地下中庭空间热湿环境多因素耦合作用机理及调控方法

Setting up the atrium is an important means of improving the quality of underground space. It is the key to ensure the comfort of the underground atrium to revealing the formation mechanism of the geothermal environment in the underground atrium and the optimization method of the regulation. Through the field investigation and testing of the underground atrium space, this paper establishes the corresponding basic database, and clarifies the basic characteristics of the underground atrium space thermal and moisture environment. Then, it uses the way of theoretical analysis, physical simulation test and numerical simulation to reveal the mechanism of the underground atrium of thermal and moisture environment under the coupling of multiple factors. In addition, it uses the way of questionnaire, passive experience and so on to determine the control range of the characteristic parameters of the influence factors of the comfort of the underground atrium and establish the evaluation criteria for thermal comfort suitable of underground atrium. Afterwards, it systematically studies the mechanism and law of the influence of building space form, solar-assisted natural ventilation, vegetation landscape and many more on the thermal and moisture environment of the underground atrium space and establishes the underground atrium space optimization design model. Hereafter, it proposes an optimal design method for the regulation of thermal and moisture environment in the underground atrium based on the evaluation criteria of thermal comfort and provides scientific basis for the development, design and construction of underground space.

设置中庭是提升地下空间环境质量的重要手段。揭示地下中庭空间热湿环境的形成机理，提出调控的优化方法，是保证地下中庭空间舒适性的关键。本课题通过对地下中庭空间进行实地调研和测试，建立相应的基础数据库，明确地下中庭空间热湿环境的基本特性；综合利用理论分析、物理模拟试验和数值模拟计算，探讨各因素对地下中庭热湿环境的影响规律，揭示多因素耦合作用下的地下中庭空间热湿环境形成机理；运用调查问卷和被试体验等方法，确定地下中庭空间舒适度影响因素的特征参数控制范围，建立适用于地下中庭空间的热舒适度评价标准；系统研究建筑空间形态、太阳能辅助的自然通风、植被景观等对地下中庭空间热湿环境的影响机理和规律，建立地下中庭空间优化设计模型，提出基于热舒适度评价标准的地下中庭空间热湿环境调控的优化设计方法，为地下空间开发、设计、建造提供科学依据。

地下空间开发是提高土地利用效率、缓解中心城区高密度、人车立体分流、扩充基础设施容量、改善城市生态的最有效途径。作为地下空间开发利用的典型形式，很多地铁、地下商场等地下建筑都是通过设置地下中庭空间来改善地下空间封闭隔绝、缺乏天然光线及自然通风造成舒适度差的问题。地下中庭空间作为地下空间与外部空间的过渡区域，其热湿环境受到诸如地下围护结构热湿传递、机械设备、生态要素、灯光照明等内部因素和室外热湿环境、太阳辐射、风场等外部因素的影响，还与地下空间其他部分的热湿环境产生相互作用。因此，揭示地下中庭空间热湿环境的形成机理，提出调控的优化方法，是保障和提升地下中庭空间舒适性的关键。本课题通过对全国典型气候区城市的地下中庭空间进行了实地调研和同步测试，建立了相应的基础数据库，明确了地下中庭空间热湿环境的基本特性；综合利用公示求解等理论计算分析方法、airpak等CFD数值模拟方法，探讨了各个因素对地下中庭空间热湿环境的影响机理，揭示了多因素耦合作用下的地下中庭空间热湿环境形成机理；综合运用了调查问卷和被试体验等方法，确定了地下中庭空间舒适度影响因素的特征参数控制范围，建立了适用于地下中庭空间的热舒适度评价标准；研究通过DesignBuilder软件模拟和分析了地下中庭的天窗面积比、平面形状等不同空间形态设计对地下中庭空间光环境、热环境、光热环境综合情况的影响规律；研究了不同入风口角度和平面长宽比（PAR）的耦合关系；探讨了植物和水体等生态性自然要素的生态调节功能对地下中庭空间微气候热湿环境的影响机理，建立地下中庭空间优化设计的综合模型，提出了基于热舒适度评价标准的地下中庭空间热湿环境调控的优化设计方法，为地下空间开发、设计、建造提供了科学依据。