摘要：本文对蒸发冷凝技术的原理与特点进行了简单的介绍，同时从多个角度对这一技术在地铁工程的应用方向展开了分析，明确了新型地铁通风制冷空调系统对当前地铁工程实质性，并对蒸发冷凝技术在地铁工程中的实际应用进行了探讨。
关键词：蒸发冷凝技术；地铁工程；通风空调
引言
近年来，伴随着城市轨道交通对市民出行方便的需要，各地城市兴建多条地铁线路及陆续开通。地铁通风空调系统对地铁正常运行起着举足轻重的作用。然而，地铁站选址一般都是选在人口密度流动大及相对繁华的位置。对地铁站内进行降温散热格外重要的冷却塔布局却带来征地难、选址难、安装难等一系列问题。冷却塔塔体置于地面，容易带来噪音、散热、漂水及军团菌污染，对地面人文景观、市政市容环境带来影响。为了解决这个问题，笔者结合近年来新兴起的蒸发冷凝技术，探讨该技术对地铁工程上的应用和分析。
蒸发冷凝技术从换热上来说，是利用流体沸腾时的汽化潜热带走热量的一种冷却方式。蒸发冷凝区分直接和间接蒸发冷凝2种基本方式。直接蒸发冷凝是采用管内制冷剂（俗称雪种）流体对换热盘管表面上的水膜传热后，依空气与水膜快速直接接触进行热湿交换蒸发吸热的一种冷却方式。
1. 系统工程方案
1.1 冷却塔是通过水与空气直接或间接的工质交换热量达到冷却目的。目前国内地铁空调系统普遍都是采用冷却塔+冷却水泵+冷水机组+冷冻水泵+末端组合式空气处理机组形式为站内供冷（以下简称传统地铁通风制冷空调系统）。其热交换原理如下示意图1：
图1
1.2 集蒸发冷凝技术的蒸发式冷凝器是把传统上的冷却塔和冷凝器合二为一，直接取消冷冻水系统，减少了冷冻水与冷媒直接换热能量损失。当前新兴起的新型蒸发冷凝式空调系统则是采用蒸发式冷凝器+压缩机+直膨型空气处理末端为站内提供载冷量（以下简称新型地铁通风制冷空调系统）。其热交换原理如下示意图2。
图2
上述两者方案中，后者方案直接采用冷媒介质对外界进行散热，换热次数少，中间换热设备减少，换热效率高。
2、暖通设备布局及机房占地面积分析
2.1 受限于换热设备数量过多且不集中的限制，传统地铁通风制冷空调系统各个设备需分别占用多处不同土地面积。冷却塔需在设在地面上或地面建筑楼顶上，而循环水泵系统设备、冷水机以及末端组合式空气处理机、集水分水器等设备需要在地下有专用的设备专用机房。设备过于分散，造成管道布局错综复杂、管线距离过长、成本上升、维修困难。而集蒸发式冷凝技术应用的新型地铁空调制冷系统，换热设备少，蒸发式冷凝器和压缩主机机组可灵活布局于地铁站A端或B端的排风道或新排风道隔墙上。系统配套的直膨空气处理末端设备单一且体积较传统空气处理较小，仅占用传统空调环控机房的1/2~2/3空间。大大降低原来的“冷却水泵+冷水机组+冷冻水泵+集水/分水器”地下主机占用和环控专用机房占用面积。对应系统设备和设备连通管线距离缩减，减少管路布置走向复杂性，整套制冷设备运营维护更为简便。2.2 通过市场询价并折算分析出一个地铁标准站（1600kW冷量）对比新型空调系统与传统空调系统占地面积与投资、运营费用如下表1:
注：表中费用单位为万元、占地面积单位为m^2
①机房明挖1.5万元/米^2的土建建设费用计算；
②冷却塔按1万元/米^2的征地及建设费用计算；
③新型系统设备价格按不高于传统设备价格20%计算；
④电费按0.8元/kW.h计算。
由上表可知，集蒸发冷凝技术应用的新型地铁空调在土建建设费用和全年运行耗电费节省一笔不少的投资费用。设备初投资增加差额72万可运营两年后开始回收成本[ 72-2*(134-97.4)<0 ]。
3 .蒸发冷凝技术在地铁工程中的实际应用
在地铁工程中，通风散热空调系统主要保证站内空间、设备用房、列车运行的产生热量及时排除站外，为乘客创造一个往返于地面与地铁列车的过渡性舒适环境。由于不同城市对于地铁车站的规划设计各不相同，不同地铁车站在内部结构上存在着较大的差异，集蒸发冷凝技术应用的新型地铁空调系统对大部分车站结构布局、大冷量设计参考起到非常关键的影响作用。当前大部分的地铁站设计及施工时一项复杂的多系统相互协调配合的工作，地铁车站内各系统及其设备布局均是遵循一定科学合理设计。在不影响地铁站内土建规模和人防工程安全情况下，既能满足空调制冷设备正常运行，提供足够的冷量要求，是决定蒸发冷凝技术及其产品在地铁工程中的关键。此外，对于开通运行多年的地铁站节能改造中，蒸发冷凝技术产品因其灵活设计布置于排风道、新排风道隔墙上的特点，不影响任何土建变更情况下，可以很好适配旧地铁站空调系统更新升级。
4 . 结束语
（1）在地铁站利用集蒸发冷凝技术应用的新型地铁通风制冷空调系统取代带有冷却塔的传统地铁通风制冷空调系统是解决地铁工程室外冷却塔布置协调困难的工程难题；
（2）新型地铁通风制冷空调系统较传统系统节省不少土建初投资；
（3）新型地铁通风制冷空调系统换热设备少，且简单，运营维护方便。
（4）新型地铁通风制冷空调系统因其安装布局灵活的特点，适合运行多年的地铁站节能改造。
随着城市化进程步伐的加快人们对生活环境，品质要求的不断提高，地铁工程的冷却塔暴露出的问题越来越明显。为了减少地铁建设与环境保护规划等的协调工作，减少对市民的扰动，在地铁建设的前期方案中应根据环境评价要求，以人为本、针对地铁车站的规模、采取合适地铁通风空调布置方式以及应对措施，摒弃以往地铁建设被动情况为设计方案主动。真正做到设计先行从而避免建成后的改造及搬迁。同时，在新技术、新工艺不断涌现的现代社会应用于地铁行业的冷却技术进步必将为地铁建设带来新的突破。
参考文献：
[1]郭谊婵.蒸发式冷凝技术在地铁车站空调系统中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2017(17)：82-83.
[2]付凯.蒸发冷凝技术在西安地铁空调系统中的技术经济性分析[J].制冷与空调，2016，16(01)：66-69.
[3]张洪强.浅谈蒸发冷凝技术在地铁中的应用[J].山西建筑，2011，37(16)：174-175.
[4]王亮添.城市轨道交通无冷却塔新型通风空调系统应用研究[J].制冷与空调，2017，17(9)：10-12.
[5]地铁设计规范：GB50157-2013[S].
论文作者:陈禧
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/17
标签：地铁论文; 空调系统论文; 设备论文; 冷却塔论文; 技术论文; 工程论文; 换热论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;