胡自林

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，510010，廣州∥高級(jí)工程師）

水蓄冷空調(diào)在深圳地鐵可行性應(yīng)用研究

胡自林

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，510010，廣州∥高級(jí)工程師）

地鐵空調(diào)耗電約占地鐵總用電量的37%，能耗比大。從深圳電價(jià)政策入手，為“移峰填谷”及平衡電網(wǎng)，分析了地鐵采用空調(diào)蓄冷的可行性，并對(duì)蓄冷方式進(jìn)行了比較。水蓄冷比冰蓄冷占用空間大，但可利用車站配線等剩余空間，水蓄冷比冰蓄冷的優(yōu)勢(shì)顯著。在深圳地鐵采用水蓄冷空調(diào)的經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有較好的推廣價(jià)值。

深圳地鐵；水蓄冷空調(diào)；可行性

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

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市空調(diào)電力負(fù)荷占據(jù)城市電網(wǎng)高峰負(fù)荷的比重愈來愈大，加劇了城市電網(wǎng)白天高峰用電緊張、夜間低谷電力消耗不足的狀況。為緩解這一尖銳矛盾，利用國家“削峰填谷”及深圳“谷峰電價(jià)差”的電力政策，采用空調(diào)蓄冷技術(shù)能夠平衡電網(wǎng)負(fù)荷和節(jié)省電費(fèi)。

目前，國內(nèi)夜間平衡富余電網(wǎng)負(fù)荷的方式有三種：①卸除（針對(duì)水力和火力發(fā)電，核電則很難卸除）；②建抽水蓄能電站（移峰填谷）；③削峰填谷（對(duì)用戶）。

1 水蓄冷與抽水蓄能電站的技術(shù)比較

移峰填谷方式主要是使用抽水蓄能電站，利用電網(wǎng)谷段電量抽水蓄能，在電網(wǎng)峰段發(fā)電供電，將谷段電力移至峰段使用，從而達(dá)到電網(wǎng)調(diào)峰的目的。表1為國內(nèi)外抽水蓄能電站統(tǒng)計(jì)表。

表1 國內(nèi)外抽水蓄能電站統(tǒng)計(jì)表

實(shí)際上，隨著技術(shù)的發(fā)展，通過末端蓄能方式已經(jīng)越來越被接受和采用，政府也加大政策扶持力度。如深圳2009年，將夜間蓄冷電價(jià)由原來的0.29元下調(diào)至0.25元，下降14%。表2為水蓄冷與抽水蓄能電站的綜合比較表。

從投資經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)效率、節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行成本等因素進(jìn)行比較，水蓄冷均優(yōu)于抽水蓄冷電站。且水蓄冷規(guī)模相對(duì)較小，運(yùn)用靈活，已廣泛應(yīng)用于酒店、商業(yè)大廈、機(jī)場(chǎng)、樞紐工廠等建筑工程中。

2 深圳地鐵水蓄冷可行性分析

2.1 相關(guān)規(guī)范執(zhí)行依據(jù)

GB 50019—2003《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.5.1條規(guī)定：“在執(zhí)行峰谷電價(jià)且差別比較

大的地區(qū)，具備下列條件之一，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選合理時(shí)，宜采用蓄冷空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)：a）峰谷差別大時(shí)，使用常規(guī)空氣調(diào)節(jié)會(huì)使裝機(jī)容量過大時(shí)，且經(jīng)常處于部分負(fù)荷運(yùn)行；b）空調(diào)高峰時(shí)段與電網(wǎng)高峰時(shí)段重合，且在低谷時(shí)空調(diào)負(fù)荷較小。深圳地鐵目前執(zhí)行電價(jià)為0.76元/k Wh，蓄冷電價(jià)0.25元/ k Wh。地鐵設(shè)備房需晝夜不間斷用冷，而公共區(qū)大系統(tǒng)冷量在夜間停止運(yùn)行，負(fù)荷高峰與電網(wǎng)高峰重合。因此，設(shè)計(jì)蓄冷也是執(zhí)行規(guī)范的要求。

2.2 地鐵自身特點(diǎn)

地鐵設(shè)計(jì)時(shí)，往往由于地下行車組織、土建施工方式及地面規(guī)劃等的諸多限制，存在多開挖空間無法有效利用的情況。如圖1～圖3所示，可在不影響車站建筑布置、不增加土建開挖費(fèi)用的條件下，合理有效地利用剩余空間作為蓄冷水池。

表2 水蓄冷與抽水蓄能電站的綜合比較表

圖1 深圳地鐵某站站臺(tái)層站后左右聯(lián)絡(luò)線平面布置圖

圖2 深圳地鐵某同臺(tái)換乘站站臺(tái)層站前區(qū)間明挖平面布置圖

2.3 水蓄冷、冰蓄冷及常規(guī)空調(diào)技術(shù)比較

水蓄冷和冰蓄冷在國內(nèi)實(shí)例都很多，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。水蓄冷、冰蓄冷的技術(shù)比較如表3所示。

從表3可以得出，水蓄冷除了蓄冷密度比冰蓄冷低（即占地空間大），其余均優(yōu)于冰蓄冷。

圖3 深圳地鐵某站站臺(tái)層站前區(qū)間明挖平面布置圖

表3 水蓄冷、冰蓄冷的技術(shù)比較表

2.4 常規(guī)制冷與水蓄冷、冰蓄冷的經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)深圳地鐵1號(hào)線的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按1年有280～300 d需要提供冷負(fù)荷計(jì)算（運(yùn)行天數(shù)越多，則采用蓄冷空調(diào)更有利），得出負(fù)荷狀態(tài)下的年分布天數(shù)為：100%負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)30 d，75%負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)110 d，50%負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)110 d，25%負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)30 d。

深圳地鐵的空調(diào)系統(tǒng)，在執(zhí)行分時(shí)電價(jià)的條件下，盡量在電價(jià)高時(shí)段停機(jī)或少用，電價(jià)低時(shí)主機(jī)全啟，以便享受低谷電價(jià)差而節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。表4為常規(guī)制冷與水蓄冷、冰蓄冷的經(jīng)濟(jì)比較。

從運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)性來看，蓄冷可節(jié)省一定的運(yùn)行費(fèi)用，在合理利用車站土建條件的情況下，投資的回收年限較短，具有較好的推廣價(jià)值。

3 結(jié)論

深圳地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)水蓄冷符合專業(yè)規(guī)范中的要求及負(fù)荷特點(diǎn)。通過對(duì)常規(guī)空調(diào)與水蓄冷、冰蓄冷空調(diào)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可得出水蓄冷空調(diào)的優(yōu)勢(shì)顯著。水蓄冷空調(diào)具有以下特點(diǎn)：

表4 常規(guī)空調(diào)與水蓄冷、冰蓄冷空調(diào)的經(jīng)濟(jì)比較表

1）水蓄冷的缺點(diǎn)為以顯熱方式儲(chǔ)能，蓄冷占用空間較大。

2）可充分利用地鐵站臺(tái)層車站配線開挖的多余空間來因地制宜地設(shè)計(jì)水蓄冷，不會(huì)影響車站布置，也不增加車站的建筑面積。

3）水蓄冷能節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)。

4）水蓄冷優(yōu)化了空調(diào)系統(tǒng)，保證了主機(jī)高效運(yùn)行。

5）水蓄冷可減小制冷主機(jī)容量，減小供配電設(shè)施。

6）水蓄冷增加了空調(diào)系統(tǒng)的可靠性。

7）利用夜間環(huán)境氣溫低，機(jī)組制冷效率提高。

8）可平衡電網(wǎng)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”，緩解深圳高峰期電力供需矛盾，能提高電網(wǎng)負(fù)荷率。

［1］ 管屏.空調(diào)蓄冷方式比較［J］.上海節(jié)能雜志，2004（6）：16.

［2］ 胡自林，陳向陽.深圳地鐵車站水蓄冷節(jié)能研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2010（增刊）：680.

［3］ 胡自林.深圳市地鐵9號(hào)線工程蓄冷中央空調(diào)可行性研究專題報(bào)告［R］.廣州：廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，2011.

［4］ 顧松彬，李高潮，鄒亞平，等.冰蓄冷空調(diào)在深圳北站樞紐應(yīng)用［J］.城市軌道交通研究，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）