中央空調水處理技術對地鐵生產能耗的影響

王 磊

（武漢地鐵運營有限公司，武漢 430030）

當前，能源短缺和環境污染問題已成為全球性問題，城市軌道交通雖然已是綠色交通工具，但軌道交通也成為各城市的用電大戶。整個城市軌道交通系統里，列車牽引供電系統和通風空調系統是城市軌道交通中最主要的用電大戶。同時，車站通風空調系統中的冷機能耗占整個車站通風空調系統能耗的1/3。所以，冷機的運行效率對整個車站能耗有著不小的影響。而冷機的運行效率與空調循環水系統的水質情況息息相關。

1 空調水存在的問題及處理方法

空調循環水系統現存在結垢、污垢、菌藻和腐蝕的問題。循環水質不佳,將會導致冷機效率嚴重下降。目前，國內使用的一般空調水處理方法主要為物理法、化學法與物化結合法[1]。

1.1 物理法

市場上以物理法運作的水處理器主要有內磁水處理器、靜電水處理器、電子水處理器、射頻水處理器等。該類水處理設備只消耗電能，不進行投藥，運行管理費低。但其阻垢效果不佳，幾乎無法抑制設備和管道的腐蝕，殺菌藻效果較差，適用于水量≤300 m3/h，水質以結垢型為主的工況。

1.2 化學法

化學法通過向水中投加殺菌滅藻劑與阻垢緩蝕劑來達到阻垢、緩蝕、殺菌等作用。這種水處理方式采用化學方法，使循環水中的鈣、鎂離子穩定地溶于水中，并對水系統中的氧化鐵、二氧化硅等膠體進行分散。該技術較成熟，應用范圍廣，處理效果顯著。但是，在運行過程中，需要添加化學藥劑，運行管理成本較高，且需要周期性地對水質進行分析。

1.3 物化結合法

該方法以投化學藥劑為主，機械過濾為輔。機械過濾，主要作用是去除水中的懸浮物質、固體顆粒。化學投藥，配備全自動加藥裝置，自動完成水質處理、過濾排污的全過程，能夠在系統正常運行的情況下，根據設定的水質參數實現自動控制，這有助于減少勞動量，實現科學管理，降低運行成本。但是，該方法投資與運行成本都較高[2]。

2 武漢地鐵幾種空調水處理方法使用情況

現對已開通的2、3、4、6號線某標準站冷機運行情況進行對比。

2.1 3號線某標準站

2.1.1 機房水處理設備

冷卻水、冷凍水均有旁濾水處理設備，其中冷卻水處理設備上配備有水質自動排污裝置，冷卻塔里有電子吸垢儀（每臺風機對應一個積水盤，每個積水盤里放置一臺電子吸垢儀）。

2.1.2 現場數據

冷機：從運行冷機的數據來看，冷凝液飽和壓力889 kPa（相對應的飽和冷凝溫度為39.1℃），冷凝器出水溫度為31.2℃，小溫差（趨近溫度）為7.9℃。

冷塔：周期性清理，清理后一段時間，積水盤四周仍會出現并漂浮許多青苔。

電子吸垢儀：表面有白色附著物。

2.2 2號線某標準站

2.2.1 機房水處理設備

冷卻水、冷凍水均有旁濾水處理設備，冷卻塔里有電子吸垢儀（每個積水盤里放置一臺電子吸垢儀）。

2.2.2 現場數據

冷機：飽和冷凝液溫度34.4℃，冷凝器出水溫度為29.1℃，小溫差（趨近溫度）為5.3℃。

冷塔：周期性清理，清理后一段時間，積水盤四周仍會出現并漂浮許多青苔，填料表面附著一層綠色的附著物。

電子吸垢儀：表面有白色附著物。

2.3 4號線某標準站

2.3.1 機房水處理設備

冷卻水、冷凍水均有旁濾水處理設備，冷卻塔里有電子吸垢儀（每個積水盤里放置一臺電子吸垢儀）。

2.3.2 現場數據

冷機：飽和冷凝壓力1 040 kPa，冷凝器出水溫度為35℃，小溫差（趨近溫度）為9.4℃。

冷塔：周期性清理，清理后一段時間，積水盤四周仍會出現并漂浮許多青苔。

電子吸垢儀：表面有白色附著物。

2.4 6號線某標準站

2.4.1 機房水處理設備

冷卻水、冷凍水均有旁濾水處理設備，其中冷卻水處理設備上配備有阻垢劑、殺菌劑自動加藥和水質自動排污裝置，冷卻塔里無電子吸垢儀。

2.4.2 現場數據

冷機：飽和冷凝溫度29.7℃，冷凝器出水溫度為28.4℃，小溫差（趨近溫度）為1.3℃。

冷塔：周期性清理，冷塔填料未出現過于明顯的綠色附著物，冷塔外觀較為潔凈，塔盤無綠色青苔及其他污垢，塔池底部有少許泥沙。

筆者把2、3、4號線2016年冷水機組耗電量與2017年6號線冷水機組耗電量進行簡單對比，其對比如圖1所示。

圖1 各線路耗電量簡單對比

由圖1可知，使用機械過濾加上自動化學加藥聯合處理方式的6號線耗電量最低。

3 水處理方式對比分析

武漢地鐵2、3、4三條線機房空調水處理均采用的是電子吸垢的物理水處理方法；6號線機房空調水處理采用的是機械過濾與自動加藥裝置聯合處理的方式。

從冷機參數的數據來分析，單一用物理處理方式的2、3、4線路，冷機的小溫差（趨近溫度）均偏高（5～10℃），已接近于報警值。這足以說明，冷機銅管存在不同程度的污堵情形（水垢、生物粘泥等），已影響冷機的換熱效果。小溫差正常的范圍值≤3℃，小溫差每上升1℃，能耗就會增加10%～15%，伴隨著小溫差的升高，機組會出現報警或停機的情形，影響設備的正常運營[3]。這種現象已經在2、3、4三條線路上產生，而6號線小溫差在正常范圍內。

從冷塔的外觀來看，6號線物理和化學的處理效果也是良好的，2、3、4三條線路的單一物理處理方式無法避免細菌滋生和生物粘泥的附著問題，運營人員每7～10 d就需要清理一次布水器和冷塔的青苔，電子吸垢儀無法抑制細菌的滋生，且已無法完全控制水垢的生成。

4 武漢地鐵6號線空調冷卻水運行水質情況

GBT 29044-2012《采暖空調系統水質》對集中采暖空調循環水系統循環水及補充水的水質做出了規定[4]。6號線每月會對運行水質采樣分析一次,數據如表1所示。

表1 冷卻水水質情況

由表1可以看出，武漢地鐵6號線冷卻水水質符合GBT 29044-2012《采暖空調系統水質》的相關指標。

5 結語

武漢地鐵6號線的物理和化學相結合的空調水處理方式，既防止了水垢生成，也杜絕了細菌的繁殖和粘泥的滋生，避免了冷機銅管的水垢污堵。這不僅從根本上解決了空調水系統的設備腐蝕、結垢、微生物滋生等問題，還使冷機運行效率能耗更低，更符合環保標準，為社會帶來更好的經濟效應。

1 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50157-2013 地鐵設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

2 徐傳漢.北京地鐵空調水處理技術的研究與應用[J].城市軌道交通研究，2011，14（4）：103-105

3 徐 勇.通風空氣調節工程[M].北京：機械工業出版社，2005.

4 中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GBT 29044-2012 采暖空調系統水質[S].北京：中國標準出版社，2012.