摘要：面對城市軌道交通的能耗增長，優(yōu)化地鐵站建設、降低運營能耗是促進公共交通可持續(xù)發(fā)展的必由之路。通風空調(diào)系統(tǒng)能耗占比大，節(jié)能潛力大。以上海第一條綠色地鐵項目的實踐經(jīng)驗為例，在分析地鐵能耗性能、影響因素和應用效果的基礎上，提出了相對有效的節(jié)能措施，為后續(xù)地鐵能效提升方案提供了明確的工作方向。

關鍵字：地鐵站；能源消耗；通風空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能

引言

21世紀以來，隨著中國經(jīng)濟實力的快速增長和城市化建設的快速發(fā)展，中國城市發(fā)展規(guī)模的擴大和城市人口的急劇增加，對城市基礎設施的要求不斷提高。面對國家加快節(jié)能降碳發(fā)展的目標，公共交通系統(tǒng)節(jié)能減排意義深遠。

在世界范圍內(nèi)，我國城市軌道交通的快速發(fā)展和規(guī)模都是罕見的。特別是近五年來，我國城軌交通發(fā)展迅速，運營線路長度逐年直線上升。據(jù)統(tǒng)計，截至2020年底，mainlandChina共有40個城市開通了城市軌道交通運營，共有7978.19公里的運營線路。其中，地鐵運營線路長度占79%，占顯著重要地位。從地鐵交通份額和逐年上升趨勢不難總結(jié)出來，我國城市交通發(fā)展是一種以地鐵為方向，協(xié)調(diào)多條線路發(fā)展的模式。就整體能耗表現(xiàn)而言，目前軌道交通總能耗為94億kWh，約占全國總能耗的1.7‰，預計未來年耗電量將達到400億度，占全國未來總耗電量的500億度?！肷鲜鰷厥覛怏w總排放量達到14%，僅次于建筑行業(yè)。地鐵節(jié)能的必要性毋庸置疑，無論是從綠色低碳的發(fā)展要求，還是從降低城市運營成本的角度。軌道交通系統(tǒng)整體能耗指標不斷增加，在軌道交通運行過程中消耗能源的主要形式是電能。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國城軌交通總能耗為172.4億千瓦時，比去年同期增長12.9%。

根據(jù)地鐵用電負荷的統(tǒng)計分析，能耗和用電量主要分布在列車牽引用電和車站內(nèi)各種動力設備用電方面，包括通風設備、自動扶梯、照明和控制設備。在車站所有機電設備中，通風空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占總能耗的70%，因此牽引供電和通風空調(diào)系統(tǒng)設備具有很大的節(jié)能潛力，是節(jié)能工作的方向。

從整個生命周期的角度來看，分析城市軌道交通的能耗特征和系統(tǒng)的能耗是節(jié)能優(yōu)化的前提，也是實施節(jié)能效益的基礎。為了獲得實際效益，建筑設施和系統(tǒng)設備的節(jié)能措施應根據(jù)線路的實際運行情況、系統(tǒng)設計、設備采用和控制等因素進行綜合分析和有效實施管理。

以上海地鐵為例，為了實現(xiàn)綠色地鐵貢獻節(jié)能減排的“乘客效應"目標，方案規(guī)劃前，通過對實際能耗情況的調(diào)查，對不同線路和車站的用電差異進行了分析，總結(jié)了不同車站類型、建筑面積、系統(tǒng)運行管理與整體能耗性能的相關性。此外，還從數(shù)據(jù)分析入手，開展了有針對性的地鐵節(jié)能工作，對節(jié)能技術應用的實際效益進行了對比分析，從而在節(jié)能減排工作系統(tǒng)中尋求有效突破大量能耗。總的來說，地鐵的能耗主要表現(xiàn)為每個系統(tǒng)的能耗差異明顯，時間隔和區(qū)域分布不平衡。

1軌道交通的能耗特征

通過對已投入運行的地鐵線路能耗數(shù)據(jù)的分析，可以看出地鐵系統(tǒng)運行的基本能耗特征。軌道交通能耗的時間分布在考慮當?shù)乜陀^氣候特征和公共交通需求響應的基礎上，與公眾出行時間基本一致。軌道交通環(huán)境控制系統(tǒng)的設計考慮了當?shù)靥鞖?、車站客流、運行負荷等因素，并在設計中留有余量。冷凍泵、冷卻泵、冷卻水機組、風扇、空調(diào)等環(huán)境控制系統(tǒng)設備長期滿負荷運行，往往導致能耗大?？偟膩碚f，地鐵占用的時間和能耗的比例是不平衡的。

自始至終，上海地鐵率xian提出“打造綠色地鐵"的目標，基于構建由“管理保障、專項規(guī)劃、規(guī)程規(guī)范、專項技術"四大體系組成的節(jié)能減排工作體系。上海地鐵標準站的機電系統(tǒng)包括給排水、環(huán)境通風、動力照明設備等。其中，作為主要能源使用的環(huán)境控制系統(tǒng)包括:車站公共區(qū)域空調(diào)、通風系統(tǒng)(以下簡稱大系統(tǒng))；車站區(qū)間排熱系統(tǒng)(以下簡稱排熱系統(tǒng))；活塞通風、機械通風(兼排煙)系統(tǒng)(簡稱隧道通風系統(tǒng))；空調(diào)、通風(兼排煙)系統(tǒng)(以下簡稱小系統(tǒng))用于車站設備和管理；空調(diào)器冷凍水系統(tǒng)(簡稱水系統(tǒng))。全封閉站臺門系統(tǒng)統(tǒng)一采用通風空調(diào)系統(tǒng)，并按站臺門一步設計。大小系統(tǒng)合用車站設置的集中冷源，均采用水冷螺桿式冷水機組。冷凍水系統(tǒng)采用變頻變水封閉循環(huán)系統(tǒng)，分水器分別供應公共區(qū)域組合式空調(diào)機組和管理室空氣處理機組。系統(tǒng)末端設備配有電動兩通調(diào)節(jié)閥，具有動態(tài)壓力平衡能力，冷凍水量和冷凍水供回干管或集水器和分水器之間設置的電動壓差旁通閥可根據(jù)負載變化進行調(diào)節(jié)。

為了實現(xiàn)與其他同類型車站相比，新標準車站建筑的綜合節(jié)能率超過15%的目標，在分析先行示范車站實踐的基礎上，規(guī)范系統(tǒng)設計的節(jié)能措施主要針對系統(tǒng)設備的選擇和自動控制的應用。站臺設置采用風水聯(lián)動空調(diào)系統(tǒng)，有效降低車站空調(diào)運行能耗。同時，LED照明和智能照明控制系統(tǒng)配備全線，在降低光污染的同時，在降低能耗方面取得了顯著成效。

與城市其他交通運營模式相比，地鐵站有一個低能耗的手表；但是它的建筑和系統(tǒng)規(guī)模都很大，導致地鐵站的能耗在整個城市的能耗中占有很大的比重。地鐵站的運營用電量可以達到可變成本的30%以上，因此有必要實施有針對性的有效控制措施，以降低能耗，提高運營效率。

2地鐵站節(jié)能措施

鑒于車站環(huán)境控制系統(tǒng)的構成和能源消耗因素的影響，在總結(jié)其他建筑節(jié)能優(yōu)化和應用效益的經(jīng)驗的基礎上，針對不同系統(tǒng)采取相應有效的節(jié)能措施，其節(jié)能效益仍然非常顯著。

首先，在照明系統(tǒng)方面，減少不必要的照明(例如，在保證安全的前提下，啞光材料的反光涂料可以減少長條燈帶的設置)，選擇LED節(jié)能燈。同時，通過自動感應控制，單獨照明系統(tǒng)的節(jié)能性能對比基本節(jié)能要求可達50%以上，平均節(jié)能率可達30%以上。因此，根據(jù)實際使用情況，大力采用節(jié)能燈結(jié)合布局，制定合理的相關照明指標要求，是地鐵照明系統(tǒng)節(jié)能有效的策略。

由于平臺建筑的特殊性，考慮到設計規(guī)范的要求，空調(diào)系統(tǒng)送風溫差的設置要略有改善，既避免了系統(tǒng)結(jié)露的發(fā)生，又在實際使用中取得了令人滿意的結(jié)果。合理適度地提高送風溫差，盡可能減少送風量，降低系統(tǒng)能耗的上限是從根本上提高能效的手段。平臺通風空調(diào)系統(tǒng)的設計是為了滿足運行過程中客流條件下的需求，但在實際運行過程中，客流往往達不到設計值狀態(tài)，因此可以根據(jù)需要對大系統(tǒng)的變頻裝置進行風量控制和風量控制。

在采用有效空調(diào)設備的同時，實施風水聯(lián)調(diào)控制也是降低空調(diào)能耗的重要策略。車站通風空調(diào)系統(tǒng)形式復雜。一是設備多，設備相互交叉，難以實現(xiàn)系統(tǒng)獨立控制的設計預期?；谙到y(tǒng)效率原則，考慮到負荷對冷量的需求變化，全局動態(tài)協(xié)調(diào)模式的風水系統(tǒng)聯(lián)動控制可以很好地保證不同情況下通風系統(tǒng)的穩(wěn)定運行性能。實驗站的實際研究表明，風水變頻控制的引用大大降低了車站運行的整體能耗和運行成本，大大提高了空調(diào)季節(jié)車站通風系統(tǒng)的節(jié)能率30%以上。

另外，在車站長期運行過程中，節(jié)能電梯與高性能電氣設備的高比例應用也有相當大的節(jié)能貢獻。

3 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結(jié)構

（4）平臺功能

電力集抄；變壓器監(jiān)控；配電圖；能耗分析；能耗概況；預付費管理

預付費看板；充電樁管理；智能照明；安全用電；智慧消防

（5）系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)語

關注地鐵總體能耗比例較大的通風空調(diào)的節(jié)能，是地鐵節(jié)能實施的要點。實際了解車站具體的環(huán)境因素，確定合理的室內(nèi)設計參數(shù)值，是提升能效的重要前提。在采用節(jié)能設備的同時，各系統(tǒng)根據(jù)情況變化相應地調(diào)節(jié)其運行狀況，是優(yōu)化系統(tǒng)能耗的關鍵所在。

本文通過分析上海地鐵 18 號線一期車站建筑能耗表現(xiàn)與節(jié)能措施的效果，總結(jié)了地跌主要節(jié)能措施的應 用，為今后地鐵節(jié)能優(yōu)化工作給予參考。面對不同的車站類型、站臺規(guī)模、運行模式和客流特征等因素，仍然需要通過分析研究及實際調(diào)研的方法，結(jié)合包括建筑設計、土建技術、結(jié)構創(chuàng)新及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等因素，實現(xiàn)地鐵更優(yōu)的能效表現(xiàn)。

參考文獻

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