蒸發(fā)冷凝技術(shù)在地鐵通風(fēng)空調(diào)中的應(yīng)用淺析

王健

摘? ? 要：城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，為我國(guó)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)創(chuàng)造了巨大發(fā)展空間。而城市地鐵交通系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)消耗掉大量能源資源，僅通風(fēng)空調(diào)消耗的能量就占總能耗的四成左右。因此，想要有效降低地鐵交通系統(tǒng)的能耗，相關(guān)部門可以從地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)入手，積極選用基于蒸發(fā)冷凝技術(shù)的空調(diào)制冷機(jī)組，從而在有效節(jié)約占地面積與水資源的基礎(chǔ)上，提升地鐵空調(diào)整體的節(jié)能降耗效果。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)冷凝技術(shù);地鐵;通風(fēng)空調(diào);應(yīng)用

1? 引言

早在上世紀(jì)八十年代蒸發(fā)冷凝技術(shù)就已傳入我國(guó)，并因其結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)在我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域得到運(yùn)用。而近年來(lái)受地面空間限制、城市景觀影響以及噪聲污染等因素干擾，使地鐵空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔設(shè)置面臨著諸多問題與挑戰(zhàn)，這就為蒸發(fā)冷凝技術(shù)在地鐵通風(fēng)空調(diào)中的實(shí)踐應(yīng)用創(chuàng)造了契機(jī)?；诖?，可以在了解和掌握蒸發(fā)冷凝技術(shù)原理以及特性的條件下，加強(qiáng)該技術(shù)在地鐵通風(fēng)空調(diào)中的實(shí)際應(yīng)用，從而有效提升地鐵通風(fēng)空調(diào)的使用價(jià)值以及社會(huì)價(jià)值。

2? 傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)空調(diào)存在的缺陷與不足

現(xiàn)如今，我國(guó)很多城市地鐵工程的空調(diào)系統(tǒng)采取的是風(fēng)冷或者水冷中央空調(diào)系統(tǒng)。這類型系統(tǒng)在實(shí)際使用期間會(huì)暴露出許多問題，具體來(lái)說(shuō)：第一，傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的占地面積較大，地下機(jī)房有時(shí)甚至?xí)紦?jù)地下車站總面積的30%左右。與此同時(shí)，傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，控制運(yùn)行都極為不便，相關(guān)部門需要派遣大量人力資源專門負(fù)責(zé)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且系統(tǒng)設(shè)備的維修檢測(cè)也會(huì)消耗掉不少財(cái)力資源;第二，傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)會(huì)消耗掉大量能量，有時(shí)僅空調(diào)系統(tǒng)消耗掉的能量就可占整個(gè)城市軌道交通總能耗的一半以上;第三，冷卻塔的規(guī)劃局部也是傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的突出問題。在地鐵工程建設(shè)中涉及到的冷卻塔體量通常較為龐大，再加上冷卻塔的特殊性，使它需要設(shè)置安裝在地鐵沿線室外地面上，以便于發(fā)揮冷卻塔的應(yīng)有功效。但是一旦設(shè)置不當(dāng)，不僅會(huì)影響到城市景觀以及整體規(guī)劃，同時(shí)冷卻塔運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲以及衛(wèi)生等問題，也會(huì)帶給周邊環(huán)境不好的影響。

3? 蒸發(fā)冷凝技術(shù)的原理以及特性

蒸發(fā)式冷凝器是將水和空氣作為冷卻介質(zhì)的，之后利用水的蒸發(fā)帶走汽態(tài)制冷劑的冷凝熱。在工作時(shí)，冷卻水會(huì)由水泵送至冷凝管組的上部噴嘴，之后均勻的噴淋在冷凝排管外表面，從而形成一層薄薄的水膜。而高溫汽態(tài)制冷劑則由冷凝排管組上部進(jìn)入，被管外的冷卻水吸收熱量后冷凝成液體從排管組下部流出，吸收熱量的水一部分會(huì)蒸發(fā)成為水蒸氣，而剩余的水則會(huì)落入下部的集水盤中，以供水泵循環(huán)使用。另外，在蒸發(fā)式冷凝器運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫空氣以3m/s～5m/s的速度掠過(guò)冷凝排管，并在風(fēng)的作用下使冷凝排管外的那層水膜蒸發(fā)，強(qiáng)化冷凝管外放熱，并使吸熱后的水滴在下落過(guò)程中被空氣冷卻，部分水滴會(huì)蒸發(fā)成水蒸氣最終伴隨著空氣由風(fēng)機(jī)排出，而剩余那些尚未被蒸發(fā)的水滴則會(huì)受到脫水器阻擋而落入回水盤中。在水盤內(nèi)通常會(huì)設(shè)置浮球閥，需要時(shí)可自動(dòng)補(bǔ)充冷卻水量。

從蒸發(fā)冷凝式制冷主機(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，其將冷卻水系統(tǒng)與制冷主機(jī)的冷凝器進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，在使用蒸發(fā)式冷凝器的同時(shí)，摒棄了以往傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)空調(diào)中外配的冷卻塔、冷卻水泵、冷卻管道及其附件等裝置，并將以往的外循環(huán)冷卻方式轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)循環(huán)，一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷卻水系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，另一方面還在合理降低冷卻水飄水損失的同時(shí)，最大限度的提升空調(diào)系統(tǒng)的能效比。

4? 蒸發(fā)冷凝技術(shù)在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

根據(jù)以往地鐵工程空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可知，空調(diào)系統(tǒng)的冷源首先要考慮自然冷源，如果無(wú)法采用自然冷源的，可用人工冷源代替。與傳統(tǒng)風(fēng)冷式冷凝以及水冷式冷凝相比，蒸發(fā)式冷凝技術(shù)既不需要配置冷卻塔以及冷卻水泵等裝置，同時(shí)還不會(huì)給城市景觀造成負(fù)面影響。而從能量調(diào)節(jié)方式的角度來(lái)看，蒸發(fā)式冷凝空調(diào)制冷機(jī)組的能量調(diào)節(jié)方式更加靈活，不僅其組合調(diào)節(jié)以及卸載調(diào)節(jié)相對(duì)靈活，同時(shí)機(jī)組變頻調(diào)節(jié)的靈活性，還能滿足部分負(fù)荷調(diào)節(jié)要求。因此，在城市地鐵工程建設(shè)中，為充分發(fā)揮蒸發(fā)冷凝技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的積極作用，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及地質(zhì)特點(diǎn)，來(lái)選擇適宜的應(yīng)用方案。目前，蒸發(fā)冷凝技術(shù)在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括以下幾種形式：

4.1? 直接蒸發(fā)冷卻方案

所謂的直接蒸發(fā)冷卻，就是讓空氣與水直接接觸，并利用空氣來(lái)等焊降溫加濕。在傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)系統(tǒng)中，車站送風(fēng)機(jī)主要發(fā)揮著將室外空氣直接送入車站內(nèi)部的作用，之后再經(jīng)過(guò)通風(fēng)換氣后，由排風(fēng)機(jī)直接排出室外，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)形式簡(jiǎn)單、通風(fēng)量大，但是運(yùn)行能耗較高、通風(fēng)溫差相對(duì)較大，很難準(zhǔn)確把控地下空間空氣環(huán)境的溫度以及濕度。對(duì)此，可以將直接蒸發(fā)冷卻器填料放置在地鐵的送風(fēng)道中，借助冷卻器對(duì)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行冷卻。這種蒸發(fā)冷卻方案可以在春、秋干燥季節(jié)或者干燥地區(qū)的空調(diào)季節(jié)中使用，由直接蒸發(fā)冷卻器替換掉傳統(tǒng)的機(jī)械制冷裝置，先冷卻室外新風(fēng)，之后再送入車站，以達(dá)到改善室內(nèi)環(huán)境的目的。另外，采取直接蒸發(fā)冷卻方案，除了可以達(dá)到降溫加濕的效果，更重要的是有效降低了送風(fēng)量，相較于傳統(tǒng)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，直接蒸發(fā)冷卻的施工成本更低，并且具有更好的節(jié)能降耗效果。

4.2? 直接蒸發(fā)冷卻+間接蒸發(fā)冷卻方案

在該方案中，要先將間接蒸發(fā)冷卻其安裝設(shè)置在進(jìn)風(fēng)口，并利用管式間接蒸發(fā)冷卻器對(duì)室外空氣進(jìn)行降溫處理，在干球與濕球溫度都降低至合適范圍后，就可以使其進(jìn)入到蒸發(fā)式冷卻器中。之后，利用制冷劑盤表表面循環(huán)水實(shí)現(xiàn)有效的濕熱交換，讓設(shè)備內(nèi)部的熱量都可以在制冷劑的冷凝作用下排出。這種方式不僅可以有效降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗，同時(shí)蒸發(fā)式冷凝器的運(yùn)營(yíng)效率也可以得到顯著提升。

4.3? 直接蒸發(fā)冷卻+局部蒸發(fā)式冷氣機(jī)方案

與其他交通系統(tǒng)不同的是，城市地鐵站的人流量極大，特別是在上下班高峰期，人流量更為密集。對(duì)此，可以在地鐵大廳內(nèi)局部設(shè)置安裝蒸發(fā)式冷氣機(jī)，來(lái)合理分擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷。而室內(nèi)所有的潛熱負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷以及剩余的顯熱負(fù)荷都可由蒸發(fā)冷卻新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)，這既可以加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)溫濕度的獨(dú)立管控，同時(shí)又可以充分滿足房間溫濕度不斷變化的要求。

5? 結(jié)論

總而言之，地鐵作為我國(guó)現(xiàn)代化城市的一個(gè)標(biāo)志性建設(shè)項(xiàng)目，在方便人們出行的同時(shí)，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。對(duì)此，需要分析和研究傳統(tǒng)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的缺陷與不足，明確蒸發(fā)冷凝技術(shù)的原理及特性，合理運(yùn)用直接蒸發(fā)冷卻、直接蒸發(fā)冷卻+間接蒸發(fā)冷卻、直接蒸發(fā)冷卻+局部蒸發(fā)式冷氣機(jī)等方案，從而最大限度的發(fā)揮蒸發(fā)冷凝技術(shù)在地鐵工程建設(shè)中的應(yīng)有功效。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蘇曉青，黃翔，高源基.蒸發(fā)式冷凝（冷卻）技術(shù)在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].制冷與空調(diào)，2016（9）：12～14.

[2] 盧海寧.蒸發(fā)式冷凝技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用分析[J].城市建筑，2016（20）：356.

[3] 陳文憑.地鐵通風(fēng)空調(diào)中蒸發(fā)式冷凝（冷卻）技術(shù)的應(yīng)用[J].低碳世界，2017（14）：186～187.