水蓄冷空调在深圳地铁可行性应用研究

胡自林

（广州地铁设计研究院有限公司，510010，广州∥高级工程师）

水蓄冷空调在深圳地铁可行性应用研究

胡自林

（广州地铁设计研究院有限公司，510010，广州∥高级工程师）

地铁空调耗电约占地铁总用电量的37%，能耗比大。从深圳电价政策入手，为“移峰填谷”及平衡电网，分析了地铁采用空调蓄冷的可行性，并对蓄冷方式进行了比较。水蓄冷比冰蓄冷占用空间大，但可利用车站配线等剩余空间，水蓄冷比冰蓄冷的优势显著。在深圳地铁采用水蓄冷空调的经济效益明显，具有较好的推广价值。

深圳地铁；水蓄冷空调；可行性

Author'saddressGuangzhou Metro Design&Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou，China

随着城市经济的发展，城市空调电力负荷占据城市电网高峰负荷的比重愈来愈大，加剧了城市电网白天高峰用电紧张、夜间低谷电力消耗不足的状况。为缓解这一尖锐矛盾，利用国家“削峰填谷”及深圳“谷峰电价差”的电力政策，采用空调蓄冷技术能够平衡电网负荷和节省电费。

目前，国内夜间平衡富余电网负荷的方式有三种：①卸除（针对水力和火力发电，核电则很难卸除）；②建抽水蓄能电站（移峰填谷）；③削峰填谷（对用户）。

1 水蓄冷与抽水蓄能电站的技术比较

移峰填谷方式主要是使用抽水蓄能电站，利用电网谷段电量抽水蓄能，在电网峰段发电供电，将谷段电力移至峰段使用，从而达到电网调峰的目的。表1为国内外抽水蓄能电站统计表。

表1 国内外抽水蓄能电站统计表

实际上，随着技术的发展，通过末端蓄能方式已经越来越被接受和采用，政府也加大政策扶持力度。如深圳2009年，将夜间蓄冷电价由原来的0.29元下调至0.25元，下降14%。表2为水蓄冷与抽水蓄能电站的综合比较表。

从投资经济性、系统效率、节能环保、运行成本等因素进行比较，水蓄冷均优于抽水蓄冷电站。且水蓄冷规模相对较小，运用灵活，已广泛应用于酒店、商业大厦、机场、枢纽工厂等建筑工程中。

2 深圳地铁水蓄冷可行性分析

2.1 相关规范执行依据

GB 50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》第7.5.1条规定：“在执行峰谷电价且差别比较

大的地区，具备下列条件之一，经综合技术经济比选合理时，宜采用蓄冷空气调节系统：a）峰谷差别大时，使用常规空气调节会使装机容量过大时，且经常处于部分负荷运行；b）空调高峰时段与电网高峰时段重合，且在低谷时空调负荷较小。深圳地铁目前执行电价为0.76元/k Wh，蓄冷电价0.25元/ k Wh。地铁设备房需昼夜不间断用冷，而公共区大系统冷量在夜间停止运行，负荷高峰与电网高峰重合。因此，设计蓄冷也是执行规范的要求。

2.2 地铁自身特点

地铁设计时，往往由于地下行车组织、土建施工方式及地面规划等的诸多限制，存在多开挖空间无法有效利用的情况。如图1～图3所示，可在不影响车站建筑布置、不增加土建开挖费用的条件下，合理有效地利用剩余空间作为蓄冷水池。

表2 水蓄冷与抽水蓄能电站的综合比较表

图1 深圳地铁某站站台层站后左右联络线平面布置图

图2 深圳地铁某同台换乘站站台层站前区间明挖平面布置图

2.3 水蓄冷、冰蓄冷及常规空调技术比较

水蓄冷和冰蓄冷在国内实例都很多，各有其优缺点。水蓄冷、冰蓄冷的技术比较如表3所示。

从表3可以得出，水蓄冷除了蓄冷密度比冰蓄冷低（即占地空间大），其余均优于冰蓄冷。

图3 深圳地铁某站站台层站前区间明挖平面布置图

表3 水蓄冷、冰蓄冷的技术比较表

2.4 常规制冷与水蓄冷、冰蓄冷的经济比较

根据深圳地铁1号线的运行经验，按1年有280～300 d需要提供冷负荷计算（运行天数越多，则采用蓄冷空调更有利），得出负荷状态下的年分布天数为：100%负荷运行状态30 d，75%负荷运行状态110 d，50%负荷运行状态110 d，25%负荷运行状态30 d。

深圳地铁的空调系统，在执行分时电价的条件下，尽量在电价高时段停机或少用，电价低时主机全启，以便享受低谷电价差而节省运行费用。表4为常规制冷与水蓄冷、冰蓄冷的经济比较。

从运用的经济性来看，蓄冷可节省一定的运行费用，在合理利用车站土建条件的情况下，投资的回收年限较短，具有较好的推广价值。

3 结论

深圳地铁通风空调系统设计水蓄冷符合专业规范中的要求及负荷特点。通过对常规空调与水蓄冷、冰蓄冷空调进行技术经济比较，可得出水蓄冷空调的优势显著。水蓄冷空调具有以下特点：

表4 常规空调与水蓄冷、冰蓄冷空调的经济比较表

1）水蓄冷的缺点为以显热方式储能，蓄冷占用空间较大。

2）可充分利用地铁站台层车站配线开挖的多余空间来因地制宜地设计水蓄冷，不会影响车站布置，也不增加车站的建筑面积。

3）水蓄冷能节约运行电费。

4）水蓄冷优化了空调系统，保证了主机高效运行。

5）水蓄冷可减小制冷主机容量，减小供配电设施。

6）水蓄冷增加了空调系统的可靠性。

7）利用夜间环境气温低，机组制冷效率提高。

8）可平衡电网负荷，实现“削峰填谷”，缓解深圳高峰期电力供需矛盾，能提高电网负荷率。

［1］ 管屏.空调蓄冷方式比较［J］.上海节能杂志，2004（6）：16.

［2］ 胡自林，陈向阳.深圳地铁车站水蓄冷节能研究［J］.现代隧道技术，2010（增刊）：680.

［3］ 胡自林.深圳市地铁9号线工程蓄冷中央空调可行性研究专题报告［R］.广州：广州地铁设计研究院有限公司，2011.

［4］ 顾松彬，李高潮，邹亚平，等.冰蓄冷空调在深圳北站枢纽应用［J］.城市轨道交通研究，2012（10）：103.

Applicability of Water Storage Air Conditioner in Shenzhen Metro

Hu Zilin

The power consumption of metro air conditioning system accounts for around 37%of the total，taking a significant part of subway power consumption.Starting from the policy of Shenzhen electricity price，the feasibility of air conditioning cold water storage system is analyzed，which will balance the power grid by way of"peak load shifting"，then different water storage methods are compared.Cold water storage requires more space than ice storage，but it can make full use of the remaining space of subway stations，thus underscoring the advantages of cold water storage over ice storage.The economic benefit from the application of cold water storage air conditioner in Shenzhen metro is obvious，providing a good example of promotion prospect.

Shenzhen metro；water storage air conditioner；applicability

TU 96+2：U 231

2013-02-05）