变风量多联空调在地铁设备管理用房应用的探讨

变风量多联空调在地铁设备管理用房应用的探讨

董琴

宁波市轨道交通有限公司运营分公司浙江省宁波市315000

摘要：地铁车站设备管理用房采用变风量多联空调系统既克服了全空气系统能耗高、设备配置庞大及运营期间循环水水质处理等问题，所以本文对变风量多联空调在地铁设备管理用房应用进行探讨。

关键词：多联空调；地铁；设备管理

一、设备管理用房常规空调通风系统存在的问题

由于地铁设备管理用房基本上处于地下空间内，受通风与空调系统特殊功能要求、地下空间设备及管道布置限制、系统配置简单等因素影响，以及全空气系统具有全新风空调降温、全面通风和可兼作排烟的明显优势，目前地铁设备管理用房的通风与空调仍以全空气双风机一次回风定风量空调通风+螺杆冷水机组和冷却塔作为冷源。在具体工程设计过程中，基本上根据房间环境温度要求，并考虑管道布置的因素，通常为环境温度要求为36℃的变电所设备房单独设置一套通风空调系统，为其余环境温度要求为27℃的设备用房及管理办公用房设置一套通风空调系统，空调冷源一般考虑与车站公共区空调系统冷源设备合用或设备管理用房空调系统单独配置冷源设备的方案。

然而，目前所采用的主流空调通风系统方案中对于所有环境温度要求为27℃的管理办公用房和弱电设备用房合用一套系统的做法存在系统运行不节能、系统风量大、新风分配不足、调节控制不灵活等问题，由螺杆冷水机组+冷却塔作为冷源的配置方式存在系统复杂、运行不节能、控制不便等问题。主要有以下几个方面：

1)弱电类房间24h连续运行，管理办公类房屋只在有人停留的地铁正常运营时段(实际为18h)需要运行，将其划分在同一空调通风系统中，存在运行时间不一致的问题。为保证设备用房的要求，夜间仍会对无人停留的管理办公类房间空调通风，造成系统运行能耗的浪费。

2)弱电设备用房属于工艺性空调要求，管理办公类房屋属于舒适性空调要求，按《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》叫的相关规定，其空调送风温差要求不同，舒适性空调温差5-10℃。工艺性空调温差最大可到15℃。将其划分在同一空调通风系统中时，为满足管理用房舒适性空调送风温差要求，就不得不采用统一的5-10℃空调送风温差，造成工艺性空调房间计算通风量增大，风机容量增大，长期运行能耗高。

3)管理办公用房与弱电设备用房合用同一空调通风系统，易造成管理办公房间新风量不足。主要是由于各房间送风量(含新风量)是按照余热量大小进行分配的，而电气房间的余热量比管理办公类房间的余热量大2-3倍，虽然系统总新风量(总送风量的10%)远超实际需要的总新风量，但新风仍不能按需分配，造成需求与供给之间不平衡。解决管理办公房间的新风量问题，需加大系统总新风量(造成新风量占系统总风量30%以上，新风负荷增大，造成能源浪费)或单独设置新风系统(地下空间受限，布置困难，系统配置及控制均十分复杂，且初投资增加)。采用螺杆冷水机组和冷却塔作为冷源的配置方式存在空调水系统配置复杂、运行不节能、控制不便问题。主要是由于夜间列车停运后，部分设备负载率降低，设备发热量相应减少，尤其变电所房夜间设备发热量不到白天正常运行时的40%,且在夜间时管理办公类房屋空调负荷也大幅度减少。

4)全空气一次回风定风量空调通风系统运营灵活性差，且各房间无法独立有效调节，自动控制时，只能以最不利房间作为保证对象，从而造成大部分房间温度偏低，浪费能源。

二、变风量多联空调系统的特点

1、变风量多联空调系统组成及优缺点分析

变风量多联空调系统主要由变风量空气处理机组(含送风机)、回排风机、多联空调室外机、制冷剂管道等组成，其中多联空调室外机作为空气处理机组空调冷源。变风量多联空调系统与全空气空调通风系统、多联机空调+新风+通风排烟系统、风机盘管+新风+通风排烟系统的设备配置和系统优缺点。

1、变风量多联空调系统

1.1优点

1)冷源设备少、系统简单，模块化配置、适应不同负荷容量，可提供冷热源、满足冬夏运行需要；

2)可直接对室外新风和室内回风进行集中处理、风系统可兼作排烟系统，无需单独设新风管路和排烟管路；

3)空调冷源配置灵活自由、无约束限制、运行控制简单；

4)制冷剂输送距离短，无衰减(室外机距机房内空气处理室内机的间距基本都可控制在50m范围内，且车站两端冷源独立设置、制冷剂管无需横跨公共区)；

5)室外机布置灵活，可设于室外地面(风亭或出人口附近)，也可设于排风亭底部的地下排风道内；

1.2缺点

1)制冷剂系统施工工艺可靠性要求高；

2)制冷剂配管长度有限制要求，对于无条件就近设置室外机的车站，则该方案实施困难；

1.3系统节能控制措施

1)室外机采用变频调节，分模块小容量配置；

2)末端变风量空气处理机组采用永磁同步调速电动机变风量调节

2、全空气空调通风系统

2.1优点

1)可直接对室外新风和室内回风进行集中处理，风系统可兼作排烟系统，无需单独设新风管路和排烟管路；

2)制冷剂输送距离不受限制；

3)电冷源综合制冷性能系数COPs高；

2.2缺点

1)冷源系统设备繁多、管路复杂，且水冷机组无法提供冬季的热源，需考虑其他热源方案；

2)冷源系统控制烦琐，无法实现与末端空气处理系统一一对应；

3)工程投资较大、综合运行能耗较高；

2.3系统节能控制措施

1)大容量机组采用双机头压缩机，无级自动调节，循环水泵变频调节；

2)末端采用阀门调节(电动风量调节阀、电动两通调节水阀）

3、多联机空调+新风+通风排烟系统

3.1优点

1)冷源设备少、系统简单，模块化配置、适应不同负荷容量，可提供冷热源、满足冬夏运行需要；

2)各房间空调末端(室内机)独立控制，启停、调节灵活自由；

3)系统划分灵活方便，不受空调冷源的限制；

4)室外机布置灵活，可设于室外地面(风亭或出人口附近)，也可设于排风亭底部的地下排风道内；

3.2缺点

1)需设单独新风系统和排烟系统，系统设备数量多、监控烦琐；

2)电气房间存在凝结水管，有安全隐患；

3)制冷剂系统施工工艺可靠性要求高；

4)制冷剂管道输送距离长，存在衰减；

3.3系统节能控制措施

1)室外机采用变频调节，分模块小容量配置；

2)末端室内机采用多挡风量调节，电子膨胀阀调节制冷剂流量；

4、风机盘管+新风+通风排烟系统

4.1优点

1)各房间空调末端(风机盘管)独立控制，启停、调节灵活自由；

2)制冷剂输送距离不受限制；

3)电冷源综合制冷性能系数COPs高；

4.2缺点

1)冷源系统设备繁多、管路复杂，且水冷机组无法提供冬季的热源，需考虑其他热源方案；

2)空调水系统管路复杂繁多，对车站建筑层高要求高，且电气房间存在冷水、凝结水管，有安全隐患；

3)冷源系统控制烦琐，无法实现与末端空气处理系统一一对应；

4)需设单独新风系统和排烟系统，系统设备数量多、监控烦琐；

5)空调末端风机盘管数量多，施工安装、后期运营维护不便；

4.3系统节能控制措施

1)大容量机组采用双机头压缩机，无级自动调节，循环水泵变频调节；

2)末端室内机采用多挡风量调节，电动两通调节阀调节循环水流量；

由上面的对比看出，多联机空调+新风+通风排烟的复合系统与风机盘管+新风+通风排烟的复合系统的最大优势都在于各房间空调末端(室内机/风机盘管)独立控制，启停、调节灵活自由，但最大缺点在于需设单独新风系统和排烟系统，系统设备数量多、监控烦琐，且电气房间存在水管，有安全隐患;而变风量多联空调系统与全空气空调通风系统的最大优势在于末端空气处理设备可直接对室外新风进行处理，空气处理设备集中在机房内，设备数量少、系统简单。相比于全空气空调通风系统，变风量多联空调系统的最大优势在于空调冷源系统简单、设备数量少，风系统可与冷源系统一一对应配置、各系统运行互不干扰，系统配置灵活、运行管理维护方便，且室外机布置灵活，不受位置限制。

结束语

地铁车站设备管理用房使用性质和运行时间不一致的特点，采用变风量多联空调系统可实现空调冷源系统与空气处理系统一一对应，单独灵活控制，部分负荷时空调室外机和空气输送风机均可变频调速节能运行，节能效果明显、经济效益好。

参考文献

[1]北京城建设计研究总院有限责任公司，中国地铁工程咨询有限责任公司.地铁设计规范:GB50157-2013.北京:中国建筑工业出版社，2013

[2]武世强.地铁设备管理用房全空气通风空调系统方案优化分析「1口.中国高新技术企业，2009<17)