張文武（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東　　廣州　　510010）

地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)采用水蓄冷的可行性分析

張文武
（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州510010）

摘要：空調(diào)蓄冷貯存電網(wǎng)低谷時(shí)段的“低價(jià)能源”，在需要能量的峰值時(shí)段，貯存的冷量被釋放出來(lái)以滿足負(fù)荷的需求，轉(zhuǎn)移電力高峰期空調(diào)的用電負(fù)荷，達(dá)到節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的目的。本文根據(jù)典型地鐵車站空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)，簡(jiǎn)單分析了地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)采用水蓄冷的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；空調(diào)水蓄冷；經(jīng)濟(jì)性

空調(diào)蓄冷貯存電網(wǎng)低谷時(shí)段的“低價(jià)能源”，在需要能量的峰值時(shí)段，貯存的冷量被釋放出來(lái)以滿足負(fù)荷的需求，轉(zhuǎn)移電力高峰期空調(diào)的用電負(fù)荷，達(dá)到節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的目的。水蓄冷則是利用了水的顯熱容量進(jìn)行能量?jī)?chǔ)備，水的比熱容為4.18kJ/（kg·℃），冷凍水貯存的溫度一般為4℃～7℃，該溫度適合于大多數(shù)冷水機(jī)組的直接制取。水蓄冷容量大小取決于蓄冷水槽的供回水溫差，實(shí)際使用溫差一般為5℃～11℃。采用蓄冷系統(tǒng)，可以降低空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)的容量，提高設(shè)備使用效率，提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，在有一定峰谷電價(jià)差的條件下，蓄冷能實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖1　常規(guī)供冷方式冷凍水流程圖

一、地鐵車站空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)分析

目前地鐵車站基本都設(shè)置了全封閉站臺(tái)門，地下車站的冷負(fù)荷主要由兩部分組成：車站公共區(qū)空調(diào)負(fù)荷、車站設(shè)備房區(qū)空調(diào)負(fù)荷。

圖2　水蓄冷系統(tǒng)示意圖

車站公共區(qū)空調(diào)負(fù)荷主要由乘客散熱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、照明散熱、設(shè)備散熱、新風(fēng)負(fù)荷、出入口通道熱風(fēng)滲透等部分組成。根據(jù)車站規(guī)模和客流情況的不同，公共區(qū)負(fù)荷的數(shù)值有所不同，但各部分的比例相對(duì)穩(wěn)定，根據(jù)城市地鐵車站的統(tǒng)計(jì)，公共區(qū)負(fù)荷一般在600kW～1100kW之間。

車站設(shè)備房區(qū)空調(diào)負(fù)荷主要由設(shè)備散熱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、新風(fēng)負(fù)荷、照明散熱等部分組成，其最大差異來(lái)至是否有牽引降壓變電所等房間散熱。列車車型、編組的不同，其發(fā)熱量也有所差異，根據(jù)城市地鐵車站的統(tǒng)計(jì)，設(shè)備房區(qū)空調(diào)負(fù)荷一般在300kW～500kW之間。

典型車站采用水蓄冷方案的經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)地鐵車站的負(fù)荷特點(diǎn)，現(xiàn)選取冷負(fù)荷為1300kW的車站進(jìn)行蓄冷經(jīng)濟(jì)性分析。

表1　車站常規(guī)供冷冷源設(shè)備配置及費(fèi)用情況

表2　采用水蓄冷車站冷源設(shè)備配置（蓄冷量30%）

（1）常規(guī)方式供冷

常規(guī)供冷方式的冷凍水流程設(shè)置如圖1所示（冷卻水環(huán)路省略），水系統(tǒng)為一次泵末端變流量系統(tǒng)。冷水機(jī)組根據(jù)負(fù)荷變化通過(guò)調(diào)節(jié)自身輸入功率以及臺(tái)數(shù)控制來(lái)滿足冷負(fù)荷使用要求。車站常規(guī)供冷冷源設(shè)備配置及費(fèi)用情況見(jiàn)表1。

（2）水蓄冷方式供冷

車站供冷采用水蓄冷系統(tǒng)的流程如圖2所示，采用開(kāi)式水池、自然分層蓄冷方式，蓄冷率一般為30%～70%之間時(shí)，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。

按蓄冷率為30%配置冷水機(jī)組容量時(shí)，采用水蓄冷車站冷源設(shè)備配置及費(fèi)用情況見(jiàn)表2。

按蓄冷率為50%配置冷水機(jī)組容量時(shí)，采用水蓄冷車站冷源設(shè)備配置及費(fèi)用情況見(jiàn)表3。

通過(guò)上述對(duì)水蓄冷不同蓄冷比例的設(shè)備配置及費(fèi)用分析，車站水蓄冷在不同蓄冷比例條件下的經(jīng)濟(jì)性分析見(jiàn)表4。

說(shuō)明：（1）按典型站1300kW計(jì)算，如車站冷負(fù)荷更大，效益更明顯。

（2）已有水池指已有現(xiàn)成設(shè)置水池空間，不需另外開(kāi)挖地下水池。

（3）另建水池時(shí)，增加的土建投資按1萬(wàn)元/平方考慮計(jì)算。

表3　采用水蓄冷車站冷源設(shè)備配置（蓄冷量50%）

表4　典型車站不同水蓄冷比例的經(jīng)濟(jì)性分析表

結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)表4的比較分析，若車站存在1000m3以上設(shè)置水池的空間，車站采用水蓄冷投資回收年限為9年左右；若為了車站水蓄冷，單獨(dú)開(kāi)挖地下水池空間，車站水蓄冷投資回報(bào)年限為20年以上，基本無(wú)經(jīng)濟(jì)性可言。

（2）上述分析是采用蓄冷電價(jià)為：0∶00點(diǎn)-8∶00點(diǎn)夜間時(shí)段內(nèi)0.3元/度、8∶00點(diǎn)-0∶00點(diǎn)晝間時(shí)段內(nèi)0.9028元/度計(jì)算得到，若地鐵運(yùn)營(yíng)可爭(zhēng)取到更優(yōu)惠的蓄冷電價(jià)差，車站采用蓄冷經(jīng)濟(jì)性將有所提高。

（3）由于蓄冷水池作為承壓水池，若在車站站廳層的剩余空間設(shè)置蓄冷水池，對(duì)土建防水施工質(zhì)量要求較高，否則存在站臺(tái)層漏水風(fēng)險(xiǎn)的可能性，影響了地鐵列車的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張瑞．水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)地鐵車站應(yīng)用的可行性分析[J]．廣東建材，2009，25（08）：265-267．

中圖分類號(hào)：TU831

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