地下建筑动态热工环境数值分析研究
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摘要
本文分析了一般地下建筑的传热特性；基于地下建筑的传热机理，建立了深埋地下
建筑动态传热的数学模型；在边界条件的处理上，引进了反应系数的概念使动态问题得以
解决；依据建立起的传热微分方程以及边界条件，编制了相应的计算机程序；应用此程序
对溪洛渡电站地下各厂房内的热工环境进行了模拟，计算出各段洞室全年逐日室内平均温
度、全年逐日壁面温度、全年逐日壁面吸放热量等，并且论证了计算结果的合理性，为空
调负荷的最终确定以及设备的选取提供了科学的依据。
本文针对溪洛渡电站通风空调系统的设计，结合该电站自身的特点，作了三种通风
空调方案下厂房内热工环境的计算比较及优化，最终推荐方案2下的季节性风量调节系统
为最佳。
此外，文中还具体分析了通风量、进风温度、室内热源以及洞室尺寸对壁面传热的
影响，对地下建筑通风空调的设计计算提供了一些参考意见。
最后将本文程序计算与中国建筑科学研究院物理所在处理地下建筑热工环境时采用
的计算方法进行了比较，两者结果基本吻合。
In this paper, analyzes the heat transfer characteristic of the general underground structure.
Sets up a mathematical model of unsteady heat transfer of deep underground structure based on
the mechanism of heat transferL Leads the coefficient of response into boundary conditions to
make the dynamic problem solved. Draws up corresponding computer program for the heat
transfer differential equation and boundary conditions. Using this program simulates the thermal
environment in the underground plant of Xi Luo Du hydropower station. The calculation results
include indoors average temperature day by day in a year, wall temperature and heat transfer
through envelope day by day in a year, and proves the rationality of the results. All of these
provide the scientific guideline for the final cooling load and the choice of air conditioner.
In the light of the characteristic of Xi Luo Du hydropower station, compares three plans of
ventilation and air conditioning system for the plant, according the results, recommends it the
best one that air flow is regulated seasonal in the second plan.
In addition,makes a concrete analysis of the relations between heat transfer through
envelope and other conditions such as airflow, inlet temperature, heat source and size of structure,
and makes some suggestions to designing for ventilation and air conditioning of underground
structure.
Finally, compares the results calculated by the computer system in this paper with it by the
calculation method woken out by the Physics Institute of Architecture Research Institute of China.
the results shows both are basically coincidence.
建筑动态传热的数学模型；在边界条件的处理上，引进了反应系数的概念使动态问题得以
解决；依据建立起的传热微分方程以及边界条件，编制了相应的计算机程序；应用此程序
对溪洛渡电站地下各厂房内的热工环境进行了模拟，计算出各段洞室全年逐日室内平均温
度、全年逐日壁面温度、全年逐日壁面吸放热量等，并且论证了计算结果的合理性，为空
调负荷的最终确定以及设备的选取提供了科学的依据。
本文针对溪洛渡电站通风空调系统的设计，结合该电站自身的特点，作了三种通风
空调方案下厂房内热工环境的计算比较及优化，最终推荐方案2下的季节性风量调节系统
为最佳。
此外，文中还具体分析了通风量、进风温度、室内热源以及洞室尺寸对壁面传热的
影响，对地下建筑通风空调的设计计算提供了一些参考意见。
最后将本文程序计算与中国建筑科学研究院物理所在处理地下建筑热工环境时采用
的计算方法进行了比较，两者结果基本吻合。
In this paper, analyzes the heat transfer characteristic of the general underground structure.
Sets up a mathematical model of unsteady heat transfer of deep underground structure based on
the mechanism of heat transferL Leads the coefficient of response into boundary conditions to
make the dynamic problem solved. Draws up corresponding computer program for the heat
transfer differential equation and boundary conditions. Using this program simulates the thermal
environment in the underground plant of Xi Luo Du hydropower station. The calculation results
include indoors average temperature day by day in a year, wall temperature and heat transfer
through envelope day by day in a year, and proves the rationality of the results. All of these
provide the scientific guideline for the final cooling load and the choice of air conditioner.
In the light of the characteristic of Xi Luo Du hydropower station, compares three plans of
ventilation and air conditioning system for the plant, according the results, recommends it the
best one that air flow is regulated seasonal in the second plan.
In addition,makes a concrete analysis of the relations between heat transfer through
envelope and other conditions such as airflow, inlet temperature, heat source and size of structure,
and makes some suggestions to designing for ventilation and air conditioning of underground
structure.
Finally, compares the results calculated by the computer system in this paper with it by the
calculation method woken out by the Physics Institute of Architecture Research Institute of China.
the results shows both are basically coincidence.
引文
[1] 地下建筑暖通空调设计手册编写组，地下建筑暖通空调设计手册，中国建筑工业出版社，1983
[2] 金显明：空调工程负荷计算与程序汇编，天津大学出版社，1986
[3] 张强，韩建军：洞库不稳态传湿过程的数值分析，西安冶金建筑学院学报，1991
[4] 陈郁文，戴庆山等：水电站坝体中廊道排湿的研究，西安冶金建筑学院学报，1991
[5] 单寄平：空调负荷实用计算法，中国建筑工业出版社，1989
[6] 空气调节设计手册，中国建筑工业出版社，1983
[7] 陈在康，武建勋等：暖通计算机方法，中国建筑工业出版社，1985
[8] 赵鸿佐：地下建筑的通风热计算方程式，西安冶金建筑学院，1973
[9] 赵荣义，范存养，薛殿华，钱以明：空气调节，中国建筑工业出版社，1994
[10] 杨小琼，传热学计算机辅助教学，西安交通大学出版社，1992
[11] S. V.帕坦卡：传热与流体流动的数值计算，科学出版社，1984
[12] 陶文铨：数值传热学，西安交通大学出版社，1988
[13] 王启杰：对流传热传质分析，西安交通大学出版社，1991
[14] 程俊国，张洪济，张慕瑾，顾念祖：高等传热学，重庆大学出版社，1991
[15] 王子若，陈永昌：优化计算方法，机械工业出版社
[16] 章成器：优化设计方法在工程机械的应用，同济大学出版社，1993
[17] 水力发电厂厂房采暖通风与空气调节设计规范，中华人民共和国电力工业部
[18] 朱世琦：漫湾水电站坝体廊道温降效应分析，全国水电系统暖通空调情报网，1996
[19] 张家平：中国高大工业厂房的空调设计及其发展，暖通空调新技术，中国建筑工业出版社，1999
[20] 丁力行，陈在康：暖通空调动态设计过程模式分析与应用，暖通空调新技术，中国建筑工业出版社，1999
[21] 向献红，胡益雄，陈焕新：夏季空调动态新风负荷的分析与计算，通风除尘，Nol，Vol1，1998
[22] 彦启森，赵庆珠：建筑热过程，中国建筑工业出版社，1986
[23] 安作桂：地下建筑的自然通风，暖通空调，Nol，Vol27，1997
[24] 忻尚杰，朱培根：浅埋地下建筑围护结构传热模拟的一种新方法，暖通空调，1997
[25] Kusuda T and Achenbach P.Numerical analysis of the thermal environment of occupiedunderground space with finite cover using a digital computer. ASHRAE Trans, No. 1853, Vol69, 1963
[26] L S Shen. A simplified thermal analysis of earth sheltered buildings using a series boundary method. ASHRAE Trans, AC8309
[27] E F Drucker. A study of thermal environment in underground survival shelter using an electronic analog computer. ASHRAE, No. 1857, Vol69, 1963
[28] 朱颖心，江亿：用于空调系统设计的全年双负荷曲线分析法，暖通空调，NO．4，Vol28，1998
[29] 王惠光：天荒坪电站地下工厂湿热环境的动态分析，西安建筑科技大学硕士学位论文，1993
[30] 张洪济：热传导，高等教育出版社，1992
[31] 薛殿华：空气调节，清华大学出版社，1992
[32] 建研院物理所：地下建筑热工计算方法
[33] 水电站机电设计手册编写组：水电站机电设计手册，水利电力出版社，1987
[34] 水力发电厂厂房采暖通风和空气调节设计技术规定(SDJQ1—84)，1985
[35] 江亿：地铁热环境的准稳态分析
[2] 金显明：空调工程负荷计算与程序汇编，天津大学出版社，1986
[3] 张强，韩建军：洞库不稳态传湿过程的数值分析，西安冶金建筑学院学报，1991
[4] 陈郁文，戴庆山等：水电站坝体中廊道排湿的研究，西安冶金建筑学院学报，1991
[5] 单寄平：空调负荷实用计算法，中国建筑工业出版社，1989
[6] 空气调节设计手册，中国建筑工业出版社，1983
[7] 陈在康，武建勋等：暖通计算机方法，中国建筑工业出版社，1985
[8] 赵鸿佐：地下建筑的通风热计算方程式，西安冶金建筑学院，1973
[9] 赵荣义，范存养，薛殿华，钱以明：空气调节，中国建筑工业出版社，1994
[10] 杨小琼，传热学计算机辅助教学，西安交通大学出版社，1992
[11] S. V.帕坦卡：传热与流体流动的数值计算，科学出版社，1984
[12] 陶文铨：数值传热学，西安交通大学出版社，1988
[13] 王启杰：对流传热传质分析，西安交通大学出版社，1991
[14] 程俊国，张洪济，张慕瑾，顾念祖：高等传热学，重庆大学出版社，1991
[15] 王子若，陈永昌：优化计算方法，机械工业出版社
[16] 章成器：优化设计方法在工程机械的应用，同济大学出版社，1993
[17] 水力发电厂厂房采暖通风与空气调节设计规范，中华人民共和国电力工业部
[18] 朱世琦：漫湾水电站坝体廊道温降效应分析，全国水电系统暖通空调情报网，1996
[19] 张家平：中国高大工业厂房的空调设计及其发展，暖通空调新技术，中国建筑工业出版社，1999
[20] 丁力行，陈在康：暖通空调动态设计过程模式分析与应用，暖通空调新技术，中国建筑工业出版社，1999
[21] 向献红，胡益雄，陈焕新：夏季空调动态新风负荷的分析与计算，通风除尘，Nol，Vol1，1998
[22] 彦启森，赵庆珠：建筑热过程，中国建筑工业出版社，1986
[23] 安作桂：地下建筑的自然通风，暖通空调，Nol，Vol27，1997
[24] 忻尚杰，朱培根：浅埋地下建筑围护结构传热模拟的一种新方法，暖通空调，1997
[25] Kusuda T and Achenbach P.Numerical analysis of the thermal environment of occupiedunderground space with finite cover using a digital computer. ASHRAE Trans, No. 1853, Vol69, 1963
[26] L S Shen. A simplified thermal analysis of earth sheltered buildings using a series boundary method. ASHRAE Trans, AC8309
[27] E F Drucker. A study of thermal environment in underground survival shelter using an electronic analog computer. ASHRAE, No. 1857, Vol69, 1963
[28] 朱颖心，江亿：用于空调系统设计的全年双负荷曲线分析法，暖通空调，NO．4，Vol28，1998
[29] 王惠光：天荒坪电站地下工厂湿热环境的动态分析，西安建筑科技大学硕士学位论文，1993
[30] 张洪济：热传导，高等教育出版社，1992
[31] 薛殿华：空气调节，清华大学出版社，1992
[32] 建研院物理所：地下建筑热工计算方法
[33] 水电站机电设计手册编写组：水电站机电设计手册，水利电力出版社，1987
[34] 水力发电厂厂房采暖通风和空气调节设计技术规定(SDJQ1—84)，1985
[35] 江亿：地铁热环境的准稳态分析