中央空调水处理技术对地铁生产能耗的影响

王 磊

（武汉地铁运营有限公司，武汉 430030）

当前，能源短缺和环境污染问题已成为全球性问题，城市轨道交通虽然已是绿色交通工具，但轨道交通也成为各城市的用电大户。整个城市轨道交通系统里，列车牵引供电系统和通风空调系统是城市轨道交通中最主要的用电大户。同时，车站通风空调系统中的冷机能耗占整个车站通风空调系统能耗的1/3。所以，冷机的运行效率对整个车站能耗有着不小的影响。而冷机的运行效率与空调循环水系统的水质情况息息相关。

1 空调水存在的问题及处理方法

空调循环水系统现存在结垢、污垢、菌藻和腐蚀的问题。循环水质不佳,将会导致冷机效率严重下降。目前，国内使用的一般空调水处理方法主要为物理法、化学法与物化结合法[1]。

1.1 物理法

市场上以物理法运作的水处理器主要有内磁水处理器、静电水处理器、电子水处理器、射频水处理器等。该类水处理设备只消耗电能，不进行投药，运行管理费低。但其阻垢效果不佳，几乎无法抑制设备和管道的腐蚀，杀菌藻效果较差，适用于水量≤300 m3/h，水质以结垢型为主的工况。

1.2 化学法

化学法通过向水中投加杀菌灭藻剂与阻垢缓蚀剂来达到阻垢、缓蚀、杀菌等作用。这种水处理方式采用化学方法，使循环水中的钙、镁离子稳定地溶于水中，并对水系统中的氧化铁、二氧化硅等胶体进行分散。该技术较成熟，应用范围广，处理效果显著。但是，在运行过程中，需要添加化学药剂，运行管理成本较高，且需要周期性地对水质进行分析。

1.3 物化结合法

该方法以投化学药剂为主，机械过滤为辅。机械过滤，主要作用是去除水中的悬浮物质、固体颗粒。化学投药，配备全自动加药装置，自动完成水质处理、过滤排污的全过程，能够在系统正常运行的情况下，根据设定的水质参数实现自动控制，这有助于减少劳动量，实现科学管理，降低运行成本。但是，该方法投资与运行成本都较高[2]。

2 武汉地铁几种空调水处理方法使用情况

现对已开通的2、3、4、6号线某标准站冷机运行情况进行对比。

2.1 3号线某标准站

2.1.1 机房水处理设备

冷却水、冷冻水均有旁滤水处理设备，其中冷却水处理设备上配备有水质自动排污装置，冷却塔里有电子吸垢仪（每台风机对应一个积水盘，每个积水盘里放置一台电子吸垢仪）。

2.1.2 现场数据

冷机：从运行冷机的数据来看，冷凝液饱和压力889 kPa（相对应的饱和冷凝温度为39.1℃），冷凝器出水温度为31.2℃，小温差（趋近温度）为7.9℃。

冷塔：周期性清理，清理后一段时间，积水盘四周仍会出现并漂浮许多青苔。

电子吸垢仪：表面有白色附着物。

2.2 2号线某标准站

2.2.1 机房水处理设备

冷却水、冷冻水均有旁滤水处理设备，冷却塔里有电子吸垢仪（每个积水盘里放置一台电子吸垢仪）。

2.2.2 现场数据

冷机：饱和冷凝液温度34.4℃，冷凝器出水温度为29.1℃，小温差（趋近温度）为5.3℃。

冷塔：周期性清理，清理后一段时间，积水盘四周仍会出现并漂浮许多青苔，填料表面附着一层绿色的附着物。

电子吸垢仪：表面有白色附着物。

2.3 4号线某标准站

2.3.1 机房水处理设备

冷却水、冷冻水均有旁滤水处理设备，冷却塔里有电子吸垢仪（每个积水盘里放置一台电子吸垢仪）。

2.3.2 现场数据

冷机：饱和冷凝压力1 040 kPa，冷凝器出水温度为35℃，小温差（趋近温度）为9.4℃。

冷塔：周期性清理，清理后一段时间，积水盘四周仍会出现并漂浮许多青苔。

电子吸垢仪：表面有白色附着物。

2.4 6号线某标准站

2.4.1 机房水处理设备

冷却水、冷冻水均有旁滤水处理设备，其中冷却水处理设备上配备有阻垢剂、杀菌剂自动加药和水质自动排污装置，冷却塔里无电子吸垢仪。

2.4.2 现场数据

冷机：饱和冷凝温度29.7℃，冷凝器出水温度为28.4℃，小温差（趋近温度）为1.3℃。

冷塔：周期性清理，冷塔填料未出现过于明显的绿色附着物，冷塔外观较为洁净，塔盘无绿色青苔及其他污垢，塔池底部有少许泥沙。

笔者把2、3、4号线2016年冷水机组耗电量与2017年6号线冷水机组耗电量进行简单对比，其对比如图1所示。

图1 各线路耗电量简单对比

由图1可知，使用机械过滤加上自动化学加药联合处理方式的6号线耗电量最低。

3 水处理方式对比分析

武汉地铁2、3、4三条线机房空调水处理均采用的是电子吸垢的物理水处理方法；6号线机房空调水处理采用的是机械过滤与自动加药装置联合处理的方式。

从冷机参数的数据来分析，单一用物理处理方式的2、3、4线路，冷机的小温差（趋近温度）均偏高（5～10℃），已接近于报警值。这足以说明，冷机铜管存在不同程度的污堵情形（水垢、生物粘泥等），已影响冷机的换热效果。小温差正常的范围值≤3℃，小温差每上升1℃，能耗就会增加10%～15%，伴随着小温差的升高，机组会出现报警或停机的情形，影响设备的正常运营[3]。这种现象已经在2、3、4三条线路上产生，而6号线小温差在正常范围内。

从冷塔的外观来看，6号线物理和化学的处理效果也是良好的，2、3、4三条线路的单一物理处理方式无法避免细菌滋生和生物粘泥的附着问题，运营人员每7～10 d就需要清理一次布水器和冷塔的青苔，电子吸垢仪无法抑制细菌的滋生，且已无法完全控制水垢的生成。

4 武汉地铁6号线空调冷却水运行水质情况

GBT 29044-2012《采暖空调系统水质》对集中采暖空调循环水系统循环水及补充水的水质做出了规定[4]。6号线每月会对运行水质采样分析一次,数据如表1所示。

表1 冷却水水质情况

由表1可以看出，武汉地铁6号线冷却水水质符合GBT 29044-2012《采暖空调系统水质》的相关指标。

5 结语

武汉地铁6号线的物理和化学相结合的空调水处理方式，既防止了水垢生成，也杜绝了细菌的繁殖和粘泥的滋生，避免了冷机铜管的水垢污堵。这不仅从根本上解决了空调水系统的设备腐蚀、结垢、微生物滋生等问题，还使冷机运行效率能耗更低，更符合环保标准，为社会带来更好的经济效应。

1 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50157-2013 地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

2 徐传汉.北京地铁空调水处理技术的研究与应用[J].城市轨道交通研究，2011，14（4）：103-105

3 徐 勇.通风空气调节工程[M].北京：机械工业出版社，2005.

4 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GBT 29044-2012 采暖空调系统水质[S].北京：中国标准出版社，2012.