摘要：文章结合地铁设备管理用房空调通风要求及实际运行需要，阐述了地铁设备管理用房空调系统统采用变频多联机系统的特点，旨在为实际的地铁空调系统设计提供可行、科学理论参考。
关键词：地铁设备管理用房；变频多联机系统；方案对比
地铁车站通风空调系统占车站低压用电量的65％左右，由于地铁环控系统的设计是根据天气最热、远期高峰运营条件来计算的，并且留有10％～20％的设计余量，因此所选设备的容量大于现在的车站负荷。而且非空调季节及晚间停运后还要对一些设备及管理用房供冷，这样冷水机组长期在较低负荷状态下运行，形成了大马拉小车的现象，因此节能潜力非常大。最有效的节能措施就是大系统由组合空调箱、回排风机、风阀等设备组成，小系统（设备管理用房）采用变频多联机空调器，在非空调季节及运营结束后，关闭车站环控大系统，对需要供冷的设备管理用房采用变频多联机供冷，为车站设备的运行提供良好的工作条件，为值班人员提供舒适工作环境。
1 地铁设备管理用房
地铁设备管理用房分为设备用房和管理用房。其中，设备用房包括车控室、站长室、站务员室、警务室、票务室等，设备用房包括环控电控室、牵引变电所、通信设备室、信号设备室、屏蔽门控制室等。设备用房冷负荷比例远远高于其他房间负荷，且房间温湿度要求较高，其设备必须24小时连续运行。而管理用房负荷较小，只需满足工作人员的基本温度要求即可，考虑到车控室等个别用房特殊要求针对型实行24小时运行即可。
2 传统地铁设备管理用房空调系统设计
传统地铁工程一般采用冷水机组为车站大系统和小系统提供空调冷热源（大系统小系统合用冷源），大系统采用全空气一次回风系统，小系统采用全空气系统或“风机盘管+小新风系统”。
（1）全空气系统
全空气系统可以实现全新风工况个通风工况，很好的改善了地下空间的空气品质，还能够兼容排烟工况，也是它在地铁项目中普遍运用的主要原因。但是全空气系统需要设置较大的空调机房，而且风管分支比较多，造成管道的过多交叉对层高的要求特别高，增加了土建的投资费用，且全空气系统工况复杂，阀门控制过于繁琐。
（2）风机盘管+小新风系统
在设计状态下，风机盘管系统用电量远小于全空气系统，而且末端设置在各房间，相对节省空调机房面积。但是根据工艺要求，一些电气设备用房是不允许空调水管进入。在过渡季节，风机盘管+小新风系统无法像全空气系统利用室外空气消除室内余热，制冷机仍不能停止工作而节能。当大小系统共用冷源时，设备管理用房一般分布在车站两端，水系统最不利末端一般在大系统，从而出现靠近冷源端的房间过冷，最不利末端房间无明显制冷效果的现象。所以部分新建地铁为重要的设备和管理用房额外设置一套多联机空调系统。
3 变频多联机空调系统在实际项目中运用
在无锡地铁1、2号线设计中，突破了传统水系统模式，实现大系统冷源采用冷水机组，小系统采用变频多联机系统（空调季节变频多联机+小新风运行、过渡季节全新风运行），两个系统相互独立。在台州市域铁路地下车站设计中，大系统采用整体立式水冷空调机组，小系统采用的是变频水冷多联机+小新风运行系统，冷却水与大系统共用，设置4台冷却塔，夜间大系统停运时，仅运行冷却水泵和冷却塔各一台。
4 小系统采用变频多联机空调系统的优势
（1）系统调试：大系统冷源采用冷水机组，小系统采用变频多联机系统，大、小系统冷源分别独立设置，两个系统互不影响。空调水系统只负责大系统两个组合空调器，可以很容易地实现水力平衡。变频多联机的控制系统高度集中、技术成熟、调试容易，可方便实现既定的设计目标。
（2）设备寿命：小系统采用变频多联机系统，可实现24小时连续运行。系统冷热源在夜间关闭，与传统全空气系统相比，可提高相关设备（冷水机租、水泵、冷却塔等）的运行使用寿命。
（3）节能性：对于夜间地铁停运，大系统停止运行，车站空调冷负荷主要以设备用房冷负荷为主，由于设备房间负荷站车站负荷比例较小，如果采用冷水机组为其提供冷源，末端冷负荷可能出现低于单台制冷机负荷50%，大幅降低了冷水机组能效比。相反，如果设备用房采用多联机空调制冷，多联机空调系统可根据室内外温度的变化进行自主调节，准确有效地实现负荷无极调节，实现最大的节能目标。某标准车站设备用房空调全天24h运行，估算设备用房采用集中式空调和多联机两种空调系统全年耗电量对比见表1。
注：1）整个过渡季节平均负荷按照空调季节负荷30%计算；
2）各工况运行时间按空调季240d，过渡季60d，通风季60d考虑。
（4）可靠性：通信、信号设备的正常运行对整个车站以及整条地铁线正常运行起着至关重要的作用，然而设备用房适合的室内温度才能保证其设备正常运行，传统地铁设备用房采用全空气系统或风机盘管制冷，且系统只有一套，如果水系统发生故障，通信、信号设备将无法运行。相反，地铁设备用房设置多联机空调室内机按不少于2台配置，可保证其中一台故障后，另外一台仍然可以运行；同时，室外机多模块设置，各模块单独供电。此外，该系统与空调水系统完全独立，从而有效地保证了变频多联机所服务的设备用房空调效果的可靠性，有利于后期设备的维护。
（5）人性化；多联机空调系统具备制热功能，这是传统全空气系统所不能实现的，在以往地铁空调系统设计中，只满足供冷要求，对于采暖只能通过电暖气解决，效果差还不节能。然而，多联空调系统在冬季可以为运营人员提供较好的舒适性工作环境，体现设计的人性化。
（6）经济性：常规地铁设备管理用房全空气空调系统包括空调风系统和水系统设备、管道阀门，安装和维护存在一定的复杂性，管道复杂且截面大，需要大量占用断面面积，增加地铁建设费用，且一般会为不可间断运行的重要设备房间增加一套多联机作为备用空调。整个空调系统初投资费用较大，根据表1全年运行耗电量对比，全空气系统运行费用较高。而变频多联机系统具有风机盘管系统所有的优点，且系统简单，占用空间小，能实现与车站监控系统的通讯，相对与常规空调系统，减少了BAS系统工程造价，而且室外机可设置在室外地面，不需要占用机房的空间，且施工更加简单快捷，且运行费用相对较低。各系统设备初投资及运行费用估算结果见表2
5 结语
（1）、根据上述分析，在地铁设备及管理用房区域采用多联变频空调系统设计方案，即可保证通信及信号机械室，通信设备室等设备用房24h空调需求，又可大量节省投资及运行费用，对比传统地铁该类房间设置全空气系统的方案，在检修维护及室外机设置等方面具有明显优势，可供地铁同行借鉴。
（2）、在变频多联机的室外机安装时，应注意在地面条件允许的情况下，尽量设置在地面且靠近车站，减少因冷媒管过长而引起的冷量衰减。当然我们也可以采用水冷多联机系统，与大系统共用冷却水系统，室外机置于土建风道或者通风空调机房内。
参考文献：
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【5】GJ 174-2010 多联机空调系统工程技术规程【S】.北京：中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:周涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
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