学术探讨暖通空调HV&AC2021年第51卷第5期75 [引用本文]季益文•某地铁站冷水机房和冷却塔位置方案分析[J].暖通空调，2021，51(5):75-78 某地铁站冷水机房和冷却塔位置
方案分析
中国铁路设计集团有限公司季益文☆
摘要为协调冷却塔和地面条件的兼容，提出了将冷却塔布置在车站非设备集中端的方 案，比较了冷水机房布置在车站设备集中端或非设备集中端2种方案的投资、能耗及对土建方 案的影响。当冷却塔布置在车站非设备集中端风井地面附近时，冷水机房布置在设备集中端 或非设备集中端2种方案均可实施，后者更节约投资和节能。工程中不宜硬搬执行GB 50157—2013《地铁设计规范》中“冷水机房应设置在靠近车站负荷中心的位置（设备集中端）” 的要求，应根据实际工程条件，多专业综合分析，选择经济、节能的方案。
关键词地铁站冷却塔冷水机房投资节能
Analysis on locations of chiller room and cooling tower in
an underground railway station
By J丨丫iw en*
A bstract In order to coordinate the compatibility between the cooling tower and the ground
conditions, proposes the scheme of placing the cooling tower at the non-centralized end of station
equipment, and compares the investment, energy consumption and effect on civil construction of the two
schemes o f placing the chiller room at the centralized end or the non-centralized end of station equipment.
When the cooling tower is arranged near the ground of air shaft at non-centralized end of station
equipment, the chiller room can be arranged at the centralized end or the non-centralized end o f the
equipment, but the latter saves investment and energy. It is not suitable to simply carry out the requirement
of “the chiller room should be located near the load center of the station (equipment centralized en d)’’in
GB 50157—2013 Code for design of metro.The economic and energy-saving scheme should be selected
according to the actual engineering conditions through comprehensive analysis of multiple majors.
Keywords underground railway station, cooling tow er, chiller room, investm ent, energy conservation
★China Railway Design Corporation, Tianjin, China
〇引言
标准地铁车站为地下双层站，车站两端分别为 设备集中端和非设备集中端。目前国内南方地铁 车站冷源绝大部分采取螺杆式冷水机组十冷却塔，实际工程中冷水机房常规设置在车站设备集中端，相应冷却塔在此端风井地面就近布置。随着城市 的规划和发展要求，在城市中心地带，地铁车站冷 却塔的选址空间十分局限。某地铁车站由于受周 边空间限制，冷水机房附近地面无冷却塔布置空 间。本文提出将冷却塔位置调整至车站非设备集 中端，对冷水机房是否跟随冷却塔调整至非设备集中端的2种方案的投资、能耗及对土建方案的影响 进行比较，综合分析2种方案的可实施性和优缺点。
1工程概况
该车站为地下双层岛式标准站，地下1层为 站厅层，地下2层为站台层。在车站左、右端地 面上各设有2座活塞/机械通风亭、1座新风亭和
☆季益文，男，1989年9月生，大学，工程师
300140天津市河北区中山路10号中国铁路设计集团有限公司 E-mail：597558128@qq
收稿日期：2020—03—13
修回日期：2020-05-08
76暖通空调HV&AC2021年第51卷第5期学术探讨
1座排风亭，在站厅层右端设冷水机房1座，冷水 机组、冷水泵、冷却水泵均安装在冷水机房内。该站的右端设备管理用房区域集中布置变电所，通信、信号相关弱电房间及车站管理人员用房等，将车站右端称为设备集中端；左端设备管理用房仅包含环控电控室、照明配电室等少量房间，将车站左端称为非设备集中端。车站站厅布 置亦意图见图1。
车站通风空调系统采用集中冷源的集中空调 系统，公共区和设备管理用房空调系统合设冷源。车站计算冷负荷为1 040 kW，其中非设备集中端 计算冷负荷为380 kW，设备集中端计算冷负荷为 660 kW。选用2台制冷量相同的水冷螺杆式冷水 机组，机组制冷量为520 kW，C O P为5. 25,
为6. 1。冷水供回水温度为7 °C/12 X：，冷却水供 回水温度为32 °C/37 €，供回水温差均为5 °C。
设置2台冷水泵、2台冷却水泵、2台冷却塔，与冷水机组一一对应配置，冷水机房设置在车站站 厅层右端设备集中端，空调水系统定压与补水采用 膨胀水箱，冷却塔、多联机室外机分别设在车站右 端新风亭附近地面。冷水系统采用一级杲系统，在 组合式空调机组的冷水回水管上设置动态压差平 衡型电动调节阀，冷水机房内分水器和集水器间设 置压差旁通阀。冷水系统原理图见图2。
冷却塔
图2冷水系统原理图观不协调的现象逐渐凸显；冷却塔塔体的振动、散 热、飘雾、军团菌污染、噪声等对周边建筑和人流的 影响和危害也越来越明显[1]。国内冷却塔的协调 方案主要有：1)冷却塔安装方式调整为下沉式或 地下封闭式[2];2)冷却塔安装位置调整至车站另 外一端风井附近。
该站冷却塔的原定位置由于周边地块协调难 度较大，车站右侧设备管理用房集中端风井地面 无冷却塔布置空间，无设置下沉式或地下封闭式 冷却塔条件。根据实地现场探勘，发现车站左侧 非设备集中端
风井地面附近具备布置冷却塔空间。从而提出将冷却塔布置在车站非设备集中端的方案，并对冷水机房位置是否调整进行经济 性比较。
3冷水机房和冷却塔位置方案
3.1常规方案：冷却塔和冷水机房均在车站设备 集中端
地下标准双层岛式车站的冷水机房设置在靠 近车站负荷中心的位置，即设备集中端，相应冷却 塔也布置在同一端风亭地面附近。
3.2调整方案1：冷却塔在车站左侧非设备集中 端，冷水机组在车站右侧设备集中端
由于地面条件受限及规划部门的要求，设备集 中端风亭地面附近不具备布置冷却塔的条件，因此 将冷却塔位置调整至非设备集中端风亭附近。此 方案为响应GB 50157—2013《地铁设计规范》[3]的要求:“冷水机房应设置在靠近车站负荷中心的位 置，即设备集中端”，将冷水机房布置在设备集中 端.冷却塔布置在非设备集中端，调整后冷水系统 原理图见图3。冷却塔距离冷水机房200 m，增加 冷却水泵的扬程和功率。
冷却塔
2地铁冷却塔的协调方案
由于地面景观和规划等限制因素，地铁站地面 冷却塔的设置已是地铁建设过程中需要面对的重 大难题。冷却塔设置位置及形式与周边的城市景
图3调整方案1冷水系统原理图
3.3调整方案2：冷却塔和冷水机组均在车站非 设备集中端
当冷却塔由于外部条件受限布置在车站非设
2021(5)季益文：某地铁站冷水机房和冷却塔位置方案分析77
备集中端时，将冷水机房跟随冷却塔调整至非设备 集中端，调整后冷水系统原理图见图4。此方案需 将从冷水机房接至车站另一端的冷水管管径由DN125 增加至 DN150。
冷却塔
图4调整方案2冷水系统原理图4方案对比分析
4. 1通风空调系统经济性对比
1)通风空调系统的管路投资占系统整体投资 的比例虽不高，但其占用空间较大，如果管路长、转 弯多，会导致水泵的输送能耗大。缩短输送设备到 负荷末端的距离，不但可减少管路投资，还可降低 输送能耗，同时可减少环控设备投资，减少配电负 荷及配电设备投资，此外还能降低设备噪声，减少 消声系统投资[4]。对3种方案中冷却水泵参数及 冷却水管、冷水管管径和长度进行分析对比，如表 1所示。
表1方案对比
冷水机房位置冷却塔位置冷却水泵参数服务冷水机房另一端空调机组的冷水管冷却水管
流量/ (m3/h)扬程/
m
轴功率/
kW
管径供回水管
总长/m
循环干管
管径
供回水管
总长/m
常规方案设备集中端设备集中端1182310. 4DN125300DN200120
调整方案1设备集中端非设备集中端1185925. 5DN125300DN200420
调整方案2非设备集中端非设备集中端1182310. 4DN150300DN200120
2)对调整方案1和调整方案2进行方案投资 ①调整方案1中每台冷却水泵轴功率由10. 4
经济性分析：调整方案1增加了冷却水泵的扬程、功率和冷却水管的长度，调整方案2中服务冷水机 房另一端空调机组的冷水管管径加大，具体造价分 析对比见表2。kW增加到25. 5 kW，导致车站冷却水系统运行能 耗比常规方案每小时增加30. 2 kW •h。
②调整方案2增加了管道冷量损失，冷水管 道冷量损失按照下式计算[5]:
表2方案造价增加对比元
冷却水泵 增加造价冷水管调整
增加造价
冷却水管调整
增加造价
增加
总造价
调整方案1 6 000无86 70092 700
调整方案2无10 500无10 500注：设备、管道单价各个工程不一致，以某地车站设备安装工程中标单价取值计算，D N125管道单价为215元/m,D N150管道单价为250元/m,D N200管道单价为289元/m。
经过以上造价投资计算分析可知，调整方案2 相对调整方案1减少投资约8万元。
3)对2种调整方案进行运营能耗分析：冷水 泵能耗只与流量、扬程、效率3个因素有关.由于车 站“狭长”的空间特点决定了供冷半径，故在车站两 端都有空调末端的情况下，冷水机房位置调整后车 站冷水系统供冷半径没有调整，因此对冷水泵的这 3个参数(尤其是扬程)没有实质性的影响。2个调 整方案中冷却塔、冷水泵、冷水机组的参数无需调 整，影响运营能耗的原因有:①调整方案1中冷却 水泵功率增加导致运行成本增加；②调整方案2 中服务冷水机房另一端空调机组的冷水管管径加 大，增加管道冷量损失，从而增加冷水机组的运行 荷载和能耗。对2种方案中增加的运营能耗分别 进行计算。
q=tt D i Q(1)式中<?为单位长度管道的冷量损失，W/m;D i为 内层绝热层外径，m;Q为绝热层外表面单位面积 的冷量损失，W/m2，用式(2)计算[«。
Q =
T〇-Ta
2A D〇 ^as
(2)
式中T。为管道的外表面温度，K;7；为环境温 度，K;A为绝热材料在平均温度下的导热系数，W/ (m •K);D。为管道外径，m;as为绝热层外表面与 周围空气的换热系数，W/(m2 •K)。
冷水管道的冷量损失提高了冷水机组的运行 荷载，造成能耗提升，所增加的冷水机组功率P按 照下式计算^ :
q L
1OOOCOP
(3)式中P为功率.kW;L为管道长度，m;C O P为制 冷性能系数。
2种方案服务冷水机房另一端空调机组的冷 水管道的冷量损失计算结果见表3。
由表3可以看出，相对常规方案，调整方案
2
78暖通空调HV&AC2021年第51卷第5期学术探讨表3服务冷水机房另一端空调机组的冷水管道的冷量损失
q/ (W/m)冷水管长
度/m
冷量损失/
kW
每小时增加的运行
能耗A kW• h)
常规方案3830011.4 2. 17
调整方案13830011.4 2. 17
调整方案24530013. 5 2. 57
由于冷水管道冷量损失所增加的能耗为〇.4 kw •
机房环控
h〇
③结合以上数据分析得出：调整方案1比常
规方案增加的冷却水栗运行能耗为30. 2 kW •h，调整方案2比常规方案增加的冷水管道冷量损失
能耗为〇.4 kW •h，调整方案2能耗比调整方案1
更低，更节能。
4.2 土建方案影响
地下车站的规模控制是一个综合过程，不但包
括车站长度、宽度、面积和埋深，也包括合理的开挖
方式和围护结构形式，亦含内部结构截面选定、车
站装修标准等[7]。地铁车站冷水机房面积一般为 120〜140 m2，与通风空调机房合设，冷水机房、通
风空调机房面积较大，且需要和相邻的风道结合设
计[8]。
调整方案1对土建专业的影响为：由于增加2
根DN200的冷却水管从车站集中端冷水机房穿越
设备管理用房、公共区至车站非设备集中端风亭，在满足综合管线布置的前提下，需将车站集中端设
备管理用房范围的站厅层层高由4. 85 m提高至 5.35 m，增加土建投资约70万元。
调整方案2对土建专业的影响为：冷水机房常
规布置在车站设备集中端的附属外挂区域内，若调
整至非设备集中端，可以利用出人口和车站附属风
亭合围区域，无需增加车站站厅层层高，在不调整
车站布局和风亭位置的情况下，可减少车站面积和
投资。具体如何调整需结合各站实际位置、形式和
外部条件来合理布置。
* * **糸******W来※※*※※糸* (上接第118页）
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5结论
通过以上数据分析，当车站设备集中端风井地
面附近无冷却塔位置时，将冷却塔调整至非设备集
中端的方案是可行的。若将冷水机房跟随冷却塔
调整至车站非设备集中端，通风空调专业设备投 资、运营能耗比冷水机房不调整方案均有所降低，
对土建方案的影响因站而异，整体上不增加车站面
积和投资。
GB50157—2013《地铁设计规范》中“冷水机
房应设置在靠近车站负荷中心的位置（设备集中 端)”的要求的本意是尽量减小冷水系统的管道输
配能耗，因此实际地铁工程中不宜硬搬执行该要 求，应根据工程实际现场条件，优化管路系统，有效
减少管网阻力、降低设备能耗，实现节水、节电、节
约投资的精品工程。
参考文献：
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