2026年地下结构的空气流通设计

第一章地下结构空气流通设计的现状与挑战第二章地下结构空气流通的物理模型构建第三章新型空气流通技术的创新应用第四章智能化控制系统设计第五章特殊场景下的空气流通设计第六章设计规范与未来展望01第一章地下结构空气流通设计的现状与挑战地下结构空气流通设计的现状与挑战地下空间的空气流通设计在现代化城市发展中扮演着至关重要的角色。随着地下交通系统、商业中心以及公共设施的不断扩展，如何有效设计通风系统以保障室内空气质量、提升能源效率以及满足人员舒适度需求，已成为建筑领域面临的重要课题。当前，地下结构的通风设计主要面临三大挑战：能耗与效率的矛盾、污染物控制不足以及智能化程度低。以北京地铁5号线为例，高峰时段车厢内的PM2.5浓度可达85μg/m³，远超世界卫生组织建议的25μg/m³标准，这表明当前的通风设计在污染物控制方面存在明显不足。同时，传统通风系统往往采用固定时序控制，无法根据实时客流和室内环境变化进行动态调节，导致能源浪费。例如，上海中心大厦地下3层停车场采用置换式通风系统，夏季降温能耗降低40%，年节约成本约150万元，这充分说明优化通风设计对降低能耗的巨大潜力。此外，深圳地铁4号线因通风系统故障导致乘客投诉率上升35%，紧急维修成本达200万元，凸显了通风系统稳定运行的重要性。因此，深入研究地下结构的空气流通设计现状，分析其面临的挑战，并提出创新解决方案，对于提升地下空间的使用品质和可持续发展具有重要意义。地下结构空气流通设计的现状能耗与效率的矛盾污染物控制不足智能化程度低传统通风系统的高能耗问题CO浓度超标与空气质量问题固定时序控制与资源浪费02第二章地下结构空气流通的物理模型构建地下结构空气流通的物理模型构建地下结构的空气流通设计需要建立科学的物理模型，通过实验和数值模拟相结合的方法，精确预测和优化通风系统的性能。同济大学地下建筑与工程系风洞实验室的研究表明，不同截面矩形风管在高速气流下的阻力系数存在显著差异。当雷诺数Re>2×10⁴时，风管进入湍流过渡阶段，此时压力损失系数ΔP/L=0.037，较层流状态增加60%。这一发现对于优化风管设计具有重要意义。此外，在模拟地铁站台层高3.8m、宽度20m的通道时，通过热线风速仪测量不同送风温度（22℃/26℃）下的速度分布，发现温度梯度导致竖向速度差达0.15m/s，这对避免冷凝水积聚和改善乘客舒适度具有重要指导意义。在污染物扩散方面，研究表明，在断面风速0.8m/s时，污染物扩散时间≤35s，这对于控制地铁站台等高空间的空气质量至关重要。然而，物理模型在模拟复杂几何形状和边界条件时存在局限性，因此需要结合数值模拟方法进行验证和优化。物理模型实验结果风管阻力系数实验湍流过渡阶段的阻力系数变化污染物扩散时间断面风速对扩散时间的影响温度梯度影响竖向速度差与乘客舒适度03第三章新型空气流通技术的创新应用新型空气流通技术的创新应用随着科技的进步，新型空气流通技术在地下结构通风设计中得到广泛应用，显著提升了通风系统的性能和效率。旋转送风系统是一种创新的通风方式，通过高速旋转气流产生科里奥利力，使污染物向侧壁聚集，同时加速空气循环。在深圳大学地下实验室进行的实验表明，在旋转送风装置转速为300rpm时，换气次数可达8.2次/h，CO下降速率提升1.7倍，能耗降低22%。这一技术特别适用于地铁站台、地下商场等高空间场所。此外，混合通风系统结合了置换通风和射流诱导通风的优点，在成都地铁18号线得到成功应用。该系统在客流量5000人/h条件下，CO浓度始终控制在50ppb以下，年能耗降低43%，维修频率减少67%。这些创新技术的应用不仅改善了室内空气质量，还显著降低了能源消耗和运维成本，为地下结构的通风设计提供了新的思路和方法。新型空气流通技术旋转送风系统混合通风系统智能控制系统深圳地铁11号线应用案例成都地铁18号线应用案例基于AI的动态调节04第四章智能化控制系统设计智能化控制系统设计智能化控制系统是现代地下结构通风设计的核心组成部分，通过实时监测和智能调节，实现对通风系统的精细化管理。深圳地铁1号线开发的基于LSTM的客流预测模型，预测准确率达89.7%，能够根据不同时段的客流变化动态调整通风策略。该系统采用边缘计算节点和气象站进行数据采集，并通过AI分析平台进行数据处理和决策。在控制算法方面，系统采用多目标优化算法，同时考虑CO浓度、温度、能耗、噪音四个维度，权重分别为0.35、0.25、0.25、0.15，实现了通风效果的全面优化。例如，在客流量波动±60%范围内，该系统能够始终将CO浓度控制在75ppb以下，同时降低能耗43%，维修频率减少67%。这些技术的应用不仅提升了通风系统的性能，还显著降低了运维成本，为地下空间的可持续发展提供了有力保障。智能化控制系统AI分析平台基于LSTM的客流预测模型边缘计算节点实时数据采集与处理多目标优化算法CO浓度、温度、能耗、噪音综合优化05第五章特殊场景下的空气流通设计特殊场景下的空气流通设计地下结构的空气流通设计在不同场景下需要采取不同的策略和方法。地铁站台是地下空间中人员流动性最大的区域，通风设计需要特别关注客流的分布和污染物扩散。深圳地铁11号线在站台层设置了可调导流板，使气流以30°角斜向下送风，有效避免了直吹乘客的情况，同时提高了污染物控制效率。在污染物扩散方面，研究表明，在断面风速0.8m/s时，污染物扩散时间≤35s，这对于控制地铁站台等高空间的空气质量至关重要。此外，地铁站台通常存在温度梯度问题，通过智能通风系统可以根据实时温度变化动态调整送风温度和风量，避免乘客感到过冷或过热。例如，北京地铁16号线采用的智能通风系统，在冬季可以将送风温度控制在18℃±2℃的范围内，使乘客感到舒适。这些特殊场景下的通风设计不仅提升了乘客的舒适度，还降低了能源消耗，为地下空间的可持续发展提供了重要支持。特殊场景下的通风设计地铁站台隧道地下商场客流的分布与污染物扩散纵向式与半横向式通风对比热负荷与通风效率的平衡06第六章设计规范与未来展望设计规范与未来展望随着地下空间开发的不断深入，现有的通风设计规范已无法满足新的需求。因此，建立更加完善的地下空间通风设计规范显得尤为重要。目前，国内现行的标准如GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》在地下空间的通风要求较为笼统，缺乏针对不同地下空间类型的污染物扩散参数、智能控制阈值等具体指标。与国际标准相比，中国在这些方面的要求较为宽松，例如CO浓度控制标准仅为1000ppb，而欧洲EN12101标准要求商场CO浓度≤1000ppb，这表明中国在地下空间通风设计方面还有较大的提升空间。因此，建议住建部牵头编制《地下空间通风设计标准》（GB/TXXXX），增加针对特殊场景的污染物扩散参数和智能控制要求。在技术层面，旋转送风系统、混合通风系统、智能控制系统等新型技术已在多个项目中得到成功应用，但还需要进一步的研究和推广。例如，旋转送风系统在地铁站台等高空间的应用效果显著，但目前在地下商场等场所的应用还较少，需要更多的工程实践积累经验。此外，智能通风控制系统虽然能够显著提升通风效果，但初期投资较高，建议分阶段实施。未来，随着技术的进步和成本的降低，这些新型技术将会在更多的地下空间中得到应用，为城市地下空间的可持续发展提供有力支持。未来发展趋势碳中和通风AI智能调控新型送风材料CO₂浓度控制<350ppb预测误差<5%阻力系数<0.01总结与建议地下结构的空气流通设计是一个复杂的多学科交叉领域，需要综合考虑建筑学、环境工程、人工