地铁车辆室内气流组织影响因素及评价指标

刘晶 贾雄伟

摘 要：通过阅读文献，总结出地铁车辆室内气流组织影响因素，包括送风道结构形式，发现静压式送风道的送风均匀性较传统风道有较大改善；对于A型车采用上送上回气流组织形式的车辆空调，送风风速在2～2.5m/s范围内比较合适；车厢内温度分布受人体散热很大，且载人车厢比空载车厢的送风短路现象严重；地铁风道出风口均匀性在去掉空调机组下方的出风口后有了一定的改善。

关键词：地铁车辆空调；气流组织；影响因素；评价指标

地铁作为一种大运量、高效率的交通工具，可有效地缓解城市地面道路交通阻塞问题。为了满足广大旅客的需要，都把城轨车辆室内的空气调节作为提高旅客舒适度、改善乘车环境的主要手段。所以地铁车辆空调系统，除了需提供一定的制冷量来消除车内热负荷，对舒适性的要求也越来越高，而客室内气流组织是否合理都与乘客乘坐舒适性息息相关，所以分析地鐵车辆空调系统室内气流组织影响因素和了解气流组织的评价指标意义重大，同时为后期车辆空调系统气流组织设计提供一定的依据。

1 地铁车辆空调系统室内气流影响因素

1.1 送风道结构形式的影响

新型空调静压式送风道的送风均匀性较传统送风道有较大的改善，静压送风道由主风道和静压箱风道组成。空调机组下部送出的风进入车内主风道，并沿主风道在推进过程中进入静压箱，进行静压平衡调节，使得在主风道中不同断面上具有不同静压的空气在静压箱中得到均衡，并形成一定静压值，在条缝型送风口转换成动压，达到均匀送风的目的。静压风道有多种结构形式，如主风道在中间，静压箱在两侧；主风道在两侧，静压箱在中间。经杨晚生、张吉光等的数值模拟结果发现，静压式送风道的送风均匀性较传统的送风道要好一些，该风道取消了风量调节装置，结构简单，制造维修方便，有很大的推广价值。[1]

1.2 空调送风道送风口速度的影响

城轨车辆空调系统主要目的是满足乘客对舒适度的要求，合理的室内气流组织方式是满足这一要求必不可少的因素。其中空调送风道送风口的速度影响车厢内气流组织，若送风的风速太低，会导致回风口附近的温度过高；风速过高，使得乘客头部有较强的出风感，从而影响其舒适度。易柯通过对A型车进行数值模拟发现，对于上送上回气流组织形式的车辆空调，送风风速在2～2.5m/s范围内比较合适。[2]

1.3 车厢载人的影响

孙丽华通过对相同的气流组织方式下，空载和载人车厢的数值模拟结果分析得到，载人车厢内平均空气温度比空载车厢高，说明车厢内温度分布受人体散热的影响很大。对空载和载人车厢温度分布情况分析发现，车厢端区的温度分布很均匀，其他位置都有送风短路现象出现，回风口及排风口位置的送风回流比较明显，而且载人车厢比空载车厢的送风短路现象明显。

1.4 两种通风方式的影响

对于载人车厢比较上送上回，上送下回两种气流组织下，室内空气流场的变化。上送上回这种通风方式会导致送风短路，特别是在载人的车厢内，乘客的数量越大，送风受人体的阻碍作用越大，使得气流不能顺利到达车辆底部，回流现象也越明显。采用上送下回的通风方式可以改善这一现象，但回风口只能在座椅下方布置，这样气流会有明显贴壁现象，也就是靠近车壁空气温度明显低于中间区域的温度，严重影响车厢内中间站立人群的舒适性。[3]

1.5 空调机组下方风道出风口的影响

于淼、王东屏等人通过模拟发现空调机组的下方风道出风口会产生回流现象，这样使得空调机组送风口下面的主风道送往静压风道的风量过少，那么从静压风道下方条缝型出风口出来的风量就较少将空调机组下方的出风口去掉，可有效改善地铁风道出风口的均匀性，同时也减少了风道出风口平均速度的最大差值。[4]

2 地铁车辆空调系统气流组织评价指标

我们知道评价气流组织的指标是比较多的，在方便人们判断空调效果的优劣的同时，也会带来混淆情况，目前我国还没有制定出有关地铁车辆的空调标准，但确定地铁客室内气流组织的评价指标可借鉴其他的相关标准。气流组织评价指标不但可直接影响地铁客室内是否可达到预期的空调效果，而且还会评判其空调方案是否经济。下面将介绍一些气流分布要求和评价方法：

（1）针对地铁车，评价指标可参照欧洲标准，A类车在夏季的内部平均温度是25℃，在距门1.10m处和垂直面的内部空气温度均不得大于4K。B类车在夏季的内部平均温度是29℃，在距门1.10m处和垂直面的内部空气温度均不得大于8K。

（2）地铁车厢内人员密度非常高，其舒适性需遍布室内的个个角落，所以要使得气流组织尽量均匀。不同气流组织方式会涉及到整个空调系统耗能量和初投资，可采用“不均匀系数”指标评价空间参数的不均匀程度。[5]

3 总结

通过阅读大量文献总结出地铁车辆空调系统室内气流组织影响因素，双侧风源送风比单侧风源的均匀性要好一些；设置有隔板的风道一端的送风均匀性较未设置的风道端有较大提高。对于A型车采用上送上回气流组织形式的车辆空调，送风风速在2～2.5m/s范围内比较合适；车厢内温度分布受人体散热的影响很大，而且载人车厢比空载车厢的送风短路现象明显；去掉空调机组下方的出风口，发现可有效改善地铁风道出风口的均匀性。

参考文献：

[1]杨晚生，张吉光，张艳梅.静压式空调送风道送风均匀性研究[J].铁道运输与经济，2005（01）：79-81.

[2]易柯.地铁车辆空调系统气流组织数值计算与分析[J].城市轨道交通研究，2009，12（11）：40-43+85.

[3]孙丽花.南方某市地铁B型车客室气流组织分析[D].华南理工大学，2016.

[4]于淼，王东屏，袭望，黄少东.地铁车空调风道及车室内气流组织数值仿真[J].大连交通大学学报，2014，35（02）：16-19.

[5]林松.B型地铁送风口特性研究及优化[D].青岛理工大学，2012.

项目名称：宁波地铁数字化资源平台，项目类型：N创业实践，项目负责人：贾雄伟（编号：KY18-02）

作者简介：刘晶（1989-），女，陕西西安人，工学硕士，西安交通工程学院机械工程系助教，主要研究方向：城轨与铁道车辆空调系统研究。