高速列車車內環境應考慮多方面因素的共同作用，一般包括：車內空氣環境、車內聲環境以及車內光環境。車內空氣環境主要由熱環境、濕環境和空氣品質等部分構成。熱環境的好壞由空氣溫度的高低來判定；濕環境的優劣由空氣的干濕度來表征；空氣品質則由新風（新鮮空氣）量的多少或空氣的潔凈度來區別[[i]]。

當列車以高速運行時，如果車廂密閉不嚴或開啟車窗，則車內會產生強烈的紊流和噪聲，因此高速列車與常速列車的區別之一就是它的車廂在列車運行時幾乎為密閉空間。列車工作條件的特殊性造成它的內部環境與普通建筑空調的室內環境有許多不同之處，具體表現在以下諸多方面[[ii]][[iii]][[iv]][[v]]：

（1）列車內的人員密度大，二氧化碳及人體異味排放量大。

（2）車廂空間相對狹小，車內設施布置緊密，因此不利于空氣流通，難以達到合理的氣流組織。

(3)各種健康狀況的人員在相對較長的時間內保持近距離接觸，易于發生病菌傳播。

(4)列車單位空間的外表面積大，與外界的熱交換量大，近車廂壁面處空氣的溫度梯度較大，所以車廂內不易形成均勻的溫度場。

(5)車窗所占比例相對較大，易受陽光直射，因此由輻射熱引起的空調負荷較大。

因此，若要使車內環境達到溫度、濕度適宜，空氣潔凈的要求，在車內空調系統設計中，必須充分考慮上述特點。

我國建筑空調設計經過多年的發展，已經逐步形成了一套較為完善和成熟的理論，現在廣泛應用于民用建筑業[[vi]]。現對其歸納和總結如圖1所示。

圖1 民用建筑空調系統方案設計原理圖

（1）負荷的計算

空調房間冷（熱）、濕負荷的計算是確定空調系統送風量和空調設備容量的基本依據[[vii]]。其中冷負荷包括建筑圍護結構傳入室內熱量（太陽輻射進入的熱量和室內外空氣溫差經圍護結構傳入的熱量）形成的冷負荷，人體散熱形成的冷負荷，燈光照明散熱形成的冷負荷，以及其他設備散熱形成的冷負荷。

（2）空調方案的確定

由空調房間的冷負荷、室內空氣狀態點，根據焓濕圖計算得出夏季空調總送風量；按照設計要求和實際情況選取空調系統形式和冷熱源方案，風系統（水系統）的設計，都是空調方案確定的重要內容。

（3）設備選型

在確定了空調方案之后，對設備的選型是一個支管重要的環節，它直接關系著此系統的初投資和運行費用。

（4）水力計算

風系統（水系統）在確定之后，需要對其進行水力計算，從而確定管道尺寸。

（5）冷熱源設計

冷熱源方案再經過審核之后，需要對其進行計算和選型。

（6）其他設計

消聲減震，防腐保溫因為關系到系統的運行壽命等參數，也是空調設計過程中比較重要的環節。

翻開世界高速鐵路發展的歷史，高速鐵路技術與各個國家的國情緊密相關，中國鐵路的實際情況與西方發達國家有很大區別，因此，要在短時間跨越西方國家高速鐵路半個世紀的發展歷程，成為世界高速鐵路大國，并成為世界高速鐵路的強國，就必須充分吸收人類文明進步的成果，站在世界高速鐵路技術發展的前沿，堅持自主創新，創造中國高速鐵路的自主品牌^[1]。

高速列車的環境與建筑空調的室內環境不同，它對空調通風系統的要求更高，不能簡單將民用建筑空調設計的相關理論直接應用于列車空調系統之中。本文參照民用建筑空調設計的基本理論，結合我國國情和列車自身的特點，總結出一套適合此類列車空調通風系統的設計方法，如圖2所示[[viii]][[ix]][[x]][[xi]]。

圖2 列車空調設計原理圖

對列車負荷進行計算時，列車與實際建筑的不同之處在于其運行期間不固定，太陽輻射強度和高度角等因素隨著地點的改變而發生變化。

與民用建筑空調設計不同的是：列車負荷計算完成之后，不是由室內設計參數確定送風量，而是按照每人40-60m³/h的原則送風量確定。因為列車是個密閉的空間，其內部環境與建筑環境不同，充足的風量是保證車內舒適的前提。因此在送風量確定之后，根據負荷計算結果，參照焓濕圖計算送風狀態點的參數。

列車送風系統方案的選擇應根據實車具體條件而定，風道和空調機組主要安裝在車頂或車底。送風方式選定之后，需要對設備選型和相應的水力計算（包括風管和水管），因大部分高速列車送風系統是全空氣系統，故只需對風管的進行水力計算即可。

待系統空調送風方案、管道尺寸和送風參數等確定之后可借助SolidWorks、AIRPACK、FLUENT、PHOENICS等計算機輔助軟件建模，包括客室內氣流組織的仿真模型和送風系統的仿真模型兩部分。二者各自獨立又相互聯系，滿足列車氣流組織的要求是前提，送風均勻性是保證，送風均勻性的好壞關系著氣流組織和優劣，二者是相互作用的，只有兼顧二者，才能做到設計合理、高效。

實驗是檢驗空調送風系統是否滿足實際要求的一個重要標準，也是模型優化的一個重要依據。由于模型邊界條件的設置與實際過程中存在一定的誤差，故應對模型做進一步的修正。模型的好壞直接關系著實驗的工作量，參照模型計算結果進行實驗不僅省時省力，而且效率較高。可見模型仿真和實驗是不可分割的，需要相互配合才能體現二者的最優效果。

空調送風系統經過實驗驗證之后，方可進行防腐保溫和消聲減震等設計。