北京城建设计发展集团股份有限公司南京分公司 张洁 江苏南京 210000
摘要：传统空调系统运行模式已经难以适应于当前地铁车站空调系统运行当中，究其原因，主要是因为传统空调系统运行期间所涉及到的能耗问题比较明显，容易滞后地铁车站空调系统安全性能发挥。针对于此，为确保地铁车站空调系统得以高效稳定运行，本文主要针对蒸发冷凝空调系统在地铁车站中的应用问题进行研究与分析。根据分析反馈结果，对蒸发冷凝空调系统所体现出的节能效益以及安全运行效益进行总结与归纳。
关键词：蒸发式冷凝技术；地铁车站；蒸发冷凝空调系统；应用
前言：随着我国社会经济水平的高速增长以及城市化进程的持续推进，高质量开铁建设工作已然成为当前缓解城市交通压力以及用地局面紧张的重要途径方式。结合当前地铁建设工作开展情况来看，随着我国地铁建设力度的不断增强，地铁工程建设数量显著增多。其中，为打造良好的地铁出行环境，保障城市居民日常出现安全，地铁车站建设工作对于通风空调系统优化问题予以了高度重视。究其原因，主要是因为地铁通风空调系统在一定程度上可对地铁正常运营产生至关重要的影响[1]。然而结合实际情况来看，地铁通风空调系统运行期间的能耗约占地铁总能耗的25~35%。过高的系统能耗，导致地铁运营成本的增加。为进一步加强对地铁空调系统能耗问题的优化处理，设计人员主动立足于可持续发展理念以及节能降耗理念，选择利用蒸发式冷凝技术及相关系统运行模式，保障地铁车站空调系统高效、节能运行。
1 传统地铁通风空调系统存在的运行问题分析
结合以往的运行管理经验来看，传统地铁通风空调系统在运行期间所涉及到的能耗问题较明显。再加上传统地铁通风空调系统在运行模式方面相对滞后，难以提高运行效率与质量。具体问题表现如下：
一是冷却塔占地面积相对较大，容易对室外规划以及景观造成不良影响。与此同时，受到空间限制以及城市景观等因素制约，冷却塔在位置建设方面通常会存在协调难度大以及布置难度大的问题。最重要的是，冷却塔在运行期间所产生的噪声以及漂水等问题很容易对周边居民生活造成危害影响，如严重的环境问题以及卫生问题[2]。
二是车站土建建设规模要比普通工程项目大得多，促使空调系统占地面积也相对较大。这样一来，会明显增加土建投资成本。
三是运行能耗问题明显。传统地铁通风空调系统在能耗问题方面表现十分突出，当能耗问题过于严重时，运营费用也会随之偏高。
由上述内容可以看出，合理优化地铁车站通风空调系统方案，选择合适的空调系统形式势在必行。在通风空调系统设计过程中，设计人员应该主动结合绿色节能技术、地铁车站的形式及其特殊性，进行综合经济比选，确定通风空调系统方案，达到降低土建及设备系统初期投资，以及节能运行的目的。
2 蒸发式冷凝技术类型、应用原理及现状研究
结合当前国内地铁车站空调系统运行情况来看，在应用蒸发式冷凝技术的过程中，设计人员通常会选择整体式蒸发冷凝机组以及隧道嵌装式蒸发冷凝机组两种形式进行方案对比分析，结合车站的形式，选择一种方案应用到实际工程中。
2.1 整体式蒸发冷凝机组
2.1.1 工作原理
整体式蒸发冷凝机组通常以冷却水泵、冷却塔等结构为重要机组设备，在上述机组设备的协同作用下形成一个完整的机组系统，实现高效运行过程。相比于传统冷水机组系统，整体式蒸发冷凝空调系统在运行过程中不再需要在地面设置冷却塔，就可以满足安全运行目标要求。在实际运行过程中，冷却水可以经由水泵运行至蒸发式冷凝器上部喷嘴位置当中，实现循环运行过程，达到节能效果[3]。
其中，冷凝器上部喷嘴可主动发挥其所具备的喷淋功能，将冷却水均匀喷淋到冷凝器外表面形成一层相对较薄的水膜，保障冷却水的一部分可以增发为水蒸气。其余部分可落在下部及水盘内部位置当中，实现高效循环运转。为保障水膜蒸发速率，风机系统往往会按照一定速度要求，促使空气快速进入到冷凝排管当中，提高整体蒸发效率。除此之外，设计人员可通过强化冷凝器管外热交换方式，保障吸热后的水滴可以在下落过程中与空气相互作用，被冷却掉。达到这一目的要求。下图为整体式蒸发冷凝机组运行原理图，以供参考。
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2.1.2 机房布置
一般情况下，整体式蒸发冷凝机组设置于地下车站蒸发冷机房中。同时，为确保机组进风的通畅性，机组两侧的进风道，宜紧邻车站新风道设置，便于机组的均匀进风。《地铁设计规范》规定车站新、排风井之间水平间距不应小于10m，当车站采用低矮风亭形式时，为充分利用风亭之间“浪费面积”，蒸发冷机房可选择设置在新排风井之间。
2.1.3 应用现状
结合当前应用情况来看，我国已有多个省市地区地铁车站通过借助整体式蒸发冷凝机组方案，达到了预期的节能运行效果。举例而言，北京地铁1号线西单站在改造设计过程中利用整体式蒸发冷凝机组方案，在节能效果方面达到了预期要求。举例而言，根据工作人员现场实测报告显示，利用蒸发式冷却机组在节能效果方面要远比水冷式冷水机组效果好得多。结合相关数据显示，整体式蒸发冷凝机组方案比1级能效的水冷式冷水机组在节能效果方面明显加强，至少可达到节能12.2%~15.2%[4]。
广州2号线三元里站改造设计通过借助整体式蒸发冷凝机组方案在节能量方面明显加强。结合实践应用情况来看，蒸发冷凝式冷水机组系统在节能效益方面表现较为突出，与常规风冷空调冷源系统相较而言，所需能耗仅为常规空调的47.2%。由此不难看出，相比于传统空调运行方案，整体是蒸发冷凝机组方案在节能效益以及运行效益方面高得多。
除此之外，我国部分省市地区新建车站如石家庄地铁1号线解放广场站等，选择在建设初期应用整体式蒸发冷凝机组方案，基本上可以达到良好的节能运行效果。结合当前应用实践情况来看，整体式蒸发冷凝机组方案在技术应用方面相对成熟，同时在技术效益方面表现相对良好，值得推广与应用。
2.2风冷直膨型蒸发冷凝机组
2.2.1 工作原理
风冷直膨型蒸发冷凝机组主要由蒸发冷凝装置、风机墙以及直膨型组合式空调机组等设备系统构成。对于风冷直膨型蒸发冷凝机组作而言，在运行过程中，由于利用冷媒直膨压缩机、蒸发冷凝器、直接蒸发送风运行模式，减少了中间换热环节，从而可以达到良好的节能效果。与传统组合式空调机组以及冷冻水泵等方式相较而言，隧道嵌装式蒸发冷凝机组所呈现出的能效更加明显[5]。其中，风冷直膨型蒸发冷凝机组运行原理如下图：
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2.2.2 机房布置
与整体式蒸发冷凝机组机房布置不同，风冷直膨型蒸发冷凝机组设备布置较为灵活，可集中布置，亦可分散布置。无需设置集中的蒸发冷机组。结合已实施工程情况来看，蒸发冷凝机组各主要部件主要设置于排风管道内。其中，压缩装置多可结合实际情况优先设置在风道或者机房位置当中，考虑到风道中存在一定的粉尘，建议压缩装置设置于独立机房内。直膨型组合式空调机组、柜式空调机组一般会结合车站设备管理用房布置情况，分布于车站两端的通风空调机房内。结合实践布置情况来看，采用风冷直膨型蒸发机组方案，设备机房面积相对较小，在一定程度上可以节省建造空间，保障成本效益安全。
2.2.3 应用现状
隧道嵌装式蒸发冷凝机组方案面临的主要问题在于推广应用力度不够，虽然该项技术方案比较新颖，但是实践力度远远难以与整体式蒸发冷凝机组方案相比较。目前，只有北京14号线阜通站选择利用该方式进行优化改造。结合运行反馈情况来看，与同线站点能耗问题相较而言，隧道嵌装式蒸发冷凝机组方案的推广与应用在一定程度上可以提高整体节能效果。举例而言，在能效比方面常规空调系统整体能效比约为3.33，而利用该机组方案的空调系统在能效比方面可达到5.51，节能效果约为40%。
3 蒸发冷凝空调系统在地铁车站中的应用效益分析
结合上述内容不难看出，蒸发冷凝空调系统所涉及到的技术工作原理以及机主布置方式明显要比常规空调系所涉及到的节能效益更加明显。最重要的是，无论是整体式蒸发冷凝空调系统还是隧道嵌装式蒸发冷凝空调系统，在一定程度上都可以节省土建规模并降低工程造价，可着重突显出节能环保效益。
从技术应用方面来看，整体式蒸发冷凝方案技术相较于隧道嵌装式蒸发冷凝方案技术而言，在成熟度以及应用推广范围方面更加良好。目前来看，整体式蒸发冷凝方案技术广泛应用于在建车站当中，在节能效果方面明显优越于常规冷却塔系统。但是需要注意的是，整体式蒸发冷凝方案技术在初投资方面相对较高，需要综合考虑土建节省费用因素，以达到良好的节能效果[6]。
虽然从客观角度上来讲，风冷直膨型蒸发冷凝方案技术相对新颖，且无需冷冻机房，可以带来良好的节能效益，但是这种蒸发冷凝方案技术应用推广力度不足，仍旧需要研究人员不断付诸实践，进一步加强对风冷直膨型蒸发冷方案的可行性研究与分析。
结论：总而言之，蒸发冷凝空调系统及相关技术的推广与应用在一定程度上可为地铁车站节能运行带来全新的技术推动力。与常规地铁通风空调系统不同，基于蒸发冷凝技术的地铁通风空调系统，无论是在节能效益还是在运行效率方面均得到了明显加强。最重要的是，基于蒸发冷凝技术的空调系统所涉及到的占地面积要比常规空调系统小得多，可以有效节省项目建设成本。但是需要注意的是，在今后的研究发展中，研究人员应该加强对蒸发冷凝空调系统及相关技术前沿动态的把握，主动结合先进技术内容对蒸发冷凝空调系统体系进行适当健全与完善，尤其要加强对隧道嵌装式蒸发冷凝方案技术的推广应用，以确保蒸发冷凝空调系统的经济性与节能性效果得以深化加强。
参考文献：
[1]颉鹏,黄亮亮,周良奎,齐大洪. 徐州地铁七里沟站蒸发冷凝系统应用分析[J]. 机电工程技术,2020,49(05):174-176.
[2]张意祥. 地铁用蒸发式冷凝空调系统优化研究[D].北方工业大学,2019.
[3]程浩. 蒸发冷凝空调系统在轨道交通中的应用[J]. 建筑热能通风空调,2019,38(05):50-53+60.
[4]谷雅秀,邹阳,潘嵩,李国庆,刘加平,孟鑫,张意祥,李庆平. 北京某地铁站蒸发冷凝空调系统实测分析[J]. 都市快轨交通,2019,32(03):57-62.
[5]李文博. 某地铁车站采用蒸发式冷凝空调系统形式的选择[J]. 制冷与空调(四川),2019,33(04):421-424.
[6]张超,丁路. 蒸发冷凝式螺杆冷水机组在地铁车站空调系统中的应用[J]. 暖通空调,2018,48(01):96-98+108.