空調(diào)列車室內(nèi)微環(huán)境空氣品質(zhì)評價分析

張巨光 蔡 偉

(1.太原鐵路局調(diào)度所，山西 太原 030000; 2.寧波工程學院建工學院，浙江 寧波 315016)

鐵路運輸作為我國中長途的主要運輸方式之一，運量大、受氣候和自然條件影響較小，近年來得到了跨越式發(fā)展，我國鐵路正向高速化、舒適化、健康化的方向邁進。如何改善既有車內(nèi)空氣品質(zhì)、保證旅客的舒適出行環(huán)境是當前研究的熱點問題之一。然而，因空調(diào)列車室內(nèi)微環(huán)境涉及到眾多干擾因素的直接影響，尚未有嚴格的標準或規(guī)范來客觀規(guī)定空調(diào)列車微環(huán)境空氣品質(zhì)的好壞，對此的研究尚很缺乏[1]。

本文通過調(diào)研太原鐵路局所轄空調(diào)列車環(huán)境的實際狀況，辨析影響空調(diào)列車室內(nèi)空氣品質(zhì)的因素，結(jié)合室內(nèi)微環(huán)境質(zhì)量評價方法，提出改善空氣品質(zhì)的若干措施。

1 列車室內(nèi)空氣環(huán)境調(diào)研

太原鐵路局是全國18個鐵路局中貨運量最大、運輸收入最多的鐵路局。筆者2011年7月對太原鐵路局管轄內(nèi)某空調(diào)列車進行了車廂內(nèi)空氣品質(zhì)的調(diào)研統(tǒng)計，調(diào)查日的氣候條件良好，列車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)持續(xù)運行，氣流組織為上送上回的孔板送風。鑒于所調(diào)研內(nèi)容的理解和配合問題并兼顧年齡段的特點，調(diào)查對象以21歲～50歲的旅客為主。發(fā)放問卷調(diào)查80份，回收有效問卷71份。

圖1給出了某空調(diào)列車上是否有異味的統(tǒng)計結(jié)果。由圖1可知，29.6%的乘客認為該列車上無異味，和正常環(huán)境無明顯差別。但57.7%的人覺得有異味，8.5%的人認為異味較重，其余4.2%的人感覺異味很重。分析可知，70.4%的人認為該空調(diào)列車上有異味，高速空調(diào)室內(nèi)的空氣品質(zhì)不佳，存在一定的問題。

圖2給出了空調(diào)列車上感覺呼吸情況調(diào)查結(jié)果。從圖2可以看出，53.6%的人沒有覺得空調(diào)列車上呼吸困難，但有40.8%的人覺得在空調(diào)列車上呼吸有一點困難，2.8%的人認為在列車上呼吸一般困難，同時還有2.8%的人覺得呼吸很困難。

2 列車空氣質(zhì)量影響因素辨析

現(xiàn)行空調(diào)列車環(huán)境控制設計之初，常局限于設定室內(nèi)冷暖指標數(shù)值，簡化認為只要滿足了溫濕度需求的環(huán)境便是創(chuàng)造了一個舒適的運行微環(huán)境。然而，室內(nèi)微環(huán)境還包括濕環(huán)境、聲環(huán)境和室內(nèi)空氣品質(zhì)等。車內(nèi)空氣質(zhì)量不能簡單地被當作溫濕度和濃度控制的指標，這是因為，溫度合適的微環(huán)境下列車空氣質(zhì)量未必是健康的。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，很多乘客乘坐空調(diào)列車時都抱怨車內(nèi)過于封閉，空氣不新鮮，容易出現(xiàn)四肢乏力、呼吸不暢、皮膚干燥、胸悶等不舒適癥狀，這種情況在冬季工況下更甚。對于運行時間過長的空調(diào)列車，更應注意車內(nèi)污染物對乘客的生理以及心理相關問題的影響，迫切需要掌握污染源的來源和擴散方式，以期尋找適當?shù)耐緩饺ジ纳坪吞岣?。結(jié)合太原鐵路局內(nèi)的部分空調(diào)列車調(diào)研分析，歸納出干擾列車車廂微環(huán)境的影響因素。

2.1 新風量的影響

鐵路客運人員密度大，春運、暑運和黃金周更是超員嚴重，這就要求增加新風量來削弱此影響?，F(xiàn)行列車新風供給方式為不可調(diào)節(jié)的新風量，這一缺陷導致新風量不足[2]。隨著工業(yè)化程度增強，不斷排放的廢氣導致室外空氣受到嚴重污染，甚至有些行車區(qū)間的室外環(huán)境質(zhì)量指標還不如室內(nèi)空氣品質(zhì)的相關指標數(shù)值。因此，在這些污染區(qū)域的不利情況下，過度加大新風的比例不僅未能改善室內(nèi)空氣環(huán)境，反而有惡化加劇的趨勢?？梢钥闯?，新型空調(diào)列車應做到在稀釋室內(nèi)空氣污染物濃度的前提下，合理確定好不同區(qū)間下空調(diào)系統(tǒng)的新風量的比例。

2.2 乘客自身的影響

列車運量大，成為人們中長途出行的首選。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，乘客本身也是空調(diào)列車室內(nèi)微環(huán)境的污染源之一。這是因為，廣大乘客自身衣服以及行李等攜帶了大量的灰塵、細菌等污染物，這些污染物隨著人員一起帶到了密閉的車廂內(nèi)。乘客的呼吸、汗液也會產(chǎn)生大量的二氧化碳、一氧化碳以及其他異味的氣體。另外，還有部分乘客趁著乘務員不備，公然在車廂內(nèi)吸煙，產(chǎn)生的眾多危害氣體很難擴散，容易發(fā)生災害事故。筆者所在的鐵路局所管轄的空調(diào)列車內(nèi)就出現(xiàn)過夜間行車時，乘客吸煙造成火災，煙霧蔓延到相鄰其他車廂，造成乘客混亂的惡性事件，所幸并未造成人員傷害，車廂內(nèi)吸煙問題一定要避免。

2.3 空調(diào)系統(tǒng)的影響

鐵路大提速出現(xiàn)了大量夕發(fā)朝至列車，對設計提出了新要求。外部熱環(huán)境參數(shù)不相同，對車廂內(nèi)微環(huán)境的影響也不同。而目前的設計忽略了列車運行的特殊性[3]。

列車空調(diào)主要對溫度進行調(diào)節(jié)，夏季能進行減濕處理，但對冬季加濕卻束手無策。溫度取決于乘務員經(jīng)驗水平，這種憑借主觀意愿進行控制的情況下，出現(xiàn)夏季晚上室溫太低、冬季室溫過高且口干舌燥的現(xiàn)象，舒適感降低。

此外，現(xiàn)有列車空調(diào)系統(tǒng)不十分合理。單元式機組安裝在車廂兩端，回風口設置在過道頂部，這種上送上回氣流組織使通風效率較低，特別是當污染物濃度較高時，由上而下的氣流將與向上浮生的熱污染相遇[4]。

2.4 裝飾材料的影響

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們對乘車環(huán)境改善的迫切需要，新增的空調(diào)列車大都對其車內(nèi)進行了裝修改造，在滿足節(jié)能的要求下，還采用了大量的各式裝飾材料、隔熱保溫材料和調(diào)濕材料等。其裝飾對旅客的舒適感起著不可忽視的作用，一方面是由于絕大部分裝飾材料會釋放出甲醛、苯等大量揮發(fā)性有機化合物，另一方面裝飾材料為微生物的繁殖提供營養(yǎng)源。高速客車的裝修比較高檔，該問題尤為突出。

3 列車微環(huán)境質(zhì)量評價方法

3.1 綜合評價法

室內(nèi)空氣品質(zhì)已成為現(xiàn)代建筑科學的前沿方向。室內(nèi)空氣品質(zhì)評價常采用客觀評價和主觀評價相結(jié)合，客觀評價指直接測量污染物濃度，一般選取 CO2，CO，SO2，NOx，甲醛，VOC 和菌落數(shù)7項指標作為評價參數(shù)，根據(jù)具體數(shù)值來判斷污染物濃度是否超標，能否會干擾到人們的正常生活和生產(chǎn)的實際情況。主觀評價則只能依靠人體的感覺器官進行定性的評價與初步分析，通過投票或者口述的方式來描述室內(nèi)微環(huán)境的好壞。然而，不同的個體差異的存在，造成人群對環(huán)境、污染物的適應能力有所不同，使得主觀評價方式難免存在著一定的缺陷和不足。

全球最權威的通風空調(diào)組織——美國供熱通風空調(diào)工程師協(xié)會ASHRAE62-1989R先后提出了室內(nèi)空氣品質(zhì)的兩種不同概念和評價方法，分別是可接受室內(nèi)空氣品質(zhì)和感受到的可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì)。從定義可以看出，前者的具體尺度是高于后者的，其原因是室內(nèi)空氣中的有些氣體及微粒客觀上沒有任何味道，對人體也沒有任何刺激性，但對人的健康危害卻不容忽視。也正是源于此，可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì)概念因?qū)⒖陀^濃度的評價指標和人體的主觀感覺因素相結(jié)合并已為人們所廣泛接受和應用。

3.2 車內(nèi)空氣品質(zhì)等級劃分

車內(nèi)空氣品質(zhì)評價早期采用污染物單項指標評價法，后隨著污染物的種類及污染形式逐漸被揭示和掌握，各種評價方式也不斷完善和發(fā)展。

主觀評價以乘客人體的舒適性及感覺為評價標準，而且不同人群對同一環(huán)境可能存在感覺差異，使得主觀評價的適應性受到一定的制約。

空調(diào)列車空氣品質(zhì)分級基準見表1。

表1 空調(diào)列車內(nèi)空氣品質(zhì)分級說明[4，5]

4 改善空調(diào)列車空氣品質(zhì)的技術措施

4.1 消除污染源

從污染源頭治理車廂內(nèi)環(huán)境問題，是控制和改善現(xiàn)代空調(diào)列車微環(huán)境的首要途徑。首先，要防止室外污染氣體從車門、窗戶等開口處的入侵。其次，要切實減少車廂內(nèi)污染源的散發(fā)強度，在設計和設施安裝階段均要限定車內(nèi)裝飾、裝修材料中有害物質(zhì)的含量和散發(fā)速率，特別要注意減少乘客隨意抽煙問題。第三，行車時加強對餐車、盥洗間和衛(wèi)生間的清潔和維護，餐車同車廂內(nèi)連接處做好隔斷封閉，人員進出時要換工作服。盥洗間和衛(wèi)生間采用局部通風就近將異味排除解決。

4.2 增強車廂封閉性

我國列車經(jīng)6次大提速，主要干線達200 km/h的高速運行，鐵路進入了“追風時代”。高速運行使列車封閉性大大降低，外部空氣極易壓入列車車廂，進而影響到室內(nèi)空氣質(zhì)量及空調(diào)系統(tǒng)新風冷/熱處理能耗。因此，空調(diào)列車應提高其封閉性能，有效防止室外污染氣體及懸浮顆粒物等進入車內(nèi)，確保車廂內(nèi)具有較好的室內(nèi)空氣品質(zhì)。

4.3 合理增加新風量

絕大多數(shù)情況下增加新風量能有效改善車內(nèi)空氣品質(zhì)[5]。從節(jié)能的角度出發(fā)，列車空調(diào)系統(tǒng)宜采用ASHRAE62-1989中新風量計算方法，即以CO2濃度作為計算依據(jù)[6]。空調(diào)列車行駛時外表面將會形成較大的負壓區(qū)，而且負壓區(qū)會隨著列車速度的提升而不斷擴大，空調(diào)系統(tǒng)的新風量受其影響將顯著減少。這對于大提速后的空調(diào)客車而言，是個不利的影響因素?，F(xiàn)行的空調(diào)列車應充分關注新風供給的問題，改進高速工況下風機系統(tǒng)運行性能，避免列車新風量的不足。

4.4 優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)設計

現(xiàn)有列車空調(diào)回風過濾器效率低，應提高凈化性能。硬座車廂人員活動區(qū)主要在下部，采用中送風的方式應較合理。軟臥乘客對車廂熱濕環(huán)境及舒適度有較高的要求，頂部乘客常抱怨頭部受冷風吹襲。工位空調(diào)注重滿足個體的舒適性，乘客可自行調(diào)節(jié)送風溫度、強度及送風角度，是一種新型的空調(diào)系統(tǒng)，可為車廂內(nèi)人工環(huán)境控制提供一種新思路。

5 結(jié)語

我國空調(diào)列車內(nèi)人口密度大，不僅需要控制室內(nèi)的溫濕度，更需要較好的空氣品質(zhì)。本文分析了空調(diào)列車微環(huán)境空氣品質(zhì)的影響因素，介紹了車廂內(nèi)空氣品質(zhì)的評價方法，對如何提高列車環(huán)境品質(zhì)提出了切實建議。影響空調(diào)列車微環(huán)境空氣品質(zhì)的因素較多，解決其問題是一項系統(tǒng)工程，也是一個長期的任務，提出的建議可為工程實際提供參考。

[1]陳煥新，胡益雄，陳 寧，等.改善空調(diào)列車車內(nèi)空氣品質(zhì)的途徑[J].鐵道車輛，1998，36(8):37-38.

[2]胡春蓮，張登春.關于空調(diào)列車車廂內(nèi)空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀分析與對策[J].制冷空調(diào)與電力機械，2008，29(4):54-58.

[3]周 洲.列車空調(diào)系統(tǒng)幾個現(xiàn)存問題的討論[J].制冷與空調(diào)，2007，21(3):74-76.

[4]盧紀富，張英杰，史自強，等.空調(diào)列車中的空氣品質(zhì)問題及改善措施[J].青島建筑工程學院學報，2003，24(4):91-95.

[5]張吉光，楊晚生，李 華.鐵路高速客車車內(nèi)空氣品質(zhì)及改善措施[J].建筑熱能通風空調(diào)，2001，20(5):67-69.

[6]丁力行，包勁松.基于室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的空調(diào)列車車內(nèi)空氣參數(shù)標準研究[J].制冷學報，2001，22(2):45-50.