城市地鐵車站地下空間綠色建筑設計方法研究

（南昌大學科學技術學院，江西 九江 332020）

摘要：為降低城市地鐵車站地下空間綠色建筑的全年總能耗占比，提出一種綠色建筑設計方法，包括采光設計、節地設計和環保設計。采光設計運用技術引入自然光，并通過手動照明補償不足；節地設計采用垂直布局減少占地面積；環保設計利用BIM技術實現高質量環保建筑。實驗結果表明，該設計方法可將年度總能耗占比降至83.2%，滿足預期標準，優化了城市地鐵車站地下空間綠色建筑的設計方法，為綠色建筑的可持續發展提供了新思路。

關鍵詞：地鐵車站；地下空間；綠色建筑；節能與環保技術

中圖分類號：TU201.5 文獻識碼：A" " " " " " " " " 文章編號：

Study on the Design Method of Green Building in the Underground Space of Urban Metro Station

WANG Yiyao

（Nanchang University College of Science and Technology，Jiujiang Jiangxi 332020，China）

Abstract： In order to reduce the proportion of annual total energy consumption of green buildings in the underground space of urban subway stations， a green building design method is proposed， including lighting design， land saving design and environmental protection design.The daylighting design uses technology to introduce natural light， and compensate the deficiency through manual lighting， and land saving design adopts vertical layout to reduce the floor area， and environmental protection design uses BIM Technology to achieve high-quality environmental protection buildings. The experimental results show that the design method can reduce the annual total energy consumption to 83.2%， which meets the expected standard，optimizes the design method of green building in the underground space of urban subway station， and provides a new idea for the sustainable development of green building.

Keywords： subway station; underground space; green building; energy saving and environmental protection technology

0 引言

隨著現代化社會的飛速發展，綠色建筑的應用較為廣泛。然而，在城市地鐵車站地下空間的設計中，仍存在著與綠色建筑體系不完全契合的問題。由于傳統的建筑設計方法還沒有對現代綠色建筑的內容進行更新，綠色建筑體系不完整，在實踐過程中不能形成自平衡的狀態，使得能耗和資源消耗增加導致結果難以符合預期。在此背景下，探索城市地鐵車站地下空間綠色建筑設計方法的研究具有重要意義。通過結合實際情況進行實驗與分析，可以深入了解城市地鐵車站地下空間在綠色建筑體系中所面臨的問題。通過對綠色建筑的設計與構建，能夠改變設計師的設計方向，依據綠色建筑的相關理論，探索建筑的邏輯結構[1]。能夠有效保護地面景觀，改善周邊生態環境，同時還能夠減少用地面積，提升乘客的使用質量，為城市的多元化發展帶來一定的幫助。從綠色建筑的本意出發，搜索能夠達到綠色水平的設計方法。遵循可持續發展的理念，進行綠色思考，完成綠色建筑的設計與實踐。因此，本研究以城市地鐵車站地下空間綠色建筑設計方法為研究對象，結合實際情況進行實驗與分析，旨在填補現有研究的空白，為地鐵車站地下空間的綠色建設提供有效的解決方案。

1 綠色建筑設計方法

在城市地鐵系統中，地鐵車站地下空間通常由站臺、乘客進出口、通道、候車區等組成。目前，國內外已經出現了一些先進的綠色建筑設計方法，可適用于地鐵車站地下空間，主要側重于可持續設計原則、能源效率和循環經濟。在本文的設計方法中，主要通過采光、空間節地及環保等設計實現地鐵車站地下空間整體設計區域的綠色節能。采光設計主要是通過合理的采光方案，最大限度地利用自然光源，減少對人工照明的依賴。空間節地設計主要是通過合理布局和利用地下空間，最大限度地節約用地面積，提高土地資源利用效率。環保設計主要是通過使用環保材料、節能設備和水資源管理等措施，減少能耗和資源消耗，降低對環境的影響。

1.1 城市地鐵車站地下空間采光設計

本文以江西省南昌市某地鐵車站為例，該地鐵車站地下空間整體布局如圖1所示。

該地鐵車站地下部分的溫度波動較小，但通風較差，易產生消極閉塞的空間。在進行該部分空間設計時，需對比不同地下空間綠色更新條件。總結不同空間環境因素后，發現地下空間圍護結構的采光條件較差[2]，需進行更新，在條件允許的情況下，將自然光引入到地下空間。若自然采光不足，應采用人工輔助照明來完成補償。其中不同自然光照采光形式如圖2所示。

地面開闊時，采用上升式采光形式。不僅可以提升采光效果，還能夠加強景觀區域[3]。乘客在地下空間就可看到天窗外的街道景觀，與城市景觀實現互動。從整體采光設計角度來看，采光窗連通街道和地下空間的窗口，為地下空間直接引入自然光。在設計采光窗時，要保證地下空間采光的完整度，和街道行人的使用舒適感。對地下空間采光更新時不能破壞初始場地建筑環境。凹進式采光可以將地上所需的建筑沉降于土壤之中。在建筑中設置中心為圓形的天井，使得地下空間的采光與環境相融，形成統一的整體[4]。下沉區域與建筑相連通，形成一個整體的轉換空間，從而完成對通風線路的設計。運用反射間接導入自然光照明，通過天窗式采光提供自然光源，節約照明用電。使用漫射器將自然光線引至建筑空間，并進行發散，確保地下空間獲得充足的光照，且光線均勻分布，提升室內采光品質。根據天氣變化，靈活調整采光策略，提高采光效率，減少資源浪費。同時，在不同位置安置采光管，利用自然光進行采集，并結合鏡面導光，將光線傳遞至漫射器[5]。此外，通過開口設計收集自然光線，減少損壞并消除漏水現象。最后，利用采光天窗將自然光引入站廳內部，進一步改善照明條件。其具體情況如圖3所示。

地下空間手動照明過程中，加強調光環境的設計。對于照明燈具需按標準要求選擇。同時調整燈具功率的密度值，使得地下空間綠色環境能夠得到更新[6]。與此同時，還需調整地下空間出入口位置，布置靈活節點位置，并與所有通路相連接。設置地標性位置是要通過手動照明為空間位置增加可識別性。地下空間改造更新時，運用人工光環境，營造舒適的環境氛圍，促進消費者主動消費。其中，天窗為玻璃材質，其框架以鋼架混凝土制成，地鐵站站廳的主要承重構件為Y形柱，吊頂用鋁板裝飾，并將帶狀GRG圓形燈按照前后順序排列。

1.2 城市地鐵車站空間節地設計

地鐵站通過豎向組合方式形成了多功能綜合空間。將城市功能進行整體規劃與設計，并形成交通、商業等功能一體化的地下空間[7]。

采用適用于可持續發展的綠色功能模式，以疏散地鐵人流，增加步行流通通路為目的，判斷人流量能夠安全進行交通運轉。根據不同的人流峰值，將通路轉折和上下換層的設計進行更新，減少人流的步行距離。運用局域網平臺，使設計人員之間達到必要的交流，使建筑設計師能夠及時了解當前的設計動態。由于地下空間規模較大，需要承擔交通、娛樂等功能的活動，在地鐵站與軌道站點之間需要進行拓展設計。將不同的綜合功能空間進行垂直布局[8]。同時對于停車場系統等需要分擔部分交通壓力，對分擔功能進行適當拓展。形成立體化的空間格局。同時，在不同站點之間需要設計連貫性線路。地下空間通常是以軌道交通站點為主，與四周建筑和停車場等進行連通，形成分布狀的空間。順著中軸線，對景觀和城市主干道進行設計，并同步進行連接。以地下空間為主體，形成商用多元化的綠色建筑。不僅促進了綠色建筑的發展，還能夠提升軌道交通的多樣性聯動，形成一個整體的功能型空間。在功能整合設計中，各分區之間運用分散性布局，根據人流量最大密集度，將流動空間整合設計[9]。人流從下沉廣場入口進入地下空間，由地下空間的步行廊道通往不同場景，讓不同場景與地鐵站之間均能夠保持流通。為了滿足節約用地的要求，通常會設置獨立的出入口進行人流疏散。地下空間在人流疏散過程中，將站廳設置于地下，地面設置出入口，使乘客可以從地下站廳進行分流，通過不同的線路進行乘車，最大程度地縮短人們步行的距離。將地鐵站的停車場設置在輻射區周邊，可以盡可能地減少功能區人流密度。高效運用地上與地下的相結合的優勢，減少占地面積，增加不同空間的使用程度。對于地鐵站地下空間車站的用房，可進行綠色規劃。設定綠色安全房的占地面積為15 m2。通過監控與日常值班來處理各種應急事件。建筑的用房面積具體情況見表1。

通過整合設計，增加地鐵站的縱向深度。同時，根據綜合地下空間與綜合管廊進行一體化設計，實現節約水資源，使得地下空間的基礎設施達到優化布置。

1.3 地下空間綠色建筑環保設計

運用BIM技術，通過環保設計要素在多種環境中應用，可以形成高質量環保的綠色建筑。根據BIM設計方案，設定LOD的指標為100～300。按照地鐵站的設計方向，根據不同面積與布局等結構，進行有效的能源性能分析[10]。對不同極端的環境信息要素進行統計。其中，LOD地鐵站能源集成分析情況見表2。

根據不同地區的氣候條件，考慮風荷載及室外空氣溫度差異等因素，在設計階段，需要進行綠色低碳方式進行設計。利用自然通風解決室內空間溫度，并根據建筑內部的舒適性進行制冷制熱。根據太陽光的照射角度，將因供暖等消耗的電能進行轉化，形成可使用的太陽能[11]。在乘客活動的范圍內，設定空氣濕度閾值，并獲得對應的舒適溫度范圍，減少制冷制熱過程中產生的能源消耗。設計時需特別考慮玻璃的安裝位置。通過選擇合理的安裝位置，獲取相應的HVAC信息值，并進行精確的模擬。基于模擬結果，針對建筑物內部不均勻的室溫進行有效調整。

2 實例分析

運用本文所敘述的綠色建筑設計方法進行實驗，計算經過圍護結構得到的能耗結果。對實驗組得到的全年能耗比值進行了對比分析，當綠色建筑設計總能耗＜對照建筑總能耗85%的標準時，設計方法達到優化。

2.1工程概況

該地鐵二號線整體為西南東北方向走勢，沿途建設車站28座。在地鐵導向系統設計方面，為每座車站進行標識設計，且出入口處都設有導向立柱，標志線路名稱，幫助乘客快速辨識方向。地下車站屬于樓層式站廳，進站口采用折線形起伏，地下空間墻柱面能夠感知外界溫度。服務臺采用木格柵分隔，形成獨立的服務空間。座椅以實用性為主，中間采用隔板分開。地面墻柱采用啞面大理石材料。站臺為地下2層島式車站，建筑形制為明挖式箱型結構。站廳面積約為1 500 m2，層高3 m，空間結構為矩形雙柱式車站。進站閘機5個。

設計的綠色建筑圍護結構性能參數指標見表3。

運用設計綠色建筑圍護結構性能參數，計算設計建筑的全年能耗值。使用建筑模型，按照對應的建筑設計標準中建筑圍護結構限值，計算該建筑全年光電負荷，并計算總體能耗值。運用綜合建筑能耗與環境仿真分析軟件TER-E計算全年光電負荷值，調用該市年均氣象數據進行風電負荷計算。

2.2 結果與分析

運用本文方法計算得到的綠色建筑圍護結構全年總能耗結果與傳統方法對比，具體結果如圖1所示。

由實驗結果可知，運用本文方法設計的綠色建筑全年總能耗為24 479.15 MW·h，運用傳統方法設計的建筑全年總能耗為28 746.53 MW·h。同時計算設計綠色建筑的年度總能耗占比為83.2%，滿足綠色建筑中，設計建筑總能耗＜對照建筑總能耗85%的標準，結果符合預期。

3 結語

本文從城市地鐵車站開發入手，深入分析地下空間設計的有關問題，研究城市地鐵車站地下空間綠色建筑設計方法。使地鐵車站符合現代化發展，構建系統空間管理形態，優化設計方案。在工程項目建設中，對采光，通風等有關問題進行處理，使得設計建筑總能耗＜對照建筑總能耗85%的標準。但是本文方法還存在著不足，比如對綜合交通空間設計不完善，對采光節能數據的提取還不夠全面，樣本數量不足等問題。今后應通過建筑節能方面的不斷優化，構建綠色建筑設計方面評價體系，提高不同功能裝置的布置與安裝，提升建設過程中應對各種應急突發事件的能力，實現城市地鐵車站地下空間綠色建筑設計方法的充分應用。

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編輯：劉 巖

作者簡介：王藝瑤（1983～），女，陜西省漢中市人，講師，碩士，研究方向：建筑設計、城市規劃。