地铁专用组合式空调机的研制开发

1 研制背景

地铁是大城市立体交通体系的重要组成部分，其空调系统耗能巨大，因此开发一种节能省电的空调系统对地铁空调系统节能具有重要意义。

单元式空调机夏天制冷降温，冬天热泵或电加热升温，仅对空气温度进行调节。随着工业生产发展及人民生活质量的提高，一些空间较大的场合对空气的要求不仅仅局限于简单的降温调节，开始要求大风量大冷量，并且提出了新风、湿度、洁净等要求，普通空调机无法满足这种需求。在这种情况下研制开发了专门应用在大型场合的组合式空调机组,能很好地满足这些特殊要求，风量从4000～200 000m ³ /h甚至更高，冷量也达到了上千千瓦，并加载了特殊的功能,如过滤段、加热段、加湿段、均流段、热回收段、消声段、杀菌段等。不同的功能段组合能使组合式空调机适应不同的应用场合，且组合式空调机具有结构紧凑、外形美观、安装维修方便、整机刚性好及漏风率低等特点，使其广泛应用于大型工业或商用集中空气处理系统。但正是因为其丰富的功能和大风量、大冷量的特性，也使组合式空调机有了很明显的缺点，比如电费暴涨、体积庞大，占地和空间巨大等问题，而地铁空气处理较之一般的公共场合更为特殊，所以传统的地铁用空调也加剧了以上能源和空间问题。

首先，传统的地铁通风、空调系统,有独立的区间送排风系统，主要解决区间火灾时的通风和排烟(注：区间是指地铁两站之间的区域)；车站和站台配套集中通风、供冷系统，其中包括组合式空调机和回/排风机。其工作原理大概如下：夏季，回风机从站台抽风，部分回风排走，另一部分回风送到传统地铁用空调机上进行集中处理，然后通过风道送到车站和站台等供冷区域。过渡季节时，通过切换阀门，传统地铁用空调机直接引进新风，送到车站内。事故火灾时，回/排风机排烟；车站管理用房配独立的通风、空调系统。

以上通风、空调系统为目前国内绝大部分地铁站建设中采用，对于这种需要大冷量的场合，普通地铁空调系统也会跟普通的组合式机组一样，存在耗电量巨大，占地面积大，送风阻力大，风机耗功大等问题。

地铁专用组合式空调机组，正是在这个背景下孕育而成的，由于其能有效地降低机组的能耗，合并事故风路系统与送回风路系统，简化了设计又节省了机房空间，一体化设计加上内部采用可开启门式表冷器、过滤器自动清洗装置、高效消声器、挡水板等部件，提高了机组截面风速，使机组更加紧凑，所占空间更小。

2 地铁专用组合式空调机

2.1 地铁专用空调系统工作原理

地铁专用组合式空调机引入新概念“可开启门式表冷器”，在城市地区，一年内供冷时间一般只占全年的1/4～2/3，而过渡季节不供冷，使用全新风送风的时间较长，所以表冷器设计成开启门式，供冷时闭合，而过渡季节时，表冷器就全开，新风进过滤后直接送出，这样一来就可以减小风阻，降低电机的耗功率，有效地达到节能的目的。

地铁通风、空调新型多功能设备集成系统是在针对传统地铁空调系统不足之处的基础上开发出来的，主要将传统的事故风路系统和送回风路系统合二为一，充分利用了事故风机，简化了系统设备。其主要由以下几部分组成：事故送/排风风道，同时也是空调送/排风风道，事故风机，也是送回风风机。该系统中轴流风机、可开启门式表冷器、带自动清洗装置的过滤网和消声器全部安装在风道内，不配独立的末端设备。机组冷冻水由水冷冷水机提供。

其工作原理如下：供冷时，表冷器闭合，送排风风道尾部风阀闭合，送排风风道之间的连通风阀打开，事故风机(回风机)从区域内吸风，回风进过滤和表冷处理后由另一台事故风机(送风机)送到站内。过渡季节时，风道尾部风阀打开，连通风阀闭合，表冷器打开，送风机送新风，排风机排风。当发生火灾事故时，或过渡季节时，风道尾部风阀打开，连通风阀闭合，表冷器打开，排风风机排风，送风机反转，也排风。

2.2 创新技术

(1) 采用最新研制的可开启门式表冷盘管，在不需要使用盘管的过渡季节，盘管全开，新风进入过滤后直接送出，这样一来就可以减小风阻，降低电机的耗功率，有效地达到节能的目的；

(2) 将传统的区间送排风系统及车站及站台配套集中通风、供冷系统，包括  组合式空调机  和回/排风机合二为一，充分利用了事故风机，简化了系统设备；该系统中可开启门式表冷器、过滤网和消声器全部安装在风道内，不配独立的末端设备；

(3) 考虑到地下空间资源宝贵，一体化设计加上内部采用自动清洁滤网装置、高效消声器、挡水板等部件，提高了机组截面风速，使机组更加紧凑占用空间更小；

(4) 机组面板及底座等部件采用防潮防腐处理工艺，大大提高了机组在潮湿环境下的使用寿命和性能；

(5) 采用新型防冷桥的复合铝合金型材，保证机组在进出风温差大的情况下，外表面不会凝露。采用双重特殊密封箱体，并采用获得实用新型专利的柜板连接件设计，保证箱体不漏风；

(6) 地铁专用组合式空调机电控系统采用恒温恒湿型机组对空气温湿度控制的调节模式，满足工程的需求，而且能在节能、统一运行管理等多方面带来很多优点。采用PLC(可编程逻辑控制器)实现全自动控制，具有以下一些特点：可靠性高、使用方便、功能强大、容易维护、易于扩展及外部连接，可预留接口和通讯协议与控制室联系，实现远程控制。机组配置的操作显示器采用全中文显示，简单易用。PLC可以实现以下一些功能：温度、湿度的自动精确控制，机组的开停控制，风机的开停连锁控制，各种保护措施(风机电机过载、欠风、过滤器堵塞等)和故障报警，PID控制，定时开停控制。

机组的运行参数可以现场修改，但配置了三重密码保护，以防误操作和恶意操作，确保安全性。

3  研制总结及疑难解析

样机选取80000m ³ /h风量的地铁专用组合式空调机进行型式试验，外形结构如图1所示。在样机ZK试制过程中，在性能、结构、工艺、运输、试验等方面出现的技术问题都经研究解决。

         

图1　组合式空调机外型结构(单位：mm )

(1) 可开启门式表冷器的集水管部件的连接问题，采用特别定制的软性连接管。

(2) 表冷器接水板和挡水板接水盘也因为结构不同，导致连接和密封困难，最后采用了阶梯连接方案解决了问题。

(3) 样机试制中出现一些安装的公差匹配问题，通过更改设计图纸可以满足生产工艺及总装要求。

(4) 地铁专用组合式空调机在设计、试制、运转、试验过程中针对一些不足之处都作相应改进，使产品质量更加有保证。

(5) 制订了企业产品标准，为今后批量生产保证质量提供依据；

(6) 完成了批量生产所必须的技术文件：图纸、工艺、说明书、出厂文件等，保证生产时产品质量稳定。

本产品在完成样机试制测验等过程后，经小批量生产投入市场，已在大型市政地铁工程中获得使用。经过一段时间的跟踪运行，机组性能完全满足地铁工程要求，取得了令人满意的效果。

4 结语

地铁专用组合式空调机组主要应用在地铁的空调通风和空气处理场合，同时也可应用在有节能需求的各种商业大厦、超市、影剧院、宾馆以及办公大楼等商用及民用大中型公共建筑的舒适性空调中。

地铁专用组合式空调机作为一款新型健康节能空调产品，其独创性设计新颖可靠，实用性强，对于节约高昂的地铁工程建设成本具有重大意义，在提高资源的综合利用、节能降耗、环境保护及科学化管理等方面均有极大作用，加快了地区经济的发展，具有良好的社会效益，以实际行动为建设节约型和谐社会作出贡献，是值得大力推广的新型技术产品。

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