胡光明，赫宏联

(1.凯天环保科技股份有限公司，湖南 长沙 410100；2.唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山 063035)

高速列车预组装工艺环境改善

胡光明1，赫宏联2

(1.凯天环保科技股份有限公司，湖南 长沙 410100；2.唐山轨道客车有限责任公司，河北唐山 063035)

重点分析解决高速动车组预组装生产环境要素，按照重大建设项目和技术改造项目的规定，进行环境工程的治理和建设，满足动车组装配过程特别是粘接过程特殊工艺对环境温湿度的要求，提供一个适宜的装配工作环境，并充分考虑节能需要，将厂房环境温度控制在15℃～30℃，湿度控制在30%～70%。经过方案比选，并进行CFD模拟，选择了侧送下回气流组织方式，给出了计算模型和结果，通过方案实施，有效解决了预组装环境问题，投资少、效果好。

空气调节；节能；方案优化

1 概述

本研究与测试的对象是唐山轨道客车有限责任公司动车组总装配厂新建预组装车间，以及满足动车组装配生产过程的工艺环境要素，该项目是凯天环保科技股份有限公司在全国诸多环保工程项目中的重点项目之一。系统采用凯天环保工业厂房整体通风专利技术，采用侧面多个喷口送风，下部回风箱回风，达到分层送风节能的目的。

新建预组装车间厂房恒温恒湿治理总面积为14 760 m2(长205 m，宽72 m)，厂房为整体式封闭车间，空气调节治理布局形式如图1所示。

2 预组装工艺环境

该动车组装车间共5跨，每跨宽18m，长234m，需要除湿和加湿控温的空间为4跨，长205 m，宽72 m。送风管沿墙柱水平布局，控制高度为6 m，在水平管上安置喷流风口，回风口设置在车间离地200mm处，一套系统设置多个回风箱，采用5套屋顶式机组，每套机组风量90000m3／h，制冷量490kW，加热量270 kW，加湿量100 kg／h，冬夏季15%～20%新风运行，过渡季节采用全部送室外新风。通风除湿系统要求具有冬季和过渡季节加热、加湿功能，同时具有夏季制冷、降温除湿功能，要满足如下温度和湿度要求：

图1 空气调节治理布局形式

(1)夏季室内参数要求：24℃≤室内温度≤30℃；30%≤相对湿度≤70%。

(2)冬季室内参数要求：18℃≤室内温度≤24℃；30%≤相对湿度≤70%。

(3)过渡季室内参数要求：室内温度≥15℃；30%≤相对湿度≤70%。

空气处理机组的处理过程为：

(1)夏季。回风与新风混合→初效过滤→降温(制冷)→除湿(蒸汽)→消音→送至车间。

(2)冬季。回风与新风混合→初效过滤→加热(加热)→等温加湿(蒸汽)→消音→送至车间。

在车间垂直高度的中部均匀设置360°手动喷口，车间底部设置回风箱，喷口根据送风温度调节送风角度，以保证最佳送风效果。机组实现全套自动控制，温度、湿度自动调节，自动开关机，记录故障，最佳节能运行。

送风采用喷口送风方式，按照分层空调的模式进行设计，空调区域与非空调区域的分界面定在距地面6.0～6.8 m。

车间冷热负荷以空调设计计算为主要依据，车间的冷负荷主要包括建筑围护结构传入室内的热量、人体散热形成的冷负荷、灯光照明等形成的冷负荷、架机车以及其他设备散热形成的冷负荷、新风冷负荷以及风机散热冷负荷等。设计夏季总风量450 000 m3／h。

3 CFD模拟

在设计新预组装车间通风系统时，查阅了大量资料，对已做过的工程进行比较分析，根据新预组装车间与老预组装车间两种不同送风方式进行CFD模拟，新预组装车间送风方式为侧送下回(见图2)，老预组装车间送风方式为上送下回(见图3)。

图2 侧送下回送风方式

图3 上送下回送风方式

为达到最佳气流组织方案进行了一系列的分析比较：

(1)分析通风组织效果和影响气流组织的因素；

(2)为CFD模拟提供更为完整的边界条件信息；

(3)为模拟结果的验证提供试验对照。

4 计算模型

根据空调设计参数，在两种不同的送风方式条件下，在不影响计算精度情况下，简化和假设了计算模型，如图4所示。根据厂房布局，由于厂房空调区域基本对称，所以提取了一跨车间1／4区域进行模拟以方便分析气流组织。在计算区域内，分别截取三个典型剖面，其中截面1剖过空调球形风口或者顶部送风口，截面2剖过中部没有设风口，截面3剖过底部空调回风口。

图4 选取的计算域

5 模拟结果

截面1温度场模拟结果如图5所示。上送下回的气流形式能使高大空间形成冷热分区，但是中间过渡区域温度分层不明显。人员活动区域温度26℃～27℃，厂房中上部空间大部分区域约29℃，顶部温度由于顶部围护结构得热和热空气上升的原因，顶部温度在34℃以上，表明目前设置的气流组织具有一定的节能效果。唐山夏季室外空调计算温度约30℃，通过合理布置顶部通风，可以有效降低室内温度。侧面喷口送风与顶部喷口送风图形比较如图6、图7所示。

通过以上两个送风方式的CFD模拟图例定性分析，以及各种设计计算定量分析，特别是各种数据测试，能耗比较综合分析，侧送风形式要比上送风形式好，空调送风冷空气基本覆盖整个空调区域(6 m以下空间)，人员工作区温湿度得到良好保障，侧送下回气流要比上送下回气流好，相对节能，效果更明显。如果夏季室外温度高于30℃，冬季室外温度低于0℃，则厂房顶部温差大，若采用顶送下回则设备的运行负荷大，侧送下回解决了车间上部热效应的问题，能提高工作区的空气品质，节能效果更明显。

图5 截面1温度场

图6 侧送风下部回风CFD模拟

6 结论

厂房中部空调送风和底部空调回风的通风形式能形成冷热分层，夏季冷空气覆盖人员工作区域，夏季人员工作区域的温度在26℃～27℃，因混合良好，湿度能够到达设计要求(60%)，舒适性得到了较好的保障，整个空调区温度也在28℃之内；冬季空调区温度在18℃以上，气流组织和温湿度完全满足技术要求。但是厂房温度分层过度区域温差不明显，夏季极限气温条件时大部分过渡区域温度约29℃。

从上述分析以及在唐山轨道客车有限责任公司所做的工程案例比较来看，对温度、湿度有一定范围要求的车间空调送风，采用侧送下回的送风模式其气流组织设计更合理、更有效，空气品质更好，运行成本低，达到节能目的；从现场检测数据分析，侧面送风方式是一种最佳的送风方式，为工程实施提供了可靠的依据。

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”国家科技支撑计划资助项目(2009BAG1201)

胡光明(1975—)，男，湖南浏阳人，学士，主要从事环保工程设计、环保产口的应用与推广工作。