高速列車預組裝工藝環境改善

胡光明，赫宏聯

(1.凱天環保科技股份有限公司，湖南 長沙 410100；2.唐山軌道客車有限責任公司，河北唐山 063035)

高速列車預組裝工藝環境改善

胡光明1，赫宏聯2

(1.凱天環保科技股份有限公司，湖南 長沙 410100；2.唐山軌道客車有限責任公司，河北唐山 063035)

重點分析解決高速動車組預組裝生產環境要素，按照重大建設項目和技術改造項目的規定，進行環境工程的治理和建設，滿足動車組裝配過程特別是粘接過程特殊工藝對環境溫濕度的要求，提供一個適宜的裝配工作環境，并充分考慮節能需要，將廠房環境溫度控制在15℃～30℃，濕度控制在30%～70%。經過方案比選，并進行CFD模擬，選擇了側送下回氣流組織方式，給出了計算模型和結果，通過方案實施，有效解決了預組裝環境問題，投資少、效果好。

空氣調節；節能；方案優化

1 概述

本研究與測試的對象是唐山軌道客車有限責任公司動車組總裝配廠新建預組裝車間，以及滿足動車組裝配生產過程的工藝環境要素，該項目是凱天環保科技股份有限公司在全國諸多環保工程項目中的重點項目之一。系統采用凱天環保工業廠房整體通風專利技術，采用側面多個噴口送風，下部回風箱回風，達到分層送風節能的目的。

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

2 預組裝工藝環境

該動車組裝車間共5跨，每跨寬18m，長234m，需要除濕和加濕控溫的空間為4跨，長205 m，寬72 m。送風管沿墻柱水平布局，控制高度為6 m，在水平管上安置噴流風口，回風口設置在車間離地200mm處，一套系統設置多個回風箱，采用5套屋頂式機組，每套機組風量90000m3／h，制冷量490kW，加熱量270 kW，加濕量100 kg／h，冬夏季15%～20%新風運行，過渡季節采用全部送室外新風。通風除濕系統要求具有冬季和過渡季節加熱、加濕功能，同時具有夏季制冷、降溫除濕功能，要滿足如下溫度和濕度要求：

圖1 空氣調節治理布局形式

(1)夏季室內參數要求：24℃≤室內溫度≤30℃；30%≤相對濕度≤70%。

(2)冬季室內參數要求：18℃≤室內溫度≤24℃；30%≤相對濕度≤70%。

(3)過渡季室內參數要求：室內溫度≥15℃；30%≤相對濕度≤70%。

空氣處理機組的處理過程為：

(1)夏季。回風與新風混合→初效過濾→降溫(制冷)→除濕(蒸汽)→消音→送至車間。

(2)冬季。回風與新風混合→初效過濾→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置360°手動噴口，車間底部設置回風箱，噴口根據送風溫度調節送風角度，以保證最佳送風效果。機組實現全套自動控制，溫度、濕度自動調節，自動開關機，記錄故障，最佳節能運行。

送風采用噴口送風方式，按照分層空調的模式進行設計，空調區域與非空調區域的分界面定在距地面6.0～6.8 m。

車間冷熱負荷以空調設計計算為主要依據，車間的冷負荷主要包括建筑圍護結構傳入室內的熱量、人體散熱形成的冷負荷、燈光照明等形成的冷負荷、架機車以及其他設備散熱形成的冷負荷、新風冷負荷以及風機散熱冷負荷等。設計夏季總風量450 000 m3／h。

3 CFD模擬

在設計新預組裝車間通風系統時，查閱了大量資料，對已做過的工程進行比較分析，根據新預組裝車間與老預組裝車間兩種不同送風方式進行CFD模擬，新預組裝車間送風方式為側送下回(見圖2)，老預組裝車間送風方式為上送下回(見圖3)。

圖2 側送下回送風方式

圖3 上送下回送風方式

為達到最佳氣流組織方案進行了一系列的分析比較：

(1)分析通風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)為模擬結果的驗證提供試驗對照。

4 計算模型

根據空調設計參數，在兩種不同的送風方式條件下，在不影響計算精度情況下，簡化和假設了計算模型，如圖4所示。根據廠房布局，由于廠房空調區域基本對稱，所以提取了一跨車間1／4區域進行模擬以方便分析氣流組織。在計算區域內，分別截取三個典型剖面，其中截面1剖過空調球形風口或者頂部送風口，截面2剖過中部沒有設風口，截面3剖過底部空調回風口。

圖4 選取的計算域

5 模擬結果

截面1溫度場模擬結果如圖5所示。上送下回的氣流形式能使高大空間形成冷熱分區，但是中間過渡區域溫度分層不明顯。人員活動區域溫度26℃～27℃，廠房中上部空間大部分區域約29℃，頂部溫度由于頂部圍護結構得熱和熱空氣上升的原因，頂部溫度在34℃以上，表明目前設置的氣流組織具有一定的節能效果。唐山夏季室外空調計算溫度約30℃，通過合理布置頂部通風，可以有效降低室內溫度。側面噴口送風與頂部噴口送風圖形比較如圖6、圖7所示。

通過以上兩個送風方式的CFD模擬圖例定性分析，以及各種設計計算定量分析，特別是各種數據測試，能耗比較綜合分析，側送風形式要比上送風形式好，空調送風冷空氣基本覆蓋整個空調區域(6 m以下空間)，人員工作區溫濕度得到良好保障，側送下回氣流要比上送下回氣流好，相對節能，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備的運行負荷大，側送下回解決了車間上部熱效應的問題，能提高工作區的空氣品質，節能效果更明顯。

圖5 截面1溫度場

圖6 側送風下部回風CFD模擬

6 結論

廠房中部空調送風和底部空調回風的通風形式能形成冷熱分層，夏季冷空氣覆蓋人員工作區域，夏季人員工作區域的溫度在26℃～27℃，因混合良好，濕度能夠到達設計要求(60%)，舒適性得到了較好的保障，整個空調區溫度也在28℃之內；冬季空調區溫度在18℃以上，氣流組織和溫濕度完全滿足技術要求。但是廠房溫度分層過度區域溫差不明顯，夏季極限氣溫條件時大部分過渡區域溫度約29℃。

從上述分析以及在唐山軌道客車有限責任公司所做的工程案例比較來看，對溫度、濕度有一定范圍要求的車間空調送風，采用側送下回的送風模式其氣流組織設計更合理、更有效，空氣品質更好，運行成本低，達到節能目的；從現場檢測數據分析，側面送風方式是一種最佳的送風方式，為工程實施提供了可靠的依據。

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”國家科技支撐計劃資助項目(2009BAG1201)

胡光明(1975—)，男，湖南瀏陽人，學士，主要從事環保工程設計、環保產口的應用與推廣工作。