地下空间室内环境质量:过渡季改造后防空洞书店的多维度评估与交互效应

《BUILDING AND ENVIRONMENT》:Indoor environmental quality of underground spaces: Multi-dimensional assessment and interaction effects in a renovated air-raid shelter bookstore in transition season

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月23日 来源:BUILDING AND ENVIRONMENT 8.4

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   摘要尽管适应性再利用的地下人防工程在城市更新策略中的应用日益广泛,但对其室内环境质量(IEQ)的系统性研究仍然匮乏。本研究通过综合现场测量和问卷调查(n = 123),评估了中国重庆一个改造后的人防掩体书店的温度、视觉、声学和空气质量维度。该地下空间表现出独特的特征:空气平均

  

摘要

尽管适应性再利用的地下人防工程在城市更新策略中的应用日益广泛,但对其室内环境质量(IEQ)的系统性研究仍然匮乏。本研究通过综合现场测量和问卷调查(n = 123),评估了中国重庆一个改造后的人防掩体书店的温度、视觉、声学和空气质量维度。该地下空间表现出独特的特征:空气平均温度为 24.2°C(比室外低 5.9°C),相对湿度高达 81.6%(高出 15.6 个百分点),平均照度为 41.6 lx,平均声压级为 55.6 dB,CO?平均浓度为 662 ppm。主观评估显示,视觉、声学和空气质量的感觉投票主要为负面,但所有维度的可接受性仍然很高(温度:83.7%,视觉:95.1%,声学:99.2%,空气质量:94.3%)。跨模态相关性分析发现,热感知与视觉感知之间存在显著的双向耦合(r = 0.217, p < 0.05),且空气质量感觉与视觉感觉(r = 0.237, p < 0.01)和声学感觉(r = 0.199, p < 0.05)之间存在强相关性。视觉舒适感与视觉感觉呈倒 U 型关系(R2 = 0.801),在稍亮条件下达到峰值。这些发现展示了地下空间中独特的感知模式和跨模态相互作用,挑战了传统的 IEQ 框架,并为改善再利用人防基础设施的环境舒适度提供了经验指导。

引言

全球城市化加剧了地下空间开发的战略重要性,因为城市正在寻求应对土地稀缺和韧性挑战的可持续解决方案 [1,2]。同时,适应性再利用已成为一种突出的城市更新策略,它在延长现有建筑环境寿命的同时,避免了资源密集型的新建工程 [3]。在此背景下,最初为特殊时期建造的人民防空工程,日益被认为是具有功能转变潜力的潜在城市资源 [4]。赫尔辛基等城市成功展示了地下设施的双重利用潜力,将人防基础设施融入日常城市功能 [5]。这些发展突显了将历史地下资产纳入当代城市系统的日益增长的兴趣。
作为封闭的地下结构,适应性再利用的人防工程在多个领域呈现出独特的环境特征和控制挑战 [6]。在热工方面,周围的土壤体提供了温度稳定性,但往往导致湿度水平升高 [7,8]。自然光的完全缺失使得完全依赖人工照明成为必要,这可能会扰乱居住者的昼夜节律并引起心理不适 [9,10]。在声学方面,这些空间的密封特性导致声能量滞留,从而引起较长的混响和潜在的听觉疲劳 [11,12]。此外,受限的通风限制了新鲜空气的供应和污染物的稀释,创造了有利于霉菌生长和室内污染物浓度升高的条件 [13,14]。在这些条件下积累的污染物中,氡在地下环境中尤为引人关注——这是一种从周围地质构造中排放的天然放射性气体——世界卫生组织(WHO)将其列为九种优先室内污染物之一,以及一类人类致癌物,表现出肺癌的线性无阈值剂量 - 反应关系 [15]。对深埋遗产现场的现场监测记录显示,通风不良的地下室内的年平均氡浓度超过 2000 Bq/m3——超过 WHO 建议参考水平 100 Bq/m3 的二十倍以上——这突显了地下空间的通风不仅用于调节湿度和去除传统污染物,还用于减轻辐射健康危害 [16]。这些环境特殊性使此类空间区别于传统的地上建筑,值得进行专门调查。
室内环境质量(IEQ)包含四个相互关联的维度:热舒适、视觉舒适、声学舒适和室内空气质量 [17]。大量研究已为各个维度建立了评估标准,包括热舒适指数、采光标准、背景噪声阈值和通风要求 [[18], [19], [20], [21]]。然而,越来越多的证据表明,居住者的总体满意度取决于多个环境因素的综合影响,而不是孤立的参数 [22]。这一认识促使范式从单领域评估转向综合的多维度评估 [23]。当代 IEQ 研究越来越多地将客观物理测量与主观感知调查相结合,使研究人员能够将环境状况与人类反应相关联,从而实现更全面评估。研究进一步表明,主观舒适度投票可能与总体满意度的相关性比单独客观参数更强 [24]。
大量文献已涉及各种类型地下空间的 IEQ,包括地铁站、地下商业综合体和隧道,表明主要关注点——湿度升高、通风不足、温度分层和污染物积累——已得到充分确立 [[25], [26], [27]]。然而,适应性再利用的人防工程呈现出这些挑战的独特组合:它们通常具有细长的隧道几何形状、单点入口、最少的原始通风或照明设施,以及从其军事起源继承的设计约束。尽管此类基础设施越来越多地采用适应性再利用策略,但这种特定建筑类型的系统性多维度 IEQ 评估(整合客观物理测量和主观居住者感知调查)仍然匮乏,使得暴露在这些独特物理环境中的居住者的感知特征在很大程度上尚未得到表征。
除了各个环境维度上的叠加效应外,越来越多的研究揭示,环境感知涉及复杂的跨模态相互作用,其中不同的感官领域相互影响 [28]。在传统建筑中,热条件已被证明会影响对照明亮度和色温的视觉感知,而照明特性也可以反过来影响热舒适评估 [29]。同样,令人满意的热和空气质量条件可能会减弱噪声对总体环境满意度的负面影响 [30,31]。然而,在地下物理环境研究领域,对此类跨模态感官相互作用的研究仍然明显匮乏。例如,Wu 等人 [32] 在人工气候室中重现了地下环境条件,但仅检查了热和照明因素对居住者热感知的综合影响,而未将分析扩展到其他感官领域。Zeng 等人 [27] 在调查城市地下综合体中热、照明、声学和空气质量因素对居住者感知的影响时,对热舒适的关注有限,并侧重于连接地铁站的商业空间——这种建筑类型在空间配置、用户行为和环境严重性方面与构成本研究焦点的适应性再利用人防工程存在显著差异。
鉴于上述情况,显然对于适应性再利用的人防工程,系统性的多维度 IEQ 评估——特别是那些整合客观测量与主观感知调查并检查跨模态感官相互作用的评估——仍然明显缺失。本研究通过对中国重庆一个适应性再利用的人防工程进行全面的 IEQ 评估来解决这些空白。通过综合现场测量和问卷调查,本调查旨在表征居住者在温度、视觉、声学和空气质量维度上的感知,并探索环境感觉之间的潜在相互作用效应。研究结果有望推进对地下空间 IEQ 的科学理解,并为改善适应性再利用人防设施的环境舒适度提供指导。

章节摘要

场地与气候

现场实地调查于 2025 年 5 月 20 日至 24 日的过渡季节在中国重庆一个由防空洞改造的书店进行。重庆位于中国西南部 (29°29′N, 106°32′E),具有湿润亚热带季风气候,是中国建筑热工设计分区中典型的“夏热冬冷”地区 [33]。基于调查地点的经纬度坐标,2024 年全年的室外日平均气温数据

室内物理环境特征

表 3 总结了调查期间收集的所有室内和室外物理环境参数的描述性统计。室内空气温度 (Tair,in) 为 24.2°C,标准差为 0.8°C,范围从 23.0°C 到 26.6°C。墙面温度 (Twall) 表现出相似的中心趋势(均值 = 24.0°C,SD = 0.4°C),导致平均辐射温度 (Tmrt) 为 24.1°C (SD = 0.9°C) 和操作温度 (Top) 为 24.1°C (SD = 0.8°C)。该

热环境

室内平均空气温度比同时段的室外水平低 5.9°C,证实了周围土壤体的热缓冲能力。这一降温幅度与先前的研究一致:Alwetaishi 等人 [44] 报告称,在炎热气候的沙特阿拉伯,夏季地下房间比可比的地上房间约低 3°C。
24.1°C 的平均操作温度落在主要热舒适标准规定的夏季条件可接受范围内

结论

本研究通过综合现场测量和问卷调查,系统评估了中国重庆一个适应性再利用的地下人防工程书店的室内环境质量(IEQ)。评估了温度、视觉、声学和空气质量维度,并分析了它们的跨模态相互作用。得出以下结论。
(1). 地下空间表现出独特的微气候特征。空气平均温度

CRediT 作者贡献声明

程然: 写作 – 初稿,可视化,方法论,调查,数据管理。 傅婷: 调查,数据管理。 胡虹: 方法论。 高山: 写作 – 审阅与编辑,写作 – 初稿,验证,监督,方法论,资金获取,概念化。 丰驰: 监督,方法论,资金获取。
程然 | 傅婷 | 胡虹 | 高山 | 丰驰
重庆大学建筑城规学院,中国重庆 400045
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