淺析軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

沈超

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，對(duì)與能源資源的需求量也在逐漸攀升，能源資源短缺的問(wèn)題制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)對(duì)于節(jié)能減排問(wèn)題的重視程度越來(lái)越高，相關(guān)的節(jié)能技術(shù)也越來(lái)越多。軌道交通具有準(zhǔn)時(shí)、速度快等優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)階段公共交通建設(shè)中占據(jù)較大比例，但是軌道交通中存在的能源消耗量也相對(duì)較大，如何有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是一項(xiàng)重要任務(wù)。科技水平的發(fā)展為節(jié)能提供了技術(shù)支持，本文主要以軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了研究，探討在軌道交通中可再生能源的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：軌道交通；機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)；節(jié)能技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）16-0012-01

1 軌道交通用電負(fù)荷分析

在軌道交通運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，其用電負(fù)荷主要可以分為兩大類。首先是牽引用電負(fù)荷，電力在降壓混合變電所的牽引下，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引電負(fù)荷的供電。在此過(guò)程中牽引網(wǎng)的供電電壓水平必須滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。其次是為了保證軌道交通機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行而產(chǎn)生的用電負(fù)荷。軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)涵蓋了多個(gè)子系統(tǒng)。在軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中，能源消耗較大的部分是自動(dòng)扶梯電梯、低壓配電系統(tǒng)以及環(huán)控系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，該部分的電量消耗在整個(gè)系統(tǒng)中占據(jù)的比例在90%以上，節(jié)能空間較大。

2 軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 環(huán)控系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

環(huán)控系統(tǒng)在軌道交通機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位，通過(guò)環(huán)控系統(tǒng)的應(yīng)用及功能發(fā)揮能夠創(chuàng)造良好的乘車環(huán)境。但是隨著軌道交通建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其中存在的能耗問(wèn)題逐漸突出。應(yīng)在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，盡量采取相關(guān)的措施使空調(diào)的負(fù)荷降低，提高資源利用效率，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.1.1 采用均勻送風(fēng)風(fēng)管構(gòu)件

現(xiàn)階段，一般將長(zhǎng)風(fēng)管應(yīng)用在軌道交通公共領(lǐng)域的空調(diào)系統(tǒng)中，其中風(fēng)量的分布是否合理，不僅直接影響了公共區(qū)域的舒適度，也決定了風(fēng)機(jī)能耗的的大小。傳統(tǒng)的方法通過(guò)改變截面積的方式調(diào)節(jié)風(fēng)量，這種方式可能會(huì)造成不同程度的管材浪費(fèi)。新型研發(fā)的長(zhǎng)風(fēng)管勻送、回風(fēng)裝置，采用全壓的方式分配風(fēng)管內(nèi)的空氣流，保證風(fēng)量根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)進(jìn)行分配，提高了資源的使用效率。同時(shí)將引流管加設(shè)在三通總管中，來(lái)合理引導(dǎo)氣流的分配與走向，盡量避免在氣流傳輸過(guò)程中出現(xiàn)擾動(dòng)現(xiàn)象，使三通閥的阻力系數(shù)得到有效降低。此外嵌入式流量調(diào)節(jié)構(gòu)件也能夠提高送風(fēng)的均勻性，而且便于后期的拆卸。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)表明，風(fēng)機(jī)在10—50Hz運(yùn)行時(shí)，風(fēng)量的不平衡率基本上在5%以內(nèi)，風(fēng)量均勻性誤差不大，在軌道交通的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中較為適用。

2.1.2 小新風(fēng)機(jī)合理配置

在地鐵站點(diǎn)的總負(fù)荷中，絕大部分都是由人員負(fù)荷以及新風(fēng)負(fù)荷構(gòu)成的。且新風(fēng)負(fù)荷具有一定的變化性，通過(guò)合理的設(shè)置小新風(fēng)機(jī)，能夠使新風(fēng)機(jī)的能耗得到降低。在計(jì)算公共區(qū)域最小新風(fēng)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)以下三個(gè)數(shù)值為依據(jù)：

最小人員新風(fēng)量12.6m3/h

空調(diào)總風(fēng)量的10%

屏蔽門漏風(fēng)量（18%—50%）

在上述三個(gè)數(shù)值中取最大值作為空調(diào)最小新風(fēng)量，既要滿足公共場(chǎng)所的衛(wèi)生評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也要為乘客提供較為舒適的乘車環(huán)境。在具體操作的過(guò)程中，由于屏蔽門的漏風(fēng)量會(huì)受到外界環(huán)境的影響而不斷變化。尤其對(duì)于小交路而言漏風(fēng)量可能會(huì)達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)中的30%以上。若以此項(xiàng)數(shù)據(jù)為依據(jù)，可能會(huì)增加小新風(fēng)機(jī)的能耗。因此需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.1.3 直接蒸發(fā)式空調(diào)的應(yīng)用

水冷螺桿機(jī)是現(xiàn)階段站點(diǎn)中常用的冷水機(jī)組設(shè)備，能夠匹配系統(tǒng)中的冷負(fù)荷。但是冷卻塔在運(yùn)行時(shí)的噪聲對(duì)周邊居民的生活以及城市景觀等會(huì)造成影響。蒸發(fā)冷卻式冷水機(jī)組的應(yīng)用，不僅能夠解決上述問(wèn)題，也降低設(shè)備整體的能源消耗。某城市軌道交通中的4個(gè)站點(diǎn)采用蒸發(fā)冷卻式冷水機(jī)組，通過(guò)對(duì)投入運(yùn)營(yíng)之后的節(jié)能率的計(jì)算，其中a站點(diǎn)為4.7萬(wàn)元，b站點(diǎn)為4.8萬(wàn)元，c站點(diǎn)為8.4萬(wàn)元。通過(guò)對(duì)于具體案例的分析，相較于螺桿式冷水機(jī)組，蒸發(fā)冷卻式冷水機(jī)組具有良好的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也減少了車站內(nèi)部占地面積。

2.1.4 采用復(fù)合屏蔽門

在軌道交通中屏蔽門是不可或缺的組成部分，具有安全、現(xiàn)代化等優(yōu)勢(shì)，能夠有效的降低公共區(qū)域內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷?？煽仫L(fēng)閥的通風(fēng)口設(shè)置在復(fù)合屏蔽門的上部，可以將自然通風(fēng)的方式是引入地鐵環(huán)境中，控制通風(fēng)能耗。通風(fēng)口的設(shè)置是影響復(fù)合式屏蔽門系統(tǒng)使用性能的一項(xiàng)重要因素，在設(shè)計(jì)方案時(shí)需要考慮多方面的因素，諸如密封效果、結(jié)構(gòu)荷載等。主要的設(shè)置方式有：第一穿孔板形式，是指安裝在推拉門板與固定門板重疊部位的孔洞或縫隙處。第二是多部位開口形式，在原有屏蔽門的指定位置開設(shè)狹長(zhǎng)型的百葉風(fēng)口。第三是上放開口，在屏蔽門的上部開設(shè)多個(gè)百葉風(fēng)口。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，上方開口取得的效果較好，高度可控制在0.4—0.6m，開設(shè)風(fēng)口的長(zhǎng)度應(yīng)小于固定門的長(zhǎng)度。

2.2 照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

2.2.1 加強(qiáng)照明設(shè)計(jì)

在軌道交通的照明系統(tǒng)中能源資源消耗量相對(duì)較大，在此系統(tǒng)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)具有良好的潛力。首先是對(duì)于光源的選擇，根據(jù)軌道交通照明設(shè)計(jì)的原則，在充分掌握不同光源特性的前提下選擇相應(yīng)光源。T5或T8直管熒光燈可應(yīng)用在辦公空間、站廳等凈高不大空間，色溫宜在4000K左右。金屬鹵化物燈可應(yīng)用在凈高大的空間中，將單燈的功率控制在允許的范圍之內(nèi)。LED光源應(yīng)用在應(yīng)急照明燈及導(dǎo)向燈之中。其次燈具的選擇，所選用的燈具應(yīng)保證各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其配光曲線以及遮光角也應(yīng)滿足軌道交通照明的特征，盡量選取高效率的燈具。在條件允許的情況下，可引入合同能源管理機(jī)制，降低節(jié)能改造的資金和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。北京地鐵1、2號(hào)線中的綠色照明節(jié)能改造中就引入了這種機(jī)制，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

2.2.2 智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用endprint

根據(jù)軌道交通照明系統(tǒng)自身的特點(diǎn)可知，其中存在的節(jié)能空間較大。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，智能照明控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了可能。通過(guò)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠根據(jù)客流量的大小，在滿足照明需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)燈光的分級(jí)調(diào)控，提高了能源資源的利用效率。以某城市地鐵站點(diǎn)的燈光控制系統(tǒng)為例，在經(jīng)過(guò)智能改造后的控制系統(tǒng)，其能源資源的節(jié)約率可達(dá)到18.4%。

2.2.3 扶梯節(jié)能技術(shù)

為了達(dá)到節(jié)約能源資源的目的，在扶梯的設(shè)計(jì)中可運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)不同的時(shí)段合理調(diào)節(jié)運(yùn)行速度。但是變頻調(diào)節(jié)技術(shù)并不適用于所有的站點(diǎn)之中。一些人流量大的地鐵站點(diǎn)，電梯的使用較為頻繁，如果應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)不僅會(huì)給乘客的出行帶來(lái)不便，其所能達(dá)到的節(jié)能效果也并不明顯。

2.2.4 可再生能源技術(shù)

可再生能源的應(yīng)用在一定程度上緩解了資源緊張的問(wèn)題。因此在軌道交通設(shè)計(jì)建設(shè)的過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際情況盡可能采取可再生能源技術(shù)，諸如太陽(yáng)能光伏發(fā)電、地源熱泵等。以光伏發(fā)電為例，在某城市的地鐵站點(diǎn)中，分別采用傳統(tǒng)的冷水機(jī)組以及地源熱泵進(jìn)行模擬比較，分析二者的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算，地源熱泵系統(tǒng)可降低總用電量22%左右，在后期運(yùn)營(yíng)方面的投資可降低1.97萬(wàn)元左右。當(dāng)建立起完整的碳交易機(jī)制之后，會(huì)有具有更大的收益潛力。光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)輸出，同時(shí)彌補(bǔ)了照明系統(tǒng)中的電量消耗。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著軌道交通發(fā)展規(guī)模不斷增大，機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中存在的能源資源消耗問(wèn)題也日益突出，必須加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。在具體操作的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合軌道交通的實(shí)際情況，從照明、環(huán)控等多個(gè)方面入手，將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在軌道交通設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最大限速上提高資源的利用效率，降低能源損耗。此外也可以將可再生能源技術(shù)應(yīng)用在軌道交通之中，緩解能源資源緊張的問(wèn)題，推動(dòng)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

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