北方地区浅埋人防工程热负荷特点研究刘文杰1,3，缪小平1，丁静2，马喜斌1，潘正华3(1.解放军理工大学，南京210007；2.中山大学工学院，广州510006；3.广州军区空军勘察设计研究院，广州510052)摘要：本文以动态负荷的观点，考察了北方地区浅埋人防工程热负荷特征。采用统计的方法分析了北方四城市(哈尔滨、长春、沈阳和北京)的典型气象年参数。以位于沈阳的某人防工程为例，运用二维数学模型计算了工程围护结构全年8760小时的逐时传热量。计算过程中首先模拟计算了周围岩土层的温度，以该结果作为围护结构传热量计算的初始条件。热负荷的其他组成项中，假定人员和设备负荷为静态值，新风负荷则进行了动态计算。本文所得到的相关结论适用于其他同类工程。关键词：人防工程；浅埋；北方；逐时负荷0.引言我国幅员辽阔，建筑热工设计上可分为五个区[1]：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。本文所指的北方地区包括严寒和寒冷地区。人防工程通常为地下建筑，与普通建筑相比，地下建筑的围护结构具有“保温”的特点，因此其热负荷的计算有其特殊性[2][3][4]。根据工程的埋深，将人防工程分为深埋和浅埋两大类，深埋工程埋设于等温层(地温波幅可忽略不计)以下，它周围的土壤和岩石常年保持地面年平均温度，不受地面温度波动的影响。本文的研究对象为浅埋型工程，该类工程埋设于等温层以上，它周围的的土壤或岩石的自然温度受到地面温度波动的影响。1.北方地区的气候特点严寒地区最冷月平均干球温度≤10℃，而日平均温度≤5℃的天数为145；寒冷地区最冷月平均温度10≥℃≥5℃，而日平均温度≤5℃的天数介于90与145之间。将北方四城市：长春、哈尔滨、沈阳(严寒)和北京(寒冷)与南方城市典型气象年的逐时气象参数[5]进行统计分析[6]可知：北方地区冬季漫长。其中严寒地区三城市逐时温度＜0℃的小时数达到2500，超过全年8760小时总数的28.5%。北方地区夏季的室外温湿度指标较高，但持续不长。严寒地区三城市逐时温度>30℃的小时数在200以下，占全年8760小时总数不到2.5%。2.人防工程热负荷组成人防工程热负荷由两部分组成：新风负荷和工程内负荷：11\*MERGEFORMAT()工程内负荷包括设备负荷、人员负荷和围护结构传热：22\*MERGEFORMAT()因此，33\*MERGEFORMAT()3.工程实例分析图1工程断面示意图以某人防指挥工事为例。该工事位于沈阳地区，为单建式坑道工程，拱形贴壁衬砌结构。工程主体部分长2000.0m(折合支洞长度),宽6.0m，高5.3m，拱高1.5m,埋深1.5m(为浅埋工程),围护结构厚0.5m,覆土厚0.3m，工程周围为花岗岩。围护结构（顶板、墙、壁面）均为钢筋混凝土。相关物性参数见表1，此处为导热系数(W/m·)℃，为密度(kg/m3)，c为比热容(J/kg·)℃。表1材料物性表材料名称c钢筋混凝土1.742500920覆土1.120001000钢筋混凝土厚度500花岗岩地面覆土厚度300oyx6花岗岩1.61920850工程设计人数n=900，设计新风标准[7]取Gop=30m3/(人·h)室内空气参数取定值：t=25℃，=60%,ii=54.45kj/kg。3.1.人员及设备负荷设计负荷的各组成项中，受到室外气象参数影响变化明显的是新风负荷和围护结构传热量。为简化分析，突出主要矛盾，假设设备负荷、人员负荷始终为最大值[6]。3.2.新风负荷逐时新风负荷计算：44\*MERGEFORMAT()比较工程所在地分别为沈阳和广州时的逐时新风负荷：图2全年逐时新风负荷比较工程所在地为广州时，工程的新风负荷在-200kW~200kW之间，冷、热负荷的分布时间各占一半；工程所在地为沈阳时，新风负荷分布区间为-600kW~100kW，全年绝大多情况下属于热负荷。3.3.围护结构传热量3.3.1.传热计算数学模型W·Mare等[8]对地下建筑围护结构的温度场进行了实测与数值模拟，得出结论：地下建筑围护结构温度沿深度方向变化明显，除了墙角周围极小部分区域，在同一墙面上相同深度处各点温度几乎相等。也就是说在室内各处空气温度较为接近的情况下，围护结构相同深度处热流0200040006000800010000-800-600-400-2000200400沈阳广州新风负荷/kW时间/h密度基本相等。该文献还对地下建筑围护结构传热分别进行了二维和三维模拟，两者相差不超过7%。这与忻尚杰等[9]的研究是完全一致的：...
