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1、建筑工程技术与设计建筑论坛2015 年 7 月上1741蒸发式冷凝直膨式空调系统在地铁中的应用探索黎元龙（中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043）【摘要】蒸发式冷凝直膨式空调系统在地铁站中的研究与发展 才刚刚起步。本文阐述了蒸发式冷凝直膨式空调系统在地铁中的 几种布置方式，通过节能分析，提出了该系统的优势，因此将蒸 发式冷凝直膨式空调系统应用于地铁车站成为可能。 【关键词】板管蒸发；冷凝式；中央空调；节能；引言 通过近 30 年在国内的研究推广，蒸发式冷凝技术日臻完善， 生产厂家不断涌现，早期的技术缺陷不断得到改进，目前在建筑 领域得到初步应用。但是，蒸发式冷凝直膨式空调系统作为一
2、种 新型技术，在地铁站中的研究与发展才刚刚起步。本文通过对蒸 发式冷凝直膨式空调系统在地铁站中的应用进行分析，为今后地 铁站的通风空调系统设计提供参考。 1. 蒸发式冷凝直膨式空调系统的工作原理 蒸发式冷凝是以水和空气作冷却介质，利用水的蒸发带走汽 态制冷剂的冷凝热。在结构形式上是将制冷剂冷凝过程与冷却水 冷却过程合二为一，省略冷却水从冷凝器到冷却塔的传递阶段； 充分利用水的蒸发潜热冷却工艺流体，在传热方式上，蒸发式冷 凝器以潜热传热为主，显热传热为辅。 直膨式是指冷媒在空调末端设备中直接蒸发，也就是取消了 传 统 意 义 上 的 冷 却 水 系 统。 该 系统的特点是功能集成性高、无需冷却水
3、塔、结构紧凑、控制方 便， 实现了冷媒在末端设备内直接蒸发，节省了冷却水循环系统， 提高了制冷的蒸发压力和温度，实现了节能效果。同时，减小了 空调系统设备在地铁车站内的占地面积。 2. 蒸发式冷凝直膨式空调系统在地铁中的应用分析 蒸发式冷凝直膨式空调系统主要分为蒸发式冷凝器、 压缩机、 蒸发器及送风机等重要部分。其中，蒸发器及送风机的组合，形 成蒸发式送风机组，即蒸发式冷凝直膨空调系统的末端部分；蒸 发式冷凝器、压缩机与蒸发式送风机组之间可以通过不同的拆分 组合， 形成不同的机组形式。 目前适合地铁的有以下几种机组形式， 分别进行介绍。 2.1 蒸发式冷凝制冷主机 + 蒸发送风机组 将蒸发式冷
4、凝器与压缩机组合设置，形成制冷整体机组，与 蒸发式送风机组之间采用冷媒铜管连接，形成蒸发式冷凝直膨式 空调系统。在地铁车站设计中，蒸发式送风机组部分通常布置在 新风道内，主要包括风机、过滤、净化、蒸发器等功能段；制冷 整体机组有高度的集成性以及结构紧凑的特点，它的布置较为灵 活。一般适合地铁车站的布置有三种方式，以下分别进行介绍。 1）布置在室外地面 制冷整体机组设置于室外风亭附近的地面，若风亭采用高风 亭，则设置于高风亭旁边；若风亭采用低风亭，则设置于新、排 风亭之间，很多城市出于景观的考虑，都会要求采用低风亭之间 的设置。缺点是压缩机位于机组上方，机组系统吸气压损大，造 成机组制冷量有一定
5、的衰减。根据测试报告，蒸发式送风机组与 制冷整体机组的垂直距离不大于 20 米，水平距离不大于 40 米的 情况下，机组的制冷量基本不会衰减。 2）布置在新、排风井底部 制冷整体机组可以设置在新、排风井底部，一侧从新风道进 风，一侧向排风道排热。由于很多地铁车站都设在城区或主街道 下，协调城市建筑的拆迁难度很大，造成设备布置相当困难，因 此将制冷整体机组布置在新、排风井底部成为可能。不仅节省了 建设投资，而且减少了对周边环境造成的噪声影响。 缺点是对新、 排风井的布置会有一定影响，需要增设强制排风。 3）布置在新、排风道内 制冷整体机组可以设置在车站排风道或者新风道内，同样对 车站排风道或新风
6、道的尺寸会提出一定要求，但如果采用沿风道 走向布置的方式，风道尺寸会适当加长。比较适合由于周边地形 因素的限制， 车站风道必须加长且风道可以加高的车站。 缺点是新、 排风道的布置会有一定影响，并且也需要增设强制排风系统。2.2 蒸发式冷凝器 + 蒸发压缩送风机组 将压缩机与蒸发式送风机组组合设置，形成蒸发压缩送风机 组，与蒸发式冷凝器之间采用冷媒铜管连接。蒸发压缩送风机组 主要包括风机、过滤、净化、蒸发器及压缩机等功能段，它与蒸 发式送风机组在地铁站内的布置与基本一致，蒸发式冷凝器的布 置与制冷整体机组差不多。与蒸发式冷凝制冷主机 + 蒸发送风机 组相比较，它对新风道的要求较高，对外的噪音影响
7、较小。 2.3 蒸发式冷凝器 + 压缩机组 + 蒸发送风机组 将蒸发式冷凝器、压缩机组、蒸发送风机组拆分设置，它们 之间均采用冷媒铜管连接。在地铁站内，蒸发式冷凝器可以布置 在风井底部或室外地面，压缩机组可以布置在空调机房内或风井 底部。优点是各功能段噪音值小，减小了空调系统设备在地铁车 站内的占地面积，机组对地形、机房条件适应性好。缺点是冷媒 铜管较长，压缩机的吸气、排气压损较大，对系统有一定的影响。 2.4 小结 通过对以上介绍可以看出，无论采用何种机组形式，都需要 在车站新风道内设置蒸发送风机组，在室外或者风道内设置蒸发 式冷凝器，在风道内设置时，需要通过强制排风手段将蒸发式冷 凝器排放
8、的热量带出车站，因此对车站风道尺寸需要提出一定的 要求。但是即使这样，对于车站外部地形适应性也较好，对车站 外部环境的影响也要小得多。因此，在地铁车站中以蒸发式冷凝 直膨式空调系统替代传统空调系统是有优势的。 3. 蒸发式冷凝直膨式空调系统的节能分析 蒸发式冷凝直膨式空调系统与地铁传统空调系统相比，有三 个方面的节能优势，其一是蒸发式冷凝器的节能，其二是蒸发式 冷凝器对压缩系统节能，最后是冷媒直接蒸发的节能。 3.1 蒸发式冷凝器的节能分析 蒸发式冷凝器是以水和空气为冷却介质，利用部分冷却水的 蒸发潜热带走气体制冷剂冷凝过程中所放出的热量。工作时，过 热的制冷剂蒸汽进入蒸发式冷凝器的顶部，冷却
9、水由水泵送至冷 凝器的上部，经喷头均匀地喷淋在冷凝器管组外表面，形成一层 很薄的水膜。高温制冷剂从冷凝器上部集管进入，分配给冷凝器 管组外表面放出热量。空气由风机送至冷却单元，冷凝器管内的 高温制冷剂气体首先将热量通过冷凝器管壁传给水膜，使水膜蒸 发，而水膜蒸发成为水蒸气时，就以潜热的方式把部分热量连同 水蒸气本身传给空气，由风机抽出；没有被蒸发的冷却水滴落到 下部的水箱内，供水泵循环使用。蒸发式冷凝器以潜热传热为主， 显热传热为辅，主要利用水蒸发吸收潜热传热热量，1kg 冷却水 只能带走 2535 kJ 的显热，而 1 kg 冷却水蒸发可以带走 2 450 kJ 的潜热。因此蒸发式冷凝器具有
10、显著地节能效果。 3.2 蒸发式冷凝器对压缩系统节能分析 制冷压缩机是制冷系统的核心部件，它是决定蒸汽压缩式制 冷机组能力大小的关键部件。在制冷系统的内在参数中，对制冷 机性能影响最大的是冷凝温度和蒸发温度，制冷剂过冷度和压缩 机吸气温度对制冷系数的影响相对较小。三种冷凝方式下冷凝温 度分别为：蒸发式冷凝温度 t k，水冷式冷凝温度 tk ，风冷式冷 凝温度 t k ，三种冷凝方式制冷原理简图。（下转 1603 页）建筑工程技术与设计房地产业2015 年 7 月上1603如何在房屋建筑设计中体现节能环保于维（眉县住房和城乡建设局722300）【摘要】 房屋建筑是人类生活的一个重要居住场所和生活
11、之地， 同时，房屋建筑也是一个巨大的能源资源消耗行业。本文将通过 目前我国房屋建筑设计的现状出发，分析我国房屋建筑设计的节 能问题，并提出科学合理的节能措施国房屋建筑设计及节能环保 发展现状 房屋建筑作为国计民生的主要载体之一， 是经济发展、 社会进步的重要标志。近年来，城市化进程的不断加快，城市住 宅的发展趋势呈现出数量稳定增长、 质量不断提高、 设备逐步完善， 还逐步发展建设出具有特色的住宅。 【关键词】房屋建筑节能设计一、 近年来，众多房屋建筑在进行设计规划时过多的注重房 屋建筑的外在造型以及外观，把注意点集中在与房屋建筑配套的 相关工程建设和房屋建筑的绿化景观设计上，在某种程度上忽略
12、了房屋建筑和周边环境的协调性，没有综合地区的地理、社会、 环境、 人文等信息。 有些规划经常忽视房屋建筑方位朝向的最佳点， 房屋建筑的光照条件和通风情况没有做到很好的设计。尤其在房 屋建筑的节能设计上，规划力度不足，深度不深，容易在房屋建 筑在结构、安全上出现一些隐患问题。房屋建筑节能是一项非常 复杂的系统工程，包括了本体技术、建筑用材和热环境用设备等 多个方面。这也成为国内建筑节能不够力度，耗能大的重要原因。 虽然我国在上世纪八十年代就开始高度重视建筑节能、改善居住 条件等问题，但事实上，这些设计方法、设计理念和相应的规范 标准也没有得到确实的贯彻。目前我国建筑设计的节能设计与发 达国家相比
13、，差距甚远。其原因有多方面，主要由于房屋建筑节 能设计本身的复杂性和困难性，还有就是城市化进程中我国建筑 业发展现状。 二、房屋建筑节能设计的必要性和重要性 我国是 世界上每年新建建筑量最大的国家 , 每年 20 亿平方米新建面积 , 相当于消耗了全世界 40% 的水泥和钢材 , 同时每年产生数以亿计 的建筑垃圾 , 给中国乃至世界带来巨大的环境威胁。而且，我国 能源、土地、水、原材料等资源严重短缺而实际利用效率却很低、 环境污染严重且仍在不断加剧。 二、源短缺的压力，“节能建筑”、“绿色建筑”成为当 前受关注的话题。节能建筑就是环保建筑，充分利用阳光、雨水 等可再生能源，最大限度的节电节水，
14、大力发展绿色节能建筑是 中国建筑业未来发展的方向。事实表明，我国加大建筑节能设计 工作刻不容缓。 建筑是用能大户，建筑节能是发展建筑业的需 要。在经济发展步伐加快的同时，房屋建筑所消耗的能源比例也 逐年呈上升趋势，为了降低房屋建筑消耗能源量，最关键的举措 在于做好房屋建筑节能设计工作，建设节能型房屋建筑，这也是 “十一五”规划和科学发展观的客观要求。同时，随着国家经济 的发展，人们生活水平提高，住房条件不断地改善，居民对于建筑的设计不仅考虑美观舒适， 还关注设计个性以及 “以人为本” “环 保节能”方面。 门窗节能设计 对于建筑门窗来说，门窗的气密性和保温性是 房屋建筑关注的重点。目前我国的节
15、能标准对户门的保温作了明 确规定，降低门窗的传热系数、改善门窗保温效果，加强户门和 阳台的保温等。传统设计中要求的单玻实腹钢窗因为保密性和气 密性都比较差。对于门窗气密性来说， 通过设置泡沫塑料密封条， 使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙 可用弹性松软型材料、弹性密闭型材料、密封膏以及边框设灰口 等密封；框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、 回风槽等；扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等； 扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。 对于门窗保温性来说， 户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙 烯板或岩棉板，以增加其绝热性能；窗户最好
16、采用钢塑复合窗和 塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷、热桥，可设置双玻璃或三 玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻 三、太阳能的设计 太阳能作为一种天然的绿色能源，是 21 世纪居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。就我国现阶段来 看，煤、电、油的供应紧张，而太阳能作为新能源，应该由“补 充能源”向“替代能源”发展。特别在建筑太阳能热水器的应用， 得到了众多户主的赞扬。然而，目前我国太阳能热水器表现为一 家一户的零散安装，整体上影响了建筑结构、热水温度不稳定等 因素。所以，将太阳能利用装置纳入到建筑设计规范当中，在设 计时将太阳能热水器设备纳入到建筑设计之中预留太阳能设置位 置，特别是在厨房卫生间内。如果太阳能热水器能够充分加以推 广应用，就可以大大节省常规能源，也是
