集中供冷在地铁车站空调系统中的应用分析

孟金玲

广州地铁设计研究院有限公司

集中供冷在地铁车站空调系统中的应用分析

孟金玲

广州地铁设计研究院有限公司

对集中供冷系统的特点进行了概述，以宁波地铁三号线为例，对常规供冷系统和集中供冷系统的经济性进行了分析，指出了采用集中供冷系统有助于降低运行费用，在一定范围内具有技术经济性的优势。

集中供冷地铁车站应用

近年来，随着我国经济水平的迅速发展和城市交通量的迅猛增长，我国以地铁为主要形式的城市和城际轨道交通进入高速发展期。作为重要的公共交通工具，地铁车站往往设置在城市的繁华地带，建筑和人群密集的地方。由于分站供冷设置于地面上的冷却塔相对很难找到设置的位置，以及冷却塔设备运行的噪声和飘水等对周边居民生活的影响，因此，因地制宜地采用集中供冷技术可达到“环保满意”、“规划满意”的效果。

1 集中供冷系统概述

所谓地铁系统中的集中供冷是相对于每个车站设置制冷机房而言，是通过集中设置制冷机房，供应几个车站的冷冻水，来实现空调的效果。集中冷站的设置，可减少空调系统对周围城市环境的影响，减小了地铁建设与环保、规划的协调工作量，减少了市民投诉的几率[1]。

集中冷站可充分利用线路上的已有“资源”，例如可利用盾构始发井、折返线、联络线上部明挖空间等无法充分使用的建筑空间，节省其他需冷车站制冷机房的面积。

集中供冷系统具有以下的特点

1）作为一种新的供冷方式，减少了空调系统对周围城市环境的影响；

2）减小了地铁建设与环保、规划的协调工作量、冷却塔设置点及居民投诉；

3）设备在集中冷站内集中管理，自动化程度高，减少了运行管理人员及维护工作量；

4）对管网的水力平衡度要求较高；

5）由于长距离输送冷冻水，输送能耗增加，为保证总体技术经济性能最优，必须采用节能的新工艺，如冷冻水大温差、水系统变频调节等技术措施；

6）为减少长距离输送反应的滞后性，对集中控制系统要求较高；

7）选用大型高效的制冷主机，设备的效率高；

8）对保温材料、管道工艺的要求提高，并受区间限界制约。

2 集中供冷系统和常规制冷系统经济性比较

选择宁波三号线以商业用地为主的南部商务区至鄞县大道段，分别设置集中供冷与常规制冷两种系统进行综合经济比较。

2.1 常规制冷系统

根据宁波轨道交通三号线工程总体设计文件，宁波三号线对采用常规分站供冷的车站，大、小系统的空调冷源设备宜分设，在供、回水总管上用旁通管接通，以提高系统的可靠性。空调水系统原理图见图1。常规车站的空调水系统设有3台水冷式制冷机，配3台冷冻水泵、3台冷却水泵、3台冷却塔；制冷机、冷冻水泵、冷却水泵布置在车站一端的制冷机房内。空调冷冻水系统按5℃（7～12℃）温差设计，冷却水系统按5℃（32～37℃）温差设计。为保证在部分负荷工况下各支路流量的平衡，同时在各空调末端设置动态平衡流量调节阀，以利于管路平衡。

如果车站小系统冷量大于等于车站总冷量的30%，选用两台同容量的制冷机，制冷机冷量按车站总冷量的50%选取，该方案的水系统图如图2所示。

表1为南部商务区至鄞县大道段各车站负荷设计值。

表2为常规制冷系统设备配置情况。

2.2 集中供冷系统

集中供冷系统一般是根据冷站的规模大小合理配置多台冷水机组。系统设置冷冻水一次泵和二次泵，其中冷冻水一次泵定速运行，保持冷水机组的定流量安全运行；冷冻水二次泵为满足末端空调负荷调节的要求，需要采用变频调速技术。冷冻水采用大温差技术，根据国内集中冷冻系统的设计经验，冷冻水大温差最大已达到10℃温差。冷却水系统采用开式冷却塔冷却，冷却水泵为定速泵，冷却塔及冷却泵采用台数控制调节，冷却水温差采用传统的5℃温差。由于集中供冷需要通过长距离输送空调冷冻水，需考虑输送过程所造成的冷量损失[2，3]。

1）集中冷站站位选择。根据宁波市轨道交通三号线工程目前的线路、站位情况，南部商务区站位于天童南路、康泰中路交叉口，天童南路西侧，周边现状为高层建筑为主以及在建工地，初步估计该站的冷却塔放置位置协调较为困难；而鄞县大道站为三号线与五号线的换乘站，车站规模较大，地面具备放置冷却塔的条件，且鄞县大道站为换乘站，所占负荷比例较大，故选择鄞县大道站设置集中冷站，冷站与车站位置关系见图3。

2）考虑输送过程的冷量损失，冷负荷数据见表3。

3）设备配置情况

根据上述冷负荷的统计情况，车站小系统的负荷为1122kW，约为总负荷的三分之一，同时考虑五号线投入运营需比三号线晚数年时间，集中供冷采用3台相同大小的冷水机组，在三号线一期工程中先安装2台冷水机组及相应水泵和冷却塔，在五号线投入运营前再安装1台冷水机组及相应水泵和冷却塔，预留设备运输及二次安装的条件。冷站采用冷冻水一级泵采用定流量系统，冷冻水二级泵采用变流量系统。冷冻水一级泵与冷水机组一一对应，再由总管连接在集水器、分水器上。冷冻水二级泵从分水器上抽水，通过管网输送至车站末端组合式空调器、柜式空调器和风机盘管。

冷冻水采用10℃大温差，冷水机组冷冻水进出水温度分别为17℃、7℃。冷冻水二级泵分为两组，一组供鄞县大道站，共4台泵，其中3台为相同参数的变频泵，白天营运时为鄞县大道站大、小系统供应冷冻水，另1台为定流量泵，夜间为车站小系统供冷冻水。另一组供南部商务区站，共3台泵，其中2台为相同参数变频泵，白天营运时为车站大、小系统供应冷冻水，另1台为定流量泵，夜间为车站小系统供冷冻水[3，4]。

集中供冷系统设备配置情况见表4。

2.3 集中供冷系统和常规制冷系统经济性比较

根据以上主要设备表，对两种供冷系统的初投资及运行费用进行分析，具体结果见表5。

3 结论

通过本文研究，得出如下结论：

1）由于集中冷站配电容量较大，需单独增加一套变配电系统和控制系统，将增加投资约为135万元；

2）集中供冷主要供冷设备费用增加271万元，全年运行维修费用减少11万元，由于集中供冷采用了冷冻水远距离输送，增加了输送能耗，故运行检修减少的费用并不明显。

3）综合考虑，从投资方面，南部商务区至鄞县大道段采用分站供冷方式具有优势，但由于南部商务区站冷却塔布置协调困难，可考虑采用集中供冷方式。

[1]许慧华,侯志坚.地铁集中供冷的几个问题[J].制冷与空调,2004, (1):33-37

[2]贺利工,沈锡安,刘承东.轨道交通集中供冷技术[J].中国城市轨道交通新技术,2007,(2):280-286

[3]刘承东.地铁集中供冷冷水机组选型初探[J].暖通空调,2001, 31(5):58-60

[4]张悦.集中供冷系统在地铁中的应用[J].制冷与空调,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.

central cooling,subway station,application

1003-0344（2014）03-085-3

2013-5-15

孟金玲（1983～），女，硕士，工程师；广州市越秀区环市西路204号广州地铁设计研究院有限公司环境工程所（510010）；E-mail:mengjinling@dtsjy.com