摘要：通过地下人防商场负荷计算方法，分析其主要特征，给出了设计中的相关数据，指出设计中应该注意的问题。
关键词：人防商城 负荷计算 人员密度 再热负荷
1概述
随着城市的发展，地上建筑越来越多的拔地而起，许多城市出现了建筑用地紧张、道路堵塞、环境恶化等问题，给人们的生活带来了不便，地下空间的开发利用被人们重视起来，包括地下交通、地下车库、地下商场等。
地下人防商场与地上建筑相比具有很多优点：（1）可以节约用地（2）与环境的相互影响小（3）具有恒温恒湿性（4）抗震性能好（5）是防御现代武器的有效措施。在人防商场的建设中，要给顾客和工作人员提供一个健康、卫生、舒适的购物和工作环境，合适的空调系统是必不可少的组成部分。
地下人防工程根据埋深的不同，分为浅埋防空地下室和深埋防空地下室。
考虑到商场的档次与经济性，也为了保证室内的空气品质，人防商场的工程开发商一般将埋深控制在6米以内，也就是浅埋人防工程并设置中央空调。合理的负荷计算和负荷特点分析是选择空调系统形式，确定空调设备的重要依据。本文根据地下商场的特点，对其负荷特点进行分析。
2负荷计算
2.1围护结构的传热量
浅埋恒温人防工程围护结构的传热，除了受室内空气温度变化的影响，还受地表面温度年周期性变化的影响。根据文献浅埋人防工程围护结构的恒温传热量，宜按下列公式计算：
Q=（tnc- t0）N+ QS （1-1）
N=αF（1-TPB） （1-2）
QS=±αθd[LbΘdb1+2hy（L+b）Θdb2] （1-3）
tnc----室内空气年平均温度，℃；t0----围护结构周围土壤或岩体年平均温度，℃；N----壁面年平均传热计算参数，W/℃；α----换热系数，可取5.8~8.7[W/m2·℃]；F----围护结构内表面面积，m2；TPB----壁面年平均传热参数，W/℃；QS----浅埋人防工程地表面温度年周期波动引起的壁面传热量，W（夏季由壁面向室内传热，为负；冬季由室内想壁面传热，为正）；θd----地表面温度年周期波动波幅，℃；
θd=.png)
（tds-tdd）
tds----夏季地表面温度，℃；tdd----冬季地表面温度，℃；L----人防工程长度m；
b----人防工程宽度，m；h----人防工程高度，m；hy----围护结构侧壁传热面积计算参数，m；
当（6-hd）≥h时，hy=h
当（6-hd）< h时，hy= hd
hd----覆盖层厚度，m；Θdb1、Θdb2----地温年周期波动温度参数
在建筑物的尺寸和土壤的热工性能已知时，上述三个公式中除了tnc这参数外，其他参数均可在相应的规范文献中找出。为准确计算围护结构的传热量设计人员只需确定tnc。
2.2设备、照明和人体冷负荷
室内热源散热主要指室内工艺设备散热、照明散热和人体散热三部分，采用冷负荷系数法计算。
（1）热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷：
QƮ1=QS1*CLQ1
式中QƮ1——热设备及热表面散热形成的冷负荷，W；QS1——热设备及热表面实际显热散热量，W；CLQ1——热设备及热表面显热散热的冷负荷系数，对于地下商场来说，取单位面积设备散热量 13W/ ㎡
（2）照明设备散热形成的负荷：
QƮ2=QS2*CLQ2
式中QƮ2——照明设备散热形成的负荷，W；QS2——照明设备的散热量，W；
CLQ2——照明设备散热的冷负荷系数，于地下商场来说，取单位面积照明散热量 20W/ ㎡，
（3）人体散热形成的冷负荷包括人体显热负荷和人体潜热负荷。
人体显热负荷：
QƮ3=QS3*CLQ3=qsnφCLQ3
式中QƮ3——人体显热散热形成的冷负荷，W；QS3——人体显热散热量，W；
CLQ3——人体显热散热的冷负荷系数；qs——不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量，W；n——空调房间内的人员总数；φ——某些建筑内的群集系数，
人体潜热负荷：
Qq=qqnφ
式中：Qq——人体潜热散热形成的冷负荷，W；qq——不同室温和劳动性质下成年男子的潜热散热量。
2.3新风冷负荷
Qw=Gw（iw-in）
式中：Qw——空调新风负荷，kW；Gw——新风量，kg/s；iw——室外空气焓值，kJ/ kg；in——室内空气焓值，kJ/ kg。
新风量与人均新风量密切相关。
2.4湿负荷的计算
地下建筑围护结构有散湿，而且常年不接受太阳，所以比地面建筑潮湿。正确计算湿负荷是暖通空调设计的一个重要依据。地下建筑的湿源主要包括：围护结构散湿，外部空气带入的水分，材料含水蒸发，设备及化学反应散湿，人体散湿，人为散湿以及敞开水表面散湿等等。本文考虑到舒适性空调系统，故室内设计相对湿度范围取60%~70%。考虑到地下商场建筑，在设计计算中主要考虑的围护结构散湿，外部空气带入的水分，人体散湿。
一般围护结构内表面散湿量，可按下式计算：
W1=FW
式中，W1——围护结构内表面散湿量，g/h；F——围护结构内表面积，m 2；
W——围护结构内表面单位面积的散湿量，g/（m 2 h），对于一般混凝土贴壁
衬砌，取1～2；对于衬套、离壁衬砌，可取0.5。也可参见文献[4]。
外部空气带入的水分：
W2=Lρ（dw-dn）
式中W2——室外空气带入的湿量，g/h；L——进入建筑物内未经处理的空气量，m 3 /h；ρ——某一温度下空气的密度，ρ=353BQ/101.3（twτ+273），kg/m3；dw——室外空气含湿量，g/kg 干空气；dn——室内空气含湿量，g/kg 干空气；twτ——计算条件下的大气温度，℃；BQ——计算条件下的大气压力，kPa。
人体散湿量：
W3=nw
式中：W3——人体散湿量，g/h；n——建筑物内人数；w——每人每小时散湿量，g/（h·人）。
3地下人防商城的负荷分析
从上述计算过程可以看出，地下商场与地上商场相比有其自身的特点。首先是维护结构传热量，地下商场位于地下土壤中，围护结构与土壤接触，没有太阳的直接辐射得热。由于土壤的蓄热特性，相对空气而言，土壤的温度相对稳定，在夏季能保持相对稳定的低于地面的温度，而冬季能保持相对稳定的高于地面的温度。因此围护结构所产生的负荷较小，占总负荷的比例也小。以上海浦东某中心广场的地下商场为例计算，围护结构占4%，灯光照明占15%，人体散热及散湿占35%。
地下商场与地上建筑不同，构成冷负荷的几大因素中，维护结构传热、灯光及设备散热都基本恒定，影响比较大的就是商城内人员的数量，这直接影响到人体散热以及新风负荷，这两部分负荷占空调总负荷的绝大部分。其中新风负荷约占总负荷的30%左右。人员密度选取过小，商场内存在着换气次数明显不足、新风量供给不够，使商场内人员普遍存在着偏热、憋闷、干燥的感觉，即使全新风运行，也不能满足舒适度的要求。人员密度选取过大，又会造成空调总负荷和设备选型大，使得空调能耗增加。因此合理的确定商场人员密度是一个重要的问题。
地下商场大多建在繁华地段，目前地下商场人流密度的取值范围在 0.5 ～ 1.5 人/m 2 之间，对实际工程的调查发现，在繁华地区人流密度取 0.7 人/m2以下的工程，多数空调效果较差；大部分工程人流密度在 0.75 ～ 1.2 人/m 2 之间，新风量一般在15～ 20m 3 /（人·h）之间；人流密度取 1.3 ～ 1.5 人/m 2 的工程极少。
地下建筑与地上建筑相比湿负荷比较大。在每年的雨季，潮湿的外部空气在建筑物与土壤接触的墙壁上会被冷却，容易造成地下空气的相对湿度过高，使人体散热困难，使人感到闷热，不舒服。另外湿度过大会促使霉菌的生长，从而导致金属锈蚀、木器变形、物品发霉变质腐烂，影响设备的正常使用。地下商场与同样客流密度的地上商场相比，余热较小，余湿较大，热湿比较小，热湿比线趋于水平，这时候就要考虑再热。但是在实际工程的计算书中，根本不画h-d图，就会遗漏掉再热负荷，广州、南京、哈尔滨、银川、乌鲁木齐等有代表性的地区的地下商场的再热负荷占总负荷的20%~28%。未考虑再热负荷，空气处理中就会缺少等湿加热过程，设备选型时就不会选择加热设备，室内空气会存在较多的余湿，商品易发霉，食品易变质，空气不清新。温度虽不高，但并不能令人感到凉爽。
4 结论
1、地下人防商场的维护结构的冷热负荷比地面建筑少，围护结构一般占总负荷的2%~4%，在实际的工程计算中有些可以忽略或者估算。
2、应综合各种因素，从发展的眼光选取合适的人员密度，大部分工程人流密度在 0.75 ～ 1.2 人/m 2 之间。新风量一般在15～ 20m 3 /（人·h）之间。
3、地下建筑的湿负荷较地上建筑大，热湿比较小，在空气处理过程中可能需要再热，在计算空调系统负荷时，不要遗漏再热负荷。
参考文献：
[1].肖光华.地下建筑热湿负荷计算方法研究.哈尔滨工业大学硕士学位论文[D].2009
[2].杨盛旭.李刻铭.郭春信等.地下商场空调设计问题探讨[J].暖通空调HV&AC.2009.34（2）
[3].李娟.城市地下空间暖通空调用能相关问题的研究[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文.2009
[4]. 袁立新.地下商场空调设计问题的探讨[J].制冷.2002 21（1）
[5].GB5022595人民防空工程设计规范
[6]. GB5003894人民防空地下室设计规范
论文作者:陈华敏
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：负荷论文; 地下论文; 人防论文; 商场论文; 结构论文; 人体论文; 空气论文; 《基层建设》2020年第1期论文;