蒸發(fā)式冷卻塔下沉式布置在地鐵的使用和探索

高俊逸

（河海大學(xué)文天學(xué)院，安徽馬鞍山243000）

1 南京地鐵3號線大行宮站及站外周邊情況介紹

南京地鐵3號線全長44.8 km，其中28座車站全部為地下站。本工程地下車站均設(shè)空調(diào)通風系統(tǒng)[1]。地鐵地下車站一般為地下二層結(jié)構(gòu)，車站冷凍機房一般布置在室內(nèi)地下一層或地下二層，冷卻塔在站外設(shè)置，大行宮站為地鐵3號線與2號線的換乘站，兩線采用“T”型島島換乘的形式，車站沿太平北路路中布設(shè)，站東為南京市圖書館，西側(cè)為江寧織造府。車站共設(shè)置有3個出入口和2組風亭。1號出入口位于太平北路東側(cè)道路紅線內(nèi)，2號出入口接入江寧織造府，3號出入口與既有2號線出入口結(jié)合。1號風亭為低風亭，位于太平北路與中山路交叉路口西北角的空地內(nèi)；2號風亭為高風亭，與江寧織造府結(jié)合。規(guī)劃部門同意車站站位及附屬出入口設(shè)置。冷卻塔原計劃在1號出入口南京圖書館門前太平北路目前的綠化帶內(nèi)，臨近附近風景區(qū)和圖書館，景觀和噪聲要求比較高，因整體規(guī)劃限制，噪聲不達標而不能實施[2]。

2 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)方案比選

針對大行宮站外周邊情況，原計劃方案不適用，新方案有兩種：

（1）冷卻塔設(shè)置在臨站。將冷卻塔設(shè)置在與大行宮距離最近的臨近站浮橋站，冷卻水供回水管穿越兩站間的區(qū)間，與消防水管平行布置。

該方案存在以下問題：1）冷卻水管往返距離大約為1.8 km，增加了大量管材的使用，同時水泵揚程將增加大約25 m，水泵功率增加大約一倍；2）冷卻管線1.8 km，必須設(shè)置保溫層，設(shè)置保溫層后，冷卻水管管徑達到500 mm，穿越區(qū)間人防門有較大困難，區(qū)間限界布置也比較困難；3）需要在浮橋站多占用大約20 m×16 m的空間；4）管線過長，系統(tǒng)運行時間很長，導(dǎo)致后期維護和運營困難，區(qū)間的活塞風極易造成保溫破損，影響行車，大大增加了運營風險。

各接口單位均認為此方案不合理，不推薦采用。

（2）冷卻塔布置在大行宮站2號出入口附近江寧織造府用地內(nèi)，有4種方案，均選擇逆流引風蒸發(fā)式冷卻塔下沉布置[3]。

方案一：三臺冷卻塔按長度方向布置。

方案二：三臺冷卻塔其中兩臺并排布置，另一臺按長度方向布置。

方案三：四臺冷卻塔按長度方向布置。

方案四：四臺冷卻塔按每組兩臺并排布置，共兩組。

每兩臺冷卻塔之間都需要有一定的空間以保證進風，當整個安裝空間的寬度為5.75 m時進風面到墻的距離為2 m，兩個進風面之間的距離為3.7 m，進出水管接管所留空間為2 m，按此規(guī)定分別計算四種方案的占地面積和造價，并分別在風機出風口邊緣斜45°方向上方1.5 m處和9 m處測量聲壓級。

各方案數(shù)據(jù)對比如表1所示。

經(jīng)測量，現(xiàn)狀道路噪聲白天約為70 dB（A），晚上約為60 dB（A），上述布置方案均不高于當前噪聲[4]。綜合考慮占地和造價，推薦方案二作為實施方案，需要將整個冷卻塔完全放置于地下豎井，出風口與豎井高度平齊，對周圍景觀基本無影響，豎井至少需要有3.423 m的深度，其中包括200 mm高度的工字鋼基礎(chǔ)。條件允許時建議將豎井深度定為3.9 m，增加基礎(chǔ)高度至500 mm，以方便在冷卻塔下方布置水管。

表1 冷卻塔布置方案對比表

3 使用中的問題

投入使用后，常出現(xiàn)冷水機組運行中冷凝壓力過高報警故障，經(jīng)查，原因是冷卻循環(huán)水回水效果不暢加上冷卻塔散熱效果不好，導(dǎo)致冷水機組冷凝水流量不足，冷卻水溫度升高，造成冷凝壓力升高。

4 整改方案

（1）調(diào)整冷卻塔回水管的安裝標高和路徑，將回水管調(diào)整到兩臺冷卻塔中間進行布置，冷卻塔回水管的中心絕對標高為8.1 m，現(xiàn)冷卻塔基坑的絕對標高為7.85 m，現(xiàn)場安裝后的高度不得高于該標高。

（2）冷卻塔進水管阻擋了冷卻塔的進風，將阻擋部分的冷卻塔進水管拆除，改成部分利用下部的原有冷卻塔出水管（新建了冷卻塔出水管，該部分管道已經(jīng)不再作為冷卻塔出水管），從而使冷卻塔的進風不受管道的影響，增加了通風效果。

（3）從冷卻塔基坑到風亭需開鑿φ400的孔洞，該孔洞在冷卻塔出水管安裝后需密封嚴實，特殊情況下需要啟用人防門時可以廢除該冷卻塔出水管，對孔洞采取人防封堵。

整改方案如圖1所示。

5 經(jīng)驗和推廣

改造后，冷卻塔進風處通風良好，回水避免了原來的水平段局部上翻設(shè)置的管路，回水順暢，既有故障數(shù)量大大減少。

圖1 冷卻塔整改施工圖

（1）南京地鐵3號線、4號線幾個有特殊景觀要求的車站，采用這種形式的冷卻塔都出現(xiàn)了不同程度的類似故障，都是由于類似原因，主要是此類型冷卻塔受景觀限制，安裝豎井高度基本在4 m以內(nèi)，水塔底盤安裝標高一般不超過500 mm，水管本身管徑在350 mm，安裝支架加管道半徑，水管中心線標高已經(jīng)接近500 mm，高差最大不超過150 mm，管路靜壓太小，出水壓力不足以克服出塔后管路阻力，因而不能順利回水，造成故障。所以在后繼設(shè)計中，大都以大行宮的改造方式布置管路走向，出塔后直接垂直穿過車站頂板向下，增加垂直靜壓，以滿足回水管系統(tǒng)的阻力，避免回水不暢。

（2）出風的布置上要將出風口與豎井高度平齊，不做遮擋，在出風口以外的豎井面積上做百葉窗式遮擋。

6 結(jié)語

城市軌道交通在主城區(qū)的站點大都有站外設(shè)施用地緊張、影響景觀規(guī)劃、噪聲過大擾民等共通性問題，選擇蒸發(fā)式冷卻塔下沉式布置，既能有效降低噪聲，又對周邊道路、景觀的影響很小，但是要特別注意兩個問題：一是回水管路走向布置，二是出風布置方式。要注意避免回水和出風不暢帶來的冷卻效果不足引發(fā)的系統(tǒng)故障。此外，因冷卻塔豎井是敞開式，還需注意雨水排放，在下沉區(qū)域內(nèi)設(shè)置積水坑和潛水泵，并將水位報警納入車站機電設(shè)備集控系統(tǒng)[5]。