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地铁车站公共区冬季温度设计标准

作者 :本站编辑更新时间:2012-11-9

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Design temperature of underground stations in winter

摘要  地铁车站冬季环境控制标准是实现舒适、安全与节能必须考虑的问题。以我国不同地区的4个典型城市为例,考虑地铁环境的特殊性及各地的气候状况,探讨了各地地铁车站公共区冬季温度设计标准的确定方法,给出了建议的设计值。

关键词  地铁 空调 热舒适 冬季 热损失率

Abstract  the design temperature should be treated as an important issue in thermal comfort, safety and energy efficiency. Based on the application analysis to the typical climates in different areas in China, discusses the method for determining the design temperature of underground stations in winter and gives proposed values for four typical cities as examples.

Keywords  underground railway air conditioning thermal comfort winter heat deficit rate

我国越来越多的城市正在或者准备兴建地铁。作为全年运行的公共交通工具,地铁车站和列车需要在全年范围内保持合理的热环境。目前对地铁热环境的研究大多集中在夏季,对于冬季的关注不多。在地下铁道设计规范[1]中,车站和隧道的夏季温度有明确的规定。冬季则规定了地铁地面厅的室内计算温度为12℃,车站各类办公有为设备用房计算温度12~18℃(泵房、厕所为5℃)。但对于与乘客关系最为密切的地下站厅、站台和列车车厢的冬季温度却没有具体规定。这对保证乘客在冬季的热舒适性,实现地铁环控系统的全年优化运行控制是不利的。

1 地铁冬季热环境的特点

冬季室外气温低,冷空气经由车站出入口进入车站,可能使车站温度过低,导致使乘客不舒适的冷感觉。但是,由于地铁正常运行时的发热量很大,如果通风量不够,即使在冬季,也可能出现温度过高的现象。根据北京地铁1985-1986年实测数据[2],在当时客流及车流条件下,有一定的机械通风量,车站全年最低温度已达15℃以上。使用STESS软件[3]模拟计算也表明,在远期设计客流及车流量下,如果没有足够的机械通风量,北京地铁远期冬季温度将在20℃,甚至25℃以上。这对于冬季穿着厚重的乘客来说,其感觉将是热而不是冷。地处华北的北京尚且如此,华中的南京、上海和华南的广州等城市,其地铁的冬季温度显然将会更高。因此,对于我国我数城市来说,其地铁的冬季温度显然将会更高。因此,对于我国多数城市来说,地铁冬季过热的可能性也是不可忽视的。地铁冬季温度不仅应当规定最低温度,而且应该规定最高温度。

我国的地域辽阔,跨越多种气候类型。冬季的气温差异很大。如哈尔滨和广州的最冷月平均气温相差达33℃。巨大的气候差异使得不同地区的人们在冬季的衣着惯、生活方式有很大不同。由于乘客进入地铁前后的着装情况不可能有大的变化,因此乘客在室外的着装状况将影响到同气候条件地区,其地铁系统应当采用不同的温度标准。如果都采用相同的设计温度标准,将导致乘客的不舒适和环控系统能耗的无谓增加。

本文将主要利用HDR(heat deficit rate}指标,以4个城市为代表,探讨我国各城市地铁冬季设计温度的取值。

2 HDR介绍

热损失率HDR[4]是美国运输部提出的一个针对寒冷环境的热感觉指标。综合考虑了温度、湿度、辐射、风速、人体新陈代谢率、衣着等影响人体热舒适的因素。HDR的单位是W/m2,其中是m2人体皮肤面积单位。

人的平均皮肤温度是随着外界环境的变化而变化的,感觉基本舒适的平均皮肤温度范围约为30.6~35℃。在冷环境下,人体的体温调节中枢首先会使皮肤血管收缩,皮肤温度降低,从而减少散热量。当平均皮肤温度下降到舒适下限30.6℃时,如果散热量仍然大于发热量,体温进一步下降,人体出现热债。HDR值即表示人体在较冷环境下,平均皮肤温度为舒适皮肤温度下限时的净热损失速率,即负的人体蓄热率。HDR对时间的积分即热债。HDR≤0是不出现热债的必要条件。由于人体具有一定的蓄热量,当人体的热债达到约100kJ/m2 时,才会感到冷不适。相反,当人体蓄热量达到100kJ/m2时,将感到热不适。

2.1 HDR 定义式如下:

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