随着轨道交通的发展地铁车站的能耗也逐渐升高。地铁车站内用于调节热湿环境的空调系统是车站必不可少的组成部分之一,其消耗了大量的能源。为了实现建筑节能的目标,空调系统的研究已经成为节能研究的重点。北京城建设计发展集团李国庆、孟鑫等提出一种新型节能的地铁用蒸发式冷凝空调系统并用于实际,本文对该系统进行了性能实测并对优化运行策略进行了研究。空调系统的主要目的之一是保证室内最不利工况下的热湿环境,因此系统按照最大负荷工况设计,而在实际运行时多数时间处于部分负荷工况,如果确定不同工况下空调系统的最佳工作点,并通过控制系统实现优化运行,将会极大地降低空调系统能耗。本文以北京地铁某地铁站蒸发式冷凝空调系统为研究对象,该站为地下二层车站,采用12米岛式站台,车站结构全长249.6米,标准段宽度21.3米,建筑面积19184平方米。主要工作研究如下:(1)传热机理分析:对蒸发式冷凝器的热质交换过程进行了分析,结果表明蒸发式冷凝器热质传递过程的主要推动力为制冷剂与水膜的温差以及水膜表面水蒸气层与空气的焓差。分析总结了各传热过程的传热系数,得出在蒸发式冷凝器结构固定,站内负荷不变的情况下,传热过程的主要影响因素是空气湿球温度和蒸发式冷凝器水气比。(2)实测与数据分析:在2016年空调季对采用新型制冷系统车站A站与传统水冷集中式系统车站B站进行了对比测试,测试结果表明:A站制冷系统能耗较低,大系统制冷系统COP高于B站。其中A站制冷系统输送能耗占总能耗占比较小,而B站由于冷冻机房设置于站台一端且设置了地面冷却塔导致冷冻水及冷却水输送能耗较大。在2016年、2017年和2018年的空调季(7-9月)对该系统进行长期测试。测试内容包括系统各设备参数,蒸发冷凝制冷系统各设备能耗,制冷系统相关参数,系统性能系数以及运行状况。通过测试发现系统风机未能根据负荷变频调节存在节能空间。(3)建模及验证:为研究系统各设备联合运行策略,本文建立了蒸发式冷凝空调系统数学模型分析蒸发式冷凝空调系统运行能耗的影响因素。模型中直膨式蒸发器以及蒸发式冷凝器采用分布参数法进行建模。采用顺序模块法建立了蒸发式冷凝制冷系统模型,通过联立各模型求解不同室外空气参数、站内负荷以及设备运行频率下的总功率。在此基础上,通过地铁车站空调系统能耗实测数据对模型进行验证,结果表明所建数学模型模拟结果与实测系统功率误差在10%以内。(4)系统优化研究:通过模型研究了不同主送风机、引风机和水泵频率以及室外空气湿球温度系统COP的影响,分析得出系统主送风机、引风机和室外空气湿球温度是影响系统总功率的主要因素。确定了系统节能运行的目标:求得系统总功率最小情况下对应的主送风机、引风机和压缩机频率。同时为保证系统的正常运行,确定了约束条件。从而建立了系统能耗优化模型。模型通过计算给定工况下的系统最低能耗得出对应的系统各设备运行频率指导运行。将优化运行方案与采用原运行方案的模拟能耗进行比较发现能耗降低了6%-20%证实了该优化模型具有降低制冷系统能耗的效果。提出了利用地铁车站自控系统的温湿度,风机频率监测数据计算站内制冷量利用优化程序根据工况变化进行调节的具体实施方案。