陳 思 余南陽

南寧某動車檢修庫夏季熱環(huán)境實測與分析

陳 思 余南陽

（西南交通大學(xué)成都 610031）

針對我國南方地區(qū)動車檢修庫夏季室內(nèi)熱環(huán)境問題，以南寧某動車檢修庫為研究對象，對室內(nèi)熱環(huán)境進行現(xiàn)場實測與調(diào)研，通過對測試結(jié)果的分析，得出該動車檢修庫垂直高度方向上溫度出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，二、三層作業(yè)平臺間的平均溫差在1.6℃左右，且在12:00～17:00間主要工作區(qū)域的溫度均超過35℃；在橫軸方向上，溫度出現(xiàn)對稱分布，中間區(qū)域的溫度明顯高于兩側(cè)；與溫度不同，相對濕度與空間位置沒有明顯關(guān)系，且二者隨時間的變化規(guī)律并不同步，溫度最高時相對濕度最低，反之亦然，在0:00～11:00間平均相對濕度最大，為72%。所得到的溫濕度數(shù)據(jù)及分布規(guī)律為該動車檢修庫的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計和改善提供了參考依據(jù)。

動車檢修庫；現(xiàn)場實測；溫度分層；熱濕環(huán)境

0 引言

在我國動車事業(yè)快速發(fā)展的背景下，有關(guān)動車運行維護和檢修的研究也越來越多。動車檢修庫是動車車輛停放、檢查、整備、運用及修理的管理中心，承擔(dān)著列車工藝設(shè)備的維修、檢測和管理工作。但在實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)由于動車檢修庫的結(jié)構(gòu)特點和后期運行管理問題，許多動車檢修庫在夏季都存在溫濕度較高、氣流組織不合理的情況[1,2]。動車檢修庫內(nèi)的熱舒適性會直接影響到工人的工作效率和身心健康，進而間接地影響到動車組的檢修質(zhì)量和運行安全。目前有關(guān)動車檢修庫的研究大多集中在北方檢修庫冬季供暖的問題[3,4]，缺乏對于南方濕熱地區(qū)動車檢修庫夏季室內(nèi)熱舒適性的研究。

本文針對南寧某動車檢修庫，采用現(xiàn)場實測的方法對檢修庫室內(nèi)熱濕環(huán)境進行研究，通過對實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，總結(jié)該動車檢修庫室內(nèi)外溫度變化規(guī)律和室內(nèi)溫濕度分布規(guī)律，為我國南方地區(qū)夏季動車檢修庫的室內(nèi)熱舒適性的改善提供一些有價值的數(shù)據(jù)參考。

1 測試方案

1.1 建筑概況

以南寧某動車檢修庫為研究對象，該建筑為鋼桁架結(jié)構(gòu)，屋面板為鋼邊框保溫隔熱輕型屋面板，總建筑面積為23,075m2，其中包括主庫、邊跨和輔助辦公用房。此次主要研究區(qū)域為該動車檢修庫的主庫，尺寸為長×寬×高=468m×33m×15m，內(nèi)部共4條鐵路軌道，可同時容納4輛16節(jié)車廂的動車組，該動車檢修庫的橫截面如圖1所示。

1.2 測試時間

此次現(xiàn)場測試時間為2019年8月28日10:00到2019年9月17日10:00，共計20天。由于動車檢修庫是24h工作制，故測量設(shè)備均24h運行。

圖1 南寧動車檢修庫橫截面圖

圖2 橫截面測點分布圖

1.3 測試方案

測試方案主要由兩部分組成：

（1）室外溫度測試，為準(zhǔn)確測量室外溫度，將測量設(shè)備放置在檢修庫外墻的背陰處，并與室內(nèi)的溫濕度測量工作同時進行。采用testo175h1溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀每3min記錄一次數(shù)據(jù)，實現(xiàn)24h不間斷測量。

（2）檢修庫室內(nèi)溫濕度的測試，為分析室內(nèi)溫濕度在空間上的分布規(guī)律，以動車入口所在外墻為Y軸，與輔助用房相連的內(nèi)墻為X軸，高度方向為Z軸，建立空間坐標(biāo)系。在橫截面上共布置了6個測量點，Z軸上的測點布置在2層和3層作業(yè)平臺上，高度分別為2.5m和5.5m；Y軸上的測點布置根據(jù)主庫內(nèi)作業(yè)平臺的距離設(shè)置，具體布置情況如圖2所示。均采用testo175 h1溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀24h監(jiān)測。

2 測試結(jié)果分析

2.1 室內(nèi)外溫度對比分析

通過對室內(nèi)外溫度的測試結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn)，不同測試日的數(shù)據(jù)值雖然有一定差異，但所反映出的規(guī)律是一致的，故選擇日平均溫度最高的9月7日作為典型測試日進行分析。圖3為典型測試日的室內(nèi)外逐時溫度對比圖，從圖中可以看出，在典型測試日9月7日的12:00～17:00之間室外溫度接近并超過室內(nèi)溫度，而在12:00～17:00以外的時間段，室內(nèi)溫度明顯高于室外溫度，室內(nèi)外溫差最大可達4℃，平均溫差為2.5℃。在除12:00～17:00以外的時間段，當(dāng)室外空氣溫度低于檢修庫室內(nèi)氣溫時，可通過機械通風(fēng)的形式利用室外空氣來排除室內(nèi)部分余熱，降低可能存在的降溫技術(shù)能耗。

圖3 室內(nèi)外溫度變化圖

2.2 室內(nèi)溫濕度分析

（1）溫度分布特性

為充分保障動車組的檢修工作，檢修庫為24h工作制，且作業(yè)高峰期通常在夜間。但從圖3可知，在12:00～17:00內(nèi)，室內(nèi)平均溫度為37.8℃，室內(nèi)氣溫的峰值仍然與太陽輻射強度和室外氣溫保持一致，在室外溫度較高時降低室內(nèi)溫度是動車檢修庫通風(fēng)降溫的關(guān)鍵。故本文僅對檢修庫12:00～17:00間的室內(nèi)溫度進行分析。

對溫度在不同方向上的分布都進行了多組對比測試，由于所反映出的規(guī)律是一致的，故僅對其中1組進行分析，如圖4～5所示。

圖4 Z軸溫度變化圖

從圖4可以看出，對于同一水平點，垂直高度為5.5m處的溫度明顯高于2.5m處的溫度，二者溫差最大值為2.6℃，平均溫差為1.6℃。說明在高度Z軸方向上有明顯的溫度分層，高度越高溫度越大，且在12:00～17:00間，作業(yè)區(qū)域的溫度均超過35℃，這不滿足《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》[5]中對生產(chǎn)廠房夏季工作地點的溫度規(guī)定。

圖5 Y軸溫度變化圖

圖5是同一高度上3個不同Y軸坐標(biāo)點的溫度變化情況，從圖中可以看出，Y坐標(biāo)為5m和25m的測點的溫度變化情況幾乎完全一致，而Y坐標(biāo)為15m的測點與兩側(cè)的溫度存在明顯差異，溫差最大值為2℃，平均溫差為1℃。說明該檢修庫室內(nèi)溫度在Y軸方向上的分布呈現(xiàn)出一定的對稱性，靠近內(nèi)墻兩側(cè)的區(qū)域溫度較低且變化規(guī)律基本一致，位于Y軸中間的區(qū)域由于處于透光屋頂?shù)恼路?，?dǎo)致中間區(qū)域的溫度明顯高于兩側(cè)。

（2）相對濕度分布特性

將9月7日的逐時溫度和相對濕度繪制成雙坐標(biāo)圖，如圖6所示。

圖6 溫度和相對濕度逐時變化圖

從圖6可知，一天中相對濕度與溫度隨時間的變化規(guī)律并不同步，相對濕度在0:00～11:00達到峰值，而溫度在12:00～17:00達到最大值。以9月7日為例，相對濕度最大值為79.7%，此時對應(yīng)的溫度為29.6℃；相對濕度最小值為48.6%，此時對應(yīng)的溫度為37.7℃，接近當(dāng)日最高溫度。

由于0:00～11:00之間是相對濕度較高的時間段，故僅對該時段內(nèi)的相對濕度進行討論，分析相對濕度是否與溫度一樣在空間上存在一定的分布規(guī)律。

圖7 Z軸相對濕度變化圖

圖8 Y軸相對濕度變化圖

由圖7可知，與溫度有所不同的是，相對濕度在垂直高度Z軸上不存在明顯的分層現(xiàn)象。可認為在該檢修庫內(nèi)，2.5m的二層平臺和5.5m的三層作業(yè)平臺間的相對濕度差異不大。從圖8可以看出，在Y軸方向上，3個具有不同Y軸坐標(biāo)的測量點的溫度變化差異并不明顯，可認為相對濕度在Y軸方向上呈現(xiàn)均勻分布的特點，Y軸中部區(qū)域的溫度高于兩側(cè)并沒有造成該區(qū)域的相對濕度與兩側(cè)有較大差異。即在9月7日相對濕度最高的時間段0:00～11:00間，人員主要工作區(qū)域內(nèi)相對濕度在空間上呈現(xiàn)均勻分布的特性，不同區(qū)域的相對濕度大小幾乎沒有差別。

3 結(jié)論

為了分析我國南方地區(qū)動車檢修庫夏季室內(nèi)熱環(huán)境現(xiàn)狀，從而改善室內(nèi)熱舒適性，本文針對南寧某動車檢修庫進行了相應(yīng)的現(xiàn)場實測，得出以下結(jié)論：

（1）該檢修庫垂直高度上存在明顯的溫度分層現(xiàn)象，溫度隨高度升高而增大，人員工作區(qū)的2、3層工作平臺之間的平均溫度相差在1.6℃左右，且主要工作區(qū)域的溫度均超過35℃，不滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

（2）室內(nèi)溫度在橫軸方向上呈對稱分布，中間區(qū)域由于處于透明屋頂?shù)恼路綄?dǎo)致其溫度明顯高于靠近內(nèi)墻的兩側(cè)，中間與兩側(cè)的平均溫度相差在1℃左右。在進行通風(fēng)改造設(shè)計時，可考慮在該檢修庫內(nèi)墻兩側(cè)布置具有一定對稱性的通風(fēng)系統(tǒng)，并一定程度上提高送風(fēng)速度以增加中間區(qū)域的氣流擾動，降低中部區(qū)域的溫度。

（3）盡管該動車檢修庫為24h工作制，但室內(nèi)溫度最高的時間段仍在12:00～17:00之間，而一天中的其他時間段室外溫度明顯低于室內(nèi)溫度，平均溫差為2.5℃，建議在除12:00～17:00以外的時間段內(nèi)采用直接引入室外新風(fēng)的方式排除室內(nèi)部分余熱，從而降低室內(nèi)溫度控制的難度和可能存在的降溫技術(shù)能耗。

[1] 許力方,雷波.列車檢修庫局部空調(diào)送風(fēng)參數(shù)研究[J].制冷與空調(diào),2016,30(6):630-633.

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[8] 陸亞俊.暖通空調(diào)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

Field Measurement and Analysis of Thermal Environment in the Train Service Shop

Chen Si Yu Nanyang

( SouthwestJiaotong University, Chengdu, 610031 )

Aiming at the indoor thermal environment problem of the train service shop in the south of China in summer, a certain train service shop is taken as the research object, and the indoor thermal environment is measured and investigated on the spot. Through analysis of the test results, in the vertical height direction there is significant temperature stratification. The mean temperature difference between the second and third working platforms is about 1.6℃, and the temperature in the main working area is more than 35℃ between 12:00 and 17:00. In the horizontal axis direction, there is a symmetrical temperature distribution, and the temperature in the middle area is significantly higher than both sides. Unlike temperature, relative humidity has no obvious relationship with spatial location. The relative humidity is the lowest when the temperature is the highest, and vice versa.

train service shop; indoor comfort; field measurement; temperature stratification

1671-6612（2020）06-707-04

TU831.1

A

陳 思（1994.08-），男，在讀碩士研究生，E-mail：frankchensi@qq.com

余南陽（1961.02-），男，博士，教授，E-mail：rhinos@126.com

2020-02-24