環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合的原則，同時(shí)體現(xiàn)出城市的藝術(shù)品位、文化素養(yǎng)、民俗歷史。
六、結(jié)語
地下建筑空間的開發(fā)利用己經(jīng)成了現(xiàn)代城市可持續(xù)發(fā)展的重要保證。作為承擔(dān)城市多種功能的重要場(chǎng)所，地下建筑空間在城市中的開發(fā)利用規(guī)模會(huì)越來越大，但就目前來看，我國在規(guī)劃和開發(fā)利用地下建筑空間的過程中，仍存在很多問題，因此在今后的開發(fā)利用過程中，詳細(xì)調(diào)查、充分論證是規(guī)劃和決策的重要保證。另外，我國在地下建筑空間權(quán)屬的確定上還存在立法滯后的現(xiàn)象，這將在很大程度上限制我國對(duì)地下建筑空間的利用和發(fā)展。我們應(yīng)充分借鑒國外發(fā)達(dá)城市對(duì)地下建筑空間開發(fā)利用的成功經(jīng)驗(yàn)，努力提升我國開發(fā)利用地下建筑空間的水平。
1外向性空間。
外向空間的本質(zhì)是利用不同位置所創(chuàng)造的空間之間相互交融，在擴(kuò)大整體空間容積的同時(shí)又進(jìn)一步削弱了地下空間中會(huì)帶來給使用群體心理方面的不利因素。外向空間的營造有以下幾種途徑:
a．水平方向的交融。在地下建筑中利用多種元素和材質(zhì)，例如玻璃墻、鏡面或透明玻璃等，對(duì)空間進(jìn)行水平方向的界定，使其具有一定的視覺通透性，形成良好的面向建筑內(nèi)部、中庭甚至更遠(yuǎn)方向的景觀滲透。
b．垂直方向的交融。空間的融會(huì)貫通可以通過樓梯、夾層、中庭等豎向空間使地下建筑內(nèi)部空間數(shù)層之間相互穿插。
2動(dòng)態(tài)性空間。
在地下建筑空間中，可以營造動(dòng)態(tài)來對(duì)地下空間進(jìn)行破解。動(dòng)態(tài)性空間的營造可以使用這些手法:
a．徑直利用固有的一些建筑內(nèi)含動(dòng)態(tài)元素，例如將一些觀景電梯、垂直扶梯等交通動(dòng)向功能放在中庭中，再配合流水、動(dòng)態(tài)雕塑等要素來制造出流動(dòng)的空間效果。
b．利用使用者的活動(dòng)本身。對(duì)使用群體活動(dòng)的流線進(jìn)行一定的組織，能夠在建筑中衍生出一個(gè)人為的“人看人”的空間。
c．光影。光線在不同時(shí)段當(dāng)中被照射進(jìn)來產(chǎn)生的光影效果，可以給地下空間帶來一定的變化和動(dòng)感。使得空間有多重復(fù)合的效果。在地下建筑空間的設(shè)計(jì)要素中，重點(diǎn)分成以下幾個(gè)部分:
1)下沉式庭院。
下沉式庭院能夠?yàn)榈叵陆ㄖ臻g提供陽光、景觀及和其他空間的橫向縱向聯(lián)系，并在建筑內(nèi)部加強(qiáng)方向感。并且從地下建筑空間之中能夠享受一些外向性的庭院也可以帶給使用群體舒適感受。對(duì)于下沉式庭院適用尺寸的確定取決于它所預(yù)期達(dá)成的功能特點(diǎn)。若想使下沉式庭院成為地下建筑的主要休閑處和構(gòu)成深刻印象的地方，那么首先就應(yīng)考慮使中庭規(guī)模盡可能地?cái)U(kuò)大。而如果只是希望眼睛能聚焦于遠(yuǎn)處，那么寬度達(dá)到5m左右就能滿足要求。在確定尺度之后，還應(yīng)在下沉式庭院中創(chuàng)造出良好景觀。這些景觀應(yīng)當(dāng)有這幾個(gè)特征:內(nèi)容豐富，可以包括建筑外立面、天空、地平線等，盡量利用自然景象。在下沉式庭院中廣泛應(yīng)用綠化是比較理想的。植物可柔化由硬性材料構(gòu)成的庭院圍合界面，與此同時(shí)還能加強(qiáng)下沉式庭院作為一個(gè)過渡體的形象。人自身在下沉式庭院中的活動(dòng)也能構(gòu)成景觀，因此為鼓勵(lì)人們進(jìn)入到其中就應(yīng)當(dāng)提供可滿足休憩、就餐、娛樂等功能設(shè)施，提高庭院易達(dá)程度，并將其放在活動(dòng)流線與開放區(qū)域的交集部分，使主要行走通道毗鄰下沉式庭院，這能使人們?cè)诘叵陆ㄖ臻g中活動(dòng)時(shí)察覺到其存在，并有機(jī)會(huì)從其中大量穿過。
2)中庭空間。
在地下建筑中，中庭空間是一種常用的設(shè)計(jì)要素。它常常成為地下建筑空間中的優(yōu)秀地標(biāo)，并構(gòu)建出整個(gè)地下建筑的內(nèi)在形象。由于其外向發(fā)射的空間特征，人們往往在很短的體驗(yàn)時(shí)間內(nèi)就能從中庭空間里感受良多，這使得建筑的設(shè)計(jì)理念更易于被接受。與此同時(shí)，在一個(gè)內(nèi)向封閉空間環(huán)境中，多種釋放信息必須通過在豎向樓層分離的體察中才能得到。中庭可以是主要活動(dòng)動(dòng)線的一部分，可以是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它可以內(nèi)含標(biāo)志物或自身就是一個(gè)標(biāo)志物。
3)獨(dú)特區(qū)域。
在大型地下建筑空間中應(yīng)營造具有明顯特征的區(qū)域來加強(qiáng)方向感，而富含個(gè)性的空間也能令建筑自身更與眾不同。在功能比較單一的地下建筑中，區(qū)域可以用地點(diǎn)來區(qū)分(如在南端或在較高一層)，或是與建筑的某個(gè)明顯特征相掛鉤(如圍繞有綠化的邊庭)，但不管采取何種手段，這個(gè)區(qū)域應(yīng)能被明確地表現(xiàn)。除此之外，還可以在某個(gè)較大區(qū)域中劃分若干個(gè)個(gè)性化的較小區(qū)域。在地下建筑空間設(shè)計(jì)中，應(yīng)制造出簡單明了的室內(nèi)格局以加強(qiáng)方向感，并應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)出不同的應(yīng)急出口，空間應(yīng)營造清晰的形象以彌補(bǔ)外部景象的缺乏，在室內(nèi)外環(huán)境中提供視覺上的連續(xù)性，提供愉悅的室內(nèi)環(huán)境體驗(yàn)。
作者：陽海輝單位：南華大學(xué)設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院
摘 要:地下建筑的熱工環(huán)境與地面建筑有著諸多不同,因此在建筑耗能方面也有其特殊性。從地下建筑的熱工環(huán)境入手,分析了地下建筑的耗能特點(diǎn),并從自然采光、自然通風(fēng)、可再生能源利用三方面提出針對(duì)地下建筑的節(jié)能策略。
關(guān)鍵詞:地下建筑;熱工環(huán)境;節(jié)能策略
1引言
隨著地下建筑的不斷發(fā)展,城市里出現(xiàn)了多種功能類型的建筑形式,如:從公共建筑、交通建筑、辦公建筑、體育建筑以及居住建筑等。人類在地下建筑中的活動(dòng)日益增加。我們一方面需要改善地下建筑內(nèi)部空間環(huán)境,使其達(dá)到一定的舒適度標(biāo)準(zhǔn),從而保障地下建筑的正常運(yùn)行,另一方面也要有效控制地下建筑的運(yùn)行能耗,節(jié)約運(yùn)行成本。
地下建筑空間環(huán)境與地面建筑相比較,有非常顯著的特點(diǎn),其中包含了一些有利因素與不利因素。我們?cè)趯?duì)地下建筑空間進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),需要根據(jù)地下建筑空間的特點(diǎn),有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2地下建筑熱工環(huán)境分析
地下建筑空間環(huán)境受到室外和室內(nèi)的雙重?zé)釢褡饔谩Ｅc地面建筑不同的是,地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所接觸的是土壤或巖石,而不是地面環(huán)境中的太陽輻射、室外空氣的溫濕度、風(fēng)、雨、雪等。土壤或巖石對(duì)地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用與地下建筑的熱工性能有密切關(guān)聯(lián)。
2.1地下建筑室外熱濕環(huán)境
建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)將人們的生活與工作空間分為室內(nèi)和室外兩部分,對(duì)地下建筑而言,土壤對(duì)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響便相當(dāng)于室外氣候?qū)Φ孛娼ㄖ挠绊憽?
2.1.1土壤或巖體溫度作用
土壤的熱作用與地面自然環(huán)境的熱作用差別很大。一般認(rèn)為從地面到地下10m左右的土壤是依靠太陽供給熱量的。隨著深度的增加,熱量對(duì)土地的影響也相應(yīng)增加。白天,太陽的熱量影響到土壤的很淺的深度,通常在5～7cm之間,但這種熱量在一個(gè)大約10m的深度內(nèi)作持續(xù)的季節(jié)性運(yùn)動(dòng)[1]。土壤隔熱性好而蓄熱量大,因而能在嚴(yán)酷多變的外界氣候條件下保持相對(duì)穩(wěn)定的溫度。土壤的熱穩(wěn)定性使得地下建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)擁有相對(duì)穩(wěn)定的外界溫度,對(duì)于一些需要恒定季節(jié)性溫度和恒定晝夜溫度的特殊建筑,地下建筑將更具優(yōu)勢(shì)。
2.1.2土壤或巖體濕度作用
在濕度方面,地下建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到土壤、巖石、地下水位高低等的影響,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重表面散濕現(xiàn)象,再加上缺少陽光照射,和有效的自然通風(fēng),圍護(hù)結(jié)構(gòu)往往比地面建筑潮濕。
2.2地下建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境
地下建筑中屬于室內(nèi)的氣候因素主要包括三個(gè)方面:進(jìn)入室內(nèi)的陽光、空氣溫濕度、生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量和水分。
2.2.1進(jìn)入室內(nèi)的陽光
地下建筑由于其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的限制,一般難以通過側(cè)窗獲取陽光,雖然可以通過采光天窗、采光井等方式進(jìn)行自然采光,但大多數(shù)情況下仍無法與地面建筑相比。自然光線的不足對(duì)地下建筑室內(nèi)環(huán)境造成了不利影響,如潮濕、陰暗。
2.2.2空氣溫度濕度
地下空間中的空氣溫度隨季節(jié)變化及晝夜變化的波動(dòng)幅度較小,相對(duì)于地面,有著十分明顯的滯后現(xiàn)象。地面溫度變化引起地表層發(fā)生的熱波,由于地下建筑覆蓋層及周圍巖土的衰減作用,對(duì)室內(nèi)空氣溫度影響不大。當(dāng)覆蓋層厚度超過10m,這種影響可忽略不計(jì),這對(duì)創(chuàng)造恒定的室內(nèi)溫度十分有利。
在夏季,地下建筑內(nèi)溫度比室外空氣溫度低,室外空氣進(jìn)入地下建筑后,溫度下降,相對(duì)濕度升高,當(dāng)壁面溫度低于露點(diǎn)時(shí),即出現(xiàn)凝結(jié)水,致使地下建筑夏季雨季潮濕問題十分突出。
2.2.3生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量與水分
地下建筑中的生產(chǎn)活動(dòng)與生活同樣會(huì)散發(fā)熱量和水分。由于地下建筑的封閉性較強(qiáng),很多情況下難以通過自然通風(fēng)排除熱量與濕氣,因此,地下建筑空間內(nèi)的生產(chǎn)和生活過程中所散發(fā)的熱量和水分會(huì)增加地下空間的溫度和濕度。
3地下建筑的主要能耗分析
分析地下公共建筑的環(huán)境特點(diǎn)及熱工性能可知,其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能優(yōu)于地面建筑,并且不需要遮陽。地下建筑主要能耗主要包括:采光能耗、空調(diào)能耗、動(dòng)力能耗。根據(jù)徐州時(shí)尚大道地下商業(yè)街的能耗進(jìn)行了測(cè)量,表明最大的能量消耗是在有高制冷負(fù)載的8月份。另一個(gè)最大值是在有高取暖負(fù)載的2月份。年耗能的最大份額是照明,占45%;第二位是空調(diào)能耗,占44%;電梯及其他能耗占11% (見圖1) 。
可見地下建筑中的采光能耗占的比例巨大,空調(diào)能耗也十分驚人。我國的空調(diào)能耗中,新風(fēng)能耗占空調(diào)能耗的25%-38%[2],在地下建筑中這個(gè)比例會(huì)更高。因此,自然采光與自然通風(fēng)對(duì)地下建筑的節(jié)能意義重大。
4地下建筑節(jié)能策略
4.1 充分利用自然采光
在地下建筑中應(yīng)可能地利用自然采光,天然采光不僅節(jié)約了照明能耗,更重要的是能滿足人們的心理需求。在地下空間可以采用以下多種建筑形式來進(jìn)行自然采光。
4.1.1天窗式
天窗采光適合于埋深較淺、地面部分為廣場(chǎng)或綠地的地下建筑,陽光可以通過頂棚的天窗很容易到達(dá)室內(nèi),采光效率高,并可選擇各種形式的天窗,如:平天窗、鋸齒形天窗等。天窗采光適合用于公共建筑和工業(yè)建筑,如展覽建筑、工業(yè)廠房等。
4.1.2 庭院式
對(duì)于規(guī)模不大的地下建筑,可采用庭院式自然采光。地下建筑的各部分功能圍繞一個(gè)小庭院布置,并在與庭院相鄰的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上開設(shè)大面積玻璃門窗,從而可以攝取陽光和景觀。
庭院式采光方法較適于規(guī)模不大的文化娛樂建筑。
4.1.3下沉廣場(chǎng)式
對(duì)于城市中面積較大的開敞空間,常常使地面一部分下沉一定高度,使廣場(chǎng)出現(xiàn)空間形態(tài)變化,并且結(jié)合地下建筑(如地下商業(yè)建筑、地下交通建筑等)形成多層次的復(fù)合空間,同時(shí)還為廣場(chǎng)周圍的地下建筑提供大量的自然光線。
4.1.4 地下中庭式
對(duì)于大深度的地下工程,地下中庭是一種改善空間環(huán)境的重要方法。中庭頂部可以由各種形態(tài)的空間網(wǎng)架加上采光玻璃面構(gòu)成。中庭內(nèi)可以種植植物,布置景觀,從而形成豐富的內(nèi)部空間。因此,多層地下建筑可以通過共享中庭獲得自然光線以及景觀效果。
4.1.5 技術(shù)應(yīng)用
很多情況下,地下建筑沒有條件通過天窗、側(cè)窗或中庭等引入自然光線,此時(shí)就需要采用一些特殊方法將太陽光引入地下空間,這種采光方法同樣可以使地下空間獲得陽光照明,從而達(dá)到節(jié)能的目的[3]。常見的方法有:導(dǎo)光管采光(如圖2)、棱鏡導(dǎo)光裝置、光導(dǎo)纖維、光電效應(yīng)間接采光等。
4.2自然通風(fēng)
自然通風(fēng)是利用室內(nèi)外溫度差所造成的熱壓或風(fēng)力作用所造成的風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)換氣的一種通風(fēng)方式,是對(duì)自然能源的有效開發(fā)和利用。經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的自然通風(fēng),對(duì)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量和節(jié)約能耗都有重要意義。自然通風(fēng)與建筑設(shè)計(jì)關(guān)系密切,平面布局、風(fēng)井的設(shè)置及風(fēng)帽的選擇等都會(huì)影響自然通風(fēng)效果。
4.2.1 平面布局
平面布局決定著自然通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)路組織,直接影響自然通風(fēng)效率。風(fēng)路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是如何將新風(fēng)引入地下建筑,與室內(nèi)空氣進(jìn)行置換后排出室外。在布置地下建筑平面時(shí)應(yīng)盡量保證風(fēng)路暢通,減少死角,避免氣流短路。
4.2.2 風(fēng)井設(shè)置
在地下建筑設(shè)計(jì)中,中庭的應(yīng)用十分普遍。中庭受到陽光照射,會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng),產(chǎn)生熱壓作用,有利于空氣排出。因此我們可以將其作為排風(fēng)風(fēng)井,必要時(shí)設(shè)置機(jī)械裝置,輔助排風(fēng)(如圖3)。
進(jìn)風(fēng)井應(yīng)根據(jù)自然通風(fēng)的風(fēng)路組織需求,圍繞作為排風(fēng)井的中庭設(shè)置。進(jìn)風(fēng)井風(fēng)口部分應(yīng)該考慮周圍地面環(huán)境的影響,避開有空氣污染的位置,同時(shí)要加裝空氣凈化裝置[4]。為了有利于空氣進(jìn)入,可以在風(fēng)口內(nèi)部設(shè)置冷卻裝置,促使空氣下沉。風(fēng)口要盡量利用風(fēng)壓,根據(jù)需要安裝進(jìn)風(fēng)型風(fēng)帽或排風(fēng)型風(fēng)帽。
5可再生能源利用
可再生能源利用是近年來的熱點(diǎn)。可再生能源包括風(fēng)能、太陽能、生物能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿?它對(duì)環(huán)境無害或危害很小,資源分布廣泛,適宜就地開發(fā)利用。適合在地下建筑中使用的可再生能源主要有太陽能利用、風(fēng)能利用和地?zé)崮芾谩?
5.1 太陽能應(yīng)用
通過建筑設(shè)計(jì)手段和技術(shù)手段,可以利用太陽能為地下建筑提供自然照明。有條件接受較多陽光照射的地下建筑,同樣可以借鑒地上建筑利用太陽能的方式,為內(nèi)部空間提供采暖所需的熱量。例如在共享中庭內(nèi)部設(shè)置太陽能集熱裝置,在冬季為地下建筑冬季采暖提供熱量補(bǔ)充,在夏季可以起到除濕的作用。
5.2 風(fēng)能利用
風(fēng)能的利用主要有兩方面:一是通過風(fēng)壓作用輔助地下建筑空間進(jìn)行自然通風(fēng),二是通過風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電裝置要求有較好的風(fēng)力資源,常見的做法是將發(fā)電裝置至于高處,因此適宜應(yīng)用在附建于高層建筑的地下建筑。風(fēng)力發(fā)電裝置可安裝在地面建筑頂部,以捕獲得更多的風(fēng)力資源,但必須控制噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響。
5.3 地源熱泵應(yīng)用
地源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比有很多不同,如不需要冷卻塔、不需要鍋爐、不需要機(jī)房等,這些特點(diǎn)有利于地源熱泵系統(tǒng)在地下建筑中的應(yīng)用,但同時(shí)也需要增加一些設(shè)備和投資,如土壤熱交換器、循環(huán)水泵、低溫型熱泵機(jī)組等。對(duì)于較深的地下建筑,有足夠的空間敷設(shè)土壤熱交換器,非常適合用地源熱泵系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)[5]。
6結(jié)語
地下建筑的應(yīng)用日趨廣泛,人們?cè)谄渲械幕顒?dòng)逐漸增多,能耗問題不容忽視。建筑師在方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮節(jié)能因素,將節(jié)能設(shè)計(jì)作為方案設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。我們要通過借鑒先進(jìn)的生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)方法,結(jié)合地下建筑的特點(diǎn),有針對(duì)性地進(jìn)行研究,在保證舒適度的同時(shí),最大限度地降低建筑能耗。
隨著地下建筑的不斷發(fā)展,城市里出現(xiàn)了多種功能類型的建筑形式,如:從公共建筑、交通建筑、辦公建筑、體育建筑以及居住建筑等。人類在地下建筑中的活動(dòng)日益增加。我們一方面需要改善地下建筑內(nèi)部空間環(huán)境,使其達(dá)到一定的舒適度標(biāo)準(zhǔn),從而保障地下建筑的正常運(yùn)行,另一方面也要有效控制地下建筑的運(yùn)行能耗,節(jié)約運(yùn)行成本。
地下建筑空間環(huán)境與地面建筑相比較,有非常顯著的特點(diǎn),其中包含了一些有利因素與不利因素。我們?cè)趯?duì)地下建筑空間進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí),需要根據(jù)地下建筑空間的特點(diǎn),有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2地下建筑熱工環(huán)境分析
地下建筑空間環(huán)境受到室外和室內(nèi)的雙重?zé)釢褡饔谩Ｅc地面建筑不同的是,地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)所接觸的是土壤或巖石,而不是地面環(huán)境中的太陽輻射、室外空氣的溫濕度、風(fēng)、雨、雪等。土壤或巖石對(duì)地下建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用與地下建筑的熱工性能有密切關(guān)聯(lián)。
2.1地下建筑室外熱濕環(huán)境
建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)將人們的生活與工作空間分為室內(nèi)和室外兩部分,對(duì)地下建筑而言,土壤對(duì)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響便相當(dāng)于室外氣候?qū)Φ孛娼ㄖ挠绊憽?
2.1.1土壤或巖體溫度作用
土壤的熱作用與地面自然環(huán)境的熱作用差別很大。一般認(rèn)為從地面到地下10m左右的土壤是依靠太陽供給熱量的。隨著深度的增加,熱量對(duì)土地的影響也相應(yīng)增加。白天,太陽的熱量影響到土壤的很淺的深度,通常在5～7cm之間,但這種熱量在一個(gè)大約10m的深度內(nèi)作持續(xù)的季節(jié)性運(yùn)動(dòng)[1]。土壤隔熱性好而蓄熱量大,因而能在嚴(yán)酷多變的外界氣候條件下保持相對(duì)穩(wěn)定的溫度。土壤的熱穩(wěn)定性使得地下建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)擁有相對(duì)穩(wěn)定的外界溫度,對(duì)于一些需要恒定季節(jié)性溫度和恒定晝夜溫度的特殊建筑,地下建筑將更具優(yōu)勢(shì)。
2.1.2土壤或巖體濕度作用
在濕度方面,地下建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到土壤、巖石、地下水位高低等的影響,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重表面散濕現(xiàn)象,再加上缺少陽光照射,和有效的自然通風(fēng),圍護(hù)結(jié)構(gòu)往往比地面建筑潮濕。
2.2地下建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境
地下建筑中屬于室內(nèi)的氣候因素主要包括三個(gè)方面:進(jìn)入室內(nèi)的陽光、空氣溫濕度、生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量和水分。
2.2.1進(jìn)入室內(nèi)的陽光
地下建筑由于其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的限制,一般難以通過側(cè)窗獲取陽光,雖然可以通過采光天窗、采光井等方式進(jìn)行自然采光,但大多數(shù)情況下仍無法與地面建筑相比。自然光線的不足對(duì)地下建筑室內(nèi)環(huán)境造成了不利影響,如潮濕、陰暗。
2.2.2空氣溫度濕度
地下空間中的空氣溫度隨季節(jié)變化及晝夜變化的波動(dòng)幅度較小,相對(duì)于地面,有著十分明顯的滯后現(xiàn)象。地面溫度變化引起地表層發(fā)生的熱波,由于地下建筑覆蓋層及周圍巖土的衰減作用,對(duì)室內(nèi)空氣溫度影響不大。當(dāng)覆蓋層厚度超過10m,這種影響可忽略不計(jì),這對(duì)創(chuàng)造恒定的室內(nèi)溫度十分有利。
在夏季,地下建筑內(nèi)溫度比室外空氣溫度低,室外空氣進(jìn)入地下建筑后,溫度下降,相對(duì)濕度升高,當(dāng)壁面溫度低于露點(diǎn)時(shí),即出現(xiàn)凝結(jié)水,致使地下建筑夏季雨季潮濕問題十分突出。
2.2.3生產(chǎn)和生活所散發(fā)的熱量與水分
地下建筑中的生產(chǎn)活動(dòng)與生活同樣會(huì)散發(fā)熱量和水分。由于地下建筑的封閉性較強(qiáng),很多情況下難以通過自然通風(fēng)排除熱量與濕氣,因此,地下建筑空間內(nèi)的生產(chǎn)和生活過程中所散發(fā)的熱量和水分會(huì)增加地下空間的溫度和濕度。
3地下建筑的主要能耗分析
分析地下公共建筑的環(huán)境特點(diǎn)及熱工性能可知,其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能優(yōu)于地面建筑,并且不需要遮陽。地下建筑主要能耗主要包括:采光能耗、空調(diào)能耗、動(dòng)力能耗。根據(jù)徐州時(shí)尚大道地下商業(yè)街的能耗進(jìn)行了測(cè)量,表明最大的能量消耗是在有高制冷負(fù)載的8月份。另一個(gè)最大值是在有高取暖負(fù)載的2月份。年耗能的最大份額是照明,占45%;第二位是空調(diào)能耗,占44%;電梯及其他能耗占11%(見圖1)。
可見地下建筑中的采光能耗占的比例巨大,空調(diào)能耗也十分驚人。我國的空調(diào)能耗中,新風(fēng)能耗占空調(diào)能耗的25%-38%[2],在地下建筑中這個(gè)比例會(huì)更高。因此,自然采光與自然通風(fēng)對(duì)地下建筑的節(jié)能意義重大。
4地下建筑節(jié)能策略
4.1充分利用自然采光
在地下建筑中應(yīng)可能地利用自然采光,天然采光不僅節(jié)約了照明能耗,更重要的是能滿足人們的心理需求。在地下空間可以采用以下多種建筑形式來進(jìn)行自然采光。
4.1.1天窗式
天窗采光適合于埋深較淺、地面部分為廣場(chǎng)或綠地的地下建筑,陽光可以通過頂棚的天窗很容易到達(dá)室內(nèi),采光效率高,并可選擇各種形式的天窗,如:平天窗、鋸齒形天窗等。天窗采光適合用于公共建筑和工業(yè)建筑,如展覽建筑、工業(yè)廠房等。
4.1.2庭院式
對(duì)于規(guī)模不大的地下建筑,可采用庭院式自然采光。地下建筑的各部分功能圍繞一個(gè)小庭院布置,并在與庭院相鄰的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上開設(shè)大面積玻璃門窗,從而可以攝取陽光和景觀。
庭院式采光方法較適于規(guī)模不大的文化娛樂建筑。
4.1.3下沉廣場(chǎng)式
對(duì)于城市中面積較大的開敞空間,常常使地面一部分下沉一定高度,使廣場(chǎng)出現(xiàn)空間形態(tài)變化,并且結(jié)合地下建筑(如地下商業(yè)建筑、地下交通建筑等)形成多層次的復(fù)合空間,同時(shí)還為廣場(chǎng)周圍的地下建筑提供大量的自然光線。
4.1.4地下中庭式
對(duì)于大深度的地下工程,地下中庭是一種改善空間環(huán)境的重要方法。中庭頂部可以由各種形態(tài)的空間網(wǎng)架加上采光玻璃面構(gòu)成。中庭內(nèi)可以種植植物,布置景觀,從而形成豐富的內(nèi)部空間。因此,多層地下建筑可以通過共享中庭獲得自然光線以及景觀效果。
4.1.5技術(shù)應(yīng)用
很多情況下,地下建筑沒有條件通過天窗、側(cè)窗或中庭等引入自然光線,此時(shí)就需要采用一些特殊方法將太陽光引入地下空間,這種采光方法同樣可以使地下空間獲得陽光照明,從而達(dá)到節(jié)能的目的[3]。常見的方法有:導(dǎo)光管采光(如圖2)、棱鏡導(dǎo)光裝置、光導(dǎo)纖維、光電效應(yīng)間接采光等。
4.2自然通風(fēng)
自然通風(fēng)是利用室內(nèi)外溫度差所造成的熱壓或風(fēng)力作用所造成的風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)換氣的一種通風(fēng)方式,是對(duì)自然能源的有效開發(fā)和利用。經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的自然通風(fēng),對(duì)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量和節(jié)約能耗都有重要意義。自然通風(fēng)與建筑設(shè)計(jì)關(guān)系密切,平面布局、風(fēng)井的設(shè)置及風(fēng)帽的選擇等都會(huì)影響自然通風(fēng)效果。
4.2.1平面布局
平面布局決定著自然通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)路組織,直接影響自然通風(fēng)效率。風(fēng)路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是如何將新風(fēng)引入地下建筑,與室內(nèi)空氣進(jìn)行置換后排出室外。在布置地下建筑平面時(shí)應(yīng)盡量保證風(fēng)路暢通,減少死角,避免氣流短路。
4.2.2風(fēng)井設(shè)置
在地下建筑設(shè)計(jì)中,中庭的應(yīng)用十分普遍。中庭受到陽光照射,會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng),產(chǎn)生熱壓作用,有利于空氣排出。因此我們可以將其作為排風(fēng)風(fēng)井,必要時(shí)設(shè)置機(jī)械裝置,輔助排風(fēng)(如圖3)。
進(jìn)風(fēng)井應(yīng)根據(jù)自然通風(fēng)的風(fēng)路組織需求,圍繞作為排風(fēng)井的中庭設(shè)置。進(jìn)風(fēng)井風(fēng)口部分應(yīng)該考慮周圍地面環(huán)境的影響,避開有空氣污染的位置,同時(shí)要加裝空氣凈化裝置[4]。為了有利于空氣進(jìn)入,可以在風(fēng)口內(nèi)部設(shè)置冷卻裝置,促使空氣下沉。風(fēng)口要盡量利用風(fēng)壓,根據(jù)需要安裝進(jìn)風(fēng)型風(fēng)帽或排風(fēng)型風(fēng)帽。
5可再生能源利用
可再生能源利用是近年來的熱點(diǎn)。可再生能源包括風(fēng)能、太陽能、生物能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿?它對(duì)環(huán)境無害或危害很小,資源分布廣泛,適宜就地開發(fā)利用。適合在地下建筑中使用的可再生能源主要有太陽能利用、風(fēng)能利用和地?zé)崮芾谩?
5.1太陽能應(yīng)用
通過建筑設(shè)計(jì)手段和技術(shù)手段,可以利用太陽能為地下建筑提供自然照明。有條件接受較多陽光照射的地下建筑,同樣可以借鑒地上建筑利用太陽能的方式,為內(nèi)部空間提供采暖所需的熱量。例如在共享中庭內(nèi)部設(shè)置太陽能集熱裝置,在冬季為地下建筑冬季采暖提供熱量補(bǔ)充,在夏季可以起到除濕的作用。
5.2風(fēng)能利用
風(fēng)能的利用主要有兩方面:一是通過風(fēng)壓作用輔助地下建筑空間進(jìn)行自然通風(fēng),二是通過風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電裝置要求有較好的風(fēng)力資源,常見的做法是將發(fā)電裝置至于高處,因此適宜應(yīng)用在附建于高層建筑的地下建筑。風(fēng)力發(fā)電裝置可安裝在地面建筑頂部,以捕獲得更多的風(fēng)力資源,但必須控制噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響。
5.3地源熱泵應(yīng)用
地源熱泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比有很多不同,如不需要冷卻塔、不需要鍋爐、不需要機(jī)房等,這些特點(diǎn)有利于地源熱泵系統(tǒng)在地下建筑中的應(yīng)用,但同時(shí)也需要增加一些設(shè)備和投資,如土壤熱交換器、循環(huán)水泵、低溫型熱泵機(jī)組等。對(duì)于較深的地下建筑,有足夠的空間敷設(shè)土壤熱交換器,非常適合用地源熱泵系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)[5]。
6結(jié)語
地下建筑的應(yīng)用日趨廣泛,人們?cè)谄渲械幕顒?dòng)逐漸增多,能耗問題不容忽視。建筑師在方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮節(jié)能因素,將節(jié)能設(shè)計(jì)作為方案設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。我們要通過借鑒先進(jìn)的生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)方法,結(jié)合地下建筑的特點(diǎn),有針對(duì)性地進(jìn)行研究,在保證舒適度的同時(shí),最大限度地降低建筑能耗。
