劉小夢

（重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司 運(yùn)營四公司，重慶 401120）

車站衛(wèi)生間是城市軌道交通的重要基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，衛(wèi)生間的衛(wèi)生、整潔直接影響乘客對城市軌道交通運(yùn)行的評價。隨著“廁所革命”的深入，多種新技術(shù)和手段[1-3]在衛(wèi)生間改造領(lǐng)域得以應(yīng)用。以重慶地鐵6 號線某站為例，在優(yōu)化衛(wèi)生間氣流組織、改造通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、云計算等手段提升衛(wèi)生間管理和服務(wù)，如衛(wèi)生間使用引導(dǎo)、廁所云端綜合管理(環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備能耗管理、廁所能耗管理)等，使車站衛(wèi)生間管理更加高效、智能和有序。

1 氣流組織優(yōu)化方案

1.1 排風(fēng)量改造計算

根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB 50157—2013)規(guī)定，廁所小時換氣次數(shù)不宜少于10 次[4]。對該地鐵站衛(wèi)生間通風(fēng)量進(jìn)行現(xiàn)場測試，計算排風(fēng)量Q排如下。

式中：F為風(fēng)口截面，m2；V為風(fēng)口風(fēng)速，m/s；N為排風(fēng)口數(shù)量。

根據(jù)公式（1），男衛(wèi)生間實測排風(fēng)量Q排1=0.04×1.05×5×3 600=756.00(m3/h)，女衛(wèi)生間實測排風(fēng)量Q排2=0.04×1.16×5×3 600=835.20(m3/h)。

現(xiàn)場測得男衛(wèi)生間有效體積V1=6.8×3.1×2.7=56.92(m3)，女衛(wèi)生間有效體積V2=6.9×3.2×2.7=59.62 (m3)。則男衛(wèi)生間換氣次數(shù)n1=Q排1/V1=756.00/56.92≈13(次/h)，女衛(wèi)生間換氣次數(shù)n2=Q排2/V2=835.20/59.62≈14(次/h)。通過對男、女衛(wèi)生間換氣次數(shù)的測量計算，均未低于10次/h，滿足規(guī)范要求。

根據(jù)《重慶市地鐵設(shè)計規(guī)范》(DBJ 50244—2016)[5]關(guān)于地下車站廁所換氣次數(shù)不少于20次/h的規(guī)定，結(jié)合運(yùn)營管理更優(yōu)要求，為增大排風(fēng)量、改善空氣流通效果，改造后衛(wèi)生間排風(fēng)換氣次數(shù)增至21 次/h，則男、女衛(wèi)生間改造前后排風(fēng)量變化如表1所示。

表1 衛(wèi)生間改造前后排風(fēng)量比較

因該衛(wèi)生間排風(fēng)系統(tǒng)為站廳層保潔室、員工衛(wèi)生間、站臺清掃工具間、污水泵房等共用，原設(shè)計排風(fēng)機(jī)排風(fēng)量Q原排為4 600 m3/h，改造后的衛(wèi)生間排風(fēng)量較原設(shè)計增加856.14 m3/h，則改造后的風(fēng)機(jī)排風(fēng)量將增至5 456.14 m3/h?？紤]風(fēng)路損失等情況，結(jié)合風(fēng)機(jī)產(chǎn)品選型，改造后選用排風(fēng)量不小于6 000 m3/h 的排風(fēng)機(jī)。同時，排風(fēng)管道增設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥2 個，滿足風(fēng)量分配調(diào)整需要。

1.2 送風(fēng)量改造計算

因衛(wèi)生間門處于常閉狀態(tài)，為保持室內(nèi)空氣的流通量并維持微負(fù)壓環(huán)境，需增加送風(fēng)量。對衛(wèi)生間送風(fēng)量進(jìn)行現(xiàn)場測試，計算送風(fēng)量Q送如下。

式中：F為風(fēng)口截面，m2；V為風(fēng)口風(fēng)速，m/s。

根據(jù)公式（2），男衛(wèi)生間實測送風(fēng)量Q送1=0.04×1.25×3 600=180.00(m3/h)，女衛(wèi)生間實際送風(fēng)量Q送2=0.04×1.38×3 600=198.72(m3/h)，則男女衛(wèi)生間合計送風(fēng)量Q送=Q送1+Q送2=180.00+198.72=378.72(m3/h)。

衛(wèi)生間改造后維持微負(fù)壓，按照排風(fēng)量:送風(fēng)量=6:5 計算，則改造后的送風(fēng)量為Q改送= 2 447.34×5/6=2 039.45(m3/h)。男、女衛(wèi)生間改造前后送風(fēng)量變化如表2所示。

表2 衛(wèi)生間改造前后送風(fēng)量比較

該衛(wèi)生間送風(fēng)系統(tǒng)為站廳層員工衛(wèi)生間、站臺層公共衛(wèi)生間共用，原設(shè)計送風(fēng)量Q原送為2 300 m3/h，改造后衛(wèi)生間送風(fēng)量較原設(shè)計增加1 660.73 m3/h，則改造后的風(fēng)機(jī)送風(fēng)量將增至3 960.73 m3/h?？紤]風(fēng)路損失等情況，結(jié)合風(fēng)機(jī)產(chǎn)品選型，改造后選用送風(fēng)量不小于4 000 m3/h 的送風(fēng)機(jī)。同時，送風(fēng)管道增設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥2個，滿足風(fēng)量分配調(diào)整需要。

為防止風(fēng)口噪音、提升如廁者舒適度，排風(fēng)量、送風(fēng)量確定后進(jìn)行風(fēng)口風(fēng)速校核。男、女衛(wèi)生間分別設(shè)置2 個送風(fēng)口(見圖1)，風(fēng)口尺寸為200 mm×200 mm，按吊頂平面幾何中心沿長度方向?qū)ΨQ布置，風(fēng)口水平間距0.9 m。根據(jù)公式（2），可計算風(fēng)速V=2 039.45/(3 600×0.04×4)=3.54(m/s)，風(fēng) 口 風(fēng) 速 符 合《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB 50157—2013)[4]中站廳和站臺瞬時風(fēng)速不宜大于5 m/s的要求。

圖1 新增送風(fēng)口位置

1.3 優(yōu)化氣流組織

為優(yōu)化氣流組織，取消蹲位對應(yīng)吊頂上的排風(fēng)口，新設(shè)排風(fēng)口。風(fēng)口自帶調(diào)節(jié)閥，風(fēng)口及相應(yīng)風(fēng)管在每個蹲位后部墻體嵌入式安裝，風(fēng)口底邊距地面約0.6 m，優(yōu)化蹲便器廢氣排放路徑。

小便器頂部吊頂長度方向靠端墻側(cè)設(shè)1 個排風(fēng)口，將對應(yīng)區(qū)域的廢氣豎向引流排出。該排風(fēng)口距新風(fēng)口水平直線間距1.5 m 以上，減少送風(fēng)、排風(fēng)氣流影響。

根據(jù)墻體厚度并結(jié)合風(fēng)管、風(fēng)口風(fēng)速限制，確定排風(fēng)口、嵌墻安裝排風(fēng)管斷面尺寸為300 mm×100 mm，排風(fēng)干管斷面為320 mm×200 mm。嵌墻風(fēng)管選用不銹鋼材質(zhì)，與風(fēng)口連接風(fēng)管的下側(cè)板設(shè)置坡向風(fēng)口向下的坡度，以有利于清潔水的排放，確保風(fēng)管不積水。

為防止風(fēng)口噪音、提升如廁者舒適度，進(jìn)行排風(fēng)風(fēng)口風(fēng)速校核。根據(jù)公式（1）可計算，風(fēng)口風(fēng)速V=2 447.32/(3 600×0.03×10)=2.27 (m/s)，風(fēng)口風(fēng)速符合《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB 50157—2013)[4]中站廳和站臺瞬時風(fēng)速不宜大于5 m/s 的要求。風(fēng)口改造前后對比如圖2所示。

圖2 風(fēng)口改造前后對比

2 空氣凈化方案

2.1 空氣循環(huán)除臭殺菌

衛(wèi)生間廢氣成分主要為NH3、H2S 等，研究采用高能離子除臭、活性氧離子除臭、植物液降解凈化、中效過濾凈化等離子催化凈化技術(shù)，對廁所內(nèi)空間進(jìn)行除臭殺菌，有效減少或抑制臭味產(chǎn)生。該裝置采取吊頂內(nèi)安裝，其進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)口錯位布置，加強(qiáng)衛(wèi)生間底部吹風(fēng)效果，增強(qiáng)內(nèi)部空氣流動?？諝鈨艋砣鐖D3所示。

圖3 空氣凈化原理

2.2 增設(shè)空氣噴香裝置

噴香裝置掛設(shè)在墻上并遠(yuǎn)離排風(fēng)口，除味香片霧化彌散于空氣中，稀釋空氣中異味分子濃度，減少人體吸入NH3、H2S 分子含量，從而達(dá)到處理異味的效果。同時，其自有香氣直接刺激人的感官，給人以舒適的感覺。

2.3 更換便器沖水閥

蹲便器腳踏沖水閥改為感應(yīng)式節(jié)水型自動沖水閥，無需人為接觸操作，人員入廁離開后自動沖水清洗，利用紅外線反射原理，通過檢測人體遮擋至離開過程自動控制沖水，可以有效減少或避免入廁后人為不沖水所導(dǎo)致的排泄物長時間暴露于空氣中，持續(xù)散發(fā)氣味。

3 智慧化改造方案

3.1 衛(wèi)生間環(huán)境異味在線監(jiān)測裝置

為保證衛(wèi)生間環(huán)境異味在可接受范圍內(nèi)，對地鐵站衛(wèi)生間內(nèi)的異味進(jìn)行數(shù)值探測和采集，形成量化數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理、清掃清潔等。主要對NH3、H2S、溫度、濕度進(jìn)行實時檢測并顯示，檢測范圍及分辨率如表3所示。

表3 衛(wèi)生間內(nèi)異味檢測范圍及分辨率

3.2 衛(wèi)生間占用指示

為提升衛(wèi)生間占用直觀性，在衛(wèi)生間門框上安裝感應(yīng)燈，通過紅燈或綠燈顯示該廁位是否有占用，無需推門判斷。衛(wèi)生間感應(yīng)燈為LED 光源、有線供電，通過激光等無接觸式遙感進(jìn)行聯(lián)動控制。在衛(wèi)生間外墻距地2 m 以上設(shè)置信息顯示裝置，通過系統(tǒng)集成后顯示衛(wèi)生間空氣環(huán)境參數(shù)、廁位占用等實時狀態(tài)，為入廁者提供直觀數(shù)據(jù)。同時，通過NH3、H2S 限值設(shè)置，提示及時開展清潔工作。

3.3 智慧衛(wèi)生間

3.3.1 智慧廁所管理系統(tǒng)

采用云架構(gòu)部署，支持分權(quán)分域管理、設(shè)備在線管理、數(shù)據(jù)報表及下載、宣傳廣告等信息發(fā)布功能。支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU 通信協(xié)議，多點(diǎn)位布置環(huán)境傳感器，實時監(jiān)測廁所內(nèi)NH3、H2S、溫濕度等相關(guān)數(shù)據(jù)，采樣頻率30次/min。

衛(wèi)生間實時監(jiān)測功能包括：①系統(tǒng)聯(lián)動，系統(tǒng)探測和采集廁所內(nèi)的異味/氣味數(shù)值，當(dāng)數(shù)據(jù)超標(biāo)時可自動聯(lián)動殺菌凈化裝置開啟；②數(shù)據(jù)接口，系統(tǒng)可擴(kuò)展接入其他數(shù)據(jù)，同時具備向車站車控室等傳輸功能；③宣傳指示等信息發(fā)布，現(xiàn)場液晶顯示器通過網(wǎng)絡(luò)接入智慧廁所管理系統(tǒng)，系統(tǒng)可管理并發(fā)布每個現(xiàn)場液晶顯示器的宣傳廣告、公共交通路線圖指示、服務(wù)熱線、公廁評價等信息，顯示廁所平面圖、蹲位占用、客流情況、溫濕度、氣體監(jiān)測、日期、時間等。信息發(fā)布界面支持UI效果定制，支持觸摸屏評價反饋、二維碼掃描信息展示?？梢暬畔@示界面如圖4所示。

圖4 信息顯示圖界面

3.3.2 衛(wèi)生間管理終端

（1）衛(wèi)生間管理終端是智慧廁所管理系統(tǒng)的總控主機(jī)，所有前端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，包括客流數(shù)據(jù)、網(wǎng)關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)、人體感應(yīng)器/門鎖數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)、氣體數(shù)據(jù)等，均傳輸?shù)叫l(wèi)生間管理終端主機(jī)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和回傳。

（2）衛(wèi)生間管理終端主機(jī)通過HDMI 接入信息大屏進(jìn)行顯示，可以顯示廁位平面圖信息、客流信息、環(huán)境信息、其他公告文字、滾動字幕、圖片、視頻播放等內(nèi)容，所有播放內(nèi)容由智慧廁所管理系統(tǒng)進(jìn)行云端配置或設(shè)定，衛(wèi)生間管理終端為執(zhí)行端。

（3）衛(wèi)生間管理終端可支持離線運(yùn)行，即設(shè)備在斷開互聯(lián)網(wǎng)連接時，仍需保證本地的衛(wèi)生間管理系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 空氣質(zhì)量及氣流優(yōu)化改造效果

（1）空氣質(zhì)量。通過對該地鐵站衛(wèi)生間檢測數(shù)據(jù)分析，男女衛(wèi)生間經(jīng)智慧化改造后，衛(wèi)生間內(nèi)NH3、H2S 等影響乘客如廁體驗的氣體含量顯著降低，室內(nèi)新風(fēng)量也有所增加，提升了軌道交通服務(wù)質(zhì)量，衛(wèi)生間改造前后空氣質(zhì)量比較如表4所示。

表4 衛(wèi)生間空氣質(zhì)量改造前后比較

（2）氣流流型檢測。經(jīng)對該地鐵站男女衛(wèi)生間氣流流向檢測，衛(wèi)生間送風(fēng)、排風(fēng)同時開啟時氣流穩(wěn)定無紊流，衛(wèi)生間內(nèi)呈微負(fù)壓狀態(tài)，氣流始終由站臺公共區(qū)域流向衛(wèi)生間，衛(wèi)生間內(nèi)的空氣未進(jìn)入站臺公共區(qū)域。

5 結(jié)束語

針對車站衛(wèi)生間人群密集、使用頻次高、管理困難等問題，對重慶地鐵6 號線某站公共衛(wèi)生間進(jìn)行改造設(shè)計，通過增加送排風(fēng)、優(yōu)化氣流組織、增加空氣凈化、空氣質(zhì)量在線監(jiān)測和智慧化可視系統(tǒng)改造，有效改善了車站衛(wèi)生間的空氣環(huán)境，在提高人們使用衛(wèi)生間舒適度的同時提升了衛(wèi)生間的管理水平，為城市軌道交通公共衛(wèi)生間改造提供了參考。