張 巍

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

本次應用測試的車站為已開通運營的8A 編組地下二層島式標準車站，公共區(qū)總建筑面積為4 980 m2，其中站廳公共區(qū)面積3 040 m2，站臺公共區(qū)面積1 940 m2。車站范圍共設置5 個出入口，兩端各設置一座新風亭和一座排風亭，新、排風亭兼做蒸發(fā)冷凝裝置的進、出風亭。

2 系統(tǒng)組成與原理

蒸發(fā)冷凝直膨空調(diào)系統(tǒng)屬于冷劑式空調(diào)，通過壓縮機消耗電能使制冷劑在管路中相變完成逆卡諾循環(huán)實現(xiàn)空調(diào)制冷。該系統(tǒng)的組成設備主要包括蒸發(fā)冷凝裝置、壓縮機和直膨式空調(diào)柜。根據(jù)文獻[1]，其制冷原理如下：a.制冷劑在壓縮機處實現(xiàn)絕熱壓縮，由低溫低壓氣態(tài)壓縮為高溫高壓氣態(tài)；蒸發(fā)冷凝裝置起到冷凝器的作用；b.制冷劑在冷凝器位置實現(xiàn)定壓冷凝，由高溫高壓氣態(tài)冷凝為中溫高壓液態(tài)，直膨式空調(diào)柜先后起到膨脹閥和蒸發(fā)器的作用；c.制冷劑在節(jié)流閥處實現(xiàn)等焓節(jié)流，由中溫高壓液態(tài)變?yōu)榈蜏氐蛪簹庖簝上啵籨.制冷劑在蒸發(fā)表冷段實現(xiàn)定壓蒸發(fā)，由低溫低壓氣液兩相變?yōu)榈蜏氐蛪簹鈶B(tài)，制冷劑蒸發(fā)期間吸收空調(diào)風中的大量熱量實現(xiàn)空調(diào)風的冷卻。蒸發(fā)冷凝原理見圖1。

圖1 蒸發(fā)冷凝原理圖

2.1 壓縮機

蒸發(fā)冷凝直膨空調(diào)系統(tǒng)采用單螺桿式壓縮機，由一個圓柱螺桿和兩個對稱布置的平面星輪組成，根據(jù)文獻[2]，其工作原理如下：壓縮機內(nèi)的螺桿螺槽、機殼內(nèi)壁和星輪齒構(gòu)成封閉容積。動力傳到螺桿軸上，由螺桿帶動星輪旋轉(zhuǎn)，氣體由吸氣腔進入螺槽內(nèi)，完成吸氣過程；當星輪齒在螺槽內(nèi)相對運動時，封閉容積逐漸減小，氣體受到壓縮，完成壓縮過程；壓縮后的氣體通過排氣孔口和排氣腔排出，完成排氣過程。全過程中制冷劑在裝置內(nèi)實現(xiàn)絕熱壓縮，由低溫低壓氣態(tài)壓縮為高溫高壓氣態(tài)。

2.2 蒸發(fā)冷凝裝置

蒸發(fā)冷凝裝置是以空氣和常溫凈化水作為冷卻介質(zhì)，利用空氣對流及冷卻水的蒸發(fā)帶走制冷劑的冷凝熱，由進風段、過濾段、止回段、風機段、蒸發(fā)冷凝段、排風段組成。根據(jù)文獻[3]，其工作原理如下：冷卻水送至上部淋水盤，在冷凝排管外表面形成一層水膜，高溫汽態(tài)制冷劑由排管上部進入，被管外冷卻水吸收熱量冷凝為液體，吸收熱量的水一部分蒸發(fā)為水蒸汽，其余落回集水盤內(nèi)。EC 風機抽取新風掠過冷凝排管加速水膜蒸發(fā)，蒸發(fā)的水蒸汽隨新風排走。全過程中制冷劑在裝置內(nèi)實現(xiàn)定壓冷凝，由高溫高壓氣態(tài)冷凝為中溫高壓液態(tài)。

2.3 直膨式空調(diào)柜

直膨式空調(diào)柜為空氣處理末端設備，由過濾段、凈化消毒段、蒸發(fā)表冷段、中間段、消聲段、送風段組成，其中蒸發(fā)表冷段為帶節(jié)流閥的蒸發(fā)器。根據(jù)文獻[4]，全過程中制冷劑在裝置內(nèi)完成了兩次狀態(tài)變化：在節(jié)流閥處實現(xiàn)等焓節(jié)流，由中溫高壓液態(tài)變?yōu)榈蜏氐蛪簹庖簝上啵辉谡舭l(fā)表冷段實現(xiàn)定壓蒸發(fā)，由低溫低壓氣液兩相變?yōu)榈蜏氐蛪簹鈶B(tài)。

3 系統(tǒng)計算與配置

3.1 負荷計算，空調(diào)負荷計算匯總見表1。

表1 空調(diào)負荷計算匯總

3.2 設備配置，設備表見表2。

表2 蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)主要設備表

3.3 平面設計，平面圖見圖2、圖3。

圖2 A 端蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)平面圖

圖3 B 端蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)平面圖

4 測試數(shù)據(jù)與計算

4.1 測試數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)見表3。

表3 溫濕度測試數(shù)據(jù)匯總

4.2 焓濕圖，三組測試數(shù)據(jù)的焓濕圖匯總見圖4。

圖4 三組測試數(shù)據(jù)的焓濕圖匯總

（1） 空氣狀態(tài)點說明：L 為露點，即蒸發(fā)表冷段的出風斷面的空氣狀態(tài)；O 為送風點，即送風段的出風斷面的空氣狀態(tài)；N1 為站廳點，即站廳回風支管的空氣狀態(tài)；N2 為站臺點，即站臺回風支管的空氣狀態(tài)；H 為回風點，即回風機出口斷面的空氣狀態(tài)；M 為新回混合點，即直膨式空調(diào)柜進風斷面的空氣狀態(tài)；M1 為廳臺混合點，基于設計廳臺回風比下回風機入口斷面的空氣狀態(tài)；H0 為回風點，基于設計溫升下回風機出口斷面的空氣狀態(tài)；M0 為新回混合點，基于設計新風比下直膨式空調(diào)柜入口斷面的空氣狀態(tài)；M00為新回混合點，基于實測回風點H 及設計新風比下直膨式空調(diào)柜入口斷面的空氣狀態(tài)。

（2） 在站廳N1、站臺N2已測定的情況下，回風點H0 偏移至實測回風點H，新回混合點M0 偏移至實測新回混合點M，存在較大非正常溫濕度偏移。

（3） 新回混合點M00 與實測新回混合點M 較為接近，偏差在允許范圍內(nèi)，小新風機的新風量基本滿足設計值。

4.3 換熱量，數(shù)據(jù)表見表4。

表4 換熱量數(shù)據(jù)匯總

（1） 直膨式空調(diào)柜為核心空氣處理設備，根據(jù)文獻[5]，其全熱換熱量可用于評價蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)是否正常運行。

（2） A 端直膨式空調(diào)柜的全熱換熱量平均值為462 kW，B 端直膨式空調(diào)柜的全熱換熱量平均值為386 kW，而設備在設計參數(shù)下的全熱換熱量為398 kW。

5 分析總結(jié)與建議

5.1 分析

（1） A 端送風傳感器疑似安裝位置錯誤導致數(shù)據(jù)偏差極大，已剔除非置信數(shù)據(jù)。

（2） B 端回風傳感器疑似安裝位置氣流不穩(wěn)定造成個別數(shù)據(jù)波動較大。

（3） 回風點H 存在非正常溫升，經(jīng)計算正常溫升為0.8 ℃左右，而實際溫升可達3 ℃以上。

（4） B 端空調(diào)柜換熱量僅為A 端空調(diào)柜換熱量的83%。

5.2 總結(jié)

（1） 回風H 非正常溫升的原因：a. 隧道排熱TEF 風機和蒸發(fā)冷凝裝置的EC 風機同時運行下，大系統(tǒng)PYF 風機出口段正壓較大，而HPF 風機開啟時PYF 風機入口段負壓較大，PYF 風機的連鎖風閥關閉不嚴，存在排風道熱濕空氣吸入；b. 混合風室封堵較差，存在環(huán)控機房、新風道、排風道的熱濕空氣吸入；c.A、D 出入口較短且順直，A 出入口的口部正對空曠地帶，遇到風向適宜的情況下會出現(xiàn)較大的穿堂新風，導致實際新風比過大。

（2） B 端空調(diào)柜換熱量偏小的原因：a. 冷卻水量不足，導致系統(tǒng)出力不足；b. 小端風系統(tǒng)風閥開度過小，低于設計值。

5.3 建議

（1） 回風H 非正常溫升的解決方案：a. 手動關閉PYF 風機連鎖風閥，加強其在關閉狀態(tài)下的嚴密性；b.加強混合風室的封堵；c.出入口穿堂風屬于不可控因素，不在常規(guī)設計考慮范圍；且既有車站也存在類似問題，對公共區(qū)環(huán)境未產(chǎn)生持續(xù)不良影響，暫不做特殊處理。

（2） B 端空調(diào)柜換熱量偏小的解決方案：a. 核查冷卻水補水泵及蒸發(fā)冷凝裝置是否正常運行；b. 通過手動風量調(diào)節(jié)閥進行風量調(diào)節(jié)，使總風量達到設計值。