广州地铁一号线设备房分体空调改进方案研究

【摘 要】广州地铁一号线目前正在使用的分体空调数量大，其故障处理已占日常维保工作量的较大部分，如何减少空调故障率，提高该部分设备房的制冷系统的可靠性问题显得日发重要。

【关键词】地铁；设备；空调

为提高空调系统的可靠性，广州地铁在新线的设计原则中，通信设备房、信号设备房、主控设备房这三个重要设备房均设置多联空调作为备用冷源。而因建设较早，在原有的设计中一号线的重要设备房并未考虑备用冷源的设置问题，目前备用冷源是通过加装分体空调的形式实现。除此之外，因房内设备不断增加导致发热量增加，或部分设备房修改使用功能需新增空调等的原因，部分设备房如屏蔽门控制室，部分高低压室等，均加装了分体空调。因上述的原因，广州地铁一号线目前正在使用的分体空调数量大，其故障处理已占日常维保工作量的较大部分。如何减少空调故障率，提高该部分设备房的制冷系统的可靠性问题显得日发重要。

1 一号线分体空调安装及使用情况现状

一号线目前正在使用的分体空调数量达100台以上。为保证冷凝器良好的散热，室外机的安装位置必须通风良好，但分体空调内外机之间的冷媒管道长度是有所限制的，从压力损失的角度分析，可得到分体空调管道最大长度要求为：当室外机安装位置比室内机低时约为23米，当室外机安装位置比室内机高时约为21米。对于内部空间狭小且相对密闭的地铁站环境来说，室外机的安装地点选择是制约分体空调使用的一大难点。

当室外机安装在站台屏蔽门端墙门内设备房的人行走道上时，因该区域内风管、电缆线的管线较多，该区域内的高低压室、整流变室、蓄电池室等的设备房都需要把该房间的分体空调放置于此，因此室外机的安装空间狭小。加上隧道内的温度较高、粉尘较多，不仅导致空调机制冷效率下降、能耗增加，还会因冷凝器散热不良而造成的机组频繁故障。为保证冷凝器的通风冷却效果，同时方便对冷凝器的清洗检查，室外机不能紧贴墙壁或其他设备安装，因此安装位置离列车限界较近，室外机的维修清洗作业均需申请夜间作业进入轨行区内进行，导致故障修复时间增加，维修成本提高。

而当室外机安装在环控机房内时，因为环控机房内设计有新风、排风系统，且空间较大，可满足室外机的散热需求，维修电源、水源在机房内可较方便得到，相比安装于站台，在检修方面较为便利。但因环控机房位于设备区的边缘位置，在大部分车站中环控机房距重要设备房的距离较长，安装室外机铜管长度将达到25米至40米，安装长度超出一般分体空调要求的管长。如在这种情况下安装不仅机组的制冷效率下降，而且还会因为压缩机回油等原因出现较大的故障。

因上述原因，当分体空调作为重要设备房的备用冷源时，对于部分安装条件有限的车站，其可靠性并不强。而在分体空调作为主要制冷设备的设备房，分体空调需要全天24小时运行，设备的故障率大大增加，严重影响机组寿命及设备房内设备的运行安全。

2 改进方案研究

对于现存问题的解决，主要可从几个方面考虑。（1）寻找更合适的室外机安装地点，减少设备故障率；（2）增强集中空调的供冷能力，撤销分体空调；（3）参考新线设置多联机组替代分体空调，或与分体空调互为备用。针对一号线的具体情况，更换更好的室外机地点的可行性较小，而通过改造增加集中空调供冷能力取消分体空调后，重要设备房由单个系统供冷，系统可靠性将有所降低。所以本文将对加装多联机组的方案进行分析。

根据新线的设计原则，作为备用冷源的多联机组其室外机布置于车站地面或车站内排风道，且布置时应避开风道拐角等气流不稳定的地方。机组室外机满足在环境温度0～45℃，相对湿度20～98%、大背压（500Pa）的条件下，长期正常启动和运行。

管路的要求主要是室外机与室内机之间的落差、室内机之间的落差、第一分歧管后的最远配管长度及系统的最远配管长度。虽然多联机组最远的配管长度可达150米，但从节能的角度考虑，配置多联机组时仍需注意两个问题。首先，随着室内外机连接管的长度增加，其系统的制冷能力的衰减量也将会增大，配管长度要根据现场情况尽量缩短，而根据相关资料，最远配管长度不宜超过100米。另外，在相同的配管长度下，压缩机的能效比随室内负荷分布不均匀性的增加而降低，因此多联机系统应进行合理的分区，尽可能的保证同一空调分区的各室内负荷变化具有一致性特征。根据上述原则，现对一号线的一个站点的车控室一端进行安装多联机组的方案分析。

站厅区域内需加装的房间有通信设备房及电源室、信号设备房及电源室，此设备房昼夜负荷发热量基本一致，因为在个车站集中空调中均属于同一个系统，空调设备故障时需要同时开启多联机组，且考虑到该房间均为关键重要设备房，多联机系统系应相对独立不受其他系统的影响，所以此些房间单独设置一套系统，其室内机，室内机按照设计冷量的100%进行设置，室内机与室外机的容量比100%。

其余的设备房主要位于站台区域，如变压器室、开关柜室等，此类设备管理用房的负荷发热量昼夜相差较大，其夜间为昼间的46. 9%～60. 9%。若按白天高峰时负荷设置多联空调系统并不现实，系统过于庞大，投资费用偏大。因此多联机按照昼间负荷的65%进行设置。室内机与室外机的容量比100%。因各房间冷量相差较大，故在深化设计时需要考虑合理选择大负荷房间的室内机的制冷量及台数，降低系统的不均匀性，提高机组的能效比。

两个系统所涉及的设备房及其系统实际设置时，需根据具体的配管长度对冷量的损耗进行计算，再选取实际的机组制冷量。

经过实地的测量，两个系统的室内机均可放置于站厅层的排风道内。对于最远配管长度能满足少于100米的要求，而室内外机高度差、第一分歧管后最大配管长度等的管路的长度均能满足设备运行的要求。

通过改造，制冷系统主要可在以下方面可得到改进：

对于主要依靠分体空调作为主用冷源的蓄电池室、屏蔽门控制室，多联机组可替代作为主用冷源，使分体空调作为备用，即减少了设备的故障率及日常的维修成本，也提高的系统运行的可靠性。

对于主要使用小系统空调柜供冷，分体空调作为辅助或备用冷源的房间，多联机组可解决因配管长途过长而导致分体空调故障率高及能效低的问题。提高了重要设备房备用冷源的可靠性。

多联机组采用变频技术及数码涡旋压缩机，其能效比要高于分体空调，加上分体空调由于长管路导致的冷量损耗较大，改造后制冷系统的能耗将有所减少。

分体空调的单个房间独立控制，多联机组可安装集中控制器于车控室内，可便于车务或维修巡检人员对设备进行统一的开关控制及运行情况的确认，及时发现并处理故障。多联机组的室外机均位于空间相对较大的排风道内作业相对方便，且维修电源水源较容易取得。

3 结束语

对于目前分体空调在广州地铁一号线的大量应用中存在的问题，结合其余地铁线路的设计原则及一号线的现场实际情况，初步探讨了使用多联空调机组替代分体空调的方案来解决现存的分体空调管路过长、故障率高及维修不便等的问题，通过改造，可在维修成本及系统可靠性方面得到改善。

参考文献：

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