摘 要:对地铁站的空调通风特点及建筑环境状况进行了分析总结，得出我国现行地铁站空调通风系统耗能大、空气品质不佳等问题，通过对我国现行地铁站空调通风系统的现状与蒸发冷却空调自身特性以及国外此方面实际应用效果的比较得出，若将蒸发冷却这种节能、环保的空调应用于干燥、中湿度地区的地铁站( 湿度地区辅助应用) ，可以较好地解决现行地铁站空调通风系统的耗能大、空气品质不佳等问题。

关键词:蒸发冷却空调; 地铁站; 舒适度; 耗电量; 节能

 

      随着社会经济飞速发展，人们生活条件不断提高，近年来各地地铁发展迅猛，地铁的发展已成为解决大中城市交通拥挤的主要手段。然而，现行地铁站空调舒适性不高、能耗大等问题已引起人们的重视。地铁站人流量大( 尤其是在上下班时间段) ，但人员只是短暂的停留，因此空调舒适性要求不高，即只要满足降温、换气要求即可。我国现行的地铁空调通风系统主要是传统的机械制冷空调，该系统在地铁站的应用中表现出耗能量大、空气品质不佳等问题。

      近年来，随着国内科学技术水平的不断发展，在相关领域各学者、专家及设备制造商的共同努力下，蒸发冷却空调技术得到了较快的发展。这种空调设备送风量大、节能效果显著，对于干燥、中湿度地区地铁站有较大的应用潜力。

 

      地铁站不同于其他建筑，它属于地下狭长型建筑。我国地铁应用发展比较晚，对于地铁站空调的设计还没有统一的标准; 但就近年来各地地铁通风空调系统的使用来看，分为车站、候车厅等大空间空调系统( 大系统) 和设备用房、操作间等空调系统( 小系统) 两大类; 通风空调系统的设计也因各地条件以及负荷计算形式不同而有所区别; 地铁站通风空调系统在冬、夏季与地上建筑的通风空调要求也不相同。对于冬季地铁站小系统，主要是利用设备发热量作为新风预热热源，满足设备间送风要求，对于监控室、值班室等有人员常驻的地方，以电加热器辅助供暖; 对于大空间主要是候车厅，人们停留时间短，只需对新风预热，达到通风要求送入室内^{［1 －6］}。

      本文主要对地铁站夏季空调系统进行探究。对车站等大空间的夏季降温空调系统而言，其特点为^{［7 －11］}:

      1) 空调负荷大、用电量多。

      地铁站人员流动量大，尤其是在上下班时期。由于是地下建筑，照明负荷( 全天性开启) ，进出站口部位与外界联通，列车运行散热及活塞效应等造成空调负荷大、能耗高的特点。

      2) 地铁站空调系统新风量大、空气品质要求高。

      人流量多、处于地下的建筑特点以及列车内新风要求对整个空调系统的新风量要求更大，特别是在上下班时间，人流量更大、人员密集，地铁站的空气品质要求高是主要特点。

      3) 地铁站隧道排烟通风要求高。

      地铁站不同于其他地上建筑，围护结构单一、无门窗，可用空间较小，地铁站及地铁隧道空间有限，以及特殊的地下环境、列车故障堵塞时通风量要求较高。

      4) 节能环保要求高。

      据文献［7］显示，地铁耗能中空调系统占 60%左右。显然如何解决地铁空调耗能对于节能减排有着重要的意义。

 

      蒸发冷却空调利用天然冷源来冷却送风，节能效果明显。对室外环境而言，蒸发冷却空调采用水作为制冷剂，无有害气体产生，无温室气体产生; 对室内环境而言，在充分利用天然冷源降低电力消耗的基础上提供 100%的全新风，且兼具空气过滤和加湿功能，提高了室内空气品质。

      随着蒸发冷却空调技术的不断发展，其机组结构简单，操作方便，机组形式日益多样化，系统形式完善，节能性优越。目前蒸发冷却空调机组形式主要有: 一级直接蒸发冷却空调机组，二级蒸发冷却空调机组( 间接 + 直接蒸发冷却空调机组) ，三级蒸发冷却空调机组( 两级间接 + 直接蒸发冷却空调机组) 以及间接 + 机械制冷 + 直接的三级蒸发冷 却 空 调 机 组，四 级 蒸 发 冷 却 空 调 机 组( 两级间接 + 机械制冷 + 直接蒸发冷却空调机组) 。此外蒸发冷却技术与其他空调技术( 置换通风、辐射供冷( 暖) 纳米光催化等) 相结合的复合空调机组系统。

      随着该技术不断完善发展，蒸发冷却空调不仅适合于干燥地区、较干燥地区，而且在中湿度、湿度地区也有一定的应用前途。目前，已在我国西部干燥、中湿度、湿度地区有将近上百个实际工程，应用效果良好。在某些除湿要求不高但余热较大的场所，蒸发冷却空调技术有很大优势，节能效果明显，尤其是耗电量明显下降。蒸发冷却空调技术在干燥地区作为主导、中湿度、湿度地区辅助传统空调技术可具有均较好的节能效果^{［12 －16］}。

 

      对于干燥气候地区，可以设计直接蒸发冷却空调系统，对地铁站送风起到降温加湿空调效果。即对于大系统而言，主要是舒适性为主( 大空间通风时蒸发冷却空调出风湿度偏大问题也得到解决) ，直接蒸发冷却空调系统就可以满足。而对于机房、设备间的小系统，直接蒸发冷却空调更为适合，只需满足设备降温问题即可( 空调机组只处理显热负荷) 。

      对于较干燥地区，由于其湿球温度相对干燥地区较高，直接蒸发冷却可能达不到送风温度要求，因此在直接蒸发冷却空调基础上增加间接蒸发冷却段( 二级间接 + 直接蒸发冷却空调) 即可获得更低的送风温度以满足室内空调要求。

      对于中湿度/湿度地区，可以用间接 + 直接蒸发冷却空调或蒸发冷却 + 机械制冷的复合式空调系统来满足空调通风要求。蒸发冷却空调器( 段)结合机械制冷复合式空调系统比传统机械制冷空调要节能 20% ～40%^［1］。

      对于地铁冬季空调的运行如前所述，蒸发冷却空调只需将间接蒸发冷却器作为换热器，整个系统就可以运行，满足空调要求，提高了设备利用率，减少投资费用。

      国外已有蒸发冷却空调应用于地铁的实例，其与传统机械制冷空调的对比如表 1 所示。

      文献［8］以乌鲁木齐市某工程为例，对常规典型的几种空调与蒸发冷却空调的耗水量、耗电量等进行了比较分析，其电制冷空调与二级蒸发冷却空调的数据比较如表 2^［8］所示。

      1) 能否利用列车活塞效应为蒸发冷却空调提供能源。在地铁隧道中列车运行速度快，隧道空间狭小，容易产生活塞效应，这对地铁通风排风有很大影响; 若能利用其作为部分送排风能源，则减少空调通风风机能耗，节省能源。

      2) 能否利用地铁排烟通道作为蒸发冷却空调的送排风道。地铁排烟通道是专门为地铁出现紧急情况是解决地铁通风换气的专用风道，若平时作为蒸发冷却空调送风通道，即解决该空调系统要求送风管道大的问题，同时还提高了建筑空间利用率。

除此之外，还应注意蒸发冷却空调自身的如水源、水质，机组占地空间大，以及蒸发冷却空调自控系统的设计等问题。若能处理好以上问题，蒸发冷却空调在此的应用有较好的前景。

 

      通过对我国地铁空调系统特点及现行地铁空调系统的使用分析得出，传统机械制冷空调系统耗电量大、空气品质不佳( 全新风送风则能耗增加) 、消除不需要消除的潜热负荷等问题突出。而全部或部分应用蒸发冷却空调机组在保证地铁站的室内要求的同时，不仅可以有效解决地铁站通风量大、空气品质不佳的问题，而且由于蒸发冷却空调因能够充分利用自然能而减少了耗电量。

      当然，蒸发冷却空调系统的具体应用需根据地铁站自身条件，结合自身特点来设计，以达到满足要求、运行经济的目的。

 

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