空調(diào)列車客室空氣品質(zhì)及改善途徑

武永虎，李永柳

（南寧鐵路局南寧車輛段，1.工程師；2.技師，廣西 南寧 530001）

當前投入運營的鐵路客車80%以上為全封閉的空調(diào)客車。由于列車運行環(huán)境惡劣、空調(diào)系統(tǒng)受污染以及超員載客等原因，致使現(xiàn)在運用空調(diào)客車普遍存在客室內(nèi)空氣品質(zhì)不良現(xiàn)狀，乘車旅客長時間處于這種污濁環(huán)境下對身體健康有較大影響，嚴重時會引起胸悶、頭疼，甚至出現(xiàn)暈倒等癥狀，這對鐵路旅客運輸造成許多負面影響。因此，如何提高空調(diào)列車客室空氣品質(zhì)，以改善旅客乘車環(huán)境是一個值得關注的問題。本文針對目前空調(diào)客車客室普遍存在空氣品質(zhì)不良現(xiàn)象及其原因進行了分析，并提出在實際運用中采取幾點對策的建議。

1 評價指標

1.1 污染源強度和空氣品質(zhì)感知值 丹麥哥本哈根大學Fanger PO教授提出了一種新的通風理論。在這個理論中，他第一次提出了新的單位olf和decipol。1個olf表示一個“標準人”散發(fā)出的空氣污染量；decipol表示室內(nèi)空氣品質(zhì)。用這兩個單位可以把相當于人所感覺的各種污染源綜合表示出來，并在新的空氣品質(zhì)舒適性方程中，計算出達到令人滿意的空氣品質(zhì)所需的通風量。室內(nèi)空氣品質(zhì)舒適性方程為

式中：Ci為室內(nèi)空氣品質(zhì)感知值（decipol）；

CO為室外空氣品質(zhì)感知值；

G為室內(nèi)空間及通風系統(tǒng)污染源強度（olf）；

Q為送入的室外空氣量（L／S）。

根據(jù)式（1）求得:

式中：PD為不滿意百分數(shù)﹪。

2 客室空氣品質(zhì)不良因素分析

2.1 空調(diào)制冷機組污染 當前鐵道客車配置空調(diào)機組為車頂單元式，安裝方式為車頂一、二位端頭。由于列車運行線路環(huán)境復雜，致使長期暴露在室外的空調(diào)機組冷凝換熱器臟堵現(xiàn)象非常嚴重，影響了送入客室內(nèi)空氣品質(zhì)。此外，利用集中供電方式的空調(diào)客車空調(diào)機組換熱器臟堵現(xiàn)象尤為普遍。特別是編組在接近發(fā)電車或餐車位置的車輛其客室內(nèi)空氣品質(zhì)尤為不良，空調(diào)機組換熱器表面油漬較多，導致空調(diào)制冷不良現(xiàn)象常有發(fā)生。

另外，蒸發(fā)器臟堵污染也是引起客室空氣品質(zhì)不良的原因之一。由于當前投入運營的各車型空調(diào)客車風道密封性較差，空調(diào)通風系統(tǒng)所吸入的空氣，包括新風與回風都帶有一定的塵埃，其大部分塵埃不是沉降在送風道，就是被阻留在空氣過濾網(wǎng)上（包括新風網(wǎng)、回風網(wǎng)和混合濾網(wǎng)）。當通風機運轉時塵埃就從密封不嚴的混合濾網(wǎng)座口進入蒸發(fā)器翅片，造成翅片堵塞。由于蒸發(fā)器是在低壓壓力下蒸發(fā)，當空調(diào)工作時空氣中的水蒸氣在通過蒸發(fā)器葉片時會在葉片上凝結形成水珠，這些凝結的水可以吸收一部分混合風由此進入蒸發(fā)器中的雜質(zhì)和灰塵。冷凝水與塵埃長期在黑暗潮濕、溫濕適宜的蒸發(fā)器翅片里霉變產(chǎn)生微生物病菌。硬臥車特別是25 G型硬臥車蒸發(fā)器產(chǎn)生霉變的現(xiàn)象較為普遍，其主要原因是蒸發(fā)器與機座安裝呈45°固定，塵埃、霉菌堵塞在死角里且日常不便清潔維護。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，新出廠空調(diào)客車投入運用一個夏季后，其蒸發(fā)器翅片里開始有霉變現(xiàn)象。當通風機運轉時帶有病菌的微生物隨冷氣被送入送風道進入客室，嚴重影響客室空氣品質(zhì)。有關醫(yī)學試驗表明，這些霉菌會引起人體頭痛、發(fā)熱，突發(fā)性喉嚨痛，扁桃體感染，哮喘，流感癥狀，皮炎以及傷口難愈合等不良反應，給旅客乘車環(huán)境帶來嚴重影響。

2.2 空調(diào)通風道系統(tǒng)受污染 鐵道車輛空調(diào)通風道系統(tǒng)一般包括送風道和回風道，它的作用是將車廂內(nèi)的再循環(huán)空氣引到進風口側與吸入的新鮮空氣混合，經(jīng)空調(diào)機組冷卻后，再通過送風道送入車廂內(nèi)使用。目前投入運營的25型空調(diào)客車空調(diào)風道密封性普遍較差，回風道漏風嚴重，回風口鋁框與車體頂板間隙過大，頂棚密封板蓋多數(shù)起不到密封作用，其中25 G型臥鋪車頂棚密封板蓋起不到密封現(xiàn)象尤為嚴重。另外，軟風道口與送風道口密封不嚴，造成雨天客室漏水現(xiàn)象常有發(fā)生，這不僅影響客室內(nèi)空氣品質(zhì)，而且流進車體內(nèi)的水易引起車輛配電線路短路，嚴重威脅客車安全運行。美國NIOSH曾做過調(diào)查得出，因送風風道和空氣處理機臟污占影響空氣品質(zhì)不良18%。

2.3 通風不良 鐵道客車空調(diào)通風采用機械壓迫式送風，設有高速和低速2種工況。其通風循環(huán)方式是通過車頂軸流風機機械強迫方法將處理過的低溫冷氣送入客室，客室內(nèi)廢氣通過一位端內(nèi)端門上方的回風口循環(huán)利用。從目前投入運營的25型空調(diào)客車運用情況看，這種上送上排的通風容易在風機工作區(qū)產(chǎn)生氣流短路，即靠近回風口的客室空間補進的冷氣直接被風機抽回，以及由于部分車輛在較早時期生產(chǎn)，在送風道衰減工藝設計上存在許多不足，致使常出現(xiàn)車輛客室一位端制冷差，中間冷而二位端悶熱現(xiàn)象，通常俗稱的“陰陽車故障”。

另外，以往人們在考慮通風系統(tǒng)方面時較多的是認為如何保證新風量或增加新風量。增加新風量是必要的，但人們忽視了新風品質(zhì)和新風的人均占有量。在大量增加新風對室內(nèi)空氣質(zhì)量究竟改善多少的問題，國外有人曾做過問卷測試，結果表明：新風量為34 m3/（h·人）時，有癥狀者占7.12%～14.9%，新風量為85m3/（h·人）時，有11%～14.5%的人有癥狀表現(xiàn)，說明增加新風量無助于減少癥狀。相對于人員密集的鐵道空調(diào)客車如何保證新鮮氣流分布問題尤為重要。

本來真正新鮮的室外空氣不僅提供人們不可或缺的氧氣，還有其特有的其他作用，增加這樣的新風永遠正確。但面對增加新風量并未收到好效果的許多實例，值得引起深思。所以我們在確定客室內(nèi)新風時不能只滿足新風的量，而不顧及它的質(zhì)和旅客實際所得到得新風量究竟有多少。導致這一狀況主要是目前空調(diào)客車空調(diào)新風過濾效率不高，又無凈化氣體的功能，室外大氣中所含有機化學物質(zhì)不可能被清除，這只是一方面；另外，空調(diào)客車的送風模式是把客室內(nèi)空間作為新風的稀釋對象，當其稀釋了客室內(nèi)上部空間中的污染物再進入下部空間時，新風已經(jīng)不“新”了。尤其是目前硬座空調(diào)客車上送上排的送風方式很容易在風機工作區(qū)產(chǎn)生二次循環(huán)氣流以外的渦旋流（硬臥車在回風設計上雖然客室回風是從走道端門下部百葉縫隙回風，但列車在運行時旅客為行走方便，端門為打開狀態(tài)，其送風方式也看似上送上排），那里空氣齡較大，局部換氣效率很差，并導致小空間的不平衡，使工作區(qū)空氣品質(zhì)變化，通風效率降低，而且上送上排的送風方式極易發(fā)生短路，部分送風從排風口直接排走，這就減少了進入客室呼吸區(qū)的新風量。25 K型硬座車在客室中部座位底下設有一個專門的排風系統(tǒng)，其室內(nèi)空氣品質(zhì)較25G型硬座車好。

2.4 列車超員超載 根據(jù)目前運營的25型空調(diào)客車設計標準來定，其空調(diào)設計滿足要求達到舒適環(huán)境，其新風的確定也是按客室旅客定員來配備相應功率的空調(diào)機組，但在實際運用中由于超員、空調(diào)機組老化、額定制冷量下降以及車體隔熱能力下降等因素，使得客室空氣品質(zhì)受到一定影響，特別在春運嚴重超員的情況下，客室內(nèi)空氣品質(zhì)嚴重惡化。

3 幾點對策與建議

針對上述引起客室空氣品質(zhì)不良的因素，從目前運營的25型空調(diào)客車實際情況看，在運用中可以采取一些相應的措施減少客室內(nèi)空氣的污染，同時整體上改善客室內(nèi)空氣品質(zhì)。

3.1 強化清洗空調(diào)制冷機組制度 定期清洗空調(diào)制冷機組，特別是對換熱器的吹灰、清洗；對機組內(nèi)各裝置進行清掃除塵；疏通冷凝排水管以確保機組清潔。現(xiàn)行的《客車空調(diào)三機檢修及運用管理規(guī)程》在空調(diào)機組小修范圍內(nèi)只提出各部件清掃除塵，換熱器清潔干凈，并沒有對機組冷凝水排放是否順暢提出具體要求。有資料表明，冷凝水系統(tǒng)處理好的空調(diào)房間其微生物的含量比沒有處理或處理不好的房間低32%，且相應系統(tǒng)的使用壽命也提高了25%，由此可見對空調(diào)冷凝水微生物處理的必要性。

另外，該規(guī)程提出在空調(diào)每第二個中修時機組需落地檢修。但在實際運用中，由于空調(diào)系統(tǒng)易受污染臟堵，導致檢修后的空調(diào)系統(tǒng)未到下一個檢修周期，空調(diào)由于受污染臟堵致使制冷不良故障常有發(fā)生。該項檢修規(guī)程不滿足運用實際，并且對提高空調(diào)客室空氣品質(zhì)有一定影響。建議在執(zhí)行原有的檢修規(guī)程要求的同時，應每個月對機組進行全面吹灰除塵，重點對列車首尾幾輛車換熱器的清洗。此外，對空調(diào)系統(tǒng)檢修要求應改為“只要進入中修的空調(diào)客車就需落地清洗檢修”，不應在第二個中修時才對機組需落地檢修。

3.2 完善通風系統(tǒng)檢修要求 在現(xiàn)行的《客車空調(diào)三機檢修及運用管理規(guī)程》第2.2.3.2條只提出對風道吹灰除塵，并沒有提出對通風道潔凈度的要求，因為一些長久堆積污垢只靠風吹很難吹干凈。

另外，第2.2.4條提出空調(diào)機組運行后無漏風現(xiàn)象，該條款也沒有細化提出是機組的漏風要求還是整個風道的漏風要求，容易引起檢修標準上的誤解，建議明確提出對通風道及機組密封性的要求，同時明確各風道的潔凈度要求。

3.3 加強通風循環(huán) 合理的氣流組織效果是影響空氣品質(zhì)、降低生物性污染的重要因素。置換通風（Thermal DisplacementVentilation）無疑是一種能達到最好空氣品質(zhì)、降低微生物污染的氣流組織形式。它使送入客室的空氣首先進入客室下部的工作區(qū)，熱空氣在后續(xù)送風的“推動”下，定向地上升，被風口“抽吸”掉，這樣能保證客室空氣新鮮、潔凈。而且由風洞測試可知，當列車速度達到180km/h時，車頂單元式空調(diào)機組冷凝風的風量不能維持機組正常工作。這對于列車采用置換式下送上回方式提供了一定的依據(jù)。但由于目前國內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生狀況，以及列車室外空氣參數(shù)的變化，使得實際采用、調(diào)節(jié)這種氣流組織方式存在一定難度。而采用縮短空氣齡的辦法，有效地組織氣流，無疑將是一種有前途的方式。如傳統(tǒng)的車內(nèi)氣流頂送上側回方式，在調(diào)節(jié)溫度觀念的基礎上設置的風口，加上熱源和設備的干涉，使它不能有效地排除這些低濃度污染物。所以，我們可用縮短空氣齡的辦法來研究各種流態(tài)和氣流組織中新鮮空氣的流動途徑，來有效地評價和選擇室內(nèi)氣流組織。因此，室內(nèi)氣流組織的改善不但降低室內(nèi)空氣微生物污染、提高客室空氣品質(zhì)，同時也很好的稀釋室內(nèi)二氧化碳濃度。

3.4 定員承載旅客 按客室額定定員要求承載運輸旅客，以提高客室內(nèi)空氣品質(zhì)。如在繁忙季節(jié)客流量多而超員時，在冬季應把通風位置于強通風位，以加快氣流循環(huán)（目前普遍在冬季把通風工況置于弱風位）。在夏季應把制冷溫度調(diào)節(jié)到適當要求，以保持客室內(nèi)的溫、濕度，從而盡可能提高客室內(nèi)空氣品質(zhì)。

4 結束語

空調(diào)客車室內(nèi)空氣品質(zhì)的好壞對旅客的健康有很大的影響，當前旅客在旅行中不但要求車輛設備安全質(zhì)量有保障，而且對健康旅行要求愿望越來越大。通過以上幾點分析及建議，在實際運用中應可以實施，并在一定程度上可以減少客室空氣污染，從而整體上提高客室內(nèi)空氣品質(zhì)。

〔1〕中華人民共和國鐵道部.客車空調(diào)三機檢修及運用管理規(guī)程〔M〕.北京：中國鐵道出版社，1994.

〔2〕陳煥新 胡益雄 陳寧 屈高林·改善空調(diào)列車車內(nèi)空氣品質(zhì)的途徑〔J〕.鐵道車輛，1998，36（8）：37-38.

〔3〕宋廣生·中國室內(nèi)環(huán)境污染控制理論與實務·北京：化學工業(yè)出版社〔M〕.2006.6