地下建筑传热

地下建筑在室内热源、冷源、地面温度和通风作用下发生的传热过程

地下建筑传热是地下建筑在室内热源、冷源、地面温度和通风作用下发生的传热过程。

影响因素

地下建筑围护结构(还包括基岩和基土壤)可视为半无限大的传热介质。由于围护结构对室内温度的巨大调节能力，地下建筑具有热稳定性好、室内温度变化幅度小和夏季潮湿等特点。地下建筑因受下列因素影响，其传热过程比较复杂。这些因素是：①通风情况，如进风温度,通风量，通风制度，通风方式,气流组织等（见通风设备）；②使用情况，如室内热源工作状况；③几何条件，如埋深、洞室尺寸和洞室几何形状等；④围护结构的热物理性能，即传热介质──衬套材料和基岩、基土壤的导热系数与导温系数（见建筑材料热物理性能），以及裂隙水运动情况等。

传热过程

地下建筑在密闭情况下，室内热源使室内空气温度和围护结构内表面温度升高引起围护结构内部传热，在围护结构中形成一系列包围地下建筑空间的等温面。在靠近地下建筑的区域内，由于受室内空间体型影响，等温面的形状与室内空间体型近似；在远离地下建筑的区域，等温面形状近似于球形(短洞地下建筑)或圆柱形（长洞地下建筑）。通过等温面的热流密度随着同室内的空间距离增大而逐渐减小。

室外气温有周期性的变化，因此，通风换气引起室内外空气之间热交换并将使围护结构内部传热也发生周期性变化。

地面温度变化引起地表层发生的热波，由于地下建筑覆盖层及周围岩土的衰减作用，对室内热环境的影响不大。当覆盖层厚度超过15～20米，这种影响可忽略不计，这对创造室内恒温十分有利。

研究地下建筑传热过程的重要依据是地下建筑围护结构热传导微分方程式、热平衡方程式和传热问题定解条件。

传热方式

① 恒热传热。通过围护结构内表面热流密度为定常值，在这种条件下，室内温度、围护结构内表面及其内部温度逐渐上升。随着热流作用时间的增长，温度上升的范围便逐步向外扩展；室内温度上升的速度在初始阶段较快，以后逐步减慢，直至室内达到恒温。地下建筑竣工后投入使用前须进行烘烤预热，并配合适当的通风，使室内温度和湿度条件满足使用要求。由于烘烤功率较大，通风换气较微小，因而与恒热传热较接近。

② 恒温传热。指恒温地下建筑的传热。在整个恒温传热过程中，地下建筑的围护结构热负荷或冷负荷不受地面气温变化和太阳辐射作用的影响，而直接取决于室内温度和初始地温之差值。在一般情况下，恒温地下建筑使用2～3年之后，围护结构的热负荷基本上趋于稳定。在冬季，该负荷可能只有恒温地面建筑的热负荷几分之一。

③ 周期性传热。一般通风换气的地下建筑的室内温度受进风温度周期性变化的影响,发生周期性变化,因而引起围护结构传热过程具有周期性规律。当室内温度上升时，围护结构从室内吸收并贮蓄热量，使室内温度不致上升过高；当室内温度下降时，围护结构从室内吸热能力减小，或向室内放热，使室内温度不致下降过低；因而地下室内有冬暖夏凉和昼夜温度变化小等特点。

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