冷却塔与冷水机组同层布置施工技术研究

裴红涛

（中铁建电气化局集团第一工程有限公司，河南 洛阳 471000）

0 引言

高铁站房一般由出站层、站台层、高架候车层三个平面层组成，而中央空调水冷系统的核心─冷却塔、冷水机组等设备的常规错层布置关系往往会受制于站房外观效果及运行安全性等因素的影响，不得不将冷却塔与制冷机房同层布置于出站层端头。

采用常规开式冷却塔+常规制冷机房设备布置形式，如果设置在同层，系统往往会因为管网损失过大而导致冷却水系统无法循环。结合某高铁站房实例，通过系统分析，阐述了几种解决方案，为后期类似的铁路站房工程建设提供可借鉴的方法和思路。

1 工程系统概况

某站房原设计冷却水系统采用6 台横流式冷却塔（400 m3/h），冷却水温度为27～32 ℃，冷却塔位于出站层两侧的地面，冷却水循环水泵4 台（流量650 m3/h，扬程28 m，功率75 kW），三用一备设于出站层制冷机房内。制冷机房及冷却塔均设置在出站层，制冷机房位于4～5 轴，靠近一侧冷却塔，两侧冷却塔连接干管安装于出站层吊顶内，安装标高H+5.4 m，两侧汇总后下返至H+3.5 m，水平进机房。施工前发现冷却塔安装太低，反馈设计后，出具变更：①冷却塔在安装时加高了0.5 m 支腿高度[1]；②在每一侧冷却塔的出水总管端安装翻板止回阀，防止停泵后水倒流积水盘溢水；③在机房内水泵进水总管上增加快速补水管路。出站层设备管道平面见图1。

图1 出站层设备管道平面

变更调整实施后，积水盘（0.25 m 深）底标高为H+1.8 m，冷却塔出水总管标高为H+0.95 m，水泵进水口标高为H+0.7 m。运行调试时发现首先将冷却塔补满水，再将机房快速补水阀打开补水，运行冷却水循环水泵，启动瞬间泵体过水，冷却塔布水随即断流，积水盘溢水，由此判断冷却水系统无法循环[2]。

2 系统故障分析

该工程将冷却塔和冷却水泵设置在同层，且采用开式冷却塔，中间U 型上返水平管道较长，导致管网损失+循环水泵汽蚀余量＞有效汽蚀余量，所以水泵吸不上来水。

3 系统解决方案

方案一是将开式冷却塔更换为闭式冷却塔。其优点是不受系统布置高差限制，整个管路为闭式循环系统，可延长管道和设备使用寿命。缺点是原安装的冷却塔报废，冷却塔配套管道系统需拆除并重新布管、更换设备基础，闭式塔造价高。

方案二是将现有冷却塔抬高一个楼层至候车层。其优点是抬高之后冷却塔高于机房布置，可从根本上解决问题。缺点是候车层一侧为贵宾候车厅，另一侧为车站办公区，抬高一层一方面会影响车站使用环境，另一方面也影响了车站整体的外立面效果。另外需加高5 m 设备基础，冷却塔配管需拆除重配。

方案三是在两侧冷却塔出水总管处各增加2台管道泵及配套控制联动装置。其优点是增加了循环水泵的吸程，加以控制逻辑可实现循环。缺点是两侧分别设置一组冷却塔，且距离机房长度不等，管道泵启动顺序及循环泵启停的逻辑顺序需要连锁程序控制，设置不好会导致系统运转不成功。

方案四是将制冷机房内4 台循环水泵各移2台至两侧冷却塔端头。其优点是缩短水泵进水管段长度，水泵低于冷却塔低位安装，解决了系统循环问题，改造成本相对较低，改造工期相对较短。缺点是制冷机房内冷却水泵侧改造变动较大，室外冷却塔侧增加设备基础及管线，需土建、强电专业有序配合施工。四种方案的成本及可操作性对比见表1。

表1 方案改造成本及可实操性分析

由表1 可知，方案一和方案二成本较高，方案三理论可行，后期运营成本增加较多，方案四相对合理。但实施过程中要注意：①冷却水泵启动前，需利用原快速补水系统将系统满水直至水盘溢水再启泵。②循环水泵室外安装应注意运行中防雨、防冻、防误操作。③改造施工涉及土建、暖通、强电等各专业，施工过程中需要相互配合并做好防护。

4 结语

冷却塔与制冷机组同层布置的系统设计形式在以后的站房或民建施工中可能还会遇到，针对不同的情况，分析系统的变更成本与改造运行成本，选择最优化的解决方案，通过分析介绍，能够为后续此类设计布置问题提供借鉴和帮助。