胡光明，赫宏聯(lián)

(1.凱天環(huán)保科技股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410100；2.唐山軌道客車有限責(zé)任公司，河北唐山 063035)

高速列車預(yù)組裝工藝環(huán)境改善

胡光明1，赫宏聯(lián)2

(1.凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，湖南 長(zhǎng)沙 410100；2.唐山軌道客車有限責(zé)任公司，河北唐山 063035)

重點(diǎn)分析解決高速動(dòng)車組預(yù)組裝生產(chǎn)環(huán)境要素，按照重大建設(shè)項(xiàng)目和技術(shù)改造項(xiàng)目的規(guī)定，進(jìn)行環(huán)境工程的治理和建設(shè)，滿足動(dòng)車組裝配過(guò)程特別是粘接過(guò)程特殊工藝對(duì)環(huán)境溫濕度的要求，提供一個(gè)適宜的裝配工作環(huán)境，并充分考慮節(jié)能需要，將廠房環(huán)境溫度控制在15℃～30℃，濕度控制在30%～70%。經(jīng)過(guò)方案比選，并進(jìn)行CFD模擬，選擇了側(cè)送下回氣流組織方式，給出了計(jì)算模型和結(jié)果，通過(guò)方案實(shí)施，有效解決了預(yù)組裝環(huán)境問(wèn)題，投資少、效果好。

空氣調(diào)節(jié)；節(jié)能；方案優(yōu)化

1 概述

本研究與測(cè)試的對(duì)象是唐山軌道客車有限責(zé)任公司動(dòng)車組總裝配廠新建預(yù)組裝車間，以及滿足動(dòng)車組裝配生產(chǎn)過(guò)程的工藝環(huán)境要素，該項(xiàng)目是凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰驹谌珖?guó)諸多環(huán)保工程項(xiàng)目中的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。系統(tǒng)采用凱天環(huán)保工業(yè)廠房整體通風(fēng)專利技術(shù)，采用側(cè)面多個(gè)噴口送風(fēng)，下部回風(fēng)箱回風(fēng)，達(dá)到分層送風(fēng)節(jié)能的目的。

新建預(yù)組裝車間廠房恒溫恒濕治理總面積為14 760 m2(長(zhǎng)205 m，寬72 m)，廠房為整體式封閉車間，空氣調(diào)節(jié)治理布局形式如圖1所示。

2 預(yù)組裝工藝環(huán)境

該動(dòng)車組裝車間共5跨，每跨寬18m，長(zhǎng)234m，需要除濕和加濕控溫的空間為4跨，長(zhǎng)205 m，寬72 m。送風(fēng)管沿墻柱水平布局，控制高度為6 m，在水平管上安置噴流風(fēng)口，回風(fēng)口設(shè)置在車間離地200mm處，一套系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)回風(fēng)箱，采用5套屋頂式機(jī)組，每套機(jī)組風(fēng)量90000m3／h，制冷量490kW，加熱量270 kW，加濕量100 kg／h，冬夏季15%～20%新風(fēng)運(yùn)行，過(guò)渡季節(jié)采用全部送室外新風(fēng)。通風(fēng)除濕系統(tǒng)要求具有冬季和過(guò)渡季節(jié)加熱、加濕功能，同時(shí)具有夏季制冷、降溫除濕功能，要滿足如下溫度和濕度要求：

圖1 空氣調(diào)節(jié)治理布局形式

(1)夏季室內(nèi)參數(shù)要求：24℃≤室內(nèi)溫度≤30℃；30%≤相對(duì)濕度≤70%。

(2)冬季室內(nèi)參數(shù)要求：18℃≤室內(nèi)溫度≤24℃；30%≤相對(duì)濕度≤70%。

(3)過(guò)渡季室內(nèi)參數(shù)要求：室內(nèi)溫度≥15℃；30%≤相對(duì)濕度≤70%。

空氣處理機(jī)組的處理過(guò)程為：

(1)夏季。回風(fēng)與新風(fēng)混合→初效過(guò)濾→降溫(制冷)→除濕(蒸汽)→消音→送至車間。

(2)冬季?；仫L(fēng)與新風(fēng)混合→初效過(guò)濾→加熱(加熱)→等溫加濕(蒸汽)→消音→送至車間。

在車間垂直高度的中部均勻設(shè)置360°手動(dòng)噴口，車間底部設(shè)置回風(fēng)箱，噴口根據(jù)送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)送風(fēng)角度，以保證最佳送風(fēng)效果。機(jī)組實(shí)現(xiàn)全套自動(dòng)控制，溫度、濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)開關(guān)機(jī)，記錄故障，最佳節(jié)能運(yùn)行。

送風(fēng)采用噴口送風(fēng)方式，按照分層空調(diào)的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，空調(diào)區(qū)域與非空調(diào)區(qū)域的分界面定在距地面6.0～6.8 m。

車間冷熱負(fù)荷以空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算為主要依據(jù)，車間的冷負(fù)荷主要包括建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量、人體散熱形成的冷負(fù)荷、燈光照明等形成的冷負(fù)荷、架機(jī)車以及其他設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷、新風(fēng)冷負(fù)荷以及風(fēng)機(jī)散熱冷負(fù)荷等。設(shè)計(jì)夏季總風(fēng)量450 000 m3／h。

3 CFD模擬

在設(shè)計(jì)新預(yù)組裝車間通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，查閱了大量資料，對(duì)已做過(guò)的工程進(jìn)行比較分析，根據(jù)新預(yù)組裝車間與老預(yù)組裝車間兩種不同送風(fēng)方式進(jìn)行CFD模擬，新預(yù)組裝車間送風(fēng)方式為側(cè)送下回(見(jiàn)圖2)，老預(yù)組裝車間送風(fēng)方式為上送下回(見(jiàn)圖3)。

圖2 側(cè)送下回送風(fēng)方式

圖3 上送下回送風(fēng)方式

為達(dá)到最佳氣流組織方案進(jìn)行了一系列的分析比較：

(1)分析通風(fēng)組織效果和影響氣流組織的因素；

(2)為CFD模擬提供更為完整的邊界條件信息；

(3)為模擬結(jié)果的驗(yàn)證提供試驗(yàn)對(duì)照。

4 計(jì)算模型

根據(jù)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)，在兩種不同的送風(fēng)方式條件下，在不影響計(jì)算精度情況下，簡(jiǎn)化和假設(shè)了計(jì)算模型，如圖4所示。根據(jù)廠房布局，由于廠房空調(diào)區(qū)域基本對(duì)稱，所以提取了一跨車間1／4區(qū)域進(jìn)行模擬以方便分析氣流組織。在計(jì)算區(qū)域內(nèi)，分別截取三個(gè)典型剖面，其中截面1剖過(guò)空調(diào)球形風(fēng)口或者頂部送風(fēng)口，截面2剖過(guò)中部沒(méi)有設(shè)風(fēng)口，截面3剖過(guò)底部空調(diào)回風(fēng)口。

圖4 選取的計(jì)算域

5 模擬結(jié)果

截面1溫度場(chǎng)模擬結(jié)果如圖5所示。上送下回的氣流形式能使高大空間形成冷熱分區(qū)，但是中間過(guò)渡區(qū)域溫度分層不明顯。人員活動(dòng)區(qū)域溫度26℃～27℃，廠房中上部空間大部分區(qū)域約29℃，頂部溫度由于頂部圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱和熱空氣上升的原因，頂部溫度在34℃以上，表明目前設(shè)置的氣流組織具有一定的節(jié)能效果。唐山夏季室外空調(diào)計(jì)算溫度約30℃，通過(guò)合理布置頂部通風(fēng)，可以有效降低室內(nèi)溫度。側(cè)面噴口送風(fēng)與頂部噴口送風(fēng)圖形比較如圖6、圖7所示。

通過(guò)以上兩個(gè)送風(fēng)方式的CFD模擬圖例定性分析，以及各種設(shè)計(jì)計(jì)算定量分析，特別是各種數(shù)據(jù)測(cè)試，能耗比較綜合分析，側(cè)送風(fēng)形式要比上送風(fēng)形式好，空調(diào)送風(fēng)冷空氣基本覆蓋整個(gè)空調(diào)區(qū)域(6 m以下空間)，人員工作區(qū)溫濕度得到良好保障，側(cè)送下回氣流要比上送下回氣流好，相對(duì)節(jié)能，效果更明顯。如果夏季室外溫度高于30℃，冬季室外溫度低于0℃，則廠房頂部溫差大，若采用頂送下回則設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷大，側(cè)送下回解決了車間上部熱效應(yīng)的問(wèn)題，能提高工作區(qū)的空氣品質(zhì)，節(jié)能效果更明顯。

圖5 截面1溫度場(chǎng)

圖6 側(cè)送風(fēng)下部回風(fēng)CFD模擬

6 結(jié)論

廠房中部空調(diào)送風(fēng)和底部空調(diào)回風(fēng)的通風(fēng)形式能形成冷熱分層，夏季冷空氣覆蓋人員工作區(qū)域，夏季人員工作區(qū)域的溫度在26℃～27℃，因混合良好，濕度能夠到達(dá)設(shè)計(jì)要求(60%)，舒適性得到了較好的保障，整個(gè)空調(diào)區(qū)溫度也在28℃之內(nèi)；冬季空調(diào)區(qū)溫度在18℃以上，氣流組織和溫濕度完全滿足技術(shù)要求。但是廠房溫度分層過(guò)度區(qū)域溫差不明顯，夏季極限氣溫條件時(shí)大部分過(guò)渡區(qū)域溫度約29℃。

從上述分析以及在唐山軌道客車有限責(zé)任公司所做的工程案例比較來(lái)看，對(duì)溫度、濕度有一定范圍要求的車間空調(diào)送風(fēng)，采用側(cè)送下回的送風(fēng)模式其氣流組織設(shè)計(jì)更合理、更有效，空氣品質(zhì)更好，運(yùn)行成本低，達(dá)到節(jié)能目的；從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，側(cè)面送風(fēng)方式是一種最佳的送風(fēng)方式，為工程實(shí)施提供了可靠的依據(jù)。

Environment improvement of high-speed train pre-assembling process

HU Guang-ming1，HAO Hong-lian2
(1.Kaitian Environment Technics Co.，Ltd.，Changsha 410100，China；2.Tangche Railway Vehicle Co.，Ltd.，Tangshan 063035，China)

This paper emphatically introduces how to resolve the environment factor of high-speed train pre-assembling production.According to the major construction projects and technical technical transformation projects three simultaneous requirements，the environmental engineering management and construction.Assembly process to meet the EMU process，especially the special bonding process on the environmental temperature and humidity requirements，assembly to provide a suitable working environment.And give full consideration to energy needs，the plant temperature control range of 15℃～30℃，humidity control in the range 30%～70%.After the alternative schemes，and CFD simulation，choose the side of the organization to send air next time，given the computational model and results，through the implementation of the program，an effective solution to environmental problems of pre-assembled，low investment and good results.

air conditioning；save energy；scheme optimization

TG408

B

1001-2303(2011)11-0047-04

2011-08-02

“十一·五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2009BAG1201)

胡光明(1975—)，男，湖南瀏陽(yáng)人，學(xué)士，主要從事環(huán)保工程設(shè)計(jì)、環(huán)保產(chǎn)口的應(yīng)用與推廣工作。