天津市地铁站热环境状况调查分析

天津市地铁站热环境状况调查分析

高曼钧，刘树森，王磊

天津工业大学建筑环境系，天津（300160）

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摘 要： 地铁车站是人员较密集的公共场所之一，其候车环境的热舒适性及空气品质的好坏，将直接关系到乘客的身体健康。本文对天津地铁车站热环境状况进行了调查研究，并通过SPSS10.0统计软件对样本数据进行分析处理。研究发现地铁车站在空气温度，湿度和二氧化碳浓度的控制上存在不足，且通风系统存在一定问题。最后针对地铁车站空气品质的改善，笔者提出了自己的建议。

关键词：热环境；热舒适性；空气品质；通风系统

0. 引言

随着人口的增长和经济的发展，城市交通拥挤现象已成为全球性的问题，传统的地面交通无法适应城市交通发展的新需要，地下铁道则应运而生。作为一种现代化的交通运输系统，地铁在发达国家已经十分普遍。尤其在日本，因其本身的国家地理及人口问题，地铁更是作为主要的交通方式而存在。在我国，地铁亦随着城市的发展和社会经济水平的提高而迅速发展，继1969年第一条地铁在北京建成通车后，1984年天津建成了中国第二条地铁，2001年又启动天津地铁一号线改扩建工程，其竣工通车后的客运量也大大增加。

地铁是一种特殊的地下建筑，它通过隧道将多个车站联成一个整体，只有各车站出入口和通风井与大气直接连通，因此，可以认为地铁基本上是与大气隔绝的，同时由于地铁车站及车厢本身的特点可能会对其从业人员和乘客的身体健康造成损害。本文通过实测方法对天津地铁一号线沿线21个地铁车站的热环境状况进行了调查，主要运用SPSS10.0统计软件从空气温度、湿度及二氧化碳这三方面出发分析研究其对人体健康的影响并提出改善建议。

1. 研究方法

1.1 样本选择

选择天津地铁一号线，从首站双林车站到末站刘园站共21站，对每站的候车大厅和站台进行空气温度、相对湿度及二氧化碳现场测量，并以问卷形式对地铁工作人员及乘客进行抽样调查，调查其热感觉，共发放调查问卷521份，实际回收495份。

1.2 数据采集

测量时间为2007年11月21日～12月12日，主要采集时间为上午8：30～11：30和下午13：30～16：30时，根据天津地铁客流规律，以上时间段基本属于上下班的高峰时段。调查小组由4人组成，其中两人负责指导被测试人员填写调查问卷，另外两人负责测量并记录此刻的空气温度、湿度及二氧化碳浓度。 1.2.1 环境参数与污染物浓度的测量

现场检测主要测量空气温度、相对湿度及二氧化碳浓度。空气温度、湿度、二氧化碳浓度采用美国TSI公司的Q-TRAK 8551室内空气质量检测仪进行测量 [1]。 1.2.2 问卷调查

采用抽样调查的形式，分别向在地铁站工作的店员和在站台候车的乘客发放调查问卷，调查其对热舒性感觉，内容包括：被调查者的基本信息、热感觉、热舒适性、空气状况、满意程度等，在其填写问卷的过程中测量并记录此刻的热环境参数和相关的污染物浓度。 1.2.3 数据处理方法

现场检测按 GB/T 17220-2002《公共场所卫生监测技术规范》标准[2]进行采样，数据则采用SPSS10.0统计软件进行分析处理。调查问卷采用统计的方法，对各项内容分别整理并进行数字统计，检验热感觉是否符合PMV-PPD指标。

2. 热舒适性调查结果与分析

2.1 问卷调查统计

被调查人员情况：对495名被调查人员的情况进行统计，其中男性271名（占54.74%），女性224名（占45.26%）；被调查人员中93.21%为乘客，平均年龄为30.1岁，43.14%的乘客平均乘坐时间为10～20分钟，33.33%（乘客，以下省略）平均乘坐时间为20～30分钟；对于乘坐地铁的频繁度的问题，通过分析我们发现35.29%经常坐地铁的，51.90%有时乘坐地铁，只有9.80%很少乘坐地铁。

2.2 PMV-PPD指标

1984年国际标准化组织提出了室内热环境的评价与测量的新标准化方法（ISO7726），在ISO7730标准中以PMV-PPD指标来描述和评价热环境。

PMV— Predicted Mean Vote（预期平均预测）

PPD— Predicted Percentage of Dissatisfied（预期不满意百分率）

PMV指标代表了对同一环境绝大多数人的冷热感觉，因此可用PMV指标预测热环境下人体的热反应。由于人与人的生理差别，故用预期不满意百分率（PPD）指标来表示对热环境不满意的百分数。

表1 PMV热感觉标尺

热感觉

PMV值

热 暖 微暖适中微凉凉 冷

图1 PPD和PMV的关系图[3]

根据PPD和PMV之间的关系图可以看出，在PMV=0时，PPD为5%。这意味着，即使室内环境为最佳热舒适状态，由于人们的生理差别，还有5%的人感觉不满意。ISO7730对PMV-PPD指标的推荐值为：PPD〈10%,即PMV值在-0.5 ～ +0.5之间，相当于在人群中允许有10%的人感觉不满意。

2.3 热舒适性分析

把热环境的舒适区定义在有80％的人可接受的范围内，认为热感觉PMV值在-1～＋1之间的都对热环境表示接受。从图2-2可以看出， PMV值= -1、0、1的被调查人员占79.59%，说明绝大多数的乘客对于地铁车站的热环境表示了满意。根据图2-1 PPD和PMV的关系，由于人们的生理差别，在PMV值=0的197人中，仍有3人（占1.52%）感觉不满意，即PPD

问卷还对地铁车站内的声环境进行了调查，结果显示大部分乘客对车站内的声环境感到满意，小部分认为一般或安静，并不影响人的正常感受，仅有1.96%的乘客认为地铁站是吵闹的；通过统计得知，车站内影响乘车的诸环境因素按人们的关心程度排名依次是候车时间（42.16%），空气品质（34.09%），噪音（13.31%），光线（8.79%），其他（1.65%）。

1.65% 8.79%

候车时间

13.31%

42.16%

空气品质 噪音光线其他

34.09%

图3 诸环境因素影响程度分布图

3. 空气品质

3.1 室内空气品质标准

根据我国大气环境质量标准GB/T18883-2002(1h均值)并结合一些较先进国家和地区建议的室内空气标准[4]，列出一套标准建议值（冬季）作为地铁室内空气品质客观评价的标准

[5]

，见表3-1：

表2 地铁室内空气品质客观评价标准（冬季）

温度～24℃ 相对湿度～60% 二氧化碳 甲醛

1000ppm 0.1 mg/m3.2 室内空气品质客观评价

3.2.1 SPSS10.0软件简介

[6]

通过SPSS10.0统计软件对温度、湿度、二氧化碳浓度进行分析处理。SPSS（Ver11）

是统计软件中的贵族，它操作简单，操作界面极为友好，输出结果美观，具有强大的教学辅助功能，在欧洲各科研机构广泛应用。通过数据编辑窗口可以对SPSS数据进行定义、录入、修改和管理，从输出窗口输出统计分析报表和图形，进而了解数据的总体分布情况。

利用SPSS作数据分析的一般步骤：

〈1〉建立SPSS数据文件 定义数据文件结构，录入修改和编辑带分析的数据； 〈2〉分析数据 统计分析之前的数据预处理，统计分析和建模； 〈3〉结果的说明和解释； 〈4〉数据和分析结果的保存。 3.2.2 空气温度分析

温度与GB的比较（t检验）

表3 温度抽样统计表

表4 温度抽样检测表（TV=16）

表5 温度抽样检测表（TV=24）

结论：95%置信度下，21个站的平均温度与标准冬季测量值（GB）比较，与16℃比较显著高；与24℃比较显著低。

分析及原因：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，使乘客产生不舒适的冷感觉；又由于地铁正常运行时的发热量很大，如果通风量不足，即使在冬季，也可能出现温度过高的现象。从分析上述图表得出的结论可以看出，天津地铁车站

既避免了冬季平均温度过低，也不会出现过高的现象，说明车站内温度控制在正常范围之内，充分考虑了室内外环境、客流量等因素对温度的影响，空调系统调节温度的性能良好，既达到设计指标，又起到了很好的节能效果。 3.2.3 相对湿度分析

湿度与GB的比较（t检验）

表6 湿度抽样统计表

表7 湿度抽样检测表（TV=60）

表8 湿度抽样检测表（TV=30）

图5 SPSS 湿度检测图

结论：95%置信度下，21个站的平均湿度与标准冬季测量值（GB）比较存在显著差异，较低。

分析及原因：天津地区冬季气候干燥，这在一定程度上影响了地铁车站内空气湿度的变化，但显著较低的空气湿度说明空调系统的湿度调节没有满足人们的热舒适性要求。所以，在空调及通风系统的管理运行过程中应注重给空气加湿，如果单靠空调系统难以保证温湿度都达到设计标准，可以考虑在站台内采用空气加湿器等加湿设备来辅助调节空气湿度。 3.2.4 二氧化碳浓度的分析

二氧化碳与GB的比较（t检验）

表9 二氧化碳抽样统计表

表10 二氧化碳抽样检测表（TV=0.1）

2000

Bars show Means

二氧化碳

1500

1000

500

5

10

15

20

站

图6 SPSS 二氧化碳检测图

结论：95%置信度下，21个站的二氧化碳浓度与标准冬季测量值（GB）比较存在显著差异，较高。

分析及原因：较高的二氧化碳浓度说明通风系统存在一定问题，由于地铁这种特殊的地下建筑基本上是与大气隔绝的，加之车站客流量较大，造成二氧化碳排放量大而且又不能及时排放到地面大气中，所以二氧化碳浓度偏高，这不利于乘客和工作人员的健康。这就要求工作人员应注重通风系统的管理工作，及时地将二氧化碳等有害气体排出车站，保持车站内良好的空气品质。 3.2.5 分析结果

从以上SPSS处理输出的图表中可以看出：

〈1〉地铁车站的空气温度、湿度及二氧化碳浓度水平呈峰状分布，在市区中心的数值明显高出市区边远地区，这主要是由于市区中心人口流量相对较大，人体本身的散热、散湿、二氧化碳排放量大是主要原因；

〈2〉地铁一号线沿线21站的冬季空气温度总体处水平于16℃～24℃之间，在正常范围以内，空调系统调节温度的性能良好，符合设计标准；

〈3〉从总体上看，21个站的空气湿度水平较GB相比较低，这与天津气候干燥有一定关系，但明显偏低的数据在地铁本身通风不足的情况下更应注意加湿问题；

〈4〉根据二氧化碳浓度的分析图表得知，二氧化碳的浓度水平与GB相比显著偏高，较高的二氧化碳浓度会对长期在地铁工作的职员构成一定的健康威胁而且对乘客也有一定的影响，这说明目前地天津铁一号线的通风系统存在着一定问题，空气流通状况相对较差。

4. 总结与建议

从调查问卷反应的结果来看，绝大多数的乘客对天津地铁一号线沿线车站的热环境表示满意，这说明车站的热舒适性得到了乘客的肯定。根据空气温度、湿度、二氧化碳浓度的测

试结果，可以看出这条地下铁道在湿度和二氧化碳浓度的控制上存在一些不足，空气品质有待进一步提高，笔者认为造成这种问题的主要原因在于地铁一号线的通风井的设计和空调系统的管理存在一定问题，造成车站内空气流通不畅，有害气体不能及时排走。据闻，在正在建造的天津站购票大厅正应用一种新型空调系统，它是由一种温度调节空调系统与一种湿度调节空调系统组合而成，故可以同时调节温度和湿度，调节范围较大。笔者认为在地铁这种相对封闭，自然通风较差的环境中更应采用这种新型空调系统。针对天津目前正在建设的地铁二号线和七号线，笔者希望有关设计单位应多加注意通风系统的设计和空调系统的管理应用文题，进行合理的气流组织，避免死角产生，以更好的改善地铁车站的热环境,提供新鲜氧气，以改善空气品质，方便乘客出行，给大家创造更加良好的候车条件。

参考文献

[1] 蒋淳潇.上海地区地下公共场所热环境状况调查 [J],网易暖通，2006.1

[2] 崔九思主编.《室内空气污染检测方法》[M],化学工业出版社，2003专论与综述 [3] 赵荣义主编.《空气调节》[M],中国建筑工业出版社，2006.7

[4] 沈晋明.室内污染物与空气品质评价[J],通风除尘，1995；（4）：10-13

[5] 沈晋明.上海办公大楼空气品质客观评价[J],建筑热能通风空调，1995；（4）：14-17 [6] 薛薇.《SPSS统计分析方法及应用》[M],电子工业出版社, 2004。

Analysis of heat environment in the subway station of

Tientsin

Gao Manjun, Liu Shusen, Wang Lei

Tianjin Polytechnic University，Tianjin (300160)

Abstract

Subway station is one of the public places where many people coaratate, its environment of conferences and air quality’s good or bad, will directly affect passengers’ health. In this text, penmen have investigated the environment of Analysis subway station and then analysis the swatch data SPSS10.0 software. Research shows that the subway station is lack of enough control in air temperature, relative, humidity, formaldehyde and the CO2 consistency, and there also exist some problem in the ventilation system. In the end, penmen have given some advice for the importation of air quality in the subway station.

Keywords: heat environment; heat comfort; air quality; ventilation system