暖通工程在地下空间建筑中的应用探讨

暖通工程在地下空间建筑中的应用探讨

谭盛昌

身份证号码：441900198310040015

摘要：本文旨在探讨暖通工程在地下空间建筑中的应用，重点关注其系统类型、特点、施工技术以及运行维护。随着城市化进程的加快，地下空间的开发与利用日益增多，暖通工程作为保障地下建筑环境舒适性的重要组成部分，其设计与实施面临着独特的挑战。本文将详细阐述地源热泵、冷却塔与空调系统、通风与排烟系统以及智能控制系统的应用，并探讨施工技术与维护策略，旨在为地下空间建筑暖通工程提供理论与实践参考，以实现高效、节能、环保的地下建筑环境。

关键字：地下空间，暖通工程，热环境，能源效率

引言：随着城市化进程的加速，土地资源日益紧缺，地下空间的开发与利用成为了解决城市空间问题的有效途径。地下建筑如地铁站、地下商业街、停车场、防空设施等，已成为现代城市不可或缺的部分。与此对地下空间舒适度和环境质量的要求也随之提高，暖通工程在此背景下显得尤为重要。暖通工程，即供热、通风与空调工程，是确保地下空间内空气质量、温度、湿度等环境因素达到适宜水平的关键。由于地下空间的特殊性，如缺乏自然通风、湿度大、温差明显等，合理的暖通设计不仅影响着使用者的健康和舒适感，还直接关系到能源效率和环境保护。

1、 地下空间建筑暖通系统的类型与特点

1.1 地源热泵系统

地源热泵系统是地下空间建筑中常见的一种高效能源利用方式。通过利用地下稳定的温度，这种系统可以在冬季提取地热能为建筑供暖，夏季则将建筑内的热量转移到地下，实现冷却。地源热泵通常包括地下埋管换热器、热泵机组和室内末端装置。其优点在于能源利用效率高，运行成本低，且对环境影响小。但安装地源热泵系统需要较大的地下空间和前期较高的投资成本。

1.2 冷却塔与空调系统

冷却塔是大型空调系统的重要组成部分，特别是在地下建筑中，由于缺乏自然通风，冷却塔的作用更为关键。冷却塔通过蒸发散热，将建筑物内产生的热量排出，维持空调系统的有效运行。地下建筑中的冷却塔通常设计为封闭或半封闭结构，以适应地下环境。这种系统虽然能提供高效的冷却，但需要考虑噪声控制和水质维护，以确保长期稳定运行[1]。

1.3 通风与排烟系统

地下空间的通风和排烟系统是保证人员安全和空气质量的关键。这些系统通常包括送风和排风设备，以及在紧急情况下用于排除烟雾的装置。在设计时，需要考虑到火灾、有毒气体泄漏等紧急情况，确保在灾害发生时能迅速排出有害气体，同时保证新鲜空气的供应。通风系统的设计需要兼顾节能和安全，可能包括机械通风和自然通风的结合。

1.4 智能控制系统

在现代地下建筑中，智能控制系统是暖通系统不可或缺的一部分。这些系统通过集成传感器、自动化设备和数据分析，可以实时监测和调节室内环境，如温度、湿度、空气质量等。智能控制系统可以实现远程操作，自动调节设备运行，优化能效，同时减少人工干预的需求。通过预测性维护和故障检测，智能系统能提前识别并解决问题，降低维护成本，提高系统的可靠性和舒适性。

2、 暖通工程在地下空间建筑中的施工技术

2.1 管道安装与布线

地下空间建筑的暖通系统中，管道安装与布线是至关重要的步骤。在设计阶段，工程师需要考虑管道的走向、尺寸、材质以及与建筑物结构的协调性。在实际施工中，通常采用预制管道，以确保尺寸精确，并减少现场工作量。管道的敷设应遵循便于维护、减少热损失和噪音传播的原则，同时考虑到地震、沉降等因素可能带来的影响，采取必要的支撑和固定措施。布线要避免与其他管道、电缆冲突，确保电气安全[2]。

2.2 设备选型与安装

暖通设备的选型需综合考虑地下空间的环境条件、负荷需求、能源效率和设备的耐用性。例如，地源热泵系统因其高效、环保而被广泛应用，但其安装要求深入地下，需确保地质条件稳定。空调设备应选择能适应地下湿度大、通风条件较差的型号。设备的安装需遵循建筑规范，确保设备基础稳固，管道连接严密，电气连接安全可靠。考虑到地下空间的局限性，设备的布局应尽量紧凑，优化空间利用。

2.3 质量控制与检测

在暖通工程的施工过程中，质量控制是确保系统正常运行的关键。这包括对材料的检验，如管道的壁厚、材质，设备的性能指标等。施工过程中的质量检查涉及管道的焊接质量、设备的安装水平、密封性等。系统调试前的静态检查，在系统运行后，通过动态监测，如温度、湿度、风速等参数，评估系统性能，及时调整优化。

2.4 施工安全与环境保护

地下空间施工安全尤为重要，需要严格遵守施工安全规程，包括使用个人防护装备，确保通风照明，避免有害气体积聚。施工过程中应采取措施减少噪声、振动对周边环境的影响。环境保护方面，要注意防止施工废水、废弃物的排放，选择环保材料，减少施工过程中的能源消耗和碳排放。考虑系统的运行效率和能效比，以实现长期的环境友好。

3、 地下空间建筑暖通系统的运行与维护

3.1 系统调试与运行

系统调试是确保暖通系统在地下空间建筑中正常运行的关键步骤。在初次安装或改造后，专业技术人员会根据设计规范和设备性能进行一系列的调试工作。这包括冷热源设备的性能测试，如地源热泵的能效比测试；空调系统风量、温度、湿度的校准；以及通风和排烟系统的风速、压力损失和排烟效率的测定。智能控制系统的联动测试也至关重要，确保各子系统间的协调工作，如自动调节、故障报警和远程监控等功能的正常运行

[3]。

3.2 维护保养与检修

地下空间暖通系统的维护保养是保证其高效、安全运行的必要环节。定期的清洁和润滑是预防性维护的基本内容，对于冷却塔，应定期清洗水盘和喷嘴，防止藻类和微生物滋生影响冷却效果。应检查设备的运行参数，如冷凝器压力、蒸发器温度等，确保其在设计范围内。智能控制系统应定期进行软件更新和硬件检查，确保其对环境变化的响应能力。

3.3 故障诊断与处理

当系统出现故障时，快速准确的诊断和及时修复是避免影响地下空间环境舒适性和安全性的关键。故障诊断通常结合设备的运行数据、报警信息以及现场检查。例如，如果发现空调系统制冷效果下降，可能需要检查制冷剂的充注量、冷凝器的散热情况以及是否有泄漏等问题。对于通风系统的故障，如风量不足，可能涉及风道堵塞、风机故障或控制系统设定错误。在诊断过程中，技术人员会运用专业工具和检测设备，如压力计、温度计和泄漏检测仪，以确定问题源头。故障处理则需要根据诊断结果进行，可能包括更换故障部件、调整系统设定、修复泄漏或优化控制系统程序。在处理过程中，应遵循最小干扰原则，尽量减少对地下空间正常运营的影响，并确保修复后系统运行的稳定性和可靠性。

4、 结论

本文深入探讨了暖通工程在地下空间建筑中的应用，从系统类型、施工技术到运行维护，详尽分析了暖通工程在地下空间的独特挑战与解决方案。通过分析地源热泵、冷却塔与空调、通风排烟以及智能控制等系统，展示了暖通工程如何在有限的空间内实现高效、节能和舒适的环境条件。实际案例表明，这些技术在改善地下空间的空气质量、温度调节和能效管理方面取得了显著成效。未来，暖通工程在地下空间的应用将面临更多挑战，如更复杂的建筑结构、更高的能效要求以及更严格的环保标准。研究将继续关注如何通过技术创新实现更智能、更绿色的暖通解决方案。

参考文献

[1]忻尚杰.地下空间热环境参数优化[J].防护工程, 1997(4):12-17.

[2]黄强.城市地下空间开发利用关健技术指南[M].中国建筑工业出版社,2006.

[3]庄炜茜,徐志胜,赵红莉,等.竖井在苏州火车站地下空间环形车道中的应用[C]//2008铁路暖通空调学术年会.2008.