北方地區(qū)淺埋人防工程熱負(fù)荷特點(diǎn)研究劉文杰1,3，繆小平1，丁靜2，馬喜斌1，潘正華3(1.解放軍理工大學(xué)，南京210007；2.中山大學(xué)工學(xué)院，廣州510006；3.廣州軍區(qū)空軍勘察設(shè)計(jì)研究院，廣州510052)摘要：本文以動(dòng)態(tài)負(fù)荷的觀點(diǎn)，考察了北方地區(qū)淺埋人防工程熱負(fù)荷特征。采用統(tǒng)計(jì)的方法分析了北方四城市(哈爾濱、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)和北京)的典型氣象年參數(shù)。以位于沈陽(yáng)的某人防工程為例，運(yùn)用二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算了工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)全年8760小時(shí)的逐時(shí)傳熱量。計(jì)算過(guò)程中首先模擬計(jì)算了周?chē)鷰r土層的溫度，以該結(jié)果作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量計(jì)算的初始條件。熱負(fù)荷的其他組成項(xiàng)中，假定人員和設(shè)備負(fù)荷為靜態(tài)值，新風(fēng)負(fù)荷則進(jìn)行了動(dòng)態(tài)計(jì)算。本文所得到的相關(guān)結(jié)論適用于其他同類工程。關(guān)鍵詞：人防工程；淺埋；北方；逐時(shí)負(fù)荷引言我國(guó)幅員遼闊，建筑熱工設(shè)計(jì)上可分為五個(gè)區(qū)[1]：嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。本文所指的北方地區(qū)包括嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)。人防工程通常為地下建筑，與普通建筑相比，地下建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有“保溫”的特點(diǎn)，因此其熱負(fù)荷的計(jì)算有其特殊性[2][3][4]。根據(jù)工程的埋深，將人防工程分為深埋和淺埋兩大類，深埋工程埋設(shè)于等溫層(地溫波幅可忽略不計(jì))以下，它周?chē)耐寥篮蛶r石常年保持地面年平均溫度，不受地面溫度波動(dòng)的影響。本文的研究對(duì)象為淺埋型工程，該類工程埋設(shè)于等溫層以上，它周?chē)牡耐寥阑驇r石的自然溫度受到地面溫度波動(dòng)的影響。北方地區(qū)的氣候特點(diǎn)嚴(yán)寒地區(qū)最冷月平均干球溫度≤10℃，而日平均溫度≤5℃的天數(shù)為145；寒冷地區(qū)最冷月平均溫度10℃≥≥5℃，而日平均溫度≤5℃的天數(shù)介于90與145之間。將北方四城市：長(zhǎng)春、哈爾濱、沈陽(yáng)(嚴(yán)寒)和北京(寒冷)與南方城市典型氣象年的逐時(shí)氣象參數(shù)[5]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[6]可知：北方地區(qū)冬季漫長(zhǎng)。其中嚴(yán)寒地區(qū)三城市逐時(shí)溫度＜0℃的小時(shí)數(shù)達(dá)到2500，超過(guò)全年8760小時(shí)總數(shù)的28.5%。北方地區(qū)夏季的室外溫濕度指標(biāo)較高，但持續(xù)不長(zhǎng)。嚴(yán)寒地區(qū)三城市逐時(shí)溫度>30℃的小時(shí)數(shù)在200以下，占全年8760小時(shí)總數(shù)不到2.5%。人防工程熱負(fù)荷組成人防工程熱負(fù)荷由兩部分組成：新風(fēng)負(fù)荷和工程內(nèi)負(fù)荷：工程內(nèi)負(fù)荷包括設(shè)備負(fù)荷、人員負(fù)荷和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱：靈因此露，MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h眉(SEQMTEqn\c\*Arabic揪3極)融工程抄實(shí)例廳分析未圖SEQ圖\*ARABIC凡1卵工程蔬斷面長(zhǎng)示意槐圖策以某陸人防別指揮該工事錘為例讓。該櫻工事店位于煩沈陽(yáng)杯地區(qū)王，為冒單建虛式坑林道工鞋程，購(gòu)拱形遵貼壁驢襯砌梳結(jié)構(gòu)散。工深程主希體部撫分長(zhǎng)久20尚00漲.0鉆m諸(予折合遙支洞填長(zhǎng)度斗),陪寬份6.躬0m父，高壤5.竟3m系，拱畏高預(yù)1.論5m棋,埋雙深劑1.陷5m送(為恥淺埋睛工程定)勒,圍元護(hù)結(jié)虹構(gòu)厚折0.哄5m珍,覆輪土厚吵0.乒3m伍，工桂程周翁圍為索花崗練巖。郊圍護(hù)襯結(jié)構(gòu)吸（頂蒼板、境墻、艇壁面棋）均悟?yàn)殇撐鼋罨旄髂辆?。相墳關(guān)物匙性參絨數(shù)見(jiàn)REF_Ref191263829\h何表獅1筋，此講處窮為導(dǎo)煩熱系拖數(shù)(吹W/盼m釋·℃昏)，洋為密碑度(董kg享/m租3遞)，剝c治為比賤熱容倦(J浪/k米g刺·℃堤)。血蛙表SEQ表\*ARABIC傘1刷材料穿物性紙表得材料煙名稱床c運(yùn)鋼筋狡混凝把土碧1.晴74恭25交00識(shí)92恢0口覆土綢1.她16病20奏00仔10置00糠花崗?fù)韼r禽1.信6特19樣20把85可0坡工程烏設(shè)計(jì)蔬人數(shù)百n=哪90戀0，先設(shè)計(jì)湖新風(fēng)嶺標(biāo)準(zhǔn)獸[7凡]合取塵G角op極=春30蕩m嫁3蛋/(腐人斯·信h鏟)室袖內(nèi)空盯氣參亮數(shù)取止定值婦：欄t沈=印2臟5提℃躺，落=6濫0%指,餅i魂i腫=5拐4.零45劈kj弄/k果g。麥人員健及設(shè)澇備負(fù)酷荷困設(shè)計(jì)者負(fù)荷特的各缸組成鋸項(xiàng)中腰，受橋到室魄外氣襲象參灰數(shù)影棄響搞變化旨明顯賓的是籠新風(fēng)訓(xùn)負(fù)荷止和放圍護(hù)今結(jié)構(gòu)爹傳熱鍬量賢。為倡簡(jiǎn)化鴨分析循，食突出袍主要億矛盾雙，假騾設(shè)脆設(shè)備脹負(fù)荷叢、人覽員負(fù)科荷基始終柔為最消大值昏[礦6魂]美。望新風(fēng)廉負(fù)荷賽逐時(shí)丙新風(fēng)舉負(fù)荷萬(wàn)計(jì)算塔：MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h犯(SEQMTEqn\c\*Arabic懲4念)識(shí)比較港工程融所在薦地分俱別為燥沈陽(yáng)訴和廣塊州時(shí)鴨的逐塌時(shí)新士風(fēng)負(fù)烏荷：聯(lián)圖SEQ圖\*ARABIC承2百全年里逐時(shí)適新風(fēng)穴負(fù)荷辰比較暗工程蟻所在熊地為怒廣州階時(shí)，性工程場(chǎng)的新柴風(fēng)負(fù)也荷柜在-振20情0匙kW勸~2搭00孫kW鈴之間獎(jiǎng)，冷漂、熱社負(fù)荷怨的分宴布信時(shí)間慮各占寶一半斬；工延程所輸在地觸為沈殊陽(yáng)時(shí)呼，新?lián)茱L(fēng)負(fù)粥荷分而布區(qū)蘇間為隱-6賢00凍kW斯~1水00種kW變，全應(yīng)年絕像大多巨情況穴下君屬于糠熱蘋(píng)負(fù)荷徒。末圍護(hù)鏈結(jié)構(gòu)廢傳熱昂量普傳熱咸計(jì)算館數(shù)學(xué)問(wèn)模型段W·據(jù)Ma負(fù)re忽等某[宵8柜]鏡對(duì)地紡下建旋筑圍攪護(hù)結(jié)抬構(gòu)的歸溫度號(hào)場(chǎng)進(jìn)江行了辱實(shí)測(cè)造與數(shù)種值模皂擬，智得出偏結(jié)論殖：地務(wù)下建宰筑圍居護(hù)結(jié)京構(gòu)溫罪度沿輛深度促方向慘變化闊明顯撇，除搞了墻哥角周酒圍極滔小部搬分區(qū)姓域，僵在同承一墻低面上嗚相同超深度景處令各畜點(diǎn)溫在度幾軟乎相脂等?？芬簿托Q是說(shuō)桂在室明內(nèi)各蘆處空暴氣溫因度較速為接友近的街情況澤下，另圍護(hù)慮結(jié)構(gòu)芹相同甲深度洋處熱碌流密醒度基壇本相組等。傲該莫文獻(xiàn)慶還對(duì)北地下健建筑氣圍護(hù)預(yù)結(jié)構(gòu)漆傳熱據(jù)分別萄進(jìn)行吳了二鋤維和膛三維即模擬彩，兩焰者相販差不葡超過(guò)羨7%跑。這史與忻符尚杰奏等賊[長(zhǎng)9分]尾的研僚究是野完全賤一致惑的：舅二維演與三青維計(jì)魄算結(jié)籠果比盲較接撤近,灰如果巴長(zhǎng)寬密比大杠于2附則可耐以簡(jiǎn)陜化為茶無(wú)限在長(zhǎng)拱煌形斷竹面問(wèn)惑題。夫依上浴述結(jié)蓬論，回可以淡將地漸下建社筑挽圍護(hù)扎結(jié)構(gòu)隆傳熱冊(cè)量計(jì)線算的兆三維鐮問(wèn)題乒簡(jiǎn)化調(diào)為二體維問(wèn)處題，陽(yáng)把三錯(cuò)維模傾型簡(jiǎn)朋化為駐二維勒模型蕉。拼控制版方程知：MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h怎(SEQMTEqn\c\*Arabic筋5密)坑內(nèi)邊旋界點(diǎn)條件僚：甜與工徹程內(nèi)堡空氣覽接觸件的所荒有面炸統(tǒng)稱磨為內(nèi)票邊界組。MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h前(SEQMTEqn\c\*Arabic胖6載)施外邊項(xiàng)界仙條件列：幫地面具與工良程外潑空氣卸發(fā)生牙對(duì)流撒換熱均作用圖。MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h量(SEQMTEqn\c\*Arabic著7集)辱沿垂段直于垂工程掛內(nèi)獲壁面棟的方摩向悠一定響距離軋后討，丹巖土最層溫誕度變合化不踩明顯胡，文行獻(xiàn)開(kāi)[貓10賣(mài)]子運(yùn)用多An掏sy沙s嫩軟件安進(jìn)行輝模擬吩，得絡(luò)出的潮結(jié)果貨表明案這一納距離粥取鵲20穩(wěn)m餐是合縫理的損。磨因此俘，鋸地面挖外的茄其他仁外邊雨界禮可以臥認(rèn)為積是絕但熱邊冬界。MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h誕(SEQMTEqn\c\*Arabic卡8勝)副其中臣，宜——司導(dǎo)溫竊系數(shù)詠，斜m母2深/h蒜；舅——緣對(duì)流腦換熱夕系數(shù)蚊,朗W/盼m啦2雅·韻℃構(gòu)；漠——饑巖土計(jì)層溫蓬度搜，盞℃客；挎——秘工程萄內(nèi)壁漠面溫嶼度，鵝℃銜；舉——孤工程棍內(nèi)空數(shù)氣干宿球溫莊度，攜取設(shè)雙計(jì)值華25熄℃鞠；躬——?jiǎng)窆こ淌笸饪者稓飧捎壳驕厥锥龋P(pán)取鹿自許典型卸氣象股年幣參數(shù)倡，旬℃隙；壯——?dú)g工程封外壁希面溫尾度，御℃歪；鐘下標(biāo)返n兼——存工程陵內(nèi)邊聯(lián)界鞋法線垮方向臉；態(tài)下標(biāo)森N療——鼻工程戒內(nèi)部押；錄下標(biāo)堵W腹——踢工程啄外部寬。榨初始誦條件羅：古初始側(cè)條件繩設(shè)定眼為蔬工程轎投入拘使用挎時(shí)逐的苦巖土群層手自然關(guān)溫度得。曾此處倒依據(jù)兩典型歲氣象厚年警逐時(shí)伙干球鎖溫度盲，酸采用愉二維謹(jǐn)?shù)販刈鲇?jì)算繪模型笑[帽3柏]診模擬店得到鬼沈陽(yáng)候地區(qū)顧不同屠深度水處蚊全年浴的渴地溫降分布繼，攏取嫂1月呢1號(hào)麻0時(shí)然(第洪87且60痰小時(shí)岔)租的餃計(jì)算降結(jié)果勒作為潮圍護(hù)瘡結(jié)構(gòu)剪傳熱除量計(jì)串算休初始碎條件狂[烤6窯]刻。必圖SEQ圖\*ARABIC劈3厘沈陽(yáng)仙地區(qū)稀全年責(zé)逐時(shí)刑地溫鍬分布睬傳熱釀量計(jì)貌算聞及結(jié)童果茶圖SEQ圖\*ARABIC講4富網(wǎng)格位劃分轉(zhuǎn)數(shù)值羊模擬廁過(guò)程障為全清年8墊76峽0小越時(shí)詞,計(jì)馳算輸后出為杜各節(jié)旗點(diǎn)逐前時(shí)溫槐度和穩(wěn)熱流室密度案。騎考察廣內(nèi)邊中界熱膛流密熟度，巧將內(nèi)帖邊界因分為挨弧形照頂面職、側(cè)籠面和許底面蹈。桑由REF_Ref192301380\h雀圖腹5籃可知厲，除固弧形麗頂面謠節(jié)點(diǎn)群熱流婦密度撫值移在蟻夏季潤(rùn)部分握時(shí)間邊為正股外，柳內(nèi)邊儲(chǔ)界上塌其余狗各節(jié)捎點(diǎn)熱咱流密殲度為任負(fù)值宜(向役外散凝熱)憂。在魚(yú)前1顏00胞0小需時(shí)內(nèi)羞，各催個(gè)節(jié)患點(diǎn)熱站流密吧度(貪絕對(duì)鳴值)亭急劇朱減小株，這哀是由級(jí)于計(jì)共算時(shí)響初始翁條件亞設(shè)定碌為役巖土流層塊自然奶溫度狼，而泰工程治內(nèi)保洞持恒芳定棟2偶5密℃嚷，工拜程投符入使學(xué)用后窩周?chē)趲r土判層滾有一激個(gè)加涂熱過(guò)召程，僅起初熟巖土云層與灰工程新內(nèi)壁煮面溫脅差較愚大，鞠隨著癢巖土溝層溫罩度不堆斷升蜘高，繩溫差錢(qián)逐漸朵減小敵，熱徒流密福度隨修之減炕小，哈在莊10售00波小時(shí)贊左右彎巖土國(guó)層秩溫度蒙趨于喬穩(wěn)定曲，這述一過(guò)吃程被歇稱為還加熱章期云[乒3百]題。本執(zhí)文考醫(yī)察加爭(zhēng)熱期扶之后朽，即狗工程暢正常攏使用煤期動(dòng)綿態(tài)負(fù)成荷蛙。途圖SEQ圖\*ARABIC洲5貿(mào)內(nèi)邊喜界汁上窄節(jié)點(diǎn)沫逐時(shí)廉熱流蔥密度暢在式周長(zhǎng)我為值的內(nèi)植邊界得上，標(biāo)對(duì)于淺節(jié)點(diǎn)在,魚(yú)時(shí)刻顆熱流襯密度藏值循q墊i越(嶺)召，團(tuán)上的集平均捐值田。計(jì)觸算內(nèi)向邊界曠上平惜均熱治流密災(zāi)度：MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h喬(SEQMTEqn\c\*Arabic掛9干)廣得到繳平均節(jié)熱流收密度付后，企可計(jì)羅算內(nèi)套邊界暈各部文分及棟整個(gè)宿圍護(hù)漫結(jié)構(gòu)納動(dòng)態(tài)臂傳熱肯量：MACROBUTTONMTPlaceRefSEQMTEqn\h難(SEQMTEqn\c\*Arabic株10挪)功其中盆，1相為弧版形頂維面，臂2為彼側(cè)面埋，3彩為底摟面;璃s愛(ài)為工摩程長(zhǎng)萌度，慌此處抗為炕20托00登m掏。釣圖SEQ圖\*ARABIC兩6揭圍護(hù)景結(jié)構(gòu)抽動(dòng)態(tài)購(gòu)傳熱煉量胸圍護(hù)頭結(jié)構(gòu)醋總傳塞熱量敬隨時(shí)織間發(fā)冰生年禿周期猜性波控動(dòng)，元其波爐動(dòng)波攏形與浸弧形效頂面在傳熱雕量波脆動(dòng)波慢形類氣似丈。年泄周期乖性波惑動(dòng)洗波幅堆大，拿達(dá)到男30醉0半kW課，夏警季和告冬季后傳熱削量數(shù)戴值差戀別顯抱著?？倗o(hù)抽結(jié)構(gòu)吃逐時(shí)哀傳熱察量嬌在犧全年勁周期壽內(nèi)唱均為柴負(fù)值座。在儲(chǔ)設(shè)定菌工程孟內(nèi)溫看度恒幻定為主2禾5根℃嚴(yán)的情勁況下寄，該垃工程裁全年剝周期時(shí)內(nèi)餓向外圈散熱養(yǎng)。組全年豆逐時(shí)煎負(fù)荷彼由式GOTOBUTTONZEqnNum837907REFZEqnNum837907\!訊(3獄)洽，江計(jì)算脾得到攪逐時(shí)閣的田工程軟全年掀動(dòng)態(tài)笛熱負(fù)元荷。嫂圖SEQ圖\*ARABIC答7奇工程泉全年態(tài)逐時(shí)濾負(fù)荷倉(cāng)圖答7嬸表明草，工綁程全嗓年逐文時(shí)扔負(fù)荷漸呈現(xiàn)那出俗年奸周期膠性波晴動(dòng)捐和日快周期挪性波住動(dòng)峰；胖工程幅極端必冷負(fù)散荷為佛60濕0脂kW塞,極那端熱本負(fù)荷梯為1侄00糕0劈kW編。小結(jié)破本文仰以典館型氣禽象年微參數(shù)賣(mài)為晶基礎(chǔ)宜，鉆依據(jù)龍動(dòng)態(tài)顧負(fù)荷淡觀點(diǎn)飲，采貝用數(shù)仿值模給擬方黃法，全探討攀了北捐方地眼區(qū)凈淺埋昨人防桃工程妄熱負(fù)騎荷刺特點(diǎn)幫。挨結(jié)果違表明貼，多北方掏地區(qū)丸淺埋咸型地愿下工絞程熱公負(fù)荷宜受工以程外箱氣象須參數(shù)爸變化本影響藝，也貞呈現(xiàn)土出年橡周期交性波咽動(dòng)和揪日周孝期性為波動(dòng)旱。為工程六全年由以熱啟負(fù)荷齡為主妨，夏炊季為蛋冷負(fù)顆荷，糠但時(shí)早間不俱長(zhǎng)；像過(guò)渡床季節(jié)螺和冬雨季均幣為熱咸負(fù)荷肢。樸致謝經(jīng)：感發(fā)謝國(guó)飛家教宰育部鋤07驢-0填8典國(guó)內(nèi)睡博士魔生訪離問(wèn)學(xué)價(jià)習(xí)計(jì)暈劃資澤助，荷感謝漫中山盜大學(xué)孟工學(xué)彈院虧丁靜易教授聽(tīng)的悉正心指肥導(dǎo)，蛙感謝繳中山轎大學(xué)挎熱能靠工程旱團(tuán)隊(duì)特在完添成本粱文過(guò)絡(luò)程中毫所提嗓供的怒幫助幣。該參考悄文獻(xiàn)礦[蘆1答]橡中華季人民列共和莊國(guó)國(guó)棄家標(biāo)根準(zhǔn).暈民乖用建敵筑熱蘭工設(shè)斷計(jì)規(guī)靠范G拐B5靈70值16妨-1行99法3獵[S耍]效.北言京:油中借國(guó)計(jì)徒劃思出版丟社惑19中93孟.牛[雖2擠]收黃祥頑夔，燈忻尚袖杰，策張茂攏秀，榨艾青合云.皮地箏下工閘程通昌風(fēng)與離空氣嫌調(diào)節(jié)執(zhí)[M醬]村.假南京材:解冠放軍衡工程膏兵工降程學(xué)則院,輔1露98松4.岡[污3叉]陜忻尚允杰輔.奪防護(hù)額工程朝空氣濃熱濕憑環(huán)境砍系統(tǒng)略模擬灰與分愈析督[M陣]澡.股南京睡:耍解放峰軍理行工大甘學(xué)脹,豆20魯01垃.釋[半4胃]炮艾青蜘云.挖地您下工污程空領(lǐng)氣調(diào)凳節(jié)基端礎(chǔ)慘[M顯]惰.盜南京燙:油工程劑兵工迅程學(xué)末院灑,庸19幕9顏4.看[5須]你中國(guó)埋氣象懸局氣盟象信器息中農(nóng)心氣日象資歷料室刊.洲中國(guó)脫建筑勻熱環(huán)夠境分適析專通用氣在象數(shù)巷據(jù)集消[M廣].保北載京:辯中勿國(guó)建稿筑工爭(zhēng)業(yè)出圾版社宇,功20聾05靜.剝[屢6汪]憑劉文孤杰.喝北細(xì)方地搜區(qū)防哥護(hù)工盜程熱布濕環(huán)疑境分珍析與充計(jì)算種[D確].斯南咱京:悶解放進(jìn)軍理芒工大敗學(xué),臭2誓00屠6.惹[7拿]斧國(guó)家末人民晨防空尊辦公蜓室.幼人夾民防溪空地傭下室慮設(shè)計(jì)隙規(guī)范趕GB滲50醉03捕8-挑20判05誦[S趨]痛.粘北京禿:乞中國(guó)未建筑做標(biāo)準(zhǔn)貴設(shè)計(jì)亂研究遲院?jiǎn)?2耀00瓦5.惠[8教]器W障·喂Ma烏re稈f,隸M頓.C晶.歡Sw墾in云to摔n，章M.門(mén)K紅.冬Ke慨n