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浅谈铁路中型客运站新增空调系统方案设计

2012-06-04杜震

城市建设理论研究 2012年13期
关键词:风冷螺杆冷却塔

杜震

摘要:以某中型铁路客运站新增空调系统为例,对热泵型风冷模块机组与水冷螺杆机组空调系统在项目初投资、运行费用、维护管理等方面进行比较,阐述了两种系统的优缺点。

关键词:热泵型风冷模块机组水冷螺杆机组

引言:

笔者近期接触了几个中铁路客运站新增空调系统的方案设计,这些项目存在以下共同点:1、客运站房使用年限较长,多数为九十年代初建成投入使用;2、站房建筑面积在5000平方米左右,由旅客用房(候车厅等)、业务用房(售票厅等)、管理用房(调度室等)、行政用房(办公室等)、商业用房和众多通道组成。3、客运站房没有中央空调设备。综上所述,笔者选取一典型中型客运站为例。

一、工程概况:

该铁路客运站为既有站房,始建于1996年,建筑面积5500平米,其中站内空调区域面积4000平米。在确定冷热源系统前,我们对该站周边情况进行了仔细调查。

1.1周边情况调查

(1)天然气管线:火车站站区南侧有可利用的天然气管线。

(2)市政供热管网:火车站站区附近没有可以利用的市政供热管网。

(3)电力:火车站站区东侧有10 kV 配电所一座。

1.2建筑特点

火车站站房建筑属于公共高大空间建筑,建筑面积5500平米,分两层,一层层高7.5米,由第一候车厅、售票厅组成。二层层高6.5米,由第二、第三候车厅组成,候车厅及售票厅总面积约4000平米。候车厅围护结构采用玻璃幕墙,通透性较强。厅内人员聚集密度及波动性大,特别在重大节日期间。站房建筑通过众多开放通道与室外环境贯连相通,室内负荷受渗透风影响较大。候车厅两侧为办公及其他用房,面积为1500平米,办公用房均已安装单体冷暖空调。

二、方案设计:

该站作为中型公共交通建筑,在其能源供应方式的选择上,应考虑高效、先进、可靠、经济的能源供应方式。基于以上考虑,结合车站周边条件,笔者推荐两种方案进行比选。方案A:热泵型风冷模块机组+末端送风设备;方案B:水冷螺杆机组+末端送风设备+冷却塔+燃气锅炉。

2.1空调负荷设计标准:

候车厅、售票厅夏季空调冷负荷指标取240W/m2,制冷面积约4000 m2,总冷负荷为960KW。

冬季单位热负荷指标取150W/m2,制热面积约4000 m2,总热负荷为600KW。

2.2方案说明:

方案A:热泵型风冷模块机组+末端送风设备。主要设备包括热泵型风冷模块机组8台,制冷量135KW/台,制热量148KW/台,末端送风设备为16台。

方案B:水冷螺杆机组+末端送风设备+冷却塔+燃气锅炉。主要设备包括水冷螺杆机组6台,制冷量160kW/台,冷却塔一座,冷却水泵两台(一用一备),冷冻水泵两台(一用一备),末端送风设备20台,1吨燃气锅炉一台。

三、方案比选:

3.1初投资比较:

比较项目 方案A热泵型风冷模块机组

空调系统 方案B水冷螺杆机组空调系统

系统组成 热泵型风冷模块机组+末端

送风设备 水冷螺杆机组+冷却塔+冷却水泵+冷冻水泵+燃气锅炉

总冷负荷 960KW 960KW

总热负荷 600KW 600KW

设备造价 195万元 165万元

主机房 无需主机房,无冷却水系统 需要主机房,面积为200平米,造价40万元

电力设备费 18万元 18万元

总初投资 213万元 223万元

分析结果:从总初投资比较,方案A略少于方案B,而且方案A无需增加主机房,节省了空间。

3.2运行费用分析比较:

计算条件:电费按1元/Kwh。夏季按90天,冬季按120天计算(每月以30天计算,每天间歇工作时间按12小时计算),空调同时使用率取0.8,机组运行率取65%。

(1)方案A热泵型风冷模块机组空调系统:热泵型风冷模块机组8台,机组制冷功率49KW/台,制热功率48KW/台,末端送风设备16台,功率7KW/台。冬季开启四台。

夏季运行费用:90×12×1×(49×8+7×16)×0.65×0.8=283046.4元=28.3万元。

冬季运行费用:120×12×1×(48×4+7×16)×0.65×0.8=227635.2元=22.76万元。

全年总运行费用:28.3+22.76=51.06万元。

(2)方案B水冷螺杆机组空调系统:水冷制冷机组6台,制冷功率52kW/台,冷却塔水泵功率15KW,冷冻水泵功率22 KW,补水泵功率4 KW,末端送风设备20台,功率4 KW/台,冬季采用燃气锅炉供热。

夏季运行费用:90×12×1×(52×6+15+22 +4+4×20)×0.65×0.8=24.32万元。

冬季运行费用:燃气锅炉燃气消耗量取127m3/h,天然气价格取3元/m3。

天然气费用:120×12×3×127×0.65=356616元=35.66万元。

其他费用:120×12×1×(4×20+11)×0.65×0.8=6814.0元=6.81万元。

全年总运行费用:24.32+35.66+6.81=66.79万元

分析结果:夏季制冷运行费用方案A高出方案B约16.7%,但是从全年运行费用比较,方案A明显低于方案B。

3.3其他优缺点比较:

(1)热泵型风冷模块机组的优点:系统结构简单,安装空间小,尤其适用于水源缺乏区域。同时省去了冷却塔冷却水泵和冷却水系统,从而节约了冷却水系统投资和运行费用,无须专用机房,可直接安装在屋顶或室外空间。机组可以模块组合,能量可以按照需要的负荷启动相应的机组数量,从而实现能量自动调节,可以根据运行时间启动机组,如果其中一套系统有故障,不会影响其它系统的正常运行,而且可不停机进行维修,整个空调系统不会受到影响,可靠性强。主机集中控制,电脑自动调节每个模块的运行时间,机组的使用寿命长。

缺点:在寒冷地区(气温低于-10°C)制热时要配置电辅助加热设备,每年都必须进行一次检修及设备清洗,室外机噪音较大。

(2)水冷螺杆机组空调系统必须配冷却塔,对于开式冷却循环水系统,由于冷却水吸收热量后,与空气接触,CO2逸入空气中,水中溶解氧和浊度增加,造成冷却循环水系统4大问题:腐蚀、结垢、菌藻滋生及污泥。如果不对水质进行处理将严重损坏制冷设备,大幅度降低热交换效率,造成能源的浪费。因此,对系统水进行缓蚀、阻垢、杀菌灭藻处理是十分重要的。水冷螺杆机组空调系统一定要安装电子水处理仪,不然散热效率衰减太大,使用时间越长,系统的效果越差,每年的水处理成本高,效果不可能达到100%的除垢。冷却循环水水质是关键。

(3)水冷螺杆机组初投资就主机设备而言,比风冷模块机组少。但加上冷却塔和机房等,两种方案初投资差别不大。就全年运行来说, 水冷螺杆机组空调系统+燃气锅炉的运行费用要比热泵型风冷模块机组空调系统大的多。

(4)热泵型风冷模块机组微电脑智能化控制,无需专人管理,而水冷螺杆机组/需要专业技术人员管理,而且热泵型风冷模块机全年维修保养费用约为水冷螺杆机组式或燃气锅炉的一半。

四、总结:

综合以上几个方面,两种方案唯有方案A热泵型风冷模块机组空调系统既能制冷又能制热,制冷制热效率高,占用空间小,环保节能,初投资及运行费用低,因此在该中型铁路客运站使用热泵型风冷模块机组空调系统经济实用,切实可行。

参考文献

1.陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版).北京: 中国建筑工业出版社.2008;

2.暖通空调新技术设计实例图集.中国建材工业出版社.2003。

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