地铁空调系统节能研究

第24卷增刊天津建设科技市政公用建设2014年7月Tianjin Construction Science and TechnologyMunicipal and Public Construction地铁空调系统节能研究口文/陈娟摘要:我国西北典型地区——乌鲁木齐,根据其特殊的气候条件和地铁地下车站各种热湿负荷,研究分析了满足夏季室内温湿度要求可选取的几种空气处理方案。详细比选了机械通风、间接蒸发冷却、一级蒸发冷却等空气处理方淾的技术原理与经济指标通过理论与实例比选确定乌鲁木齐地铁地下车站,最佳节能的空气处理方案关键词:地铁;节能;空调为加快建设区域性国际城市的步伐,提升城市功表1标准地下2层岛式公共区负荷能和提高城市竞争力,乌鲁木齐2015年规划建设1号线和2号线2条轨道交通线路,线路总长47.9k。其参数站厅站台显热潜热显热潜热中,1号线全长26.475km,设置21座地下站。地铁地下乘客产热量站公共区及管理与工艺房间,需要设置空气处理系统(按晚高峰计算6.3326.66.9724.75早高峰校核)来保证人员舒适与设备需要的温湿度要求。照明灯具12.6依据西北地区典型的气候条件,通过理论与实例广告灯箱指示牌18详细研究比选确定乌鲁木齐地铁地下车站,最佳节能自动扶梯(考虑出357公共区入口)11.7的空气处理方案。产热量/垂直电梯3.33.3乌鲁木齐气候特点自动售检票机2.8出入口滲透换热量5我国西北典型地区一一乌鲁木齐,地处亚洲内陆区间对流换热量大陆性气候特征显著,具有冬夏长、春秋短、冬寒夏热、安全门传热发热量日照长、温差大、降水少、气候干燥的突出特点。即气温热库年差较大,冬季平均温度低于同纬度地区,而夏季平均.732.8571.9747热量小计116.72温度又高于同纬度地区,和同纬度的世界其他地区相乘客湿负荷比,除了沙漠干早地带以外,是夏季最炎热的地区之(按晚高峰计算39.836.9公共区早高峰校核产湿量/图护结构浸负荷5122乌鲁木齐典型地铁站空气处理方案kg+出入囗渗透产湿量本研究以乌鲁木齐典型地铁地下2层岛式站为区间对流产湿量例,通过室内外实际负荷与参数计算,比选做了3种空「热湿比值/(Jkgy)8593气处理方案,即:机械通风(全新风降温)、间接蒸发冷却、一级蒸发冷却。从室内舒适度、系统节能、初投资等22设计方案方面显现了合理优化的空气处理方案1)机械通风(全新风降温)。根据站厅站台显热负21参数与负荷荷和室内外通风温差计算全新风降温风量。1)室外气象参数。地理纬度43°47′:夏季大气压已知Q=9872kW,Q2=71.79kW,tp=30℃,t=23.7℃力93.21kPa;夏季空调室外计算干球温度30.1℃,湿计算风量L=Q×1000/0.348(trt1)=9873×1000/球温度16.5℃;焓49.4kJ/kg;相对湿度255%;夏季0.348(30-27.3)=45032(m/h)通风室外计算温度23.7℃。L=Q×1000.348(tpt)=71.97×1000/0.3482)地铁内部设计参数。站厅、站台层公共区夏季室3027.3)=32827(mh)内设计温度30℃。其中:中国煤化工新风处理状态点;3)公共区负荷参数见表1。L为表冷器CNMHG态点:N为站台状市政公用建设第24卷增刊陈娟:地铁空调系统节能研究Municipal and Public Construction态点;tp为室内排风温度;t为室外送风温度。制参数点,通过图2计算冷负荷与风量。2)间接蒸发冷却。根据全热、湿负荷和室内外控水蒸气分压力/(×10Ta)303540制参数点,通过图1计算制冷量与风量。水蒸气分压力/(×102Pa5020%25%30%10 3图2一级蒸发冷却j-d由图2可知,焓i=68kJ/kg,i=66kJ/kg,i1=50.3图1间接蒸发冷却j-dkJ/kg;d3=7.4g/kg,d1=12.7g/kg;相对湿度小=50.3%由图1可知,焓i=58.1kJ/kg,i=54.5kJ/kg,id=47.7%;温度t=t=30℃,t1=7.9℃=285kJ/kg,is=50.3kJ/kg;相对湿度=37.3%,d计算风量Lw=Q×3600/1.12(iy-i)=126.58×32.6%;温度t=ty=30℃,t1=9.7℃。3600/1.12(66-50.3)=25914(m3/h),L=Q×3600/计算风量L=Q×3600/1.12(i-1=126.58×1.12(i-i)=116.72×3600/1.12(68-50.3)=2l1963600/1.12(54.5-28.5)=15648(m3/h),L=Q×3600/(m/h1.12(ix-i1)=116.72×3600/1.12(58.1-28.5)=12657耗水量Σd=Σ1×1.12(d1-d/100047110×1.12(m3/h)(12.7-7.4)/1000=280(t/h)制冷量Σ。=Σ×1.12(ii)/3600=28323×1.123优化比较分析(50.3-28.5)/3600=192(kW3.1空气处理方案3)一级蒸发冷却。根据全热、湿负荷和室内外控种空气处理方案见表2。表2标准地下2层岛式车站公共区环控3种空气处理方案计算参数设计方案造价/万元/c|/%|风量/计算耗水量/选用风机参数选用水泵参数风道(m3·h)t/、a0、K)钢板/叫设备与钢板、水管风水总价机械通风站厅30917数量:2台风机方案(室外风量:40000m3/h259235.1新风降温全压:860Pa站台32742功率:15kW数量:2台单元数量:2台级蒸发站厅3047.725914蒸发冷却器水量:160t/h冷却空调280风量:3000m。/h扬程:147090Pa252016.8647.16方案站台050.321196全压:950Pa功率:11kW功率:15kW冷却水补水:数量:2台空调箱数量:2台70.5间接蒸发站厅3032.6156481.6风量:2000h水量:50-60t/h全压:1000P扬程:274568~冷却空调冷冻水补水:功率:15k房与冷314.3数量:1台冷水机组功率:75站台3037.312675合计:3.2冷量:232kW冷却塔水中国煤化工功率:59.5kW功率:2.2CNMHG(下转第47页)市政公用建设第24卷增刊孛晨辉,等:吉兆桥健康监测分析研究与应用Municipal and Public Construction应能力,采取措施控制对桥梁结构造成的不利影响。经验2)通过对桥梁结构变形、变位等响应的监测与评7结语价分析,掌握结构在长期运营中的状态。对结构线形以通过对吉兆桥结构的健康监测,可以实时、准确掌及主桥墩台沉降等信息进行监测,收集桥梁正常运营握桥梁运营状况,为安全运营降低运营维护成本提供时线形变化的数据。科学技术依据,同时为今后设计、建设此类结构桥梁提3)通过对桥梁结构振动响应的监测分析,掌握结供长期科学参考数据,为桥梁健康监测系统研究积累构动力性能,论证其抗风、抗震稳定性,研究结构固有经验动力特性参数的演变,分析结构疲劳损伤,预报结构可能存在的隐患或质量衰退等。4)记录大桥在重大载荷及突发事故时的响应,如台风、地震、超重交通载荷以及撞击载荷等并以此为基口中图分类号:U462础,研究大桥构件是否存在损坏。口文献标识码C5)监测系统结合使用过程中通过对桥梁结构的检口文章编号:10083197(2014)1-4503测和检查,及时查明结构现存缺陷,为养护维修提供决口D。编码:10.3969is.⑩o0-3197201481020策科学依据,以达到用有限养护资金获得最佳养护效口收稿日期:2013060果,确保结构安全运营的目的。口作者简介:李晨辉偶男,1979年出生,工程师天津市海河建设6)通过桥梁运营状态下的力学性能进行监测,验证发展投资有限公司,从事工程管理工作。设计施工的效果,为大型桥梁的健康监测积累数据及田坤天津市海河建设发展投资有限公司00000006000600600060(上接第33页)方案。虽然它在设备功率和初投资上略高于机械通风32优化分析(全新风降温),但它是满足规范舒适度的人性化设计;1)室内舒适度。地铁规范夏季站厅、站台室内舒适与间接蒸发冷却相比,在设备功率和初投资上仅接近度的底线为设计温度30℃;相对湿度40%~60%。分析它的50%,而且舒适度高于它。以上3种空气处理方案,在室内设计温度30℃时,机械综上所述,在西北干旱地区的空气处理设计中,应通风(全新风降温)室内相对湿度25.5%,空气相当干充分利用当地有利的气象条件,采用一级蒸发冷却空燥,远达不到规范底线且该方案不能有效控制室内温气处理系统,不使用人工冷源,发挥空气与水直接接触湿度;间接蒸发冷却室内相对湿度站厅32.6%:站台时的热湿交换,实现高效率的等焓降温的空气处理37.3%,空气比较干燥,接近规范底线且该方案能有效控过程,为经济环保节能的空调系统制室内温湿度;一级蒸发冷却室内相对湿度站厅47.7%;站台50.3%,空气舒适度满足规范参数且该方案能有效参考文献:控制室内温湿度。[]GB50157-2003,地铁设计规范[S]2)系统节能。比较3种空气处理方案设备功率,间2JGB50736-2012,民用建筑采暖通风与空气调节设计规范s]接蒸发冷却耗电最大,机械通风耗电是它的28.1%;级蒸发冷却耗电是它的48.7%。3)初投资。3种空气处理方案初投资间接蒸发冷口中图分类号:U2315却初投资最大,除土建造价比其他2方案多约220万元口文献标识码:C外,机械通风初投资是其372%;一级蒸发冷却初口文章编号:10083197(201481-32-02投资是其50%。口Do编码:10.3969isn.1008-31972014S10144结论收稿E期:2013-10-14口作者简介通过理论与实例详细研究比选确定乌鲁木齐地铁中国煤化工工程师中铁上海乜铁环控系统设计地卜车站采用一级蒸发冷却,为最佳节能的空气处理CNMHG