空調列車室內微環境空氣品質評價分析

張巨光 蔡 偉

(1.太原鐵路局調度所，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。如何改善既有車內空氣品質、保證旅客的舒適出行環境是當前研究的熱點問題之一。然而，因空調列車室內微環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范來客觀規定空調列車微環境空氣品質的好壞，對此的研究尚很缺乏[1]。

本文通過調研太原鐵路局所轄空調列車環境的實際狀況，辨析影響空調列車室內空氣品質的因素，結合室內微環境質量評價方法，提出改善空氣品質的若干措施。

1 列車室內空氣環境調研

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某空調列車進行了車廂內空氣品質的調研統計，調查日的氣候條件良好，列車內空調系統持續運行，氣流組織為上送上回的孔板送風。鑒于所調研內容的理解和配合問題并兼顧年齡段的特點，調查對象以21歲～50歲的旅客為主。發放問卷調查80份，回收有效問卷71份。

圖1給出了某空調列車上是否有異味的統計結果。由圖1可知，29.6%的乘客認為該列車上無異味，和正常環境無明顯差別。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%的人認為該空調列車上有異味，高速空調室內的空氣品質不佳，存在一定的問題。

圖2給出了空調列車上感覺呼吸情況調查結果。從圖2可以看出，53.6%的人沒有覺得空調列車上呼吸困難，但有40.8%的人覺得在空調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 列車空氣質量影響因素辨析

現行空調列車環境控制設計之初，常局限于設定室內冷暖指標數值，簡化認為只要滿足了溫濕度需求的環境便是創造了一個舒適的運行微環境。然而，室內微環境還包括濕環境、聲環境和室內空氣品質等。車內空氣質量不能簡單地被當作溫濕度和濃度控制的指標，這是因為，溫度合適的微環境下列車空氣質量未必是健康的。調研中發現，很多乘客乘坐空調列車時都抱怨車內過于封閉，空氣不新鮮，容易出現四肢乏力、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列車，更應注意車內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，以期尋找適當的途徑去改善和提高。結合太原鐵路局內的部分空調列車調研分析，歸納出干擾列車車廂微環境的影響因素。

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。現行列車新風供給方式為不可調節的新風量，這一缺陷導致新風量不足[2]。隨著工業化程度增強，不斷排放的廢氣導致室外空氣受到嚴重污染，甚至有些行車區間的室外環境質量指標還不如室內空氣品質的相關指標數值。因此，在這些污染區域的不利情況下，過度加大新風的比例不僅未能改善室內空氣環境，反而有惡化加劇的趨勢。可以看出，新型空調列車應做到在稀釋室內空氣污染物濃度的前提下，合理確定好不同區間下空調系統的新風量的比例。

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。調研發現，乘客本身也是空調列車室內微環境的污染源之一。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。乘客的呼吸、汗液也會產生大量的二氧化碳、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，公然在車廂內吸煙，產生的眾多危害氣體很難擴散，容易發生災害事故。筆者所在的鐵路局所管轄的空調列車內就出現過夜間行車時，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，車廂內吸煙問題一定要避免。

2.3 空調系統的影響

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

列車空調主要對溫度進行調節，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驗水平，這種憑借主觀意愿進行控制的情況下，出現夏季晚上室溫太低、冬季室溫過高且口干舌燥的現象，舒適感降低。

此外，現有列車空調系統不十分合理。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

隨著經濟的發展和人們對乘車環境改善的迫切需要，新增的空調列車大都對其車內進行了裝修改造，在滿足節能的要求下，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源。高速客車的裝修比較高檔，該問題尤為突出。

3 列車微環境質量評價方法

3.1 綜合評價法

室內空氣品質已成為現代建筑科學的前沿方向。室內空氣品質評價常采用客觀評價和主觀評價相結合，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7項指標作為評價參數，根據具體數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微環境的好壞。然而，不同的個體差異的存在，造成人群對環境、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組織——美國供熱通風空調工程師協會ASHRAE62-1989R先后提出了室內空氣品質的兩種不同概念和評價方法，分別是可接受室內空氣品質和感受到的可接受的室內空氣品質。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，可接受的室內空氣品質概念因將客觀濃度的評價指標和人體的主觀感覺因素相結合并已為人們所廣泛接受和應用。

3.2 車內空氣品質等級劃分

車內空氣品質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。

空調列車空氣品質分級基準見表1。

表1 空調列車內空氣品質分級說明[4，5]

4 改善空調列車空氣品質的技術措施

4.1 消除污染源

從污染源頭治理車廂內環境問題，是控制和改善現代空調列車微環境的首要途徑。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，要切實減少車廂內污染源的散發強度，在設計和設施安裝階段均要限定車內裝飾、裝修材料中有害物質的含量和散發速率，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、盥洗間和衛生間的清潔和維護，餐車同車廂內連接處做好隔斷封閉，人員進出時要換工作服。盥洗間和衛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，進而影響到室內空氣質量及空調系統新風冷/熱處理能耗。因此，空調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，確保車廂內具有較好的室內空氣品質。

4.3 合理增加新風量

絕大多數情況下增加新風量能有效改善車內空氣品質[5]。從節能的角度出發，列車空調系統宜采用ASHRAE62-1989中新風量計算方法，即以CO2濃度作為計算依據[6]。空調列車行駛時外表面將會形成較大的負壓區，而且負壓區會隨著列車速度的提升而不斷擴大，空調系統的新風量受其影響將顯著減少。這對于大提速后的空調客車而言，是個不利的影響因素。現行的空調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運行性能，避免列車新風量的不足。

4.4 優化空調系統設計

現有列車空調回風過濾器效率低，應提高凈化性能。硬座車廂人員活動區主要在下部，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。工位空調注重滿足個體的舒適性，乘客可自行調節送風溫度、強度及送風角度，是一種新型的空調系統，可為車廂內人工環境控制提供一種新思路。

5 結語

我國空調列車內人口密度大，不僅需要控制室內的溫濕度，更需要較好的空氣品質。本文分析了空調列車微環境空氣品質的影響因素，介紹了車廂內空氣品質的評價方法，對如何提高列車環境品質提出了切實建議。影響空調列車微環境空氣品質的因素較多，解決其問題是一項系統工程，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.改善空調列車車內空氣品質的途徑[J].鐵道車輛，1998，36(8):37-38.

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

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

[4]盧紀富，張英杰，史自強，等.空調列車中的空氣品質問題及改善措施[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.鐵路高速客車車內空氣品質及改善措施[J].建筑熱能通風空調，2001，20(5):67-69.

[6]丁力行，包勁松.基于室內環境品質的空調列車車內空氣參數標準研究[J].制冷學報，2001，22(2):45-50.