北京地铁车站冬季热环境与空气质量调查

北京地铁车站冬季热环境与空气质量调查*本课题受国家科技支撑项目2006BAJ27B03-2 “城市地下空间环境质量保障技术研究资助中国建筑科学研究院 杨睿、曹勇、宋业辉、牛利敏、孟冲、薛世伟摘要：对2007年-2008年冬季工况下北京6个地铁车站的热环境和空气质量（主要是CO、CO2 、SO2和甲醛浓度）进行了测试调研。用PMV-PPD指标对车站的热舒适性进行了评价；参照室内空气质量标准，对地铁车站的空气质量进行了评价。结果表明：各站的热环境相差较大，测试车站的空气质量达到了室内空气质量标准的要求。关键字：地铁车站，热环境，空气质量1. 引言近几年，北京轨道交通运营里程不断延伸，2007年10月地铁5号线开通，以及北京地铁低价票制的推行，使越来越多的人选择地铁作为出行交通工具，促使了地铁客流量大幅上升。2007年12月24日，北京地铁客流首次突破300万人次，并且客流量依然在继续攀升。地铁车站位于地下，人流大，和外界相对隔绝，空气只能通过送、排风口、各站出入口以及隧道风井进行交换，地铁车站内的空间环境成为令人关注的问题。本文针对地铁车站的特点，对北京市 1号线、2号线和5号线部分车站冬季工况下的热环境和空气质量展开测试调研，并对测试结果进行了分析。2. 测试内容与方法本文选取了地铁1号线西单站、2号线北京站和5号线和平西桥站三个典型中间车站以及雍和宫、东单、复兴门三个换乘车站为测试对象，对地铁车站的热舒适性和空气质量展开测试和调研。测试时间选在了中午到下午客流较大的时段。热环境测试的主要参数有：空气温度、相对湿度、平均辐射温度、风速，采用PMV-PPD指标对热舒适性进行了评价。对热环境的测试采用热舒适仪，各项参数以及 PMV、PPD数值可以通过仪器直接测试读取。空气质量测试参数主要有：CO2、甲醛、CO以及SO2浓度，并参照现有的相关标准进行了评价。此外，采用沉降法对地铁车站的菌落数进行了调查。3. 测试结果3.1 热环境测试结果对地铁车站站台的热环境测试结果见表1。表1 地铁车站站台热环境测试平均值数参试测站车空气温度（）相对湿度（%）热舒适度PMVPPD（%）西单（1号线）5.710.8-2.4493.7北京站（2号线）17.815.9-0.5611.5和平西桥（5号线）10.223.6-1.9775.3雍和宫2号线18.030.6-0.48.75号线14.817.6-0.9423.5复兴门1号线21.017.90.155.92号线23.321.40.6213.5东单1号线10.417.6-1.6760.35号线9.822.7-1.9168室外2.711.1/注：1.测试衣着热阻取1.5clo，活动量取1.2met；2.热舒适度中，PMV为热舒适预计指标，分为7级，即+3、+2、+1、0、-1、-2、-3，分别表示热、暖和、较暖和、热舒适、稍凉、凉、冷；PPD为舒适预计不满意百分比。3.测试时间选在周日10：0013：00，测试时除和平西桥站人较少，其他车站客流量均较大，站台侯车乘客较多。从测试结果可以看出，各个地铁车站温度差别较大，测试的2号线站台的温度稍高，热舒适度为“稍凉”；5号线站台温度低，热舒适度介于“稍凉”和“凉”之间；而1号线各站的热舒适差别较大，测试期间发现，同样位于1号线的西单站和复兴门站客流量相当，但西单站平均温度只有5.7，而复兴门站温度则达到了21.0，造成这种状况的原因可能是由于各车站的通风换气能力不同。受到列车进站出站、客流以及自然对流等影响，站台的风速变化较大且分布不均。表2列出了和平西桥车站站台的风速测试结果。虽然和平西桥站的通风形式为屏蔽门系统，对列车进、出站引起的活塞风有一定的阻碍作用，但在站台中央仍然会有吹风感。对和平西桥站的测试发现，列车进站所引起的风速要小于出站的风速，部分测点在列车进站时甚至感觉不到吹风感。而在列车出站时的吹风感则会强烈和持久一些。表2 和平西桥站站台风速测试值（m/s）无车进站出站平均值0.360.571.21最大值0.991.402.05最小值0.020.180.50注：1测点布置方式为在站台中间沿地铁线均匀布置6点； 2通风形式为屏蔽门系统。对热环境的评价采用了国际上常用的PMV-PPD指标，但这一指标更适合于人体对稳态热环境的反映。而在地铁车站，一方面，人员流动性强，驻留时间短；另一方面，测试中发现，受列车进出站影响，不仅风速会发生变化，温度、相对湿度等其它参数也会产生波动，部分测点在列车进站前后温度甚至会相差4以上。以上种种因素都可能对热舒适的评价造成偏差。如何结合地铁车站的动态热环境特点对其进行更为科学准确的评价，需要进一步的研究。3.2 空气质量测试结果本文结合推荐性国家标准室内空气质量标准（GB/T18883-2002），以及文献1针对地下空间的特点初步提出的地下空间空气质量参数及其标准值，最终确定主要参照以下数值对地铁车站的空气质量进行评价。表3 地铁空气质量参照标准值单位标准值备注COmg/m3101h均值CO2%0.10日平均值SO2mg/m30.501h均值甲醛mg/m30.081h均值（1）甲醛、SO2和CO地铁车站的甲醛来自于建筑材料、装饰物品，在测试的六个地铁车站中，甲醛含量均在0.010.02ppm之间，全部满足要求。SO2主要来源于燃烧，CO主要来源于燃烧和抽烟。地铁内部没有燃烧现象，且抽烟的人也较少，在测试的车站中CO浓度在03ppm之间，达到了标准要求；除北京站SO2浓度在02ppm之间，其它车站的SO2浓度均在01ppm之间，虽然最大值超标，但如果按照1h均值计算，仍然达到了标准要求。（2）CO2地铁车站的CO2主要源于人的呼吸代谢，这就与车站的客流量息息相关。在地铁设计规范（GB50157-2003）中对车站的CO2浓度作出了规定，要求地下车站内的CO2浓度应小于1.5，较室内空气质量标准相对宽松。在所有车站的测试结果中，除了复兴门车站个别测点外，各站测得的CO2体积分数均小于0.10%，但受客流以及列车进出站影响，略有波动。各车站测试结果见表4。从表4可以看出，5号线的CO2浓度明显小于1号线和2号线。由于测试时间选在周末，各站的客流量均较大，复兴门站、北京站的站台十分拥挤，但是所测出的CO2浓度在客流密集的情况下，依然可以满足标准的要求。也反映了地铁车站较好的通风效果。此外，为了了解工作日早、晚高峰期CO2浓度的变化，选取了和平西桥车站，在A出口通道、售票厅、站台均匀布点，对车站的CO2浓度进行了监测，并详细观察了列车进站、出站时CO2浓度的变化情况。测试时间选在了周四，分早、中、晚分三次测试，监测不同时间段车站的CO2浓度的变化，具体测试结果见表5。从表5可以看出，CO2浓度受客流影响较大，在客流量较大的早晨，站台的CO2平均浓度达到0.077%，远高于室外CO2浓度；客流量较小的中午，则与室外CO2浓度基本相同；晚上的客流则较早晨分散，CO2浓度只比室外略高。表4 地铁站台CO2浓度测试结果平均值1号线CO2体积分数（%）2号线CO2体积分数（%）5号线CO2体积分数（%）西单0.041北京站0.068和平西桥0.037复兴门0.096复兴门0.075/东单0.054/东单0.037/雍和宫0.062雍和宫0.039注：1测试时间选在周日10：0013：00，测试时除和平西桥站人较少，其他车站客流量均较大，站台侯车乘客较多；2测试期间室外CO2平均体积分数为0.029。表5 和平西桥站CO2体积分数测试结果平均值（%）测试位置早晨8:509:30中午11:2012:00晚上17:2517:50A口通道0.0470.0280.034售票厅0.0650.0280.034站台0.0770.0300.038室外0.0380.0280.030注：早高峰期客流量大，列车进出频繁；晚高峰客流稍小于早高峰客流，列车进出频繁；中午时段客流量小，列车较少。表6给出了CO2体积分数随列车进出站变化。从表中可以看出，CO2浓度随列车的进站、出站波动略有波动，在列车停站时车门打开，车上空气随人流涌出，与站台空气进行交换，使站台上CO2浓度升高。列车出站后引起的活塞风则又使站台内空气流动，促进了通风换气，使CO2浓度回落。表6 CO2体积分数随列车进出站变化（%）CO2体积分数0.0720.0780.0830.0730.053列车状态两方向车即将进站两车停站两车开始缓慢出站出站，风速较大出站引起的活塞风停后注：1测试时间为客流较大的早晨，测试点位于站台出站的扶梯口附近；2测试值为瞬时值。（3）菌落数出于调研的目的，笔者采用沉降法对部分地铁车站的菌落数进行了测试，每个车站站台都布置了一个培养皿，曝皿时间20min，采集完毕后放入恒温培养箱进行48h培养，计算菌落数。虽然选点较少，且受布点位置、现场环境等干扰因素较多，但调查结果仍然具有一定参考价值。具体测试结果见表7。 表7 地铁各车站站台菌落数调查结果车站菌落数车站菌落数1#线东单58西单632#线北京站72雍和宫385#线东单65和平西桥464. 结论1、对冬季工况下各地铁车站热环境测试发现，各车站的热环境相差较大，大部分车站