陳 思 余南陽(yáng)

南寧某動(dòng)車檢修庫(kù)夏季熱環(huán)境實(shí)測(cè)與分析

陳 思 余南陽(yáng)

（西南交通大學(xué)成都 610031）

針對(duì)我國(guó)南方地區(qū)動(dòng)車檢修庫(kù)夏季室內(nèi)熱環(huán)境問(wèn)題，以南寧某動(dòng)車檢修庫(kù)為研究對(duì)象，對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與調(diào)研，通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，得出該動(dòng)車檢修庫(kù)垂直高度方向上溫度出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，二、三層作業(yè)平臺(tái)間的平均溫差在1.6℃左右，且在12:00～17:00間主要工作區(qū)域的溫度均超過(guò)35℃；在橫軸方向上，溫度出現(xiàn)對(duì)稱分布，中間區(qū)域的溫度明顯高于兩側(cè)；與溫度不同，相對(duì)濕度與空間位置沒(méi)有明顯關(guān)系，且二者隨時(shí)間的變化規(guī)律并不同步，溫度最高時(shí)相對(duì)濕度最低，反之亦然，在0:00～11:00間平均相對(duì)濕度最大，為72%。所得到的溫濕度數(shù)據(jù)及分布規(guī)律為該動(dòng)車檢修庫(kù)的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改善提供了參考依據(jù)。

動(dòng)車檢修庫(kù)；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)；溫度分層；熱濕環(huán)境

0 引言

在我國(guó)動(dòng)車事業(yè)快速發(fā)展的背景下，有關(guān)動(dòng)車運(yùn)行維護(hù)和檢修的研究也越來(lái)越多。動(dòng)車檢修庫(kù)是動(dòng)車車輛停放、檢查、整備、運(yùn)用及修理的管理中心，承擔(dān)著列車工藝設(shè)備的維修、檢測(cè)和管理工作。但在實(shí)際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)由于動(dòng)車檢修庫(kù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和后期運(yùn)行管理問(wèn)題，許多動(dòng)車檢修庫(kù)在夏季都存在溫濕度較高、氣流組織不合理的情況[1,2]。動(dòng)車檢修庫(kù)內(nèi)的熱舒適性會(huì)直接影響到工人的工作效率和身心健康，進(jìn)而間接地影響到動(dòng)車組的檢修質(zhì)量和運(yùn)行安全。目前有關(guān)動(dòng)車檢修庫(kù)的研究大多集中在北方檢修庫(kù)冬季供暖的問(wèn)題[3,4]，缺乏對(duì)于南方濕熱地區(qū)動(dòng)車檢修庫(kù)夏季室內(nèi)熱舒適性的研究。

本文針對(duì)南寧某動(dòng)車檢修庫(kù)，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法對(duì)檢修庫(kù)室內(nèi)熱濕環(huán)境進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，總結(jié)該動(dòng)車檢修庫(kù)室內(nèi)外溫度變化規(guī)律和室內(nèi)溫濕度分布規(guī)律，為我國(guó)南方地區(qū)夏季動(dòng)車檢修庫(kù)的室內(nèi)熱舒適性的改善提供一些有價(jià)值的數(shù)據(jù)參考。

1 測(cè)試方案

1.1 建筑概況

以南寧某動(dòng)車檢修庫(kù)為研究對(duì)象，該建筑為鋼桁架結(jié)構(gòu)，屋面板為鋼邊框保溫隔熱輕型屋面板，總建筑面積為23,075m2，其中包括主庫(kù)、邊跨和輔助辦公用房。此次主要研究區(qū)域?yàn)樵搫?dòng)車檢修庫(kù)的主庫(kù)，尺寸為長(zhǎng)×寬×高=468m×33m×15m，內(nèi)部共4條鐵路軌道，可同時(shí)容納4輛16節(jié)車廂的動(dòng)車組，該動(dòng)車檢修庫(kù)的橫截面如圖1所示。

1.2 測(cè)試時(shí)間

此次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間為2019年8月28日10:00到2019年9月17日10:00，共計(jì)20天。由于動(dòng)車檢修庫(kù)是24h工作制，故測(cè)量設(shè)備均24h運(yùn)行。

圖1 南寧動(dòng)車檢修庫(kù)橫截面圖

圖2 橫截面測(cè)點(diǎn)分布圖

1.3 測(cè)試方案

測(cè)試方案主要由兩部分組成：

（1）室外溫度測(cè)試，為準(zhǔn)確測(cè)量室外溫度，將測(cè)量設(shè)備放置在檢修庫(kù)外墻的背陰處，并與室內(nèi)的溫濕度測(cè)量工作同時(shí)進(jìn)行。采用testo175h1溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀每3min記錄一次數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)24h不間斷測(cè)量。

（2）檢修庫(kù)室內(nèi)溫濕度的測(cè)試，為分析室內(nèi)溫濕度在空間上的分布規(guī)律，以動(dòng)車入口所在外墻為Y軸，與輔助用房相連的內(nèi)墻為X軸，高度方向?yàn)閆軸，建立空間坐標(biāo)系。在橫截面上共布置了6個(gè)測(cè)量點(diǎn)，Z軸上的測(cè)點(diǎn)布置在2層和3層作業(yè)平臺(tái)上，高度分別為2.5m和5.5m；Y軸上的測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)主庫(kù)內(nèi)作業(yè)平臺(tái)的距離設(shè)置，具體布置情況如圖2所示。均采用testo175 h1溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀24h監(jiān)測(cè)。

2 測(cè)試結(jié)果分析

2.1 室內(nèi)外溫度對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)室內(nèi)外溫度的測(cè)試結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn)，不同測(cè)試日的數(shù)據(jù)值雖然有一定差異，但所反映出的規(guī)律是一致的，故選擇日平均溫度最高的9月7日作為典型測(cè)試日進(jìn)行分析。圖3為典型測(cè)試日的室內(nèi)外逐時(shí)溫度對(duì)比圖，從圖中可以看出，在典型測(cè)試日9月7日的12:00～17:00之間室外溫度接近并超過(guò)室內(nèi)溫度，而在12:00～17:00以外的時(shí)間段，室內(nèi)溫度明顯高于室外溫度，室內(nèi)外溫差最大可達(dá)4℃，平均溫差為2.5℃。在除12:00～17:00以外的時(shí)間段，當(dāng)室外空氣溫度低于檢修庫(kù)室內(nèi)氣溫時(shí)，可通過(guò)機(jī)械通風(fēng)的形式利用室外空氣來(lái)排除室內(nèi)部分余熱，降低可能存在的降溫技術(shù)能耗。

圖3 室內(nèi)外溫度變化圖

2.2 室內(nèi)溫濕度分析

（1）溫度分布特性

為充分保障動(dòng)車組的檢修工作，檢修庫(kù)為24h工作制，且作業(yè)高峰期通常在夜間。但從圖3可知，在12:00～17:00內(nèi)，室內(nèi)平均溫度為37.8℃，室內(nèi)氣溫的峰值仍然與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和室外氣溫保持一致，在室外溫度較高時(shí)降低室內(nèi)溫度是動(dòng)車檢修庫(kù)通風(fēng)降溫的關(guān)鍵。故本文僅對(duì)檢修庫(kù)12:00～17:00間的室內(nèi)溫度進(jìn)行分析。

對(duì)溫度在不同方向上的分布都進(jìn)行了多組對(duì)比測(cè)試，由于所反映出的規(guī)律是一致的，故僅對(duì)其中1組進(jìn)行分析，如圖4～5所示。

圖4 Z軸溫度變化圖

從圖4可以看出，對(duì)于同一水平點(diǎn)，垂直高度為5.5m處的溫度明顯高于2.5m處的溫度，二者溫差最大值為2.6℃，平均溫差為1.6℃。說(shuō)明在高度Z軸方向上有明顯的溫度分層，高度越高溫度越大，且在12:00～17:00間，作業(yè)區(qū)域的溫度均超過(guò)35℃，這不滿足《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]中對(duì)生產(chǎn)廠房夏季工作地點(diǎn)的溫度規(guī)定。

圖5 Y軸溫度變化圖

圖5是同一高度上3個(gè)不同Y軸坐標(biāo)點(diǎn)的溫度變化情況，從圖中可以看出，Y坐標(biāo)為5m和25m的測(cè)點(diǎn)的溫度變化情況幾乎完全一致，而Y坐標(biāo)為15m的測(cè)點(diǎn)與兩側(cè)的溫度存在明顯差異，溫差最大值為2℃，平均溫差為1℃。說(shuō)明該檢修庫(kù)室內(nèi)溫度在Y軸方向上的分布呈現(xiàn)出一定的對(duì)稱性，靠近內(nèi)墻兩側(cè)的區(qū)域溫度較低且變化規(guī)律基本一致，位于Y軸中間的區(qū)域由于處于透光屋頂?shù)恼路?，?dǎo)致中間區(qū)域的溫度明顯高于兩側(cè)。

（2）相對(duì)濕度分布特性

將9月7日的逐時(shí)溫度和相對(duì)濕度繪制成雙坐標(biāo)圖，如圖6所示。

圖6 溫度和相對(duì)濕度逐時(shí)變化圖

從圖6可知，一天中相對(duì)濕度與溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律并不同步，相對(duì)濕度在0:00～11:00達(dá)到峰值，而溫度在12:00～17:00達(dá)到最大值。以9月7日為例，相對(duì)濕度最大值為79.7%，此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為29.6℃；相對(duì)濕度最小值為48.6%，此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為37.7℃，接近當(dāng)日最高溫度。

由于0:00～11:00之間是相對(duì)濕度較高的時(shí)間段，故僅對(duì)該時(shí)段內(nèi)的相對(duì)濕度進(jìn)行討論，分析相對(duì)濕度是否與溫度一樣在空間上存在一定的分布規(guī)律。

圖7 Z軸相對(duì)濕度變化圖

圖8 Y軸相對(duì)濕度變化圖

由圖7可知，與溫度有所不同的是，相對(duì)濕度在垂直高度Z軸上不存在明顯的分層現(xiàn)象?？烧J(rèn)為在該檢修庫(kù)內(nèi)，2.5m的二層平臺(tái)和5.5m的三層作業(yè)平臺(tái)間的相對(duì)濕度差異不大。從圖8可以看出，在Y軸方向上，3個(gè)具有不同Y軸坐標(biāo)的測(cè)量點(diǎn)的溫度變化差異并不明顯，可認(rèn)為相對(duì)濕度在Y軸方向上呈現(xiàn)均勻分布的特點(diǎn)，Y軸中部區(qū)域的溫度高于兩側(cè)并沒(méi)有造成該區(qū)域的相對(duì)濕度與兩側(cè)有較大差異。即在9月7日相對(duì)濕度最高的時(shí)間段0:00～11:00間，人員主要工作區(qū)域內(nèi)相對(duì)濕度在空間上呈現(xiàn)均勻分布的特性，不同區(qū)域的相對(duì)濕度大小幾乎沒(méi)有差別。

3 結(jié)論

為了分析我國(guó)南方地區(qū)動(dòng)車檢修庫(kù)夏季室內(nèi)熱環(huán)境現(xiàn)狀，從而改善室內(nèi)熱舒適性，本文針對(duì)南寧某動(dòng)車檢修庫(kù)進(jìn)行了相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，得出以下結(jié)論：

（1）該檢修庫(kù)垂直高度上存在明顯的溫度分層現(xiàn)象，溫度隨高度升高而增大，人員工作區(qū)的2、3層工作平臺(tái)之間的平均溫度相差在1.6℃左右，且主要工作區(qū)域的溫度均超過(guò)35℃，不滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

（2）室內(nèi)溫度在橫軸方向上呈對(duì)稱分布，中間區(qū)域由于處于透明屋頂?shù)恼路綄?dǎo)致其溫度明顯高于靠近內(nèi)墻的兩側(cè)，中間與兩側(cè)的平均溫度相差在1℃左右。在進(jìn)行通風(fēng)改造設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮在該檢修庫(kù)內(nèi)墻兩側(cè)布置具有一定對(duì)稱性的通風(fēng)系統(tǒng)，并一定程度上提高送風(fēng)速度以增加中間區(qū)域的氣流擾動(dòng)，降低中部區(qū)域的溫度。

（3）盡管該動(dòng)車檢修庫(kù)為24h工作制，但室內(nèi)溫度最高的時(shí)間段仍在12:00～17:00之間，而一天中的其他時(shí)間段室外溫度明顯低于室內(nèi)溫度，平均溫差為2.5℃，建議在除12:00～17:00以外的時(shí)間段內(nèi)采用直接引入室外新風(fēng)的方式排除室內(nèi)部分余熱，從而降低室內(nèi)溫度控制的難度和可能存在的降溫技術(shù)能耗。

[1] 許力方,雷波.列車檢修庫(kù)局部空調(diào)送風(fēng)參數(shù)研究[J].制冷與空調(diào),2016,30(6):630-633.

[2] 邰彥寰,張旭.某地鐵檢修庫(kù)不同通風(fēng)模式研究[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào),2016,35(3):82-85.

[3] 蔡浩,黃保民.高速鐵路列車檢修庫(kù)熱風(fēng)系統(tǒng)數(shù)值模擬與改進(jìn)[J].暖通空調(diào),2006,36(10):8-13.

[4] 楊惠.天津地鐵6號(hào)線大畢莊車輛段大庫(kù)采暖方案分析[J].天津建設(shè)科技,2014,24(2):6-77.

[5] GB 50019-2015,工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2015.

[6] 王漢青.通風(fēng)工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[7] 朱穎心.建筑環(huán)境學(xué)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2005.

[8] 陸亞俊.暖通空調(diào)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

Field Measurement and Analysis of Thermal Environment in the Train Service Shop

Chen Si Yu Nanyang

( SouthwestJiaotong University, Chengdu, 610031 )

Aiming at the indoor thermal environment problem of the train service shop in the south of China in summer, a certain train service shop is taken as the research object, and the indoor thermal environment is measured and investigated on the spot. Through analysis of the test results, in the vertical height direction there is significant temperature stratification. The mean temperature difference between the second and third working platforms is about 1.6℃, and the temperature in the main working area is more than 35℃ between 12:00 and 17:00. In the horizontal axis direction, there is a symmetrical temperature distribution, and the temperature in the middle area is significantly higher than both sides. Unlike temperature, relative humidity has no obvious relationship with spatial location. The relative humidity is the lowest when the temperature is the highest, and vice versa.

train service shop; indoor comfort; field measurement; temperature stratification

1671-6612（2020）06-707-04

TU831.1

A

陳 思（1994.08-），男，在讀碩士研究生，E-mail：frankchensi@qq.com

余南陽(yáng)（1961.02-），男，博士，教授，E-mail：rhinos@126.com

2020-02-24