空调列车客室空气品质及改善途径

2014-11-27武永虎李永柳

铁道运营技术 2014年4期

武永虎，李永柳

（南宁铁路局南宁车辆段，1.工程师；2.技师，广西南宁 530001）

当前投入运营的铁路客车80%以上为全封闭的空调客车。由于列车运行环境恶劣、空调系统受污染以及超员载客等原因，致使现在运用空调客车普遍存在客室内空气品质不良现状，乘车旅客长时间处于这种污浊环境下对身体健康有较大影响，严重时会引起胸闷、头疼，甚至出现晕倒等症状，这对铁路旅客运输造成许多负面影响。因此，如何提高空调列车客室空气品质，以改善旅客乘车环境是一个值得关注的问题。本文针对目前空调客车客室普遍存在空气品质不良现象及其原因进行了分析，并提出在实际运用中采取几点对策的建议。

1 评价指标

1.1 污染源强度和空气品质感知值丹麦哥本哈根大学Fanger PO教授提出了一种新的通风理论。在这个理论中，他第一次提出了新的单位olf和decipol。1个olf表示一个“标准人”散发出的空气污染量；decipol表示室内空气品质。用这两个单位可以把相当于人所感觉的各种污染源综合表示出来，并在新的空气品质舒适性方程中，计算出达到令人满意的空气品质所需的通风量。室内空气品质舒适性方程为

式中：Ci为室内空气品质感知值（decipol）；

CO为室外空气品质感知值；

G为室内空间及通风系统污染源强度（olf）；

Q为送入的室外空气量（L／S）。

根据式（1）求得:

式中：PD为不满意百分数﹪。

2 客室空气品质不良因素分析

2.1 空调制冷机组污染当前铁道客车配置空调机组为车顶单元式，安装方式为车顶一、二位端头。由于列车运行线路环境复杂，致使长期暴露在室外的空调机组冷凝换热器脏堵现象非常严重，影响了送入客室内空气品质。此外，利用集中供电方式的空调客车空调机组换热器脏堵现象尤为普遍。特别是编组在接近发电车或餐车位置的车辆其客室内空气品质尤为不良，空调机组换热器表面油渍较多，导致空调制冷不良现象常有发生。

另外，蒸发器脏堵污染也是引起客室空气品质不良的原因之一。由于当前投入运营的各车型空调客车风道密封性较差，空调通风系统所吸入的空气，包括新风与回风都带有一定的尘埃，其大部分尘埃不是沉降在送风道，就是被阻留在空气过滤网上（包括新风网、回风网和混合滤网）。当通风机运转时尘埃就从密封不严的混合滤网座口进入蒸发器翅片，造成翅片堵塞。由于蒸发器是在低压压力下蒸发，当空调工作时空气中的水蒸气在通过蒸发器叶片时会在叶片上凝结形成水珠，这些凝结的水可以吸收一部分混合风由此进入蒸发器中的杂质和灰尘。冷凝水与尘埃长期在黑暗潮湿、温湿适宜的蒸发器翅片里霉变产生微生物病菌。硬卧车特别是25 G型硬卧车蒸发器产生霉变的现象较为普遍，其主要原因是蒸发器与机座安装呈45°固定，尘埃、霉菌堵塞在死角里且日常不便清洁维护。经调查发现，新出厂空调客车投入运用一个夏季后，其蒸发器翅片里开始有霉变现象。当通风机运转时带有病菌的微生物随冷气被送入送风道进入客室，严重影响客室空气品质。有关医学试验表明，这些霉菌会引起人体头痛、发热，突发性喉咙痛，扁桃体感染，哮喘，流感症状，皮炎以及伤口难愈合等不良反应，给旅客乘车环境带来严重影响。

2.2 空调通风道系统受污染铁道车辆空调通风道系统一般包括送风道和回风道，它的作用是将车厢内的再循环空气引到进风口侧与吸入的新鲜空气混合，经空调机组冷却后，再通过送风道送入车厢内使用。目前投入运营的25型空调客车空调风道密封性普遍较差，回风道漏风严重，回风口铝框与车体顶板间隙过大，顶棚密封板盖多数起不到密封作用，其中25 G型卧铺车顶棚密封板盖起不到密封现象尤为严重。另外，软风道口与送风道口密封不严，造成雨天客室漏水现象常有发生，这不仅影响客室内空气品质，而且流进车体内的水易引起车辆配电线路短路，严重威胁客车安全运行。美国NIOSH曾做过调查得出，因送风风道和空气处理机脏污占影响空气品质不良18%。

2.3 通风不良铁道客车空调通风采用机械压迫式送风，设有高速和低速2种工况。其通风循环方式是通过车顶轴流风机机械强迫方法将处理过的低温冷气送入客室，客室内废气通过一位端内端门上方的回风口循环利用。从目前投入运营的25型空调客车运用情况看，这种上送上排的通风容易在风机工作区产生气流短路，即靠近回风口的客室空间补进的冷气直接被风机抽回，以及由于部分车辆在较早时期生产，在送风道衰减工艺设计上存在许多不足，致使常出现车辆客室一位端制冷差，中间冷而二位端闷热现象，通常俗称的“阴阳车故障”。

另外，以往人们在考虑通风系统方面时较多的是认为如何保证新风量或增加新风量。增加新风量是必要的，但人们忽视了新风品质和新风的人均占有量。在大量增加新风对室内空气质量究竟改善多少的问题，国外有人曾做过问卷测试，结果表明：新风量为34 m3/（h·人）时，有症状者占7.12%～14.9%，新风量为85m3/（h·人）时，有11%～14.5%的人有症状表现，说明增加新风量无助于减少症状。相对于人员密集的铁道空调客车如何保证新鲜气流分布问题尤为重要。

本来真正新鲜的室外空气不仅提供人们不可或缺的氧气，还有其特有的其他作用，增加这样的新风永远正确。但面对增加新风量并未收到好效果的许多实例，值得引起深思。所以我们在确定客室内新风时不能只满足新风的量，而不顾及它的质和旅客实际所得到得新风量究竟有多少。导致这一状况主要是目前空调客车空调新风过滤效率不高，又无净化气体的功能，室外大气中所含有机化学物质不可能被清除，这只是一方面；另外，空调客车的送风模式是把客室内空间作为新风的稀释对象，当其稀释了客室内上部空间中的污染物再进入下部空间时，新风已经不“新”了。尤其是目前硬座空调客车上送上排的送风方式很容易在风机工作区产生二次循环气流以外的涡旋流（硬卧车在回风设计上虽然客室回风是从走道端门下部百叶缝隙回风，但列车在运行时旅客为行走方便，端门为打开状态，其送风方式也看似上送上排），那里空气龄较大，局部换气效率很差，并导致小空间的不平衡，使工作区空气品质变化，通风效率降低，而且上送上排的送风方式极易发生短路，部分送风从排风口直接排走，这就减少了进入客室呼吸区的新风量。25 K型硬座车在客室中部座位底下设有一个专门的排风系统，其室内空气品质较25G型硬座车好。

2.4 列车超员超载根据目前运营的25型空调客车设计标准来定，其空调设计满足要求达到舒适环境，其新风的确定也是按客室旅客定员来配备相应功率的空调机组，但在实际运用中由于超员、空调机组老化、额定制冷量下降以及车体隔热能力下降等因素，使得客室空气品质受到一定影响，特别在春运严重超员的情况下，客室内空气品质严重恶化。

3 几点对策与建议

针对上述引起客室空气品质不良的因素，从目前运营的25型空调客车实际情况看，在运用中可以采取一些相应的措施减少客室内空气的污染，同时整体上改善客室内空气品质。

3.1 强化清洗空调制冷机组制度定期清洗空调制冷机组，特别是对换热器的吹灰、清洗；对机组内各装置进行清扫除尘；疏通冷凝排水管以确保机组清洁。现行的《客车空调三机检修及运用管理规程》在空调机组小修范围内只提出各部件清扫除尘，换热器清洁干净，并没有对机组冷凝水排放是否顺畅提出具体要求。有资料表明，冷凝水系统处理好的空调房间其微生物的含量比没有处理或处理不好的房间低32%，且相应系统的使用寿命也提高了25%，由此可见对空调冷凝水微生物处理的必要性。

另外，该规程提出在空调每第二个中修时机组需落地检修。但在实际运用中，由于空调系统易受污染脏堵，导致检修后的空调系统未到下一个检修周期，空调由于受污染脏堵致使制冷不良故障常有发生。该项检修规程不满足运用实际，并且对提高空调客室空气品质有一定影响。建议在执行原有的检修规程要求的同时，应每个月对机组进行全面吹灰除尘，重点对列车首尾几辆车换热器的清洗。此外，对空调系统检修要求应改为“只要进入中修的空调客车就需落地清洗检修”，不应在第二个中修时才对机组需落地检修。

3.2 完善通风系统检修要求在现行的《客车空调三机检修及运用管理规程》第2.2.3.2条只提出对风道吹灰除尘，并没有提出对通风道洁净度的要求，因为一些长久堆积污垢只靠风吹很难吹干净。

另外，第2.2.4条提出空调机组运行后无漏风现象，该条款也没有细化提出是机组的漏风要求还是整个风道的漏风要求，容易引起检修标准上的误解，建议明确提出对通风道及机组密封性的要求，同时明确各风道的洁净度要求。

3.3 加强通风循环合理的气流组织效果是影响空气品质、降低生物性污染的重要因素。置换通风（Thermal DisplacementVentilation）无疑是一种能达到最好空气品质、降低微生物污染的气流组织形式。它使送入客室的空气首先进入客室下部的工作区，热空气在后续送风的“推动”下，定向地上升，被风口“抽吸”掉，这样能保证客室空气新鲜、洁净。而且由风洞测试可知，当列车速度达到180km/h时，车顶单元式空调机组冷凝风的风量不能维持机组正常工作。这对于列车采用置换式下送上回方式提供了一定的依据。但由于目前国内环境卫生状况，以及列车室外空气参数的变化，使得实际采用、调节这种气流组织方式存在一定难度。而采用缩短空气龄的办法，有效地组织气流，无疑将是一种有前途的方式。如传统的车内气流顶送上侧回方式，在调节温度观念的基础上设置的风口，加上热源和设备的干涉，使它不能有效地排除这些低浓度污染物。所以，我们可用缩短空气龄的办法来研究各种流态和气流组织中新鲜空气的流动途径，来有效地评价和选择室内气流组织。因此，室内气流组织的改善不但降低室内空气微生物污染、提高客室空气品质，同时也很好的稀释室内二氧化碳浓度。

3.4 定员承载旅客按客室额定定员要求承载运输旅客，以提高客室内空气品质。如在繁忙季节客流量多而超员时，在冬季应把通风位置于强通风位，以加快气流循环（目前普遍在冬季把通风工况置于弱风位）。在夏季应把制冷温度调节到适当要求，以保持客室内的温、湿度，从而尽可能提高客室内空气品质。