多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)的運(yùn)用研究

朱勛念

（中鐵十九局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，北京 100026）

0 引言

地鐵車站內(nèi)的不同設(shè)備管理用房有著不同的環(huán)境溫度需求，在多數(shù)狀態(tài)下需要合理設(shè)置通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，合理進(jìn)行余熱、余濕的控制，充分保障室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行溫度。利用多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)進(jìn)行處理，可以有效滿足不同房間對(duì)環(huán)境的不同需求，為地鐵車站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持，構(gòu)建良好的管理環(huán)境。

1 多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)適應(yīng)性分析

多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)在地鐵設(shè)備管理中應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)特征，其主要的優(yōu)點(diǎn)如下：

1.1 對(duì)環(huán)境溫度等參數(shù)的獨(dú)立調(diào)節(jié)控制

室內(nèi)機(jī)自控系統(tǒng)可以根據(jù)接收到的參數(shù)情況對(duì)環(huán)境參數(shù)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的控制處理，例如在每個(gè)房間中可以根據(jù)具體的溫度需求進(jìn)行溫度的獨(dú)立調(diào)節(jié)處理。

1.2 系統(tǒng)可靠性較高

根據(jù)地鐵環(huán)境參數(shù)及運(yùn)行需求，當(dāng)車站設(shè)備管理用房利用單一的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境控制處理的時(shí)候，若室內(nèi)、外環(huán)境參數(shù)相差較大，部分管理用房?jī)?nèi)的參數(shù)就會(huì)出現(xiàn)不滿足要求的狀況。利用多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境控制，可以充分提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，該多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)在應(yīng)用中具有互補(bǔ)的作用。在地鐵車站控制室、各類設(shè)備室和變電所設(shè)備房等重要房間，根據(jù)其需求合理設(shè)置室內(nèi)機(jī)，可高效、可靠地實(shí)現(xiàn)各房間環(huán)境參數(shù)的控制。

1.3 安裝便捷節(jié)約空間

其室內(nèi)機(jī)與室外主機(jī)主要通過冷媒銅管連接，冷媒銅管的管徑相對(duì)較小，對(duì)安裝空間的要求較低，且安裝快捷。通常多聯(lián)機(jī)室外主機(jī)都安裝在車站室外地面，但地鐵周邊往往是繁華區(qū)域或交通主干道，常會(huì)遇到室外機(jī)沒有安裝空間的問題。在車站排風(fēng)井內(nèi)安裝室外主機(jī)可有效解決車站外主機(jī)無安裝空間的難題，合理利用多聯(lián)機(jī)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)將室外機(jī)的余熱排出至室外，同時(shí)可以有效縮短主機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間的冷媒銅管長(zhǎng)度，有效降低了管長(zhǎng)冷量的衰減問題。通過多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)可以有效解決各種問題與不足，在地鐵車站環(huán)境控制中應(yīng)用效果顯著，運(yùn)行可靠。

2 地鐵車站設(shè)備管理用房應(yīng)用方案

2.1 多聯(lián)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化方案

多數(shù)的城市地鐵車站進(jìn)行共用冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)作為備用系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中根據(jù)100%的冷負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。在運(yùn)營中，設(shè)備房間中的發(fā)熱量普遍低于設(shè)計(jì)冷量的問題顯著，導(dǎo)致通風(fēng)空調(diào)設(shè)備出現(xiàn)低負(fù)荷率運(yùn)行等問題。系統(tǒng)在非運(yùn)營階段中并不會(huì)應(yīng)用冷機(jī)，一般狀況下在系統(tǒng)檢修維護(hù)和非運(yùn)營階段，其產(chǎn)生最高冷負(fù)荷的概率不高。而不同類型的設(shè)備在運(yùn)行中有著不同的特征，對(duì)此，此種設(shè)計(jì)在實(shí)際中還存在一定問題。

綜合實(shí)際狀況進(jìn)行分析，在處理中可以將多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)作為全空氣系統(tǒng)的備用方案，在設(shè)計(jì)中根據(jù)負(fù)荷不保證率進(jìn)行主要系統(tǒng)和備用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)配置。例如，當(dāng)按冷負(fù)荷在70%的狀態(tài)進(jìn)行工況設(shè)計(jì)時(shí)，一般利用空調(diào)系統(tǒng)就可以有效滿足不同時(shí)段中各房間對(duì)不同環(huán)境參數(shù)的需求；而在較高負(fù)荷的狀態(tài)下，空調(diào)系統(tǒng)不能滿足工況要求的參數(shù)時(shí)，利用集成聯(lián)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)輔助降溫，則可以達(dá)到共同承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的目的。

在實(shí)際中，可以在合理進(jìn)行設(shè)備投資管理的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行運(yùn)營能耗的計(jì)算并確定出較優(yōu)的方案，達(dá)到節(jié)約運(yùn)營成本的目地。當(dāng)遠(yuǎn)期負(fù)荷無法滿足設(shè)計(jì)負(fù)荷的狀態(tài)下，其具有一定的可行性。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

分析多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，綜合具體的使用需求，合理設(shè)計(jì)可以切實(shí)提升系統(tǒng)的有效性、適用性。進(jìn)行多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用中的3 個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)如下：

（1）非空調(diào)季節(jié)。在非空調(diào)季節(jié)中要避免盲目進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)和多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換處理，在實(shí)際中要綜合具體的狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)系統(tǒng)工況進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，準(zhǔn)確掌握系統(tǒng)所處的具體狀態(tài)。在特定狀態(tài)下，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生的能耗會(huì)相對(duì)較高，對(duì)此，在實(shí)際中可以綜合具體的需求，利用機(jī)械通風(fēng)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量調(diào)整。

（2）空氣過濾措施。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)可以綜合空氣過濾措施，通過在新風(fēng)道中安裝集中的板式過濾器的方式進(jìn)行空氣凈化處理，對(duì)于一些重要房間的通風(fēng)系統(tǒng)則可以利用高效過濾系統(tǒng)進(jìn)行處理。

（3）綜合系統(tǒng)冗余性。在進(jìn)行多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，為了提升系統(tǒng)的可靠性，通常室外機(jī)系統(tǒng)都會(huì)設(shè)計(jì)備用設(shè)備，常用和備用設(shè)備可同時(shí)運(yùn)行承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷，也可單獨(dú)運(yùn)行承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷。

2.3 聯(lián)合應(yīng)用

分析各管理用房的需求，如供電設(shè)備房、通信設(shè)備室等房間的發(fā)熱量大的特點(diǎn)，車站的這些房間在空調(diào)季節(jié)通常采用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)與多聯(lián)機(jī)空調(diào)共同完成房間內(nèi)環(huán)境的控制，而在空調(diào)的淡季則直接利用機(jī)械通風(fēng)進(jìn)行熱量的處理。地鐵車站內(nèi)與多聯(lián)機(jī)集成的這些小系統(tǒng)通常與其他區(qū)域的小系統(tǒng)共用冷源設(shè)備。在空調(diào)季節(jié)一些房間無法滿足系統(tǒng)負(fù)荷的時(shí)候，則可啟動(dòng)備用多聯(lián)機(jī)的室外機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷的共同承擔(dān)，這樣則可以有效減少通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，有效降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生的能耗量。而備用室外機(jī)則可以根據(jù)具體的需求情況進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，無需按100%的冷負(fù)荷進(jìn)行配置。

3 在地鐵車站設(shè)備管理用房中的運(yùn)用

多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)是一種通過聯(lián)合應(yīng)用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制環(huán)境參數(shù)的復(fù)合系統(tǒng)。在空調(diào)季節(jié)中，房間的冷負(fù)荷主要利用多聯(lián)機(jī)與空調(diào)系統(tǒng)處理；在非空調(diào)季節(jié)時(shí)，則主要利用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理，通過對(duì)室外低溫通風(fēng)進(jìn)行處理達(dá)到室內(nèi)余熱控制的目的。多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)在實(shí)際中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，具有一定的獨(dú)立性。在非運(yùn)營階段可以完全關(guān)閉冷水系統(tǒng)，其具有集成性的特性，可以根據(jù)不同房間的不同需求，綜合空調(diào)的冷負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)備具有溫度、高效的特性，具有節(jié)能降耗的作用。

3.1 綜合空氣預(yù)處理進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在多聯(lián)機(jī)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)口和房間中的設(shè)備出現(xiàn)了粉塵堆積問題，主要原因是沒有對(duì)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的新風(fēng)設(shè)置過濾裝置。對(duì)此，合理的集成系統(tǒng)要做到以下3 點(diǎn)：①在新風(fēng)道中過風(fēng)面積較大，為了避免粉塵堆積可以將風(fēng)速控制在4～5 m/s，再在新風(fēng)道中設(shè)置1 平板式過濾器，例如用過濾粒徑≥10 μm 的金屬波紋網(wǎng)作為過濾器，其具有便于沖洗、清潔的特點(diǎn)；②做好風(fēng)道的壁面改良處理，保障壁面的清潔性、光滑性，可以有效抑制灰塵；③對(duì)于重要的房間要合理進(jìn)行送風(fēng)管新風(fēng)入口的空氣過濾處理，合理控制風(fēng)速，對(duì)其進(jìn)行集中過濾措施處理，條件不允許的可以在每個(gè)房間的送風(fēng)口設(shè)置過濾網(wǎng)，進(jìn)而達(dá)到減少室內(nèi)灰塵堆積的目的。

3.2 關(guān)鍵房間多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)冗余應(yīng)用

在重要設(shè)備用房的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合設(shè)備的安全性合理分析。所設(shè)計(jì)的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)要滿足非空調(diào)季節(jié)中的通風(fēng)運(yùn)行需求，例如保障氣體滅火保護(hù)系統(tǒng)的排氣需求等。在系統(tǒng)多聯(lián)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)其進(jìn)行檢修的時(shí)候利用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)可以有效消除房間中的熱量。在重要設(shè)備的備用房間中要設(shè)置2 臺(tái)或以上的室內(nèi)機(jī)，合理進(jìn)行室內(nèi)總冷量配置的冗余，以保障其可以滿足在室內(nèi)機(jī)故障時(shí)室內(nèi)的制冷量。各個(gè)室外機(jī)模塊可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)配電，避免相互間產(chǎn)生影響。

冷媒泄漏等問題會(huì)導(dǎo)致多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓，為了合理規(guī)避此種問題，在關(guān)鍵的設(shè)備用房可以進(jìn)行多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)冗余配置。在設(shè)計(jì)中通過2 套獨(dú)立的多聯(lián)機(jī)設(shè)備共同為室內(nèi)承擔(dān)負(fù)荷，而室內(nèi)機(jī)則宜設(shè)置為偶數(shù)，這樣可以有效提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性。

在進(jìn)入空調(diào)季節(jié)的初期，室、內(nèi)外環(huán)境參數(shù)相差不大且系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷率在50%的狀態(tài)之下，可以2 套系統(tǒng)輪換應(yīng)用，在滿足系統(tǒng)需求的同時(shí)，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備應(yīng)用壽命的目的。

3.3 變電所房間與大系統(tǒng)共用冷源系統(tǒng)

供電房間中的設(shè)備發(fā)熱量相對(duì)較大，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的管道截面積也相對(duì)較大，管線在布置中存在一定難度，在管線處理中要綜合安全距離等多種因素進(jìn)行分析。如果單獨(dú)采用1 個(gè)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行供電房間環(huán)境控制，會(huì)導(dǎo)致室外機(jī)的數(shù)量增多，室外機(jī)的占地面積也相對(duì)較大。因此需要采用與其他區(qū)域系統(tǒng)共用冷源的方式進(jìn)行空氣處理，可以減少額外的能耗。

變電所的強(qiáng)電設(shè)備發(fā)熱量具有規(guī)律性，在其運(yùn)營時(shí)段負(fù)荷較大的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱量的高峰；而在停運(yùn)的時(shí)候其負(fù)荷降低，發(fā)熱量減少。對(duì)此，在設(shè)計(jì)中要對(duì)其合理分析。在空調(diào)季節(jié)的運(yùn)營中可以利用冷風(fēng)的方式進(jìn)行設(shè)備的降溫處理；而在非運(yùn)營階段則可以利用機(jī)械通風(fēng)的方式進(jìn)行余熱管理。在非空調(diào)的季節(jié)，室外溫度不高，無需消除大量的通風(fēng)量，具有可實(shí)現(xiàn)性。

利用全空氣系統(tǒng)進(jìn)行處理，要綜合冷風(fēng)在進(jìn)行室內(nèi)外熱負(fù)荷能力處理中的差異性進(jìn)行分析。一般狀況下，通風(fēng)溫度較低時(shí)利用機(jī)械方式進(jìn)行通風(fēng)處理。綜合強(qiáng)電房間的設(shè)備特征，在不同季節(jié)的轉(zhuǎn)換中，室內(nèi)溫度40～42 ℃可以視為常規(guī)的工作環(huán)境。在冷水系統(tǒng)停運(yùn)的季節(jié)要綜合空調(diào)冷風(fēng)量進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的配置，使其可以滿足消除余熱的實(shí)際需求。

在空調(diào)季節(jié)，利用冷風(fēng)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)營時(shí)段和公共區(qū)域的冷源共用，達(dá)到降溫的目的。在非運(yùn)營階段則可以根據(jù)設(shè)備的發(fā)熱量進(jìn)行分析，如基于設(shè)備發(fā)熱量為設(shè)計(jì)負(fù)荷40%進(jìn)行冷風(fēng)降溫系統(tǒng)風(fēng)量的設(shè)計(jì)分析。

基于強(qiáng)電設(shè)備房間、弱電設(shè)備房間的發(fā)熱量特征和地區(qū)環(huán)境溫度的特性進(jìn)行分析，強(qiáng)電設(shè)備房間和其他弱電設(shè)備房間，可實(shí)現(xiàn)共用室外機(jī)冷源的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)與機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的集成，而公共區(qū)負(fù)荷較大的區(qū)域利用全空氣系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境空氣處理。綜合室內(nèi)外的通風(fēng)溫度的不同變化，風(fēng)機(jī)利用變頻控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，基于負(fù)荷的具體變化進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整，達(dá)到降低通風(fēng)能耗的目的。

4 結(jié)束語

在地鐵車站設(shè)備管理用房中應(yīng)用多聯(lián)機(jī)空調(diào)與機(jī)械通風(fēng)集成系統(tǒng)可以有效提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，有效解決了傳統(tǒng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)存在的問題和不足，充分滿足了不同設(shè)備管理房間的個(gè)性化調(diào)節(jié)需求，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的性能，在根本上為地鐵車站設(shè)備管理用房的運(yùn)營管理提供了有效支持。