高鐵站房候車大廳空調問題分析

蔣東宇

（中國國家鐵路集團有限公司，北京100038）

1 引言

自2008 年中國第一條高速鐵路——京津城際鐵路開通運營以來，高速鐵路在中國大陸迅猛發展。高鐵運營10a 來，出現了不少高鐵站候車大廳空調效果不理想的現象，本文根據工程實際，從設計角度分析高鐵站候車大廳空調不佳的原因，為后續高鐵站候車大廳空調系統設計提供參考。

2 影響候車大廳空調效果的因素

影響空調效果的原因有多方面，如施工問題、運營問題、維保問題等。下面主要從設計方面分析導致候車大廳空調效果不佳的原因。

2.1 空調負荷計算不準確

空調冷熱負荷的逐時計算是空調系統設計的基礎，其準確性也直接影響到系統設備的選型配置，從而影響系統運行的效果。影響空調負荷計算準確性的因素也是多方面的，空調區域人員密度取值偏小、滲透風量考慮不足是影響高鐵站候車大廳空調負荷計算準確性的主要因素。

2.1.1 人員密度取值

高鐵站候車大廳是人員密集場所，人員密度是影響空調負荷大小的主要因素之一[1]，人員數量增多，人體熱負荷及新風負荷都會相應增大。原有設計規范GB 50226—2007《鐵路旅客車站建筑設計規范》第8.2.5 條規定了客運專線的候車區最大人員密度0.67 人/m2[2]。根據國家鐵路局鐵道統計公報數據顯示，2010—2018 年全國鐵路旅客發送量呈每年增長態勢，年增幅約10%，隨著鐵路網絡的進一步完善，鐵路旅客發送量會進一步增加。所以，高鐵站房設計中，人員密度的取值應考慮一定階段的發展余量，若按照0.67 人/m2的上限取值，勢必會造成設備容量無法滿足后期發展需求，影響后期空調效果。

表1 以某高鐵站3 300m2候車大廳為例，僅對人員密度取值做變化的條件下，對比了2 者夏季空調冷負荷的區別。

表1 不同人員密度下候車大廳空調負荷對比

人員密度變大導致總冷負荷增幅約33%，新風和人體冷負荷增幅約48%。

2.1.2 滲透風量考慮不足

候車大廳均有空間高大、通透性要求高和空間連通性強等特點，因運營需求，外門為常開狀態，對外出入口數量多，候車大廳極易因室內外風壓、溫差及自然氣流等原因導致室外空氣入侵，形成大量的滲透風、穿堂風，某特大站房候車大廳據檢測滲透風量高達5.72×105m3/h。穿堂風的形成會直接導致空調負荷猛增，致使空調效果急劇下降。

2.2 空調設備設計不合理

2.2.1 設備選擇不當

由于空調負荷計算不準確及候車大廳滲透風量考慮不足，導致空調冷熱源設備選擇容量不足、空調末端設備選擇容量不足。

2.2.2 設備布置不當

在空調系統設計中，風冷型空調設備較為常用，此類設備通過與周邊的空氣循環換熱達到散熱冷卻效果，對設備進風、排風條件是有要求的。設計中常因設備布置距墻體過近、設備距離屋檐過近等原因造成氣流不暢，氣流短路、熱氣回流，造成設備實際出力低于額定值，且選型中忽視了對設備出力的修正，導致空調設備無法承擔實際空調負荷。

2.3 室內氣流組織不合理

候車大廳多為開敞、高大空間，寬度及進深多超過30m，空調氣流組織形式對候車大廳的空調效果有很大的影響。不合理的空調氣流組織形式，會導致空調冷熱氣流無法送達服務區域，出現冷熱不均等現象，造成實際空調效果不佳。表2中列出了常見的空調氣流組織問題。

表2 典型空調氣流組織問題

2.3.1 單側送風距離過大

站房候車區均為高大空間，從節能角度考慮，一般采用分層空調的方式，通常采取側送風方式。實際工程中為了受建筑條件限制，采取單側側送的方式較多，某站房空調噴口單側送風距離長達40m，導致遠端空調效果不理想。

2.3.2 回風口布置不合理

由于側送風口送風角度可調范圍有限，空調送風的范圍是有限的，一般空調回風采取集中回風的方式，如果回風口設置不合理，例如，高大空間吊頂內回風、人員不在回流區域等，則會出現有些區域無空調氣流的現象。

2.3.3 層高過高，采用頂送方式

候車大廳凈高一般大于6m 以上，此時選擇頂送的氣流組織方式，不符合分層送風的原則，空調能耗比低位側送風高，而且冬季暖風難以送到人員活動區。

2.4 外圍護結構問題

2.4.1 未設置合理內外遮陽措施

太陽輻射直接作用于人體，對人員舒適性（平均熱感覺指數PMV）的影響非常大。部分高鐵候車大廳側墻、屋頂采用透明玻璃幕墻、玻璃天窗等形式，且未設置內外遮陽設施，室內人員直接接受來自屋頂的太陽直射輻射和散射輻射，舒適性變差。

2.4.2 進站口未設置門斗或設置不合理

進站口處未按規范設置門斗，或進站口雖然設有門斗，但門斗內兩道門正對，高鐵站房進站大廳多與檢票口正對，且處于常開狀態，容易形成穿堂風，降低室內空調效果[3]。

2.4.3 圍護結構氣密性差

圍護結構氣密性差的主要原因有外窗的選擇不當；門窗幕墻密封材料的選擇不正確；圍護結構的施工縫隙和管道或風口等穿孔縫隙密封不完整等。

3 設計建議

3.1 空調負荷計算

對人員密度的取值應考慮一定的發展余量，區域位置重要、預期客流較大的站房，建議按照0.7～1.0 人/m2取值，還應考慮一定的滲透風量負荷，可結合氣流模擬的方式確定。

3.2 確保冷熱源設備運行條件

風冷設備布置充分考慮其進、排風氣流條件，一般設備邊緣距外墻1.5 倍設備高度以上。頂部避免遮擋，如有屋檐，設備頂部距屋檐距離大于3 倍設備高度，或設導流措施。

3.3 空調氣流組織

空調氣流組織設計是個系統工程，需從送風方式選擇、風口選擇及選型、水力計算及布局合理性等多方面綜合考慮。結合工程實際經驗及分析，針對本文提及的空調氣流組織問題，建議設計中采取相應措施如表3 所示。

3.3.1 合理選擇送風形式

高鐵站候車大廳為高大空間，多采用分層空調方式，選用側送風口。風口應通過選型計算確定，并應充分考慮風口安裝空間，與裝飾專業密切配合，保證送風口面積。

表3 典型空調氣流組織問題的解決對策

3.3.2 側送風設計建議

《實用供熱空調設計手冊》（第二版）中關于側送噴口射流計算公式采用的是等溫送風氣流組織模型[4]，實際工程中是非等溫送風氣流組織，所以按照設計手冊計算結果與實際是有一定誤差的，且并排多個噴口側噴送風距離相對單個噴口側噴送風距離也存在衰減，本文對側送風氣流組織設計建議如下[5]：

送風距離低于18m 時，可單側送或雙側對送，避免風口設置在高位，設置高度應根據計算確定。建議將回風口布置在送風口同側的下方。

送風距離為18～36m 時，宜采用雙側對送，當采用單側送風，建議送風口配備雙層遠近風口，回風口宜在送風口的同側下方布置。

送風距離超過36m 時，采用雙側對送射流，當距離過大時，可在中間區域增加中間送風單元。

3.4 圍護結構

1）采光天窗設計建議：側式站房一般進深較淺，應采用外墻上的外窗采光，屋面盡量不開采光窗。高架站房一般進深較大，可同時采用外墻上的外窗采光和屋面天窗采光。建筑設計應合理設置屋頂采光天窗的比例，避免采用集中的大面積天窗，采用分散多點布置采光天窗，不僅采光均勻，而且易于實現建筑的自遮陽。

2）遮陽措施設計建議：如利用建筑形體及構件形成自遮陽，或采用遮陽簾等內遮陽措施。根據不同氣候分區，有針對性地選用遮陽技術措施，降低候車大廳空調負荷。

3）門斗設置建議：合理設置候車大廳進站口處的門斗，非高峰人流進站時兩道門避免正對開啟，安檢與大門留有足夠的距離，避免人員進站時大門處于常開狀態形成穿堂風。

4）嚴格設計施工，控制圍護結構氣密性，減小無組織滲透風。

（1）窗型的選擇方面。由于推拉窗的構造特點，窗框上下均有一定的間隙，能量消耗也很嚴重。而平開窗的窗扇與窗框之間一般均使用橡膠密封壓條，在窗扇關閉后橡膠密封壓條壓得很緊，幾乎沒有空隙空氣，很難形成對流，熱量損失小。因此，在寒冷及嚴寒地區應盡量選用平開窗的開啟方式。

（2）窗框與墻體之間、玻璃和窗框之間、門窗幕墻要選用合適的密封材料有限填充封堵。玻璃和窗框之間的密封膠條應注意溫度的適用范圍及選用原則。

（3）圍護結構的施工縫隙和管道或風口等穿孔縫隙要注意密封。主要解決的方法有：填充混合法、打膠混合法和風琴膠條法等。

4 結語

為了進一步提高高鐵站房候車大廳的舒適度，為旅客營造更為舒適的出行環境，本文基于工程實踐，結合理論分析提出了設計中應注意的幾點建議：

1）應準確計算空調冷熱負荷，合理配置空調冷熱源；

2）結合每個站房實際空間特點，采取合理的空調氣流組織形式；

3）采取合理的外圍護結構形式，減少太陽的輻射熱，降低無組織滲透風，提高候車廳的舒適度，節省空調運行能耗；

4）充分應用空調智能化技術，提高空調系統的可靠性與節能性。