地铁车站空调系统采用水蓄冷的可行性分析

张文武（广州地铁设计研究院有限公司，广东　　广州　　510010）

地铁车站空调系统采用水蓄冷的可行性分析

张文武
（广州地铁设计研究院有限公司，广东广州510010）

摘要：空调蓄冷贮存电网低谷时段的“低价能源”，在需要能量的峰值时段，贮存的冷量被释放出来以满足负荷的需求，转移电力高峰期空调的用电负荷，达到节省运行费用的目的。本文根据典型地铁车站空调负荷特点，简单分析了地铁车站空调系统采用水蓄冷的经济性。

关键词：地铁车站；空调水蓄冷；经济性

空调蓄冷贮存电网低谷时段的“低价能源”，在需要能量的峰值时段，贮存的冷量被释放出来以满足负荷的需求，转移电力高峰期空调的用电负荷，达到节省运行费用的目的。水蓄冷则是利用了水的显热容量进行能量储备，水的比热容为4.18kJ/（kg·℃），冷冻水贮存的温度一般为4℃～7℃，该温度适合于大多数冷水机组的直接制取。水蓄冷容量大小取决于蓄冷水槽的供回水温差，实际使用温差一般为5℃～11℃。采用蓄冷系统，可以降低空调系统主机的容量，提高设备使用效率，提高空调系统运行的安全性和稳定性，在有一定峰谷电价差的条件下，蓄冷能实现较好的经济效益和社会效益。

图1　常规供冷方式冷冻水流程图

一、地铁车站空调负荷特点分析

目前地铁车站基本都设置了全封闭站台门，地下车站的冷负荷主要由两部分组成：车站公共区空调负荷、车站设备房区空调负荷。

图2　水蓄冷系统示意图

车站公共区空调负荷主要由乘客散热、围护结构传热、照明散热、设备散热、新风负荷、出入口通道热风渗透等部分组成。根据车站规模和客流情况的不同，公共区负荷的数值有所不同，但各部分的比例相对稳定，根据城市地铁车站的统计，公共区负荷一般在600kW～1100kW之间。

车站设备房区空调负荷主要由设备散热、围护结构传热、新风负荷、照明散热等部分组成，其最大差异来至是否有牵引降压变电所等房间散热。列车车型、编组的不同，其发热量也有所差异，根据城市地铁车站的统计，设备房区空调负荷一般在300kW～500kW之间。

典型车站采用水蓄冷方案的经济性分析

根据地铁车站的负荷特点，现选取冷负荷为1300kW的车站进行蓄冷经济性分析。

表1　车站常规供冷冷源设备配置及费用情况

表2　采用水蓄冷车站冷源设备配置（蓄冷量30%）

（1）常规方式供冷

常规供冷方式的冷冻水流程设置如图1所示（冷却水环路省略），水系统为一次泵末端变流量系统。冷水机组根据负荷变化通过调节自身输入功率以及台数控制来满足冷负荷使用要求。车站常规供冷冷源设备配置及费用情况见表1。

（2）水蓄冷方式供冷

车站供冷采用水蓄冷系统的流程如图2所示，采用开式水池、自然分层蓄冷方式，蓄冷率一般为30%～70%之间时，具有较高的经济性。

按蓄冷率为30%配置冷水机组容量时，采用水蓄冷车站冷源设备配置及费用情况见表2。

按蓄冷率为50%配置冷水机组容量时，采用水蓄冷车站冷源设备配置及费用情况见表3。

通过上述对水蓄冷不同蓄冷比例的设备配置及费用分析，车站水蓄冷在不同蓄冷比例条件下的经济性分析见表4。

说明：（1）按典型站1300kW计算，如车站冷负荷更大，效益更明显。

（2）已有水池指已有现成设置水池空间，不需另外开挖地下水池。

（3）另建水池时，增加的土建投资按1万元/平方考虑计算。

表3　采用水蓄冷车站冷源设备配置（蓄冷量50%）

表4　典型车站不同水蓄冷比例的经济性分析表

结语

（1）根据表4的比较分析，若车站存在1000m3以上设置水池的空间，车站采用水蓄冷投资回收年限为9年左右；若为了车站水蓄冷，单独开挖地下水池空间，车站水蓄冷投资回报年限为20年以上，基本无经济性可言。

（2）上述分析是采用蓄冷电价为：0∶00点-8∶00点夜间时段内0.3元/度、8∶00点-0∶00点昼间时段内0.9028元/度计算得到，若地铁运营可争取到更优惠的蓄冷电价差，车站采用蓄冷经济性将有所提高。

（3）由于蓄冷水池作为承压水池，若在车站站厅层的剩余空间设置蓄冷水池，对土建防水施工质量要求较高，否则存在站台层漏水风险的可能性，影响了地铁列车的正常运行。

参考文献

[1]张瑞．水蓄冷空调系统地铁车站应用的可行性分析[J]．广东建材，2009，25（08）：265-267．

中图分类号：TU831

文献标识码：A