高铁站房候车大厅空调问题分析

蒋东宇

（中国国家铁路集团有限公司，北京100038）

1 引言

自2008 年中国第一条高速铁路——京津城际铁路开通运营以来，高速铁路在中国大陆迅猛发展。高铁运营10a 来，出现了不少高铁站候车大厅空调效果不理想的现象，本文根据工程实际，从设计角度分析高铁站候车大厅空调不佳的原因，为后续高铁站候车大厅空调系统设计提供参考。

2 影响候车大厅空调效果的因素

影响空调效果的原因有多方面，如施工问题、运营问题、维保问题等。下面主要从设计方面分析导致候车大厅空调效果不佳的原因。

2.1 空调负荷计算不准确

空调冷热负荷的逐时计算是空调系统设计的基础，其准确性也直接影响到系统设备的选型配置，从而影响系统运行的效果。影响空调负荷计算准确性的因素也是多方面的，空调区域人员密度取值偏小、渗透风量考虑不足是影响高铁站候车大厅空调负荷计算准确性的主要因素。

2.1.1 人员密度取值

高铁站候车大厅是人员密集场所，人员密度是影响空调负荷大小的主要因素之一[1]，人员数量增多，人体热负荷及新风负荷都会相应增大。原有设计规范GB 50226—2007《铁路旅客车站建筑设计规范》第8.2.5 条规定了客运专线的候车区最大人员密度0.67 人/m2[2]。根据国家铁路局铁道统计公报数据显示，2010—2018 年全国铁路旅客发送量呈每年增长态势，年增幅约10%，随着铁路网络的进一步完善，铁路旅客发送量会进一步增加。所以，高铁站房设计中，人员密度的取值应考虑一定阶段的发展余量，若按照0.67 人/m2的上限取值，势必会造成设备容量无法满足后期发展需求，影响后期空调效果。

表1 以某高铁站3 300m2候车大厅为例，仅对人员密度取值做变化的条件下，对比了2 者夏季空调冷负荷的区别。

表1 不同人员密度下候车大厅空调负荷对比

人员密度变大导致总冷负荷增幅约33%，新风和人体冷负荷增幅约48%。

2.1.2 渗透风量考虑不足

候车大厅均有空间高大、通透性要求高和空间连通性强等特点，因运营需求，外门为常开状态，对外出入口数量多，候车大厅极易因室内外风压、温差及自然气流等原因导致室外空气入侵，形成大量的渗透风、穿堂风，某特大站房候车大厅据检测渗透风量高达5.72×105m3/h。穿堂风的形成会直接导致空调负荷猛增，致使空调效果急剧下降。

2.2 空调设备设计不合理

2.2.1 设备选择不当

由于空调负荷计算不准确及候车大厅渗透风量考虑不足，导致空调冷热源设备选择容量不足、空调末端设备选择容量不足。

2.2.2 设备布置不当

在空调系统设计中，风冷型空调设备较为常用，此类设备通过与周边的空气循环换热达到散热冷却效果，对设备进风、排风条件是有要求的。设计中常因设备布置距墙体过近、设备距离屋檐过近等原因造成气流不畅，气流短路、热气回流，造成设备实际出力低于额定值，且选型中忽视了对设备出力的修正，导致空调设备无法承担实际空调负荷。

2.3 室内气流组织不合理

候车大厅多为开敞、高大空间，宽度及进深多超过30m，空调气流组织形式对候车大厅的空调效果有很大的影响。不合理的空调气流组织形式，会导致空调冷热气流无法送达服务区域，出现冷热不均等现象，造成实际空调效果不佳。表2中列出了常见的空调气流组织问题。

表2 典型空调气流组织问题

2.3.1 单侧送风距离过大

站房候车区均为高大空间，从节能角度考虑，一般采用分层空调的方式，通常采取侧送风方式。实际工程中为了受建筑条件限制，采取单侧侧送的方式较多，某站房空调喷口单侧送风距离长达40m，导致远端空调效果不理想。

2.3.2 回风口布置不合理

由于侧送风口送风角度可调范围有限，空调送风的范围是有限的，一般空调回风采取集中回风的方式，如果回风口设置不合理，例如，高大空间吊顶内回风、人员不在回流区域等，则会出现有些区域无空调气流的现象。

2.3.3 层高过高，采用顶送方式

候车大厅净高一般大于6m 以上，此时选择顶送的气流组织方式，不符合分层送风的原则，空调能耗比低位侧送风高，而且冬季暖风难以送到人员活动区。

2.4 外围护结构问题

2.4.1 未设置合理内外遮阳措施

太阳辐射直接作用于人体，对人员舒适性（平均热感觉指数PMV）的影响非常大。部分高铁候车大厅侧墙、屋顶采用透明玻璃幕墙、玻璃天窗等形式，且未设置内外遮阳设施，室内人员直接接受来自屋顶的太阳直射辐射和散射辐射，舒适性变差。

2.4.2 进站口未设置门斗或设置不合理

进站口处未按规范设置门斗，或进站口虽然设有门斗，但门斗内两道门正对，高铁站房进站大厅多与检票口正对，且处于常开状态，容易形成穿堂风，降低室内空调效果[3]。

2.4.3 围护结构气密性差

围护结构气密性差的主要原因有外窗的选择不当；门窗幕墙密封材料的选择不正确；围护结构的施工缝隙和管道或风口等穿孔缝隙密封不完整等。

3 设计建议

3.1 空调负荷计算

对人员密度的取值应考虑一定的发展余量，区域位置重要、预期客流较大的站房，建议按照0.7～1.0 人/m2取值，还应考虑一定的渗透风量负荷，可结合气流模拟的方式确定。

3.2 确保冷热源设备运行条件

风冷设备布置充分考虑其进、排风气流条件，一般设备边缘距外墙1.5 倍设备高度以上。顶部避免遮挡，如有屋檐，设备顶部距屋檐距离大于3 倍设备高度，或设导流措施。

3.3 空调气流组织

空调气流组织设计是个系统工程，需从送风方式选择、风口选择及选型、水力计算及布局合理性等多方面综合考虑。结合工程实际经验及分析，针对本文提及的空调气流组织问题，建议设计中采取相应措施如表3 所示。

3.3.1 合理选择送风形式

高铁站候车大厅为高大空间，多采用分层空调方式，选用侧送风口。风口应通过选型计算确定，并应充分考虑风口安装空间，与装饰专业密切配合，保证送风口面积。

表3 典型空调气流组织问题的解决对策

3.3.2 侧送风设计建议

《实用供热空调设计手册》（第二版）中关于侧送喷口射流计算公式采用的是等温送风气流组织模型[4]，实际工程中是非等温送风气流组织，所以按照设计手册计算结果与实际是有一定误差的，且并排多个喷口侧喷送风距离相对单个喷口侧喷送风距离也存在衰减，本文对侧送风气流组织设计建议如下[5]：

送风距离低于18m 时，可单侧送或双侧对送，避免风口设置在高位，设置高度应根据计算确定。建议将回风口布置在送风口同侧的下方。

送风距离为18～36m 时，宜采用双侧对送，当采用单侧送风，建议送风口配备双层远近风口，回风口宜在送风口的同侧下方布置。

送风距离超过36m 时，采用双侧对送射流，当距离过大时，可在中间区域增加中间送风单元。

3.4 围护结构

1）采光天窗设计建议：侧式站房一般进深较浅，应采用外墙上的外窗采光，屋面尽量不开采光窗。高架站房一般进深较大，可同时采用外墙上的外窗采光和屋面天窗采光。建筑设计应合理设置屋顶采光天窗的比例，避免采用集中的大面积天窗，采用分散多点布置采光天窗，不仅采光均匀，而且易于实现建筑的自遮阳。

2）遮阳措施设计建议：如利用建筑形体及构件形成自遮阳，或采用遮阳帘等内遮阳措施。根据不同气候分区，有针对性地选用遮阳技术措施，降低候车大厅空调负荷。

3）门斗设置建议：合理设置候车大厅进站口处的门斗，非高峰人流进站时两道门避免正对开启，安检与大门留有足够的距离，避免人员进站时大门处于常开状态形成穿堂风。

4）严格设计施工，控制围护结构气密性，减小无组织渗透风。

（1）窗型的选择方面。由于推拉窗的构造特点，窗框上下均有一定的间隙，能量消耗也很严重。而平开窗的窗扇与窗框之间一般均使用橡胶密封压条，在窗扇关闭后橡胶密封压条压得很紧，几乎没有空隙空气，很难形成对流，热量损失小。因此，在寒冷及严寒地区应尽量选用平开窗的开启方式。

（2）窗框与墙体之间、玻璃和窗框之间、门窗幕墙要选用合适的密封材料有限填充封堵。玻璃和窗框之间的密封胶条应注意温度的适用范围及选用原则。

（3）围护结构的施工缝隙和管道或风口等穿孔缝隙要注意密封。主要解决的方法有：填充混合法、打胶混合法和风琴胶条法等。

4 结语

为了进一步提高高铁站房候车大厅的舒适度，为旅客营造更为舒适的出行环境，本文基于工程实践，结合理论分析提出了设计中应注意的几点建议：

1）应准确计算空调冷热负荷，合理配置空调冷热源；

2）结合每个站房实际空间特点，采取合理的空调气流组织形式；

3）采取合理的外围护结构形式，减少太阳的辐射热，降低无组织渗透风，提高候车厅的舒适度，节省空调运行能耗；

4）充分应用空调智能化技术，提高空调系统的可靠性与节能性。