地鐵車站空調系統采用水蓄冷的可行性分析

張文武（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東　　廣州　　510010）

地鐵車站空調系統采用水蓄冷的可行性分析

張文武
（廣州地鐵設計研究院有限公司，廣東廣州510010）

摘要：空調蓄冷貯存電網低谷時段的“低價能源”，在需要能量的峰值時段，貯存的冷量被釋放出來以滿足負荷的需求，轉移電力高峰期空調的用電負荷，達到節省運行費用的目的。本文根據典型地鐵車站空調負荷特點，簡單分析了地鐵車站空調系統采用水蓄冷的經濟性。

關鍵詞：地鐵車站；空調水蓄冷；經濟性

空調蓄冷貯存電網低谷時段的“低價能源”，在需要能量的峰值時段，貯存的冷量被釋放出來以滿足負荷的需求，轉移電力高峰期空調的用電負荷，達到節省運行費用的目的。水蓄冷則是利用了水的顯熱容量進行能量儲備，水的比熱容為4.18kJ/（kg·℃），冷凍水貯存的溫度一般為4℃～7℃，該溫度適合于大多數冷水機組的直接制取。水蓄冷容量大小取決于蓄冷水槽的供回水溫差，實際使用溫差一般為5℃～11℃。采用蓄冷系統，可以降低空調系統主機的容量，提高設備使用效率，提高空調系統運行的安全性和穩定性，在有一定峰谷電價差的條件下，蓄冷能實現較好的經濟效益和社會效益。

圖1　常規供冷方式冷凍水流程圖

一、地鐵車站空調負荷特點分析

目前地鐵車站基本都設置了全封閉站臺門，地下車站的冷負荷主要由兩部分組成：車站公共區空調負荷、車站設備房區空調負荷。

圖2　水蓄冷系統示意圖

車站公共區空調負荷主要由乘客散熱、圍護結構傳熱、照明散熱、設備散熱、新風負荷、出入口通道熱風滲透等部分組成。根據車站規模和客流情況的不同，公共區負荷的數值有所不同，但各部分的比例相對穩定，根據城市地鐵車站的統計，公共區負荷一般在600kW～1100kW之間。

車站設備房區空調負荷主要由設備散熱、圍護結構傳熱、新風負荷、照明散熱等部分組成，其最大差異來至是否有牽引降壓變電所等房間散熱。列車車型、編組的不同，其發熱量也有所差異，根據城市地鐵車站的統計，設備房區空調負荷一般在300kW～500kW之間。

典型車站采用水蓄冷方案的經濟性分析

根據地鐵車站的負荷特點，現選取冷負荷為1300kW的車站進行蓄冷經濟性分析。

表1　車站常規供冷冷源設備配置及費用情況

表2　采用水蓄冷車站冷源設備配置（蓄冷量30%）

（1）常規方式供冷

常規供冷方式的冷凍水流程設置如圖1所示（冷卻水環路省略），水系統為一次泵末端變流量系統。冷水機組根據負荷變化通過調節自身輸入功率以及臺數控制來滿足冷負荷使用要求。車站常規供冷冷源設備配置及費用情況見表1。

（2）水蓄冷方式供冷

車站供冷采用水蓄冷系統的流程如圖2所示，采用開式水池、自然分層蓄冷方式，蓄冷率一般為30%～70%之間時，具有較高的經濟性。

按蓄冷率為30%配置冷水機組容量時，采用水蓄冷車站冷源設備配置及費用情況見表2。

按蓄冷率為50%配置冷水機組容量時，采用水蓄冷車站冷源設備配置及費用情況見表3。

通過上述對水蓄冷不同蓄冷比例的設備配置及費用分析，車站水蓄冷在不同蓄冷比例條件下的經濟性分析見表4。

說明：（1）按典型站1300kW計算，如車站冷負荷更大，效益更明顯。

（2）已有水池指已有現成設置水池空間，不需另外開挖地下水池。

（3）另建水池時，增加的土建投資按1萬元/平方考慮計算。

表3　采用水蓄冷車站冷源設備配置（蓄冷量50%）

表4　典型車站不同水蓄冷比例的經濟性分析表

結語

（1）根據表4的比較分析，若車站存在1000m3以上設置水池的空間，車站采用水蓄冷投資回收年限為9年左右；若為了車站水蓄冷，單獨開挖地下水池空間，車站水蓄冷投資回報年限為20年以上，基本無經濟性可言。

（2）上述分析是采用蓄冷電價為：0∶00點-8∶00點夜間時段內0.3元/度、8∶00點-0∶00點晝間時段內0.9028元/度計算得到，若地鐵運營可爭取到更優惠的蓄冷電價差，車站采用蓄冷經濟性將有所提高。

（3）由于蓄冷水池作為承壓水池，若在車站站廳層的剩余空間設置蓄冷水池，對土建防水施工質量要求較高，否則存在站臺層漏水風險的可能性，影響了地鐵列車的正常運行。

參考文獻

[1]張瑞．水蓄冷空調系統地鐵車站應用的可行性分析[J]．廣東建材，2009，25（08）：265-267．

中圖分類號：TU831

文獻標識碼：A