地铁车站温湿度独立控制空调系统论述与应用

岳卫保

（山西省工业设备安装集团有限公司，山西 太原 030032）

1 传统空调系统组成及存在的问题

1.1 传统空调系统组成

目前地铁车站常用的空调系统为传统集中式全空气空调系统，即全部采用经空气处理机组处理过的空气负担室内空调负荷，并采用一次回风系统，空气处理机组集中设置在机房内，空气经过处理后，由风管送入各空调区域。另有极少数车站部分房间采用了半集中式空调系统，即除了有集中的空气处理设备外，在这些房间及部分公共区域加设风机盘管或多联空调机来承担相应区域的空调负荷。采用集中式空调系统的空气处理机组是整个空调系统的核心，通常分三段，分别由初效过滤器、电子除尘净化装置组成第一段，表冷盘及冷凝水卸放装置组成第二段，消声装置及附件组成第三段，冷热负荷全部由第二段负担。

1.2 传统空调系统存在的问题

传统的空调系统大多采用冷凝方式对空气进行降温除湿处理并处理空气中的显热负荷和湿负荷。首先由于冷凝除湿必须要求制冷剂或冷冻水的温度低于室内空气的露点温度，但如果仅是单独降温需要制冷剂或冷冻水的温度低于室内空气的干球温度，两者结合既除湿又降温必然造成能源的浪费；其次该种空气处理方式中除湿与降温不能同时准确的控制室内温度和湿度，经常出现过冷、潮湿等情况，而且冷凝除湿产生的冷凝水容易导致大量病菌，间接危害人们的健康。总而言之，传统空调系统存在三大弊端：能耗高，负荷变化适应性差，空气品质差。

2 温湿度独立控制调节空调系统分析概述

温湿度独立调节控制系统很好的解决了上述传统空调系统所存在的问题，通过利用其有效的方式将热和湿分开进行处理，采用溶液除湿、转轮除湿等方式单独控制空气湿度，并利用温度较高的冷源控制室内温度，大大提高了制冷机组运行时的能耗比。地铁车站作为典型的地下大空间建筑，室内人员、灯光、设备等热源的发热量是影响地铁车站空调冷负荷的主要因素，同时，四面围护结构壁面散湿量较大，而且地铁车站人数变化范围较大，导致车站内热湿比变化较大。该系统在地铁车站中的应用却屈指可数，下面以此站为例进行改系统分析研究。

2.1 温湿度独立调节空调系统工作原理

温湿度独立调节空调系统是对常规空气处理方式的变革，改变了常规空调用低温水同时处理室内余热、余湿的设计理念，以高温冷水处理显热余热，同时以盐溶液为调湿介质的新风机组调节空气（新风）含湿量，在降低了能耗同时可灵活适应室内热湿比变化，实现了对温度和湿度两个参数的全面调节与控制，而且可以显著提高室内空气品质，根治了常规空调系统的三大痼疾。

下面具体介绍次站热泵式溶液全空气机组组成特点及工作原理。整个设备主要由调湿湿单元、全热回收单元、再生单元以及干式表冷单元四部分组成，下面以夏季工况为例，分别介绍各组成部分的工作原理。

除湿单元：溶液从溶液槽内被溶液泵抽出，与热泵循环的蒸发器换热后，溶液被冷却降温，送入布液器，均匀喷晒在填料表面，低温的浓溶液与空气接触后，吸收空气中的水分和热量，形成干爽凉快的空气。

全热回收单元：溶液泵从下层单元模块的溶液槽中把溶液输送至上层单元的顶部，溶液自顶部的布液器喷淋而下润湿填料，并与室内回风在填料中接触，溶液被降温浓缩，回风被加热加湿。降温浓缩后的溶液从上层单元底部溢流至下层单元顶部，经布液器均匀分布到下层填料中，室外新风在下层填料中与溶液接触，溶液被加热稀释，空气降温除湿。

再生单元：溶液在除湿单元中吸收空气中水分，溶液浓度变小，稀释液被输送至再生单元，与热泵循环的冷凝器换热后，温度升高，加热的稀释溶液与空气接触，向空气释放水分和热量，得以浓缩，恢复吸湿能力

干式表冷单元：利用逆流换热原理，空气与高温冷水进行热量交换，得到低温低湿的空气。

2.2 温湿度独立调节空调系统核心技术

2.2.1 单元喷淋模块

溶液与空气直接接触的传热传质基本单元可以应用于众多的气液直接接触的传热传质场合，它的基本原理是在全热交换过程中通过热交换器引入外加的热源（或冷源），使得吸湿液体在与气体接触的过程中同时被加热或冷却。这为实现空气与溶液之间的可逆热质交换过程提供了可能。

2.2.2 调湿机组的自动控制系统

空调区域的室内环境以及室外新风状态是一个动态变化过程，设备必须根据室内外空气的各项参数调节其处理后输出空气的参数。调湿机组出口的空气参数主要与调湿溶液的温度、浓度相关，不同的浓度对应不同的空气处理状态点。

2.3 热泵溶液空调机组的组成及进场运输方式

次站温湿度调节系统业主统一采购了国内一家高新技术生产厂家生产研发的2 台热泵溶液除湿新风机组及2 台热泵式溶液除湿全空气机组，设备技术质量方面其产品2007年通过了ISO9001：2000 质量认证体系。业主委托专业的设备监造监理单位全程跟踪设备的制造过程。热泵式溶液除湿全空气机组由传统的全空气机组外加溶液机组两部分组成，受施工现场条件制约，散装更利于进场，但由于溶液段结构复杂，只能整段运输进场，业主考虑全空气段散装拼装不利于发挥溶液空调箱的最佳使用效果，因此经过厂家与我方实地调研，最终确定该种设备共分三段进场。

机组总长8400mm，其中溶液段为3250mm*2300mm*3100mm（长*宽*高）总重达4t,属于三段中重量最大的一段，混风段为3050mm*2050mm*3100mm（长*宽*高）总重为1.2t，送风段为3010mm*3210mm*3050mm（长*宽*高）总重为1.5t。机组利用吊车由靠近安装机房位置一侧的车站通风井进入车站内，进行组对安装。

3 技术经济分析比较及发展趋势

以下对传统空调系统与温湿度独立调节系统一整年运行能耗情况进行对比分析，其中方案一代表传统集中式空调系统，方案二代表传统半集中式空调系统，方案三代表温湿度独立调节空调系统。

技术经济比较分析

由于常规空调系统具有能耗高、难以适应室内热湿比的变化、室内空气品质低等弊端，尤其在地铁车站等含湿量大的空间，常规空调系统的劣势凸显得更加明显，因此，能够解决常规空调系统弊端的空调技术必将成为今后地铁车站空调系统设计发展的方向，而温湿度独立控制空调技术作为其中之一在今后地铁车站空调系统设计方面必将具有广阔的发展前景。