軌交運營需駛出“高能耗”怪圈

錢亮

隨著我國經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，城市交通出行需求激增。當前，中國已成為世界上規(guī)模最大、發(fā)展最快的軌道交通建設(shè)市場。據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年12月31日，中國內(nèi)地累計有40個城市開通城軌交通，運營路線總里程達6 730.27 km。伴隨著運營線路里程的持續(xù)增長，城市軌道交通的能耗也快速增長，在運營成本中所占的比重不斷增加，為此城市軌道交通空調(diào)的節(jié)能改造被提到了重要的議事日程。

近期，《機電信息·中央空調(diào)市場》采訪了中國鐵路設(shè)計集團有限公司城市軌道交通設(shè)計研究院副總工程師劉英杰，與其進行深入的溝通與交流后，筆者對城市軌道交通領(lǐng)域中央空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)升級有了更直觀的認識。

自1969年北京地鐵1號線開通算起，中國城市軌道交通的發(fā)展已歷經(jīng)半個世紀。在這半個世紀之中，從萌芽至壯大，從模仿到創(chuàng)新，城市軌道交通已成為居民出行的重要交通工具，在惠及民生的同時，也有力地帶動了地方經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

青島地鐵8號線作為青島地鐵的大動脈，串聯(lián)了膠州市、紅島高新區(qū)、李滄區(qū)、市北區(qū)、市南區(qū)等5個行政區(qū)，是連接青島新機場、北岸城區(qū)、東岸城區(qū)的快速骨干線路。紅島火車站是青島地鐵8號線的第5個車站，是集鐵路、城市軌道交通、公路及市政配套設(shè)施于一體的綜合交通樞紐站，項目建設(shè)面積近140 000 m2，總體空調(diào)負荷近7 000 kW。

“紅島火車站是一個地標性工程，甲方格外重視這個項目，對我們提出了一個核心要求：紅島火車站中央空調(diào)系統(tǒng)投入運行后，在滿足人們制冷需求的同時，必須將全生命周期的能耗降到最低?！眲⒂⒔鼙硎?。在該項目中，設(shè)備區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)需24 h全天運行，其冷負荷約占整個車站冷負荷的40%;站廳、站臺公共區(qū)以及設(shè)備區(qū)人員房間的空調(diào)系統(tǒng)每天運行18 h，其冷負荷約占整個車站冷負荷的60%。早、晚高峰時，客流處于尖峰，其他時間段客流處于平緩階段，這導致空調(diào)系統(tǒng)大部分時間處于低負荷運行的狀態(tài)。針對這一問題，甲方對冷水機組“部分負荷時的能效”提出了更高的要求，要求機組必須具備較高的“實時冷量調(diào)節(jié)能力”。

在實地走訪項目現(xiàn)場后，劉英杰及其設(shè)計團隊與項目方進行了多次討論。由于常規(guī)使用兩臺螺桿機組的方案無法滿足紅島火車站作為綜合交通樞紐站的需求，設(shè)計團隊便將目光投向了離心機。在定頻離心機、變頻離心機和磁懸浮離心機3種離心機方案中，從產(chǎn)品性能、全生命周期管理、投資成本回收等方面對這3種設(shè)備進行綜合對比后，一致認為海爾磁懸浮離心機組方案是最佳的。海爾磁懸浮冷水機組在部分負荷運行條件下峰值效率COP值極高，非常適合地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)，且5年左右就能將初期的投資成本收回。結(jié)合項目實際情況，項目方最終選擇了海爾磁懸浮離心機組方案。

作為一個重要的綜合交通樞紐站，紅島火車站是“幸運”的，因為其全生命周期的能耗得到了項目方的充分關(guān)注。然而，并非所有的軌道交通站點都能如紅島火車站一般“幸運”?！澳壳?，國內(nèi)大多數(shù)的軌道交通建設(shè)的全生命周期是割裂的，建設(shè)和運營往往是分開的。項目建設(shè)方由于不負責后期的運營，自然沒有動力完全按照運營方的要求去操作，這導致很多項目達不到最初設(shè)定的節(jié)能目標?！眲⒂⒔鼙硎?。

誠如其所言，由于重視施工建設(shè)而輕視運營管理，大量城市軌道交通項目在運營不久后便陷入“高能耗”怪圈。在短時間內(nèi)軌道交通建設(shè)管理體制機制無法改變的情況下，設(shè)計師必須將實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)升級作為切入點，選擇更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，設(shè)計更加節(jié)能高效的解決方案，讓城市軌道交通項目逐漸脫離“高能耗”怪圈。

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴大，客運網(wǎng)絡(luò)可達性更強、覆蓋面更廣，以及乘客在地下空間活動的時間增加，公眾對于軌道交通出行的依賴性日趨增強。因此，城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的整體服務(wù)質(zhì)量越來越受到人們的廣泛關(guān)注。隨著我國城市軌道交通發(fā)展水平的不斷提升，人們對于車站空間的舒適性提出了更高要求?？照{(diào)系統(tǒng)作為城市軌道交通中的重要設(shè)備系統(tǒng)之一，擔負著對城市軌道交通內(nèi)部空間的空氣溫度、濕度、潔凈度、空氣流速、空氣壓力和空氣品質(zhì)進行調(diào)節(jié)和控制的任務(wù)，這直接關(guān)系到乘客的乘車體驗。因此，穩(wěn)定可靠、綠色環(huán)保的磁懸浮節(jié)能技術(shù)的使用對營造舒適的空氣環(huán)境、提升乘客出行滿意度具有重要作用。

“磁懸浮中央空調(diào)的應(yīng)用對于軌道交通空調(diào)系統(tǒng)的升級意義重大，但是在實際推廣中仍有一定的阻力，這個阻力是目前不完善的軌道交通建設(shè)管理機制導致的，單靠廠家的力量是無法在短期內(nèi)改變的。那么，為了進一步做好磁懸浮中央空調(diào)的推廣工作，我認為我們應(yīng)該樹立更多的樣板案例，讓更多的軌道交通業(yè)內(nèi)人士看到磁懸浮中央空調(diào)的優(yōu)勢。值得慶幸的是，海爾磁懸浮綠色設(shè)計運營大賽的連續(xù)舉辦已經(jīng)在業(yè)內(nèi)掀起一股浪潮，讓更多項目方了解了磁懸浮中央空調(diào)?！眲⒂⒔苋缡钦f。