随着城市建设向地下大空间纵深发展，地下空间的环境安全保障已成为行业重大战略需求。西安建筑科技大学陕西省建筑设备科学与地下空间环境国际联合研究中心，围绕常态环境低碳营造、灾变环境安全保障及地下环境保障智慧化三大方向，建立起覆盖地下空间全寿命期的“通风生命线”技术体系，为我国乃至世界地下重大工程的环境安全提供了关键科技支撑。
看不见的威胁：地下空间通风的“历史难题”
地下空间与地上建筑最大的不同，在于它的封闭性与复杂性。“最大的挑战，是‘看不见、摸不着’的威胁。”研究中心主任、西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院院长李安桂教授说，“譬如，比空气重的有害气体，我们称之为‘重气’，其约占有害气体种类的90%。它会像水一样在地面匍匐、在低洼处汇聚，悄无声息地构成致命风险。”传统排风方式难以将贴着地面的重气高效排出，一旦气体泄漏积聚，极易引发窒息或爆炸事故。
另一个核心难题是常规排烟方式效率低下。地下洞室发生火灾时，烟气扩散路径极为复杂，常规排烟方式在封闭空间内受限，往往难以有效引导烟气流动方向。在火灾迅猛发展和烟气浓度急速升高的双重困境下，未及疏散的人员极易被困，生命安全受到严重威胁。此外，地下空间还面临高地热——施工过程中因地壳内部释放热量导致洞室内部温度过高等问题。
地下工程安全保障离不开三通——通风、通电、通信。其中，通风是保障工程安全与生命健康的底线。让空气在复杂地下空间中“按需分配”，搬运热量，移除有害物，在地下建立一条可靠的‘通风生命线’。”研究中心的任务正是这一条生命线延伸至地下工程的每一个角落——使之更稳、更远、更安全。
三大技术路线：构筑地下空间立体保障体系
研究团队由李安桂教授领衔，曾两度获得国家技术发明奖二等奖，在通风空调气流组织、地下空间环境调控等领域有三十余年科研积累。围绕地下空间环境保障这一核心使命，研究中心确立了三大研究方向：
常态环境低碳营造
重点解决地下空间日常运行中通风空调能耗高、能效低的问题。地下水电厂房、地铁站、综合管廊等场景中，通风空调系统通常长时间运行，如何实现低碳节能意义重大。团队已在此方向布局通风技术综合实验研究平台，用于系统开展地下空间热压通风机理、有害物迁移动力学机理等基础研究，同时建有高海拔多态环境模拟平台，可实现温度、气压及二氧化碳等多参数动态可调，精准营造高海拔及深地空间环境等极端条件环境，支撑前沿低碳通风技术研发。
灾变环境安全保障
聚焦火灾、有害气体积聚等极端情况下的烟气控制、毒气引排与生命维持，实现灾害环境下的快速环境调控与逃生保障。团队在这一方向取得了突破性进展：
重气高效通风引排：针对占比约90%的密度大于空气的重气，团队系统揭示了重气在狭长空间中的扩散与迁移机理，建立了灾变环境重气等多组分有害气体高效通风引排设计方法，有效解决重气沿地面积聚的防控难题。
低阻长距离通风输配：针对地下长距离隧洞通风阻力大、风量衰减严重等工程痛点，发明了系列低阻输配技术及关键设备，显著提升了地下工程的通风效能。
地下洞室群火灾烟气控制：针对水电工程地下洞室群火灾烟气的复杂迁移规律，提出高效引排理论与技术，实现了烟气控制与逃生通道气体环境的可靠保障。
地下环境保障与智慧化
通过数字孪生、智能感知与动态调控，推动环境保障从被动响应走向主动防控。传统通风系统依赖人工定期调整，反应迟滞、调控精度有限。团队正在通过融合物联网传感技术与人工智能算法，开发地下空间环境智能监测与控制系统，实现通风系统的智能调度与按需供给。
面向国家重大需求的技术攻关
“我们的研究是从国家重大工程现场走出来的。”李安桂说。1984年，李安桂考入西安冶金建筑学院(西安建筑科技大学前身)攻读研究生，成为当年学校该专业唯一的研究生。此后几十年，他带领研究团队从黄河流域的小浪底到金沙江畔的白鹤滩，从东北严寒的白山水电工程到西南湿热的大渡河瀑布沟水电站，足迹踏遍全国七大流域。
2026年3月，研究中心正式承担了超大复杂洞室群通风和地下洞室热湿环境控制技术攻关。聚焦于两大技术难点：一是超大洞室群高地温环境安全保障——深部地热使洞室温度持续攀升，严重影响施工安全和设备运行;二是高海拔复杂洞室群先进通风气流组织——在高海拔低气压条件下，常规通风设计参数发生显著偏移，必须因地制宜加以修正。与会专家已就项目现阶段的核心需求与关键技术难点进行了系统梳理与深入研讨，为推动后续研究明确了技术路径与实施方向。
从地下水电到海上核电：产学研用国际化布局
研究中心在2021年获批为省级平台后发展迅速：2022年承办第十六届室内通风国际会议，2023年获批教育部低碳建筑环境国际合作联合实验室，科研阵地也从地下水电拓展到了海上核电。
在产学研用方面，团队已形成从现场测试、理论模型、技术方法、标准指南到装备研发的完整技术链条。同时积极拓展国际合作，以中国、新加坡、俄罗斯、马来西亚等“一带一路”沿线国家以及丹麦、芬兰、瑞典、挪威等欧洲国家的高水平大学为依托，建立了“产学研用外”五位一体国际合作模式。牵头成立了“国际地下空间环境学会”，李安桂教授任首届主席，在全球范围内搭建起地下空间环境保障领域的高水平合作平台。
为大规模深地开发夯实安全根基
随着城市土地资源日趋紧张，地下空间的立体化开发已成为城市可持续发展的必然路径。地下交通枢纽、综合管廊、深地储库以及大型水电工程等不断向更深处延伸，通风保障技术的作用正从“配角”逐渐走向“主角”。
超级水电工程安全保障：水电工程是国家能源安全的重要支柱，而大型水电工程的地下洞室群环境复杂、运行条件苛刻。本项目的攻关成果可直接服务于我国西南地区在建和规划中的重大水电工程，显著提升这些工程的环境安全性。
城市地下空间智能运维：地铁、综合管廊、人防工程等城市地下基础设施正加速从信息化管理迈向智能化运维。本项目已完成了郑州地铁站、雄安高铁站等一批地标性工程的环境安全保障方案。将低碳营造、智能感知与灾变防控技术全面引入运维体系，将为城市地下空间的安全、高效与低碳运营提供坚实的技术底座。
海上浮动核电站及其他特殊场景：研究院的科研阵地已从地下水电拓展到海上浮动核电站，研制了专属安全通风环境模拟舱。此外，面向深地资源开发(如深井采矿、深地实验室等)的场景，该技术同样具备通用性和推广价值。
从建筑“抗风”到管理“驭风”：跨越六十载的传承之路
西安建筑科技大学供热、供燃气及通风专业设立于1956年，那是新中国百废待兴的时代。百余项重大工程上马，这个专业正是为解决其“空气环境”难题而生。第一代学者赵鸿佐承担了新中国第一条地铁——北京地铁1号线的地层传热与通风研究;戴庆山主持了我国首座百万千瓦级水电站——刘家峡水电站的通风技术攻关。
六十多年过去，三代科研工作者薪火相传，技术手段从模拟计算走向数字孪生和AI赋能，但“面向国家重大需求”的初心未曾改变。今天，他们正在进行超级水电工程地下洞室群的环境安全保障通风技术攻关，要将这条“通风生命线”伸得更远、筑得更牢。