水蓄冷空調在深圳地鐵可行性應用研究

胡自林

（廣州地鐵設計研究院有限公司，510010，廣州∥高級工程師）

水蓄冷空調在深圳地鐵可行性應用研究

胡自林

（廣州地鐵設計研究院有限公司，510010，廣州∥高級工程師）

地鐵空調耗電約占地鐵總用電量的37%，能耗比大。從深圳電價政策入手，為“移峰填谷”及平衡電網，分析了地鐵采用空調蓄冷的可行性，并對蓄冷方式進行了比較。水蓄冷比冰蓄冷占用空間大，但可利用車站配線等剩余空間，水蓄冷比冰蓄冷的優勢顯著。在深圳地鐵采用水蓄冷空調的經濟效益明顯，具有較好的推廣價值。

深圳地鐵；水蓄冷空調；可行性

Author'saddressGuangzhou Metro Design&Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou，China

隨著城市經濟的發展，城市空調電力負荷占據城市電網高峰負荷的比重愈來愈大，加劇了城市電網白天高峰用電緊張、夜間低谷電力消耗不足的狀況。為緩解這一尖銳矛盾，利用國家“削峰填谷”及深圳“谷峰電價差”的電力政策，采用空調蓄冷技術能夠平衡電網負荷和節省電費。

目前，國內夜間平衡富余電網負荷的方式有三種：①卸除（針對水力和火力發電，核電則很難卸除）；②建抽水蓄能電站（移峰填谷）；③削峰填谷（對用戶）。

1 水蓄冷與抽水蓄能電站的技術比較

移峰填谷方式主要是使用抽水蓄能電站，利用電網谷段電量抽水蓄能，在電網峰段發電供電，將谷段電力移至峰段使用，從而達到電網調峰的目的。表1為國內外抽水蓄能電站統計表。

表1 國內外抽水蓄能電站統計表

實際上，隨著技術的發展，通過末端蓄能方式已經越來越被接受和采用，政府也加大政策扶持力度。如深圳2009年，將夜間蓄冷電價由原來的0.29元下調至0.25元，下降14%。表2為水蓄冷與抽水蓄能電站的綜合比較表。

從投資經濟性、系統效率、節能環保、運行成本等因素進行比較，水蓄冷均優于抽水蓄冷電站。且水蓄冷規模相對較小，運用靈活，已廣泛應用于酒店、商業大廈、機場、樞紐工廠等建筑工程中。

2 深圳地鐵水蓄冷可行性分析

2.1 相關規范執行依據

GB 50019—2003《采暖通風與空氣調節設計規范》第7.5.1條規定：“在執行峰谷電價且差別比較

大的地區，具備下列條件之一，經綜合技術經濟比選合理時，宜采用蓄冷空氣調節系統：a）峰谷差別大時，使用常規空氣調節會使裝機容量過大時，且經常處于部分負荷運行；b）空調高峰時段與電網高峰時段重合，且在低谷時空調負荷較小。深圳地鐵目前執行電價為0.76元/k Wh，蓄冷電價0.25元/ k Wh。地鐵設備房需晝夜不間斷用冷，而公共區大系統冷量在夜間停止運行，負荷高峰與電網高峰重合。因此，設計蓄冷也是執行規范的要求。

2.2 地鐵自身特點

地鐵設計時，往往由于地下行車組織、土建施工方式及地面規劃等的諸多限制，存在多開挖空間無法有效利用的情況。如圖1～圖3所示，可在不影響車站建筑布置、不增加土建開挖費用的條件下，合理有效地利用剩余空間作為蓄冷水池。

表2 水蓄冷與抽水蓄能電站的綜合比較表

圖1 深圳地鐵某站站臺層站后左右聯絡線平面布置圖

圖2 深圳地鐵某同臺換乘站站臺層站前區間明挖平面布置圖

2.3 水蓄冷、冰蓄冷及常規空調技術比較

水蓄冷和冰蓄冷在國內實例都很多，各有其優缺點。水蓄冷、冰蓄冷的技術比較如表3所示。

從表3可以得出，水蓄冷除了蓄冷密度比冰蓄冷低（即占地空間大），其余均優于冰蓄冷。

圖3 深圳地鐵某站站臺層站前區間明挖平面布置圖

表3 水蓄冷、冰蓄冷的技術比較表

2.4 常規制冷與水蓄冷、冰蓄冷的經濟比較

根據深圳地鐵1號線的運行經驗，按1年有280～300 d需要提供冷負荷計算（運行天數越多，則采用蓄冷空調更有利），得出負荷狀態下的年分布天數為：100%負荷運行狀態30 d，75%負荷運行狀態110 d，50%負荷運行狀態110 d，25%負荷運行狀態30 d。

深圳地鐵的空調系統，在執行分時電價的條件下，盡量在電價高時段停機或少用，電價低時主機全啟，以便享受低谷電價差而節省運行費用。表4為常規制冷與水蓄冷、冰蓄冷的經濟比較。

從運用的經濟性來看，蓄冷可節省一定的運行費用，在合理利用車站土建條件的情況下，投資的回收年限較短，具有較好的推廣價值。

3 結論

深圳地鐵通風空調系統設計水蓄冷符合專業規范中的要求及負荷特點。通過對常規空調與水蓄冷、冰蓄冷空調進行技術經濟比較，可得出水蓄冷空調的優勢顯著。水蓄冷空調具有以下特點：

表4 常規空調與水蓄冷、冰蓄冷空調的經濟比較表

1）水蓄冷的缺點為以顯熱方式儲能，蓄冷占用空間較大。

2）可充分利用地鐵站臺層車站配線開挖的多余空間來因地制宜地設計水蓄冷，不會影響車站布置，也不增加車站的建筑面積。

3）水蓄冷能節約運行電費。

4）水蓄冷優化了空調系統，保證了主機高效運行。

5）水蓄冷可減小制冷主機容量，減小供配電設施。

6）水蓄冷增加了空調系統的可靠性。

7）利用夜間環境氣溫低，機組制冷效率提高。

8）可平衡電網負荷，實現“削峰填谷”，緩解深圳高峰期電力供需矛盾，能提高電網負荷率。

［1］ 管屏.空調蓄冷方式比較［J］.上海節能雜志，2004（6）：16.

［2］ 胡自林，陳向陽.深圳地鐵車站水蓄冷節能研究［J］.現代隧道技術，2010（增刊）：680.

［3］ 胡自林.深圳市地鐵9號線工程蓄冷中央空調可行性研究專題報告［R］.廣州：廣州地鐵設計研究院有限公司，2011.

［4］ 顧松彬，李高潮，鄒亞平，等.冰蓄冷空調在深圳北站樞紐應用［J］.城市軌道交通研究，2012（10）：103.

Applicability of Water Storage Air Conditioner in Shenzhen Metro

Hu Zilin

The power consumption of metro air conditioning system accounts for around 37%of the total，taking a significant part of subway power consumption.Starting from the policy of Shenzhen electricity price，the feasibility of air conditioning cold water storage system is analyzed，which will balance the power grid by way of"peak load shifting"，then different water storage methods are compared.Cold water storage requires more space than ice storage，but it can make full use of the remaining space of subway stations，thus underscoring the advantages of cold water storage over ice storage.The economic benefit from the application of cold water storage air conditioner in Shenzhen metro is obvious，providing a good example of promotion prospect.

Shenzhen metro；water storage air conditioner；applicability

TU 96+2：U 231

2013-02-05）