蒸發冷凝技術在地鐵通風空調中的應用淺析

王健

摘? ? 要：城市化建設進程的不斷推進，為我國城市軌道交通網絡建設創造了巨大發展空間。而城市地鐵交通系統在運營過程中會消耗掉大量能源資源，僅通風空調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的能耗，相關部門可以從地鐵通風空調系統入手，積極選用基于蒸發冷凝技術的空調制冷機組，從而在有效節約占地面積與水資源的基礎上，提升地鐵空調整體的節能降耗效果。

關鍵詞：蒸發冷凝技術;地鐵;通風空調;應用

1? 引言

早在上世紀八十年代蒸發冷凝技術就已傳入我國，并因其結構緊湊、節能環保等優勢在我國多個領域得到運用。而近年來受地面空間限制、城市景觀影響以及噪聲污染等因素干擾，使地鐵空調系統的冷卻塔設置面臨著諸多問題與挑戰，這就為蒸發冷凝技術在地鐵通風空調中的實踐應用創造了契機?；诖?，可以在了解和掌握蒸發冷凝技術原理以及特性的條件下，加強該技術在地鐵通風空調中的實際應用，從而有效提升地鐵通風空調的使用價值以及社會價值。

2? 傳統地鐵通風空調存在的缺陷與不足

現如今，我國很多城市地鐵工程的空調系統采取的是風冷或者水冷中央空調系統。這類型系統在實際使用期間會暴露出許多問題，具體來說：第一，傳統地鐵通風空調系統的占地面積較大，地下機房有時甚至會占據地下車站總面積的30%左右。與此同時，傳統地鐵通風空調系統的設置結構相對復雜，控制運行都極為不便，相關部門需要派遣大量人力資源專門負責系統的正常運行，而且系統設備的維修檢測也會消耗掉不少財力資源;第二，傳統地鐵通風空調系統運行起來會消耗掉大量能量，有時僅空調系統消耗掉的能量就可占整個城市軌道交通總能耗的一半以上;第三，冷卻塔的規劃局部也是傳統地鐵通風空調系統的突出問題。在地鐵工程建設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，使它需要設置安裝在地鐵沿線室外地面上，以便于發揮冷卻塔的應有功效。但是一旦設置不當，不僅會影響到城市景觀以及整體規劃，同時冷卻塔運行過程中產生的噪聲以及衛生等問題，也會帶給周邊環境不好的影響。

3? 蒸發冷凝技術的原理以及特性

蒸發式冷凝器是將水和空氣作為冷卻介質的，之后利用水的蒸發帶走汽態制冷劑的冷凝熱。在工作時，冷卻水會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。而高溫汽態制冷劑則由冷凝排管組上部進入，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蒸發成為水蒸氣，而剩余的水則會落入下部的集水盤中，以供水泵循環使用。另外，在蒸發式冷凝器運行過程中，風機強迫空氣以3m/s～5m/s的速度掠過冷凝排管，并在風的作用下使冷凝排管外的那層水膜蒸發，強化冷凝管外放熱，并使吸熱后的水滴在下落過程中被空氣冷卻，部分水滴會蒸發成水蒸氣最終伴隨著空氣由風機排出，而剩余那些尚未被蒸發的水滴則會受到脫水器阻擋而落入回水盤中。在水盤內通常會設置浮球閥，需要時可自動補充冷卻水量。

從蒸發冷凝式制冷主機的結構來看，其將冷卻水系統與制冷主機的冷凝器進行了有機結合，在使用蒸發式冷凝器的同時，摒棄了以往傳統地鐵通風空調中外配的冷卻塔、冷卻水泵、冷卻管道及其附件等裝置，并將以往的外循環冷卻方式轉變為內循環，一方面實現了對冷卻水系統的簡化，另一方面還在合理降低冷卻水飄水損失的同時，最大限度的提升空調系統的能效比。

4? 蒸發冷凝技術在地鐵通風空調系統中的應用策略

根據以往地鐵工程空調系統設計經驗可知，空調系統的冷源首先要考慮自然冷源，如果無法采用自然冷源的，可用人工冷源代替。與傳統風冷式冷凝以及水冷式冷凝相比，蒸發式冷凝技術既不需要配置冷卻塔以及冷卻水泵等裝置，同時還不會給城市景觀造成負面影響。而從能量調節方式的角度來看，蒸發式冷凝空調制冷機組的能量調節方式更加靈活，不僅其組合調節以及卸載調節相對靈活，同時機組變頻調節的靈活性，還能滿足部分負荷調節要求。因此，在城市地鐵工程建設中，為充分發揮蒸發冷凝技術在通風空調系統中的積極作用，需要結合當地氣候條件以及地質特點，來選擇適宜的應用方案。目前，蒸發冷凝技術在地鐵通風空調系統中的應用主要包括以下幾種形式：

4.1? 直接蒸發冷卻方案

所謂的直接蒸發冷卻，就是讓空氣與水直接接觸，并利用空氣來等焊降溫加濕。在傳統地鐵通風系統中，車站送風機主要發揮著將室外空氣直接送入車站內部的作用，之后再經過通風換氣后，由排風機直接排出室外，整個通風系統形式簡單、通風量大，但是運行能耗較高、通風溫差相對較大，很難準確把控地下空間空氣環境的溫度以及濕度。對此，可以將直接蒸發冷卻器填料放置在地鐵的送風道中，借助冷卻器對進風進行冷卻。這種蒸發冷卻方案可以在春、秋干燥季節或者干燥地區的空調季節中使用，由直接蒸發冷卻器替換掉傳統的機械制冷裝置，先冷卻室外新風，之后再送入車站，以達到改善室內環境的目的。另外，采取直接蒸發冷卻方案，除了可以達到降溫加濕的效果，更重要的是有效降低了送風量，相較于傳統機械通風系統，直接蒸發冷卻的施工成本更低，并且具有更好的節能降耗效果。

4.2? 直接蒸發冷卻+間接蒸發冷卻方案

在該方案中，要先將間接蒸發冷卻其安裝設置在進風口，并利用管式間接蒸發冷卻器對室外空氣進行降溫處理，在干球與濕球溫度都降低至合適范圍后，就可以使其進入到蒸發式冷卻器中。之后，利用制冷劑盤表表面循環水實現有效的濕熱交換，讓設備內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系統的能耗，同時蒸發式冷凝器的運營效率也可以得到顯著提升。

4.3? 直接蒸發冷卻+局部蒸發式冷氣機方案

與其他交通系統不同的是，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。對此，可以在地鐵大廳內局部設置安裝蒸發式冷氣機，來合理分擔室內顯熱負荷。而室內所有的潛熱負荷、新風負荷以及剩余的顯熱負荷都可由蒸發冷卻新風系統承擔，這既可以加強對室內溫濕度的獨立管控，同時又可以充分滿足房間溫濕度不斷變化的要求。

5? 結論

總而言之，地鐵作為我國現代化城市的一個標志性建設項目，在方便人們出行的同時，為經濟建設做出了巨大貢獻。對此，需要分析和研究傳統地鐵通風空調系統的缺陷與不足，明確蒸發冷凝技術的原理及特性，合理運用直接蒸發冷卻、直接蒸發冷卻+間接蒸發冷卻、直接蒸發冷卻+局部蒸發式冷氣機等方案，從而最大限度的發揮蒸發冷凝技術在地鐵工程建設中的應有功效。

參考文獻：

[1] 蘇曉青，黃翔，高源基.蒸發式冷凝（冷卻）技術在地鐵通風空調系統中的應用[J].制冷與空調，2016（9）：12～14.

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

[3] 陳文憑.地鐵通風空調中蒸發式冷凝（冷卻）技術的應用[J].低碳世界，2017（14）：186～187.