地鐵車站溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)論述與應(yīng)用

岳衛(wèi)保

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西 太原 030032）

1 傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)組成及存在的問題

1.1 傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)組成

目前地鐵車站常用的空調(diào)系統(tǒng)為傳統(tǒng)集中式全空氣空調(diào)系統(tǒng)，即全部采用經(jīng)空氣處理機(jī)組處理過的空氣負(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，并采用一次回風(fēng)系統(tǒng)，空氣處理機(jī)組集中設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)，空氣經(jīng)過處理后，由風(fēng)管送入各空調(diào)區(qū)域。另有極少數(shù)車站部分房間采用了半集中式空調(diào)系統(tǒng)，即除了有集中的空氣處理設(shè)備外，在這些房間及部分公共區(qū)域加設(shè)風(fēng)機(jī)盤管或多聯(lián)空調(diào)機(jī)來承擔(dān)相應(yīng)區(qū)域的空調(diào)負(fù)荷。采用集中式空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理機(jī)組是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的核心，通常分三段，分別由初效過濾器、電子除塵凈化裝置組成第一段，表冷盤及冷凝水卸放裝置組成第二段，消聲裝置及附件組成第三段，冷熱負(fù)荷全部由第二段負(fù)擔(dān)。

1.2 傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)存在的問題

傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)大多采用冷凝方式對(duì)空氣進(jìn)行降溫除濕處理并處理空氣中的顯熱負(fù)荷和濕負(fù)荷。首先由于冷凝除濕必須要求制冷劑或冷凍水的溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，但如果僅是單獨(dú)降溫需要制冷劑或冷凍水的溫度低于室內(nèi)空氣的干球溫度，兩者結(jié)合既除濕又降溫必然造成能源的浪費(fèi)；其次該種空氣處理方式中除濕與降溫不能同時(shí)準(zhǔn)確的控制室內(nèi)溫度和濕度，經(jīng)常出現(xiàn)過冷、潮濕等情況，而且冷凝除濕產(chǎn)生的冷凝水容易導(dǎo)致大量病菌，間接危害人們的健康?？偠灾?，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)存在三大弊端：能耗高，負(fù)荷變化適應(yīng)性差，空氣品質(zhì)差。

2 溫濕度獨(dú)立控制調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)分析概述

溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)很好的解決了上述傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)所存在的問題，通過利用其有效的方式將熱和濕分開進(jìn)行處理，采用溶液除濕、轉(zhuǎn)輪除濕等方式單獨(dú)控制空氣濕度，并利用溫度較高的冷源控制室內(nèi)溫度，大大提高了制冷機(jī)組運(yùn)行時(shí)的能耗比。地鐵車站作為典型的地下大空間建筑，室內(nèi)人員、燈光、設(shè)備等熱源的發(fā)熱量是影響地鐵車站空調(diào)冷負(fù)荷的主要因素，同時(shí)，四面圍護(hù)結(jié)構(gòu)壁面散濕量較大，而且地鐵車站人數(shù)變化范圍較大，導(dǎo)致車站內(nèi)熱濕比變化較大。該系統(tǒng)在地鐵車站中的應(yīng)用卻屈指可數(shù)，下面以此站為例進(jìn)行改系統(tǒng)分析研究。

2.1 溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)工作原理

溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)是對(duì)常規(guī)空氣處理方式的變革，改變了常規(guī)空調(diào)用低溫水同時(shí)處理室內(nèi)余熱、余濕的設(shè)計(jì)理念，以高溫冷水處理顯熱余熱，同時(shí)以鹽溶液為調(diào)濕介質(zhì)的新風(fēng)機(jī)組調(diào)節(jié)空氣（新風(fēng)）含濕量，在降低了能耗同時(shí)可靈活適應(yīng)室內(nèi)熱濕比變化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度和濕度兩個(gè)參數(shù)的全面調(diào)節(jié)與控制，而且可以顯著提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，根治了常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的三大痼疾。

下面具體介紹次站熱泵式溶液全空氣機(jī)組組成特點(diǎn)及工作原理。整個(gè)設(shè)備主要由調(diào)濕濕單元、全熱回收單元、再生單元以及干式表冷單元四部分組成，下面以夏季工況為例，分別介紹各組成部分的工作原理。

除濕單元：溶液從溶液槽內(nèi)被溶液泵抽出，與熱泵循環(huán)的蒸發(fā)器換熱后，溶液被冷卻降溫，送入布液器，均勻噴曬在填料表面，低溫的濃溶液與空氣接觸后，吸收空氣中的水分和熱量，形成干爽涼快的空氣。

全熱回收單元：溶液泵從下層單元模塊的溶液槽中把溶液輸送至上層單元的頂部，溶液自頂部的布液器噴淋而下潤濕填料，并與室內(nèi)回風(fēng)在填料中接觸，溶液被降溫濃縮，回風(fēng)被加熱加濕。降溫濃縮后的溶液從上層單元底部溢流至下層單元頂部，經(jīng)布液器均勻分布到下層填料中，室外新風(fēng)在下層填料中與溶液接觸，溶液被加熱稀釋，空氣降溫除濕。

再生單元：溶液在除濕單元中吸收空氣中水分，溶液濃度變小，稀釋液被輸送至再生單元，與熱泵循環(huán)的冷凝器換熱后，溫度升高，加熱的稀釋溶液與空氣接觸，向空氣釋放水分和熱量，得以濃縮，恢復(fù)吸濕能力

干式表冷單元：利用逆流換熱原理，空氣與高溫冷水進(jìn)行熱量交換，得到低溫低濕的空氣。

2.2 溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)核心技術(shù)

2.2.1 單元噴淋模塊

溶液與空氣直接接觸的傳熱傳質(zhì)基本單元可以應(yīng)用于眾多的氣液直接接觸的傳熱傳質(zhì)場(chǎng)合，它的基本原理是在全熱交換過程中通過熱交換器引入外加的熱源（或冷源），使得吸濕液體在與氣體接觸的過程中同時(shí)被加熱或冷卻。這為實(shí)現(xiàn)空氣與溶液之間的可逆熱質(zhì)交換過程提供了可能。

2.2.2 調(diào)濕機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)

空調(diào)區(qū)域的室內(nèi)環(huán)境以及室外新風(fēng)狀態(tài)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程，設(shè)備必須根據(jù)室內(nèi)外空氣的各項(xiàng)參數(shù)調(diào)節(jié)其處理后輸出空氣的參數(shù)。調(diào)濕機(jī)組出口的空氣參數(shù)主要與調(diào)濕溶液的溫度、濃度相關(guān)，不同的濃度對(duì)應(yīng)不同的空氣處理狀態(tài)點(diǎn)。

2.3 熱泵溶液空調(diào)機(jī)組的組成及進(jìn)場(chǎng)運(yùn)輸方式

次站溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)業(yè)主統(tǒng)一采購了國內(nèi)一家高新技術(shù)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)研發(fā)的2 臺(tái)熱泵溶液除濕新風(fēng)機(jī)組及2 臺(tái)熱泵式溶液除濕全空氣機(jī)組，設(shè)備技術(shù)質(zhì)量方面其產(chǎn)品2007年通過了ISO9001：2000 質(zhì)量認(rèn)證體系。業(yè)主委托專業(yè)的設(shè)備監(jiān)造監(jiān)理單位全程跟蹤設(shè)備的制造過程。熱泵式溶液除濕全空氣機(jī)組由傳統(tǒng)的全空氣機(jī)組外加溶液機(jī)組兩部分組成，受施工現(xiàn)場(chǎng)條件制約，散裝更利于進(jìn)場(chǎng)，但由于溶液段結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只能整段運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，業(yè)主考慮全空氣段散裝拼裝不利于發(fā)揮溶液空調(diào)箱的最佳使用效果，因此經(jīng)過廠家與我方實(shí)地調(diào)研，最終確定該種設(shè)備共分三段進(jìn)場(chǎng)。

機(jī)組總長8400mm，其中溶液段為3250mm*2300mm*3100mm（長*寬*高）總重達(dá)4t,屬于三段中重量最大的一段，混風(fēng)段為3050mm*2050mm*3100mm（長*寬*高）總重為1.2t，送風(fēng)段為3010mm*3210mm*3050mm（長*寬*高）總重為1.5t。機(jī)組利用吊車由靠近安裝機(jī)房位置一側(cè)的車站通風(fēng)井進(jìn)入車站內(nèi)，進(jìn)行組對(duì)安裝。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較及發(fā)展趨勢(shì)

以下對(duì)傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)與溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)系統(tǒng)一整年運(yùn)行能耗情況進(jìn)行對(duì)比分析，其中方案一代表傳統(tǒng)集中式空調(diào)系統(tǒng)，方案二代表傳統(tǒng)半集中式空調(diào)系統(tǒng)，方案三代表溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析

由于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)具有能耗高、難以適應(yīng)室內(nèi)熱濕比的變化、室內(nèi)空氣品質(zhì)低等弊端，尤其在地鐵車站等含濕量大的空間，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的劣勢(shì)凸顯得更加明顯，因此，能夠解決常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)弊端的空調(diào)技術(shù)必將成為今后地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展的方向，而溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)技術(shù)作為其中之一在今后地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面必將具有廣闊的發(fā)展前景。