高鐵站房候車大廳空調(diào)問題分析

蔣東宇

（中國國家鐵路集團(tuán)有限公司，北京100038）

1 引言

自2008 年中國第一條高速鐵路——京津城際鐵路開通運(yùn)營以來，高速鐵路在中國大陸迅猛發(fā)展。高鐵運(yùn)營10a 來，出現(xiàn)了不少高鐵站候車大廳空調(diào)效果不理想的現(xiàn)象，本文根據(jù)工程實(shí)際，從設(shè)計(jì)角度分析高鐵站候車大廳空調(diào)不佳的原因，為后續(xù)高鐵站候車大廳空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

2 影響候車大廳空調(diào)效果的因素

影響空調(diào)效果的原因有多方面，如施工問題、運(yùn)營問題、維保問題等。下面主要從設(shè)計(jì)方面分析導(dǎo)致候車大廳空調(diào)效果不佳的原因。

2.1 空調(diào)負(fù)荷計(jì)算不準(zhǔn)確

空調(diào)冷熱負(fù)荷的逐時計(jì)算是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性也直接影響到系統(tǒng)設(shè)備的選型配置，從而影響系統(tǒng)運(yùn)行的效果。影響空調(diào)負(fù)荷計(jì)算準(zhǔn)確性的因素也是多方面的，空調(diào)區(qū)域人員密度取值偏小、滲透風(fēng)量考慮不足是影響高鐵站候車大廳空調(diào)負(fù)荷計(jì)算準(zhǔn)確性的主要因素。

2.1.1 人員密度取值

高鐵站候車大廳是人員密集場所，人員密度是影響空調(diào)負(fù)荷大小的主要因素之一[1]，人員數(shù)量增多，人體熱負(fù)荷及新風(fēng)負(fù)荷都會相應(yīng)增大。原有設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50226—2007《鐵路旅客車站建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2.5 條規(guī)定了客運(yùn)專線的候車區(qū)最大人員密度0.67 人/m2[2]。根據(jù)國家鐵路局鐵道統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2010—2018 年全國鐵路旅客發(fā)送量呈每年增長態(tài)勢，年增幅約10%，隨著鐵路網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善，鐵路旅客發(fā)送量會進(jìn)一步增加。所以，高鐵站房設(shè)計(jì)中，人員密度的取值應(yīng)考慮一定階段的發(fā)展余量，若按照0.67 人/m2的上限取值，勢必會造成設(shè)備容量無法滿足后期發(fā)展需求，影響后期空調(diào)效果。

表1 以某高鐵站3 300m2候車大廳為例，僅對人員密度取值做變化的條件下，對比了2 者夏季空調(diào)冷負(fù)荷的區(qū)別。

表1 不同人員密度下候車大廳空調(diào)負(fù)荷對比

人員密度變大導(dǎo)致總冷負(fù)荷增幅約33%，新風(fēng)和人體冷負(fù)荷增幅約48%。

2.1.2 滲透風(fēng)量考慮不足

候車大廳均有空間高大、通透性要求高和空間連通性強(qiáng)等特點(diǎn)，因運(yùn)營需求，外門為常開狀態(tài)，對外出入口數(shù)量多，候車大廳極易因室內(nèi)外風(fēng)壓、溫差及自然氣流等原因?qū)е率彝饪諝馊肭郑纬纱罅康臐B透風(fēng)、穿堂風(fēng)，某特大站房候車大廳據(jù)檢測滲透風(fēng)量高達(dá)5.72×105m3/h。穿堂風(fēng)的形成會直接導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷猛增，致使空調(diào)效果急劇下降。

2.2 空調(diào)設(shè)備設(shè)計(jì)不合理

2.2.1 設(shè)備選擇不當(dāng)

由于空調(diào)負(fù)荷計(jì)算不準(zhǔn)確及候車大廳滲透風(fēng)量考慮不足，導(dǎo)致空調(diào)冷熱源設(shè)備選擇容量不足、空調(diào)末端設(shè)備選擇容量不足。

2.2.2 設(shè)備布置不當(dāng)

在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，風(fēng)冷型空調(diào)設(shè)備較為常用，此類設(shè)備通過與周邊的空氣循環(huán)換熱達(dá)到散熱冷卻效果，對設(shè)備進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)條件是有要求的。設(shè)計(jì)中常因設(shè)備布置距墻體過近、設(shè)備距離屋檐過近等原因造成氣流不暢，氣流短路、熱氣回流，造成設(shè)備實(shí)際出力低于額定值，且選型中忽視了對設(shè)備出力的修正，導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備無法承擔(dān)實(shí)際空調(diào)負(fù)荷。

2.3 室內(nèi)氣流組織不合理

候車大廳多為開敞、高大空間，寬度及進(jìn)深多超過30m，空調(diào)氣流組織形式對候車大廳的空調(diào)效果有很大的影響。不合理的空調(diào)氣流組織形式，會導(dǎo)致空調(diào)冷熱氣流無法送達(dá)服務(wù)區(qū)域，出現(xiàn)冷熱不均等現(xiàn)象，造成實(shí)際空調(diào)效果不佳。表2中列出了常見的空調(diào)氣流組織問題。

表2 典型空調(diào)氣流組織問題

2.3.1 單側(cè)送風(fēng)距離過大

站房候車區(qū)均為高大空間，從節(jié)能角度考慮，一般采用分層空調(diào)的方式，通常采取側(cè)送風(fēng)方式。實(shí)際工程中為了受建筑條件限制，采取單側(cè)側(cè)送的方式較多，某站房空調(diào)噴口單側(cè)送風(fēng)距離長達(dá)40m，導(dǎo)致遠(yuǎn)端空調(diào)效果不理想。

2.3.2 回風(fēng)口布置不合理

由于側(cè)送風(fēng)口送風(fēng)角度可調(diào)范圍有限，空調(diào)送風(fēng)的范圍是有限的，一般空調(diào)回風(fēng)采取集中回風(fēng)的方式，如果回風(fēng)口設(shè)置不合理，例如，高大空間吊頂內(nèi)回風(fēng)、人員不在回流區(qū)域等，則會出現(xiàn)有些區(qū)域無空調(diào)氣流的現(xiàn)象。

2.3.3 層高過高，采用頂送方式

候車大廳凈高一般大于6m 以上，此時選擇頂送的氣流組織方式，不符合分層送風(fēng)的原則，空調(diào)能耗比低位側(cè)送風(fēng)高，而且冬季暖風(fēng)難以送到人員活動區(qū)。

2.4 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)問題

2.4.1 未設(shè)置合理內(nèi)外遮陽措施

太陽輻射直接作用于人體，對人員舒適性（平均熱感覺指數(shù)PMV）的影響非常大。部分高鐵候車大廳側(cè)墻、屋頂采用透明玻璃幕墻、玻璃天窗等形式，且未設(shè)置內(nèi)外遮陽設(shè)施，室內(nèi)人員直接接受來自屋頂?shù)奶栔鄙漭椛浜蜕⑸漭椛?，舒適性變差。

2.4.2 進(jìn)站口未設(shè)置門斗或設(shè)置不合理

進(jìn)站口處未按規(guī)范設(shè)置門斗，或進(jìn)站口雖然設(shè)有門斗，但門斗內(nèi)兩道門正對，高鐵站房進(jìn)站大廳多與檢票口正對，且處于常開狀態(tài)，容易形成穿堂風(fēng)，降低室內(nèi)空調(diào)效果[3]。

2.4.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性差

圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性差的主要原因有外窗的選擇不當(dāng)；門窗幕墻密封材料的選擇不正確；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工縫隙和管道或風(fēng)口等穿孔縫隙密封不完整等。

3 設(shè)計(jì)建議

3.1 空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

對人員密度的取值應(yīng)考慮一定的發(fā)展余量，區(qū)域位置重要、預(yù)期客流較大的站房，建議按照0.7～1.0 人/m2取值，還應(yīng)考慮一定的滲透風(fēng)量負(fù)荷，可結(jié)合氣流模擬的方式確定。

3.2 確保冷熱源設(shè)備運(yùn)行條件

風(fēng)冷設(shè)備布置充分考慮其進(jìn)、排風(fēng)氣流條件，一般設(shè)備邊緣距外墻1.5 倍設(shè)備高度以上。頂部避免遮擋，如有屋檐，設(shè)備頂部距屋檐距離大于3 倍設(shè)備高度，或設(shè)導(dǎo)流措施。

3.3 空調(diào)氣流組織

空調(diào)氣流組織設(shè)計(jì)是個系統(tǒng)工程，需從送風(fēng)方式選擇、風(fēng)口選擇及選型、水力計(jì)算及布局合理性等多方面綜合考慮。結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及分析，針對本文提及的空調(diào)氣流組織問題，建議設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)措施如表3 所示。

3.3.1 合理選擇送風(fēng)形式

高鐵站候車大廳為高大空間，多采用分層空調(diào)方式，選用側(cè)送風(fēng)口。風(fēng)口應(yīng)通過選型計(jì)算確定，并應(yīng)充分考慮風(fēng)口安裝空間，與裝飾專業(yè)密切配合，保證送風(fēng)口面積。

表3 典型空調(diào)氣流組織問題的解決對策

3.3.2 側(cè)送風(fēng)設(shè)計(jì)建議

《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊》（第二版）中關(guān)于側(cè)送噴口射流計(jì)算公式采用的是等溫送風(fēng)氣流組織模型[4]，實(shí)際工程中是非等溫送風(fēng)氣流組織，所以按照設(shè)計(jì)手冊計(jì)算結(jié)果與實(shí)際是有一定誤差的，且并排多個噴口側(cè)噴送風(fēng)距離相對單個噴口側(cè)噴送風(fēng)距離也存在衰減，本文對側(cè)送風(fēng)氣流組織設(shè)計(jì)建議如下[5]：

送風(fēng)距離低于18m 時，可單側(cè)送或雙側(cè)對送，避免風(fēng)口設(shè)置在高位，設(shè)置高度應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。建議將回風(fēng)口布置在送風(fēng)口同側(cè)的下方。

送風(fēng)距離為18～36m 時，宜采用雙側(cè)對送，當(dāng)采用單側(cè)送風(fēng)，建議送風(fēng)口配備雙層遠(yuǎn)近風(fēng)口，回風(fēng)口宜在送風(fēng)口的同側(cè)下方布置。

送風(fēng)距離超過36m 時，采用雙側(cè)對送射流，當(dāng)距離過大時，可在中間區(qū)域增加中間送風(fēng)單元。

3.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

1）采光天窗設(shè)計(jì)建議：側(cè)式站房一般進(jìn)深較淺，應(yīng)采用外墻上的外窗采光，屋面盡量不開采光窗。高架站房一般進(jìn)深較大，可同時采用外墻上的外窗采光和屋面天窗采光。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)合理設(shè)置屋頂采光天窗的比例，避免采用集中的大面積天窗，采用分散多點(diǎn)布置采光天窗，不僅采光均勻，而且易于實(shí)現(xiàn)建筑的自遮陽。

2）遮陽措施設(shè)計(jì)建議：如利用建筑形體及構(gòu)件形成自遮陽，或采用遮陽簾等內(nèi)遮陽措施。根據(jù)不同氣候分區(qū)，有針對性地選用遮陽技術(shù)措施，降低候車大廳空調(diào)負(fù)荷。

3）門斗設(shè)置建議：合理設(shè)置候車大廳進(jìn)站口處的門斗，非高峰人流進(jìn)站時兩道門避免正對開啟，安檢與大門留有足夠的距離，避免人員進(jìn)站時大門處于常開狀態(tài)形成穿堂風(fēng)。

4）嚴(yán)格設(shè)計(jì)施工，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性，減小無組織滲透風(fēng)。

（1）窗型的選擇方面。由于推拉窗的構(gòu)造特點(diǎn)，窗框上下均有一定的間隙，能量消耗也很嚴(yán)重。而平開窗的窗扇與窗框之間一般均使用橡膠密封壓條，在窗扇關(guān)閉后橡膠密封壓條壓得很緊，幾乎沒有空隙空氣，很難形成對流，熱量損失小。因此，在寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)盡量選用平開窗的開啟方式。

（2）窗框與墻體之間、玻璃和窗框之間、門窗幕墻要選用合適的密封材料有限填充封堵。玻璃和窗框之間的密封膠條應(yīng)注意溫度的適用范圍及選用原則。

（3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工縫隙和管道或風(fēng)口等穿孔縫隙要注意密封。主要解決的方法有：填充混合法、打膠混合法和風(fēng)琴膠條法等。

4 結(jié)語

為了進(jìn)一步提高高鐵站房候車大廳的舒適度，為旅客營造更為舒適的出行環(huán)境，本文基于工程實(shí)踐，結(jié)合理論分析提出了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)建議：

1）應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算空調(diào)冷熱負(fù)荷，合理配置空調(diào)冷熱源；

2）結(jié)合每個站房實(shí)際空間特點(diǎn)，采取合理的空調(diào)氣流組織形式；

3）采取合理的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，減少太陽的輻射熱，降低無組織滲透風(fēng)，提高候車廳的舒適度，節(jié)省空調(diào)運(yùn)行能耗；

4）充分應(yīng)用空調(diào)智能化技術(shù)，提高空調(diào)系統(tǒng)的可靠性與節(jié)能性。