摘要：近年来，城市轨道交通在全国蓬勃发展，蒸发冷凝空调系统在轨道交通行业逐渐得到应用。结合目前国内地铁工程中存在的室外冷却塔布置困难、地面冷却塔噪音扰民、机械通风系统难以满足舒适度要求等问题,本文对蒸发冷凝空调系统与传统空调系统在地铁车站中的应用作了分析与对比,得出在我国干旱、半湿润气候区的地铁工程中蒸发冷凝空调系统有推广应用的价值，另外，对于个别冷却塔无法布设或者布设极其困难的车站采用蒸发冷凝空调系统，同时，在应用过程产生的一些问题如何得到进一步解决进行了论述。
关键词：通风空调系统、蒸发冷凝空调系统、地铁、冷凝器
0引言
随着轨道交通行业的不断发展，我国科学技术和工业水平也发展迅速，为了满足当代社会人们日益增长的物质需求，轨道交通行业能源的消耗量逐年上升。如今，节能理念已经深入各行各业，针对轨道交通高耗能的现状，节能减排至关重要，尤其地铁通风空调系统占轨道交通能耗的30%~40%，通风空调系统节能潜力巨大，本文针对青岛某地铁车站进行了传统中央空调系统方案与蒸发冷凝空调系统方案的设计，并对两个方案进行了技术分析、能耗对比、初投资费用比较等一系列研究。
1 蒸发冷凝技术的发展
蒸发冷凝空调技术是一项利用水蒸发吸热制冷的技术。水在空气中具有蒸发能力。在没有别的热源的条件下，水与空气间的热湿交换过程是空气将显热传递给水，使空气的温度下降。而由于水的蒸发，空气的含湿量不但要增加，而且进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热。当这两种热量相等时，水温达到空气的湿球温度。只要空气不是饱和的，利用循环水直接（或通过盘管）喷淋空气就可获得降温的效果。在条件允许时，可以将降温后的空气作为送风以降低室温，这种处理空气的方法称为蒸发冷凝空调。蒸发冷凝空调技术是一种环保、高效、经济的制冷方式。
在我国，20世纪80~90年代，开展蒸发冷凝空调技术的研究主要集中在同济大学、哈尔滨工业大学、天津大学、北京工业大学等高校，主要对蒸发冷凝空调技术的传递过程理论分析、热湿交换计算、填料或盘管性能以及在空调机组、风冷热泵中的应用进行了研究和相关试验。进入21世纪，西安工程大学对蒸发冷却空调技术展开了大量的研究和推广应用工作，取得了一定的成果。
2 蒸发冷凝空调机组系统的原理及特点
蒸发冷凝器以水和空气作冷却介质，利用水的蒸发带走冷凝热量。冷却水由水泵送到冷凝器上部的喷水盘里，冷却水均匀地喷淋在冷凝盘管（板管）的外表面，形成一层很薄的水膜。板管内高温高压的气态制冷剂被冷凝盘管（板管）外的冷却水吸收热量，冷凝成液态制冷剂。同时冷凝器外表面的冷却水中的一小部分吸收热量蒸发成水蒸汽，大部分落入下部集水盘内。排热风机推动空气流经冷凝器促使水膜蒸发，强化冷凝器外侧换热，而且吸收热量的水滴在下落过程中被空气冷却。蒸发的水分以水蒸汽的形式随空气迁移到大气中。
地铁车站应用的蒸发冷凝空调机组的冷凝器市场主流产品有盘管蒸发式冷凝器、板管蒸发式冷凝器、盘管与板管式结合的蒸发冷凝器。蒸发冷凝空调机组的特点是集冷凝轴流风机、蒸发式冷凝器、压缩机、和冷却水系统于一体，不需要另外配套冷却塔，结构紧凑，安装方便，节能空间。
3 蒸发冷凝技术在地铁车站中央空调系统的应用
3.1 传统空调水系统与蒸发冷凝空调系统初投资对比
方案一：传统地铁空调水系统构成：水冷螺杆式冷水机组2台，冷却塔2台，冷却泵2台以及相应管道系统，冷冻侧水系统。
方案二：蒸发冷凝空调机组直接替代原水冷螺杆式冷水机组+冷却水泵+冷却塔+相应管道阀门的方案；冷冻侧水系统不变。
两个方案初投资对比分析：原方案空调系统费用包含甲供设备费（螺杆机、群控、冷却水泵等）、安装施工费（冷水机组、冷却塔、管道、阀门等安装）、冷却塔征地费用；蒸发冷凝空调方案空调系统费用包含甲供设备费（蒸发冷凝空调）、安装施工费（蒸发冷凝空调安装），具体对比详见下表。
泰山路站初投资费用比较
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青岛某地铁车站在最终采用蒸发冷凝空调机组方案，该方案节省占地120m2，但因为冷却塔占地一般为公共用地或绿地，故该处对占地费用不纳入比较分析，仅对节省用地面积进行说明。
3.2 蒸发冷凝空调系统在地铁车站应用的优势
（1）节能。蒸发式冷凝器将水的蒸发与冷却进程合二为一，省略了冷却水从冷却塔到冷凝器的阶段，加上循环水量仅为水冷式的5%~10%，有效地节省了冷却水泵的输出功率；另一方面，蒸发式冷凝器冷却水温更靠近环境湿球温度，其响应的冷凝温度能够更低，其冷凝温度比风冷式冷凝体系低10~15℃，比水冷式冷凝体系低3~8℃，提高了制冷主机的能效。同时，因为水的蒸发潜热大，单元水的吸热量大，在换热器表里，水、环境与冷却介质交织活动，使传热速率更快，传热效力增大，从而到达高效换热效果。
（2）节水。冷却水在冷凝器中的温升约5~8℃，即1kg水带走25~35kJ的热量，而蒸发式冷凝器经由过程冷却水潜热来完成换热的，1kg水吸热蒸发能够带走2450kJ的热量，蒸发式冷凝器耗水量仅为排热量的1‰-3‰，使得蒸发式冷凝器现实运转中的用水量为冷却塔体系的5%~15%，极大的节省了水资源。
（3）节省占地，环保降噪。蒸发式冷凝器集冷凝盘管（冷凝板管）、循环水泵、轴流风机、集水盘和衔接水管于一体，把冷却进程一体化，并且布局紧凑，是以其占地面积仅相当于冷凝器与冷却塔的总占地面积的30%~60%，在土地资源日趋重要的今天意义重大，节省了室外冷却塔占地，促进了城市的景观的效果，尤其是旅游城市；另外，对于地下车站，蒸发冷凝机组因放置在车站冷水机房，避免室外冷却塔噪音扰民的情形发生。
3.3 蒸发冷凝空调系统在地铁车站应用存在问题
（1）蒸发冷凝空调系统在实际使用过程中，因蒸发冷凝器的特点，造成冷凝盘管（板管）较常规冷水机组容易结垢，影响换热效果，伴随冷凝器的结垢，系统能效会逐渐降低。故该系统水处理设备维护保养要求高，现场维保人员要熟练掌握水处理的相关流程，既要保证机组的运行效率，也要做到节约用水。
（2）蒸发冷凝空调系统采用强排风机将冷凝器表面的空气从排风道带出室外，这导致车站排风道空气湿度升高，风道内消声器及其他设备管线容易锈蚀，寿命年限缩短。
（3）蒸发冷凝机组较传统冷水机组体积大，对车站吊装口要求高，二次搬运困难，尤其是在一些多层车站，个别车站只能散件进场，现场组装。
（4）在青岛等沿海城市地铁，因为夏季空气湿度高，蒸发冷凝机组运行效率比内陆干旱地区低，节能效果不明显。
4 结束语
目前，蒸发冷凝空调系统在城市轨道交通行业应用较少，但随着蒸发冷凝技术的发展和的完善，以及水处理技术的日趋成熟，蒸发冷凝空调的技术优势和经济效益优势将更加明显，蒸发冷凝空调系统在城市轨道交通领域的应用将更加广泛。
参考文献
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