孟金玲

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司

集中供冷在地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

孟金玲

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司

對(duì)集中供冷系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了概述，以寧波地鐵三號(hào)線為例，對(duì)常規(guī)供冷系統(tǒng)和集中供冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，指出了采用集中供冷系統(tǒng)有助于降低運(yùn)行費(fèi)用，在一定范圍內(nèi)具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)。

集中供冷地鐵車站應(yīng)用

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展和城市交通量的迅猛增長(zhǎng)，我國(guó)以地鐵為主要形式的城市和城際軌道交通進(jìn)入高速發(fā)展期。作為重要的公共交通工具，地鐵車站往往設(shè)置在城市的繁華地帶，建筑和人群密集的地方。由于分站供冷設(shè)置于地面上的冷卻塔相對(duì)很難找到設(shè)置的位置，以及冷卻塔設(shè)備運(yùn)行的噪聲和飄水等對(duì)周邊居民生活的影響，因此，因地制宜地采用集中供冷技術(shù)可達(dá)到“環(huán)保滿意”、“規(guī)劃滿意”的效果。

1 集中供冷系統(tǒng)概述

所謂地鐵系統(tǒng)中的集中供冷是相對(duì)于每個(gè)車站設(shè)置制冷機(jī)房而言，是通過(guò)集中設(shè)置制冷機(jī)房，供應(yīng)幾個(gè)車站的冷凍水，來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)的效果。集中冷站的設(shè)置，可減少空調(diào)系統(tǒng)對(duì)周圍城市環(huán)境的影響，減小了地鐵建設(shè)與環(huán)保、規(guī)劃的協(xié)調(diào)工作量，減少了市民投訴的幾率[1]。

集中冷站可充分利用線路上的已有“資源”，例如可利用盾構(gòu)始發(fā)井、折返線、聯(lián)絡(luò)線上部明挖空間等無(wú)法充分使用的建筑空間，節(jié)省其他需冷車站制冷機(jī)房的面積。

集中供冷系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)

1）作為一種新的供冷方式，減少了空調(diào)系統(tǒng)對(duì)周圍城市環(huán)境的影響；

2）減小了地鐵建設(shè)與環(huán)保、規(guī)劃的協(xié)調(diào)工作量、冷卻塔設(shè)置點(diǎn)及居民投訴；

3）設(shè)備在集中冷站內(nèi)集中管理，自動(dòng)化程度高，減少了運(yùn)行管理人員及維護(hù)工作量；

4）對(duì)管網(wǎng)的水力平衡度要求較高；

5）由于長(zhǎng)距離輸送冷凍水，輸送能耗增加，為保證總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能最優(yōu)，必須采用節(jié)能的新工藝，如冷凍水大溫差、水系統(tǒng)變頻調(diào)節(jié)等技術(shù)措施；

6）為減少長(zhǎng)距離輸送反應(yīng)的滯后性，對(duì)集中控制系統(tǒng)要求較高；

7）選用大型高效的制冷主機(jī)，設(shè)備的效率高；

8）對(duì)保溫材料、管道工藝的要求提高，并受區(qū)間限界制約。

2 集中供冷系統(tǒng)和常規(guī)制冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比較

選擇寧波三號(hào)線以商業(yè)用地為主的南部商務(wù)區(qū)至鄞縣大道段，分別設(shè)置集中供冷與常規(guī)制冷兩種系統(tǒng)進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較。

2.1 常規(guī)制冷系統(tǒng)

根據(jù)寧波軌道交通三號(hào)線工程總體設(shè)計(jì)文件，寧波三號(hào)線對(duì)采用常規(guī)分站供冷的車站，大、小系統(tǒng)的空調(diào)冷源設(shè)備宜分設(shè)，在供、回水總管上用旁通管接通，以提高系統(tǒng)的可靠性?？照{(diào)水系統(tǒng)原理圖見圖1。常規(guī)車站的空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)有3臺(tái)水冷式制冷機(jī)，配3臺(tái)冷凍水泵、3臺(tái)冷卻水泵、3臺(tái)冷卻塔；制冷機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵布置在車站一端的制冷機(jī)房?jī)?nèi)?？照{(diào)冷凍水系統(tǒng)按5℃（7～12℃）溫差設(shè)計(jì)，冷卻水系統(tǒng)按5℃（32～37℃）溫差設(shè)計(jì)。為保證在部分負(fù)荷工況下各支路流量的平衡，同時(shí)在各空調(diào)末端設(shè)置動(dòng)態(tài)平衡流量調(diào)節(jié)閥，以利于管路平衡。

如果車站小系統(tǒng)冷量大于等于車站總冷量的30%，選用兩臺(tái)同容量的制冷機(jī)，制冷機(jī)冷量按車站總冷量的50%選取，該方案的水系統(tǒng)圖如圖2所示。

表1為南部商務(wù)區(qū)至鄞縣大道段各車站負(fù)荷設(shè)計(jì)值。

表2為常規(guī)制冷系統(tǒng)設(shè)備配置情況。

2.2 集中供冷系統(tǒng)

集中供冷系統(tǒng)一般是根據(jù)冷站的規(guī)模大小合理配置多臺(tái)冷水機(jī)組。系統(tǒng)設(shè)置冷凍水一次泵和二次泵，其中冷凍水一次泵定速運(yùn)行，保持冷水機(jī)組的定流量安全運(yùn)行；冷凍水二次泵為滿足末端空調(diào)負(fù)荷調(diào)節(jié)的要求，需要采用變頻調(diào)速技術(shù)。冷凍水采用大溫差技術(shù)，根據(jù)國(guó)內(nèi)集中冷凍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，冷凍水大溫差最大已達(dá)到10℃溫差。冷卻水系統(tǒng)采用開式冷卻塔冷卻，冷卻水泵為定速泵，冷卻塔及冷卻泵采用臺(tái)數(shù)控制調(diào)節(jié)，冷卻水溫差采用傳統(tǒng)的5℃溫差。由于集中供冷需要通過(guò)長(zhǎng)距離輸送空調(diào)冷凍水，需考慮輸送過(guò)程所造成的冷量損失[2，3]。

1）集中冷站站位選擇。根據(jù)寧波市軌道交通三號(hào)線工程目前的線路、站位情況，南部商務(wù)區(qū)站位于天童南路、康泰中路交叉口，天童南路西側(cè)，周邊現(xiàn)狀為高層建筑為主以及在建工地，初步估計(jì)該站的冷卻塔放置位置協(xié)調(diào)較為困難；而鄞縣大道站為三號(hào)線與五號(hào)線的換乘站，車站規(guī)模較大，地面具備放置冷卻塔的條件，且鄞縣大道站為換乘站，所占負(fù)荷比例較大，故選擇鄞縣大道站設(shè)置集中冷站，冷站與車站位置關(guān)系見圖3。

2）考慮輸送過(guò)程的冷量損失，冷負(fù)荷數(shù)據(jù)見表3。

3）設(shè)備配置情況

根據(jù)上述冷負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)情況，車站小系統(tǒng)的負(fù)荷為1122kW，約為總負(fù)荷的三分之一，同時(shí)考慮五號(hào)線投入運(yùn)營(yíng)需比三號(hào)線晚數(shù)年時(shí)間，集中供冷采用3臺(tái)相同大小的冷水機(jī)組，在三號(hào)線一期工程中先安裝2臺(tái)冷水機(jī)組及相應(yīng)水泵和冷卻塔，在五號(hào)線投入運(yùn)營(yíng)前再安裝1臺(tái)冷水機(jī)組及相應(yīng)水泵和冷卻塔，預(yù)留設(shè)備運(yùn)輸及二次安裝的條件。冷站采用冷凍水一級(jí)泵采用定流量系統(tǒng)，冷凍水二級(jí)泵采用變流量系統(tǒng)。冷凍水一級(jí)泵與冷水機(jī)組一一對(duì)應(yīng)，再由總管連接在集水器、分水器上。冷凍水二級(jí)泵從分水器上抽水，通過(guò)管網(wǎng)輸送至車站末端組合式空調(diào)器、柜式空調(diào)器和風(fēng)機(jī)盤管。

冷凍水采用10℃大溫差，冷水機(jī)組冷凍水進(jìn)出水溫度分別為17℃、7℃。冷凍水二級(jí)泵分為兩組，一組供鄞縣大道站，共4臺(tái)泵，其中3臺(tái)為相同參數(shù)的變頻泵，白天營(yíng)運(yùn)時(shí)為鄞縣大道站大、小系統(tǒng)供應(yīng)冷凍水，另1臺(tái)為定流量泵，夜間為車站小系統(tǒng)供冷凍水。另一組供南部商務(wù)區(qū)站，共3臺(tái)泵，其中2臺(tái)為相同參數(shù)變頻泵，白天營(yíng)運(yùn)時(shí)為車站大、小系統(tǒng)供應(yīng)冷凍水，另1臺(tái)為定流量泵，夜間為車站小系統(tǒng)供冷凍水[3，4]。

集中供冷系統(tǒng)設(shè)備配置情況見表4。

2.3 集中供冷系統(tǒng)和常規(guī)制冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比較

根據(jù)以上主要設(shè)備表，對(duì)兩種供冷系統(tǒng)的初投資及運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行分析，具體結(jié)果見表5。

3 結(jié)論

通過(guò)本文研究，得出如下結(jié)論：

1）由于集中冷站配電容量較大，需單獨(dú)增加一套變配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將增加投資約為135萬(wàn)元；

2）集中供冷主要供冷設(shè)備費(fèi)用增加271萬(wàn)元，全年運(yùn)行維修費(fèi)用減少11萬(wàn)元，由于集中供冷采用了冷凍水遠(yuǎn)距離輸送，增加了輸送能耗，故運(yùn)行檢修減少的費(fèi)用并不明顯。

3）綜合考慮，從投資方面，南部商務(wù)區(qū)至鄞縣大道段采用分站供冷方式具有優(yōu)勢(shì)，但由于南部商務(wù)區(qū)站冷卻塔布置協(xié)調(diào)困難，可考慮采用集中供冷方式。

[1]許慧華,侯志堅(jiān).地鐵集中供冷的幾個(gè)問(wèn)題[J].制冷與空調(diào),2004, (1):33-37

[2]賀利工,沈錫安,劉承東.軌道交通集中供冷技術(shù)[J].中國(guó)城市軌道交通新技術(shù),2007,(2):280-286

[3]劉承東.地鐵集中供冷冷水機(jī)組選型初探[J].暖通空調(diào),2001, 31(5):58-60

[4]張悅.集中供冷系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用[J].制冷與空調(diào),2009,23 (1):47-50

Ap p lic a tion Ana lys is o f Cen tra l Coo ling Te c hno logy on Subw ay Sta tion A ir Cond ition ing Sys tem

MENG Jin-ling
Guangzhou Metro Design&Research InstituteCo.,Ltd.

The characteristic of central cooling system was introduced.In the case of Ningbometro line 3,the economy of regular refrigeration system and central cooling system was compared.It’s proved that central cooling system can decrease transportation cost,and has technology economy advantage in a certain rage.

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1003-0344（2014）03-085-3

2013-5-15

孟金玲（1983～），女，碩士，工程師；廣州市越秀區(qū)環(huán)市西路204號(hào)廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司環(huán)境工程所（510010）；E-mail:mengjinling@dtsjy.com