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摘要：地铁车站的建设中，冷却塔的设置问题在城市中心区域变得越来越难以协调。集中供冷系统，作为一种解决方案已经被应用到了地铁车站中。各种冷源方案均有各自的优缺点，本文立足国家规范，尝试从电冷源综合制冷性能系数（SCOP）和空调水泵耗电输冷比（ECR-a）两个维度，就集中供冷系统的适用性进行分析。
关键词：集中供冷；电冷源综合制冷性能系数（SCOP）；空调水泵耗电输冷比（ECR-a）
1 引言
轨道交通作为一个便捷的交通方式，为尽可能满足大部分人的出行需求，一般车站设置在人员密集的区域。但是，随着生活水平的提高，除了对交通出行的便利性要求提高了，对于周边环境品质的要求也越来越高。冷却塔作为一个不被普通大众所理解的环控专业设备，在人员密集的区域越来越容易被排斥。另外，也确实有个别车站受制于地面条件，没有合适位置摆放冷却塔。集中供冷系统，作为一种解决方案已经被应用到了地铁车站中。
2 方案分析
深大东站和科技城站的站间距为627m，深科区间站为明挖区间，区间的地下一层为商业开发空间，深大东站为9号线与12号线的换乘车站。
图1—1 深科区间及车站位置示意图
2.1方案1：分站供冷。
采用分站供冷时，科技城站在负二层站台设置冷水机房，面积大约120m2。其冷却塔可设在地面C出入口临近绿化带，占绿化地面积约为100m2。
深大东站在负二层站台设置冷水机房，面积大约189m2。其冷却塔可设在三号风亭组附近绿化带，占绿化地面积约为170m2。
2．2方案2：集中设置冷却塔和冷水机组。
用户负荷及其特性明确；建筑全年供冷时间长，且需求一致；具备规划建设区域供冷站及管网的条件时，经技术经济比较合理时，可采用区域供冷系统[1]。集中式冷水机房可设于科技城站、深大东站或深科明挖区间。为减少冷量损失，建议设置于深大东站及附近区间。
3.集中供冷系统适用性技术分析
3．1冷却塔设置半径
夏热冬暖地区空调系统的电冷源综合制冷性能系数（SCOP）不应低于表3-2的数值。对多台冷水机组、冷却水泵和冷却塔组成的制冷系统，应将实际参与运行的所有设备的名义制冷量和耗电功率综合统计计算，当机组类型不同时，其限值应按冷量加权的方式确定。
无论单站设置冷水机房还是集中冷水机房，冷源系统的冷却塔、冷却水泵、冷水机组以及冷冻水泵均为一一对应，所以计算时可分开计算每套对应系统的电冷源综合制冷性能系数。对于各种方案的SCOP详见表3-3。
电冷源综合制冷性能系数考虑了机组和输送设备以及冷却塔的匹配性。一方面，要求冷水机组、冷却水泵以及冷却塔选型的匹配性。另一方面，冷却塔与冷水机组的距离直接体现在冷却水泵的功耗上面，也就使得冷却塔不应与冷水机组距离过远。两种方案的SCOP均能满足规范要求。但是，冷却塔与冷水机组之间的冷却水管长度不应超过300m，否则SCOP将无法满足《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2015）4.2.12条的要求。考虑到冷水机房内冷却水管以及垂直段的冷却水管长度，建议冷却塔与冷水机房水平距离不超过100m，以免违反节能规范。
3．2冷冻水供水半径
集中供冷为轨道交通通风空调系统的供冷方式提供了一种新的选择，特别是在城市的中心区、规划区，其化零为整，很好的解决了规划、环保等难题。因地制宜，选择集中供冷系统方式可整体提升城市轨道交通线路的先进性。但集中供冷，势必造成冷冻水输送距离增长，从而引起输送能耗及冷损失加大。
空调系统冷冻水温差一般都是按5℃设计。水温升ΔtW过大，则水量变小，泵的动力可减少，但水流速变小，所需排数要增多，水初温（tW1）低时，排数可减少，但要增大制冷机的动力，集中供冷或超高层建筑等管路较长时，一般取ΔtW=8～10℃，以节约泵的动力[3]。
《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2015）条文4.3.9中对于空调水泵耗电输冷比要求分别计算集中供冷方案ECR-a值和分站供冷方案ECR-a值，借此判断水泵能耗是否在合理范围内。
ECR-a=0.003096Σ（G•H/ηb）/Q≤A（B+αΣL）/5[2]
式中 H——每台水泵设计扬程（m）；
G——每台水泵的设计流量（m³/h）；
ηb——水泵在设计工作点的效率（％）；
Q——设计冷负荷（kW）；
A——流量有关计算系数；
B——机房及用户水阻有关计算系数；
α——输送距离有关计算系数；
ΣL——管道输送长度。
由表3—3 集中供冷和分站供冷ECR-a值中计算结果可知：虽然集中冷站输送距离增加较长，但是在采用7/17℃的大温差后，冷冻水系统的耗电输热比反而比较低，能够满足节能规范要求。增加温差能降低水泵的输送能耗，常规温差7/12℃时，供冷半径宜控制在350m~400m范围内；大温差7/17℃时，供冷半径宜控制在3000m范围内。
4.结论
1、分散设置冷站即每站设置，集中设置冷站即在深大东站设置集中冷站，两种方案都有条件，均可满足各车站冷源的需求，分散供冷和集中供冷技术方案均可行。但集中设置供冷站可减少对城市环境的影响，对城市规划和管理有利。
2、通过对冷源的能效分析，由于冷却水输送距离过长，导致SCOP无法满足节能规范要求。考虑到冷水机房内冷却水管以及垂直段的冷却水管长度，建议冷却塔与冷水机房水平距离不超过100m，以免违反节能规范。
3、为满足节能规范ECR-a值的要求，集中供冷系统即使采用10℃温差供冷，供冷半径也宜控制在3000m范围内。
参考文献：
[1]GB50736-2012.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社：63-64.
[2]GB 50189-2015.公共建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社：23-30.
[3]井上宇市.空气调节手册[K].北京：中国建筑工业出版社，1986.1.
论文作者:苏蒙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
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