CN106839220A - 一种开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统，其包括蒸发冷凝器、压缩机、空调机房、蒸发冷凝机房以及与外界连通的进风道和排风道。本发明的直膨式蒸发冷凝空调系统蒸发侧和冷凝侧均通过制冷剂直接膨胀换热，且充分利用开式模式下空调季与过渡季的新排风特点，比如：在空调季小新风工况下利用室外新风参与蒸发冷凝；在空调过渡季工况下则利用车站的部分排风参与蒸发冷凝；因此，本发明的直膨式蒸发冷凝空调系统不仅可以解决地铁车站设置冷却塔困难的问题，还能降低地铁车站的空调系统的运行能耗。

Description

一种开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统

技术领域

本发明涉及一种地铁车站空调系统，尤其是在地铁开式隧道通风模式下，采用直接膨胀式蒸发冷凝空调系统代替传统电制冷冷水系统的节能空调方式。

背景技术

目前各城市已建、在建及在设计线路地下地铁车站，通常设置冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、空调器组成传统的空调系统对地铁车站进行供冷。冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵设置于地铁车站内部的冷水机房内，空调器设置于空调机房，冷却塔设置于地铁车站风亭附近(下沉式、地面放置和高风亭顶端)，冷水机组冷凝器、冷却水泵和冷却塔组成冷却水循环系统，冷水机组蒸发器、冷冻水泵、空调器组成冷冻水循环系统，冷水机组内的蒸发器、冷凝器、压缩机及膨胀阀等装置组成制冷剂循环系统。

随着地铁线网规划的覆盖密度不断增加，在中心城区的线路和站点越来越多，如何将地铁工程与城市环境的协调有机结合是目前地铁建设中日益突显的问题。针对通风空调系统，对城市环境有影响的设备是风亭和冷却塔，冷却塔对环境产生影响包含噪声、排风和景观等方面。目前最常用的方式是采用下沉式冷却塔，并控制冷却塔与周边敏感建筑的间距来达到噪声和景观的要求。对于设置冷却塔条件紧张的地铁车站，目前的处理措施是采用消声设备将冷却塔围闭，但该措施增加造价的同时也降低了冷却塔的效率。

南方地区空调季长，过渡季和通风季短，一般地铁车站采用站台门将站台与隧道隔断，隧道内部空气通过风机、风道、风亭等设施与外界大气进行空气交换(以下简称“开式运行模式”)，隧道内部空气基本与地铁车站隔断。该模式下，空调季地铁车站一般采用一次回风空调系统，仅补充少量满足卫生需求的新风，具有空调季排风量小，排风温度较高的特点；当室外空气焓值低于室内焓值的过渡季，一般采用全新风空调模式，车站排风全部通过排风道排出室外，此时排风具有排风量大，排风温度较低的特点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统，该开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统在于解决城市中心城区地铁车站设置冷却塔存在征地困难、噪声超标、排风卫生不达标和景观不协调等问题。

基于此，本发明提出了一种开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统，其包括空调机房、蒸发冷凝机房、蒸发冷凝器、压缩装置、采用制冷剂直接蒸发冷却的空调器以及与外界连通的进风道和排风道，

所述蒸发冷凝机房内安装有蒸发冷凝器和压缩装置；

所述空调机房内安装有空调器；

所述蒸发冷凝机房设置在所述进风道与所述排风道之间；

所述蒸发冷凝器、压缩装置以及空调器之间通过管道依次相互连接成一个空调制冷循环回路，并与所述进风道和排风道共同形成以满足地铁车站公共区和设备管理用房的空调需求的直接膨胀式蒸发冷凝空调系统。

所述进风道与蒸发冷凝机房之间设置有连通进风道与蒸发冷凝机房并控制室外新风进入蒸发冷凝机房的第一风阀；

所述排风道与蒸发冷凝机房之间设置有连通排风道与蒸发冷凝机房并控制车站排风进入蒸发冷凝机房的第二风阀；

所述排风道内设置有控制车站排风的第三风阀；

通过不同风阀的开闭，实现以下不同空调工况下的切换：

当处于车站空调季时，开启第一风阀和第三风阀，同时关闭第二风阀，这时，室外新风通过所述进风道经第一风阀引入所述蒸发冷凝机房，与所述蒸发冷凝器进行换热后，再与经过第三风阀的车站排风一起从所述排风道排出车站外；

当处于车站空调过渡季时，开启第二风阀，并调节第三风阀，关闭第一风阀，再利用一部分车站排风，经第二风阀进入所述蒸发冷凝机房，与蒸发冷凝器进行换热后，再与经过第三风阀的其余排风一起从排风道排出车站外。

可选的，所述进风道上设有与外界连通的新风竖井。

可选的，所述排风道上设有与外界连通的排风竖井。

可选的，所述管道包括液管和气管，所述蒸发冷凝器的输出端与所述空调器的输入端通过所述液管连接，所述空调器的输出端、压缩装置和蒸发冷凝器的输入端之间依次通过所述气管连接形成一个空调制冷循环回路。

可选的，所述蒸发冷凝器包括排风机、循环水泵和布水器，所述排风机与所述排风道连通，与外部水管连接的所述循环水泵与所述布水器连接。

可选的，所述液管上安装有节流膨胀装置。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明主要是利用所述蒸发冷凝器、压缩装置以及空调器之间通过管道依次相互连接成一个空调制冷循环回路，并与所述进风道和排风道共同形成以满足地铁车站公共区和设备管理用房的空调需求的直接膨胀式蒸发冷凝空调系统，解决了在城市中心城区冷却塔设置困难，充分利用地铁隧道通风空调开式运行模式特点，有效解决空调季、过渡季不同空调负荷、不同新排风量下蒸发冷凝器散热问题，并减少了制冷空调系统的换热损失，可相应提高蒸发温度，缩小制冷空调系统规模，以提高空调系统制冷效率，减少地铁空调系统能源消耗。

附图说明

图1为本发明的直膨式蒸发冷凝空调系统的原理图；

图2为本发明的直膨式蒸发冷凝空调系统平面布置示意图；

图3为本发明空调季工况下气流组织图；

图4为本发明过渡季工况下气流组织图。

附图标记说明：

1、空调机房；2、蒸发冷凝机房；3、蒸发冷凝器；31、排风机；32、循环水泵；33、布水器；4、压缩装置；5、空调器；6、进风道；61、新风竖井；7、排风道；71、排风竖井；8、管道；81、液管；82、气管；9、第一风阀；10、第二风阀；11、第三风阀；12、节流膨胀装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2至4所示，本发明优选的一种开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统，其包括空调机房1、蒸发冷凝机房2、蒸发冷凝器3、压缩装置4、采用制冷剂直接蒸发冷却的空调器5以及与外界连通的进风道6和排风道7，

所述蒸发冷凝机房2内安装有蒸发冷凝器3和压缩装置4；

所述空调机房1内安装有空调器5；

所述蒸发冷凝机房2设置在所述进风道6与所述排风道7之间，

所述蒸发冷凝器3、压缩装置4以及空调器5之间通过管道依次相互连接成一个空调制冷循环回路，并与所述进风道6和排风道7共同形成以满足地铁车站公共区和设备管理用房的空调需求的直接膨胀式蒸发冷凝空调系统。

进一步的，如图1至4所示，在本发明中的所述进风道6与蒸发冷凝机房2之间设置有连通进风道6与蒸发冷凝机房2并控制室外新风进入蒸发冷凝机房2的第一风阀9；

所述排风道7与蒸发冷凝机房2之间设置有连通排风道7与蒸发冷凝机房2并控制车站排风进入蒸发冷凝机房2的第二风阀10；

所述排风道7内设置有控制车站排风的第三风阀11；

通过调节不同风阀的开闭，实现以下不同空调工况下的切换：

当处于车站空调季时，开启第一风阀9和第三风阀11，同时关闭第二风阀10，这时，室外新风通过所述进风道经第一风阀9引入所述蒸发冷凝机房2，与所述蒸发冷凝器3进行换热后，再与经过第三风阀11的车站排风一起从所述排风道7排出车站外；

当处于车站空调过渡季时，开启第二风阀10，并调节第三风阀11，关闭第一风阀9，再利用一部分车站排风，经第二风阀10进入所述蒸发冷凝机房2，与蒸发冷凝器3进行换热后，再与经过第三风阀11的其余排风一起从排风道7排出车站外。

具体如下：

当处于车站空调季时，地铁车站一般采用一次回风空调系统，仅补充少量满足卫生需求的外界的空气，具有空调季排风量小，排风温度较高的特点，这时本发明的进风道6和排风道7过风能力处在闲置状态；本发明则开启第一风阀9和第三风阀11，同时关闭第二风阀10，使得外界的空气被引入到蒸发冷凝机房2，满足与蒸发冷凝器3的冷凝散热需求，经过蒸发冷凝器3排放的空气最后与地铁车站的排风一起从排风道7排出，充分利用进风道6和排风道7过风能力，此时室外新风温度相对于排风温度低，蒸发冷凝的效率高。

当处于车站空调过渡季时，这时室外的空气焓值低于室内焓值，车站空调采用全新风运行，车站排风全部通过排风道排出室外，此时排风具有排风量大，排风温度相对较低的特点，这时则利用开启第二风阀10，并调节第三风阀11，关闭第一风阀9，再利用一部分车站排风，经第二风阀10进入所述蒸发冷凝机房2，与蒸发冷凝器3进行换热后，满足与蒸发冷凝器3的冷凝散热需求，经过蒸发冷凝器3排放的空气最后与地铁车站的另外一部分的车站排风一起从排风道7排出，此时蒸发冷凝器无需启动自带的排风机31，既能满足蒸发冷凝器散热需求，又能降低空调系统耗电量；

进一步的，如图1至4所示，所述管道8包括制冷剂液管81和制冷剂气管82，所述蒸发冷凝器3的输出端与所述空调器5的输入端通过所述液管81连接，所述空调器5的输出端、压缩装置4和蒸发冷凝器3的输入端之间依次通过所述气管82连接形成一个闭合的制冷循环回路；所述蒸发冷凝器3包括排风机31、循环水泵32和布水器33，所述排风机31与所述排风道7连通，与外部水管连接的所述循环水泵32与所述布水器33连接；所述液管81上安装有节流膨胀装置12，蒸发冷凝器3中高压的液态制冷剂，通过液管81输送至节流膨胀装置12，将高压的制冷剂节流膨胀为低压的液态制冷剂，并调节进入空调器5的流量，低压的液态制冷剂在空调器5的换热器中蒸发吸热变成蒸汽，然后通过气管82由制冷剂压缩机器4吸入蒸汽完成压缩，制冷剂蒸汽压力提高，容积缩小，变成高温高压蒸汽，再次进入蒸发冷凝器3冷凝，如此循环完成制冷循环，这样可以省却冷却水系统和冷冻水系统及对应的循环水泵，减少了换热次数，相应减少了换热损失；同时由于空调器5采用制冷剂直接蒸发冷却空气，代替了冷冻水，在相同的送风温度下，在空调器5中的蒸发温度可比在冷水机组中蒸发器的蒸发温度提高，从而提高制冷系统效率；同时，当空调器5的负荷变化时，还可以及时根据蒸发温度调节制冷剂压缩器4的功率和制冷剂流量，实现按需供冷，减少空调系统的无效损失。

进一步的，如图2至4所示，所述进风道6上设有与外界连通的新风竖井61，主要是便于进风道6的进风；所述排风道7上设有与外界连通的排风竖井71，主要是便于排风道7的排风；

例如，当处于空调季时，这时开启第一风阀6和第三风阀8，关闭第二风阀7，再开启排风机31，使得第一风道和第二风道畅通，此时，将外界的空气从进风道6经第一风阀6引入蒸发冷凝机房3，并开启循环水泵32，通过布水器33将循环水均匀地喷洒在蒸发冷凝器3的换热器表面，与引入的外界的空气作用下进行蒸发换热，将换热器内的高温高压的气态制冷剂冷凝成液体，与蒸发冷凝器3换热后高温高湿的排风与经过第三风阀8的地铁车站排风一起从排风道7、排风井51排出室外；

当处于车站空调过渡季时，由于外界的空气温湿度较低，这时大量引入外界的空气，此时地铁车站排风风量大，温度低，开启第二风阀7，并调节第三风阀8，关闭第一风阀6，还关闭排风机31，利用地铁车站一部分排风，经第二风阀7旁通进入蒸发冷凝机房3，并开启循环水泵32通过布水器33将循环水均匀地喷洒在蒸发冷凝器3的换热器表面，在地铁车站排风的作用下蒸发，将换热器内的高温高压的气态制冷剂冷凝成液体，与蒸发冷凝器3换热后与经过第三风阀8的其余排风一起从排风道7、排风井51排出地铁车站外。

综上所述，本发明主要是利用所述蒸发冷凝器3、压缩装置4以及空调器5之间通过管道8依次相互连接成一个空调制冷循环回路，并与所述进风道6和排风道7共同形成以满足地铁车站公共区和设备管理用房的空调需求的直接膨胀式蒸发冷凝空调系统，解决了在城市中心城区冷却塔设置困难，充分利用地铁隧道通风空调开式运行模式特点，有效解决空调季、过渡季不同空调负荷、不同新排风量下蒸发冷凝散热问题，并减少了制冷空调系统的换热损失，可相应提高蒸发温度，缩小制冷空调系统规模，以提高空调系统制冷效率，减少地铁空调系统能源消耗。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统，其特征在于，包括空调机房、蒸发冷凝机房、蒸发冷凝器、压缩装置、采用制冷剂直接蒸发冷却的空调器以及与外界连通的进风道和排风道，

所述蒸发冷凝机房内安装有蒸发冷凝器和压缩装置；

所述空调机房内安装有空调器；

所述蒸发冷凝机房设置在所述进风道与所述排风道之间，

所述蒸发冷凝器、压缩装置以及空调器之间通过管道依次相互连接成一个空调制冷循环回路，并与所述进风道和排风道共同形成以满足地铁车站公共区和设备管理用房的空调需求的直接膨胀式蒸发冷凝空调系统。

2.如权利要求1所述的开式隧道通风模式下直膨式蒸发冷凝空调系统，其特征在于，

所述进风道与蒸发冷凝机房之间设置有连通进风道与蒸发冷凝机房并控制室外新风进入蒸发冷凝机房的第一风阀；

所述排风道与蒸发冷凝机房之间设置有连通排风道与蒸发冷凝机房并控制车站排风进入蒸发冷凝机房的第二风阀；

所述排风道内设置有控制车站排风的第三风阀；

通过不同风阀的开闭，实现以下不同空调工况下的切换：

当处于车站空调季时，开启第一风阀和第三风阀，同时关闭第二风阀，这时，室外新风通过所述进风道经第一风阀引入所述蒸发冷凝机房，与所述蒸发冷凝器进行换热后，再与经过第三风阀的车站排风一起从所述排风道排出车站外；

当处于车站空调过渡季时，开启第二风阀，并调节第三风阀，关闭第一风阀，再利用一部分车站排风，经第二风阀进入所述蒸发冷凝机房，与蒸发冷凝器进行换热后，再与经过第三风阀的其余排风一起从排风道排出车站外。