严寒地区地铁设备管理用房通风空调系统方案比选分析

何 维

沈阳地铁集团有限公司， 辽宁 沈阳 110011

摘 要：根据严寒地区气候特点以及相关规范的规定，车站公共区通常采用机械通风，不设置空调系统，设备管理用房由于人员舒适度及设备运行工艺性，需要设置空调系统。地铁车站的设备管理用房根据功能、性质和使用要求不同，通常分为管理办公用房、发热量较大的强电电气设备房、发热量小的弱电电气房屋和其他设备房屋等三大类，设备管理用房的通风空调系统主要为排除设备及管理用房的余热和余湿，以保证房间环境温湿度满足设备工艺及人员舒适要求。目前，在地铁工程地下车站设备管理用房一般采用的通风空调系统方案有两种：方案一，风冷机组+柜式空调机组的全空气一次回风系统；方案二，变制冷剂流量分体多联空调+机械通风系统。

关键词：严寒地区；地铁；空调；通风；

1 系统功能比较

两种通风空调系统功能分析比较表如下所示：

	方案一	方案二
项 目	风冷冷水机组+柜式空调机组的全空气一次回风系统	变制冷剂流量多联分体空调+机械通风系统
主要设备 配置情况	风冷冷水机组、冷冻水循环泵、定压补水装置、综合水处理器、柜式空调器、回排风机	变频空调室内机、室外机组、送风机、排风机
优点	处理空气能力强，能综合处理空气的温度、湿度、洁净度、新鲜度等； 系统可靠性好； 设备系统成熟。	控制系统简单、运营维护便利； 温度控制精确，对室温最大波动范围可控制在±0.5度， 各房间可实现就地控制环境温度; “按需供冷（热）”，宽范围（10%-100%）调节，制冷/热快，即开即用，随叫随到，达到实时调节，运行成本低； 控制方式灵活多样，可实现独立控制、成组控制和集中控制等多种模式的控制，并可实现系统运行和控制上的“智能化”； 系统稳定性能更好，模具化生产，品质易监控； 噪音小，室内机一般只有30—46分贝，室外机小于60分贝； 机房占用机房面积小； 系统管道规格小，节省空间； 设备布置灵活。
缺点	各房间环境温度无法实现单独控制调节； 空调区域划分必须十分合理，室外机负荷完全开启的状态下，运行成本较低；空调使用率较低的情况下，十分耗费电能； 控制方式单一，灵活性差 ，制冷/热慢，需要至少30分钟以上的运行前准备； 噪音较大（35-48分贝，>63分贝）； 对土建要求高，对占地面积及安装空间要求高。	空气的洁净度处理能力较差; 更换冷媒管道施工难度大冷媒泄露造成环境污染。
综合投资 运行费用	土建投资高、设备初投资低	土建投资低、设备初投资较高
适用场合	适合各种环境场合	适合各种环境场合，在管理办公场所更具优势

2 设备初投资比较分析

以典型地区标准2层地下车站设备管理用房采用方案一和方案二的经济比较分析如下：

方案一 主要设备材料表

设备名称	规格	单价 （万元）	数量	合价 （万元）
空调机组	制冷量：140kW，风量：25000m³/h风压：500Pa 功率：11kW	5.5	1	5.5
空调机组	制冷量：40kW，风量：8000m³/h 风压：300Pa 功率：3kW	3.5	1	3.5
风冷冷水机组	制冷量180kW	10	1	10
水泵	L=45m³/h，N=7.5kW	0.6	1	0.6
水处理设备	D=125	0.8	1	0.8
定压补水装置		1	1	1
回排风机	风量：22500m³/h风压：500Pa 功率：4kW	0.8	1	0.8
回排风机	风量：7200m³/h风压：350Pa 功率：1.5kW	0.2	1	0.2
各类风阀		0.06	30	1.8
电子净化装置	风量：25000m³/h	2.5	1	2.5
电子净化装置	风量：8000m³/h	0.8	1	0.8
管道式消声器	1250x800，L=2m	1	2	2
管道式消声器	800x400，L=1.5m	0.5	2	1
各类风口		0.01	40	0.4
无缝钢管	DN125	0.01	300	3
镀锌钢板	1.0mm	0.016/㎡	1500	24
离心玻璃棉保温	保温层厚度50mm	0.008/㎡	1600	12.8
合 计				70.7

方案二 主要设备材料表

设备名称	规格	单价 （万元）	数量 （台）	合价 （万元）
变制冷剂流量 多联机室外机	制冷量：130kW	12	1	12
变制冷剂流量 多联机室外机	制冷量：25kW	4	1	4
室内机	制冷量：7.1kW	0.6	30	18
送风机	风量：15000m³/h风压：500Pa 功率：4kW	0.6	1	0.6
排风机	风量：13500m³/h风压：650Pa 功率：4kW	0.5	1	0.5
送风机	风量：6000m³/h风压：500Pa 功率：4kW	0.4	1	0.4
排风机	风量：5400m³/h风压：350Pa 功率：1.5kW	0.4	1	0.4
各类风阀		0.06	40	2.4
电子净化装置	风量：15000m³/h	1.5	1	1.5
电子净化装置	风量：5000m³/h	0.5	1	0.5
管道式消声器	1250x500，L=2m	0.8	2	1.6
管道式消声器	630x400，L=1.5m	0.4	2	0.8
冷媒管道		0.02	300	6
冷凝管道	DN32	0.01	100	1
控制部分		2	2	4
镀锌钢板	1.0mm	0.016/㎡	1200	19.2
复合硅酸镁保保温	保温层厚度30mm	0.008/㎡	500	4
各类风口		0.01	40	0.4
合 计				77.3

3 多联机空调系统主要优势

3.1 冷源布置灵活

为满足风冷冷水机组散热要求，正常条件下应将设备放置在地面，但由于各地规划部门的要求，风冷冷水机组放置于地面较困难，部分地铁线路只得将车站的风冷冷水机组放置于地面下沉空间或风井底部。如将机组布置于地面，夏天运营使用效果最好，但当冬天设备停止使用，室外温度急剧下降，设备机油在冬季容易结冻，每年夏季机组使用前，都需要对设备进行重新维护，运营成本较高。如果将机组放置于地面下沉空间，由于设备四周进风侧距离墙体较近，往往不足1m，设备散热条件差，机组夏季使用效率较低，在实际运行过程中经常出现超温报警。如果将设备放置于排风井底部。由于风井底部四周都是封闭空间，相比于设置在地面，设备散热条件差；同时风冷机组会阻挡部分排风道过风面积，造成车站风机正常运行时排风阻力增大；车站火灾排烟时，烟气可能会对风冷机组造成冲击。排风井底部容易堆积垃圾，环境条件较差，需要运营人员及时进行清理。对于多联机空调系统，其室外机尺寸较小，布置灵活，每套系统的室外机可分散布置。根据各自车站实际条件，布置在室外、排风道、活塞风道、迂回风道内。既可以满足夏天散热要求，又可以满足冬季人员制热需求。

3.2 环控机房布置灵活

多联机空调系统省去机房内的柜式空调机组（用送风机取代），空调水系统（包括机房内的两台冷冻水泵、一台定压补水装置、一台全程水处理器），占用机房空间小，机房内风机布置更灵活。特别是考虑到新规范要求防烟风机、排烟风机均需要单设机房，即将传统环控机房“一拆三”，总体机房面积必然增加。多联机系统省去了空调机组和水系统设备的多联机空调系统，占用机房面积小，就显得更为适用当前规范要求。

3.3 运营维护量小

如果采用风冷冷水机组系统，在开春季节水系统水管容易发生爆裂现象，比如小系统AHU盘管，DN25冷水管；空调机组盘管内积水由于很难完全放净，冬季新风通过空调机组时易发生冻害，运营维护成本高。如果采用多联机空调系统，由于取消了整套空调水系统，可以从根本上解决此类问题。

3.4 工作人员可精确、自主控制温度

多联机空调可实现设备管理用房的工作人员根据自身实际需要及设备工艺需求，对房间温度自主、精确的控制，对室温最大波动范围可控制在±0.5度，各房间可实现就地控制环境温度。根据以往线路经验，对于风冷冷水机组方案，由于集中空调的开启时间由调度部门统一控制，运营人员无法根据自身实际需要控制室内环境温度。由于人的体制不同，人对房间热环境的需求也存在差异，加上调度部门与运营部门沟通不畅，实际运营中工作人员的热舒适性水平相对较低。而设备房间发热量也往往存在提资与实际不符的情况，导致部分房间过冷或过热。基本满足舒适度及工艺需求，又造成了能源的浪费。重要房间多联机系统可设计成互为备用，当某室内机或室外机故障，不影响同类其他房间使用，系统运行可靠性较高

3.5 可以在冬季使用

将人员房间多联机室外机放置在车站主体活塞风道附近，夏季可以通过列车的活塞风散热。冬季时由于区间温度较高，可以满足多联机制热的环境使用要求。对于人员房间多联机空调系统，可以满足冬季采暖使用要求，进而节省部分电采暖器的能耗；对于设备房间多联机空调系统，当部分房间冬季温度过高，且冬季新风井关闭时，可以开启多联机空调进行降温。

结 论：

根据以上对比分析，结合既有线路在设计过程中遇到的实际问题，变制冷剂多联机分体空调+机械送排风系统在严寒地区设备管理用房空调系统中较为适用。

参考文献：

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