地鐵車輛室內(nèi)氣流組織影響因素

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摘要:通過閱讀文獻，總結(jié)出地鐵車輛室內(nèi)氣流組織影響因素，包括送風道結(jié)構(gòu)形式，發(fā)現(xiàn)靜壓式送風道的送風均勻性較傳統(tǒng)風道有較大改善;對于A型車采用上送上回氣流組織形式的車輛空調(diào)，送風風速在2～2．5m/s范圍內(nèi)比較合適;車廂內(nèi)溫度分布受人體散熱很大，且載人車廂比空載車廂的送風短路現(xiàn)象嚴重;地鐵風道出風口均勻性在去掉空調(diào)機組下方的出風口后有了一定的改善。

關(guān)鍵詞:地鐵車輛空調(diào);氣流組織;影響因素;評價指標

1地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)氣流影響因素

1．1送風道結(jié)構(gòu)形式的影響

新型空調(diào)靜壓式送風道的送風均勻性較傳統(tǒng)送風道有較大的改善，靜壓送風道由主風道和靜壓箱風道組成。空調(diào)機組下部送出的風進入車內(nèi)主風道，并沿主風道在推進過程中進入靜壓箱，進行靜壓平衡調(diào)節(jié)，使得在主風道中不同斷面上具有不同靜壓的空氣在靜壓箱中得到均衡，并形成一定靜壓值，在條縫型送風口轉(zhuǎn)換成動壓，達到均勻送風的目的。靜壓風道有多種結(jié)構(gòu)形式，如主風道在中間，靜壓箱在兩側(cè);主風道在兩側(cè)，靜壓箱在中間。經(jīng)楊晚生、張吉光等的數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靜壓式送風道的送風均勻性較傳統(tǒng)的送風道要好一些，該風道取消了風量調(diào)節(jié)裝置，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，有很大的推廣價值。［1］

1．2空調(diào)送風道送風口速度的影響

城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)主要目的是滿足乘客對舒適度的要求，合理的室內(nèi)氣流組織方式是滿足這一要求必不可少的因素。其中空調(diào)送風道送風口的速度影響車廂內(nèi)氣流組織，若送風的風速太低，會導(dǎo)致回風口附近的溫度過高;風速過高，使得乘客頭部有較強的出風感，從而影響其舒適度。易柯通過對A型車進行數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，對于上送上回氣流組織形式的車輛空調(diào)，送風風速在2～2．5m/s范圍內(nèi)比較合適。［2］

1．3車廂載人的影響

孫麗華通過對相同的氣流組織方式下，空載和載人車廂的數(shù)值模擬結(jié)果分析得到，載人車廂內(nèi)平均空氣溫度比空載車廂高，說明車廂內(nèi)溫度分布受人體散熱的影響很大。對空載和載人車廂溫度分布情況分析發(fā)現(xiàn)，車廂端區(qū)的溫度分布很均勻，其他位置都有送風短路現(xiàn)象出現(xiàn)，回風口及排風口位置的送風回流比較明顯，而且載人車廂比空載車廂的送風短路現(xiàn)象明顯。

1．4兩種通風方式的影響

對于載人車廂比較上送上回，上送下回兩種氣流組織下，室內(nèi)空氣流場的變化。上送上回這種通風方式會導(dǎo)致送風短路，特別是在載人的車廂內(nèi)，乘客的數(shù)量越大，送風受人體的阻礙作用越大，使得氣流不能順利到達車輛底部，回流現(xiàn)象也越明顯。采用上送下回的通風方式可以改善這一現(xiàn)象，但回風口只能在座椅下方布置，這樣氣流會有明顯貼壁現(xiàn)象，也就是靠近車壁空氣溫度明顯低于中間區(qū)域的溫度，嚴重影響車廂內(nèi)中間站立人群的舒適性。［3］

1．5空調(diào)機組下方風道出風口的影響

于淼、王東屏等人通過模擬發(fā)現(xiàn)空調(diào)機組的下方風道出風口會產(chǎn)生回流現(xiàn)象，這樣使得空調(diào)機組送風口下面的主風道送往靜壓風道的風量過少，那么從靜壓風道下方條縫型出風口出來的風量就較少將空調(diào)機組下方的出風口去掉，可有效改善地鐵風道出風口的均勻性，同時也減少了風道出風口平均速度的最大差值。［4］

2地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)氣流組織評價指標

我們知道評價氣流組織的指標是比較多的，在方便人們判斷空調(diào)效果的優(yōu)劣的同時，也會帶來混淆情況，目前我國還沒有制定出有關(guān)地鐵車輛的空調(diào)標準，但確定地鐵客室內(nèi)氣流組織的評價指標可借鑒其他的相關(guān)標準。氣流組織評價指標不但可直接影響地鐵客室內(nèi)是否可達到預(yù)期的空調(diào)效果，而且還會評判其空調(diào)方案是否經(jīng)濟。下面將介紹一些氣流分布要求和評價方法:(1)針對地鐵車，評價指標可參照歐洲標準，A類車在夏季的內(nèi)部平均溫度是25℃，在距門1．10m處和垂直面的內(nèi)部空氣溫度均不得大于4K。B類車在夏季的內(nèi)部平均溫度是29℃，在距門1．10m處和垂直面的內(nèi)部空氣溫度均不得大于8K。(2)地鐵車廂內(nèi)人員密度非常高，其舒適性需遍布室內(nèi)的個個角落，所以要使得氣流組織盡量均勻。不同氣流組織方式會涉及到整個空調(diào)系統(tǒng)耗能量和初投資，可采用“不均勻系數(shù)”指標評價空間參數(shù)的不均勻程度。［5］

3總結(jié)

通過閱讀大量文獻總結(jié)出地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)氣流組織影響因素，雙側(cè)風源送風比單側(cè)風源的均勻性要好一些;設(shè)置有隔板的風道一端的送風均勻性較未設(shè)置的風道端有較大提高。對于A型車采用上送上回氣流組織形式的車輛空調(diào)，送風風速在2～2．5m/s范圍內(nèi)比較合適;車廂內(nèi)溫度分布受人體散熱的影響很大，而且載人車廂比空載車廂的送風短路現(xiàn)象明顯;去掉空調(diào)機組下方的出風口，發(fā)現(xiàn)可有效改善地鐵風道出風口的均勻性。

參考文獻:

［1］楊晚生，張吉光，張艷梅．靜壓式空調(diào)送風道送風均勻性研究［J］．鐵道運輸與經(jīng)濟，2005(01):79-81．

［2］易柯．地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)氣流組織數(shù)值計算與分析［J］．城市軌道交通研究，2009，12(11):40-43+85．

［3］孫麗花．南方某市地鐵B型車客室氣流組織分析［D］．華南理工大學(xué)，2016．

［4］于淼，王東屏，襲望，黃少東．地鐵車空調(diào)風道及車室內(nèi)氣流組織數(shù)值仿真［J］．大連交通大學(xué)學(xué)報，2014，35(02):16-19．

［5］林松．B型地鐵送風口特性研究及優(yōu)化［D］．青島理工大學(xué)，2012．

作者:劉晶 賈雄偉 單位：西安交通工程學(xué)院機械工程學(xué)院