開啟高鐵樞紐全生命周期智慧節(jié)能新時代

李國梁

在中國，軌道交通已成為居民出行的重要交通工具，其在惠及民生的同時，有力地帶動了地方經濟和產業(yè)鏈的發(fā)展，是名副其實的朝陽產業(yè)。然而，高鐵站點的設備存在用電量大、能耗高等問題，非直接行車方面的能耗約占地鐵總能耗的13%，包括車站和列車用照明、空調、熱水、機器等的能耗。隨著高鐵站點服務設施的不斷改善，非直接行車方面的能耗比重正在逐年上升，尤其是車站內中央空調系統(tǒng)的能耗。在節(jié)能環(huán)保理念的指導下，利用高效、節(jié)能的磁懸浮產品可以優(yōu)化改造高鐵站點中的高能耗中央空調系統(tǒng)，有效解決中央空調系統(tǒng)能耗高的問題，實現高鐵站的節(jié)能運行。

對于高鐵站點內中央空調系統(tǒng)的技術改造，青島高頓西朗機電系統(tǒng)工程有限公司暖通設計師于良偉頗有心得，他曾參與并完成了青島火車站中央空調系統(tǒng)改造工程項目，改造后系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。

青島火車站由德國人魏爾勒和格德爾茨設計，采用磚木鋼混合結構，主要由鐘樓和候車大廳兩大部分組成。修繕后的新青島站保持了原車站紅瓦黃墻的歐式風格，3個站房總建筑面積為5.43萬m2，地下候車室和東、西候車室面積共7 218 m2，車站能夠同時容納5 000名旅客，空調總負荷近2 600 kW。車站開通高鐵列車后，火車?？康念l次大幅增加，車站采用旅客錯峰出行的措施導致空調長時間處于高負荷運行狀態(tài)，原先為車站提供服務的螺桿式空調機組已經無法滿足當前車站的制冷需求。

青島站使用的中央空調系統(tǒng)在設計之初并未采用變頻控制和集中控制系統(tǒng)，因此其中央空調系統(tǒng)在運行時存在3個主要問題：其一，因輔機設備無法及時自動調節(jié)，主機的能效比COP值無法穩(wěn)定在較高或最佳水平;其二，制冷主機運行臺數的增減完全依靠人工調節(jié)，無法根據實際負荷狀態(tài)，實時自動調整、增減設備;其三，暖通空調系統(tǒng)中的制冷主機、冷凍水泵、冷卻水泵等設備在運行時無法實現遠程控制操作，在設備報警、跳停時無法第一時間準確地反饋給管理人員，整個系統(tǒng)存在安全性較低、操作控制方式落后等問題。

“青島火車站是一個地標性、歷史性建筑，項目方格外重視對項目外觀的保護，并要求更新后的系統(tǒng)設備除了要滿足站房內旅客對制冷的需求外，還必須達到全生命周期的最低能耗，讓整個空調系統(tǒng)更加智能化?！庇诹紓ケ硎?。

于良偉及其團隊多次考察火車站項目現場，結合車站建筑結構和實際使用需求與項目方進行了多輪方案的探討。從產品性能、全生命周期管理、投資成本回收等方面綜合對比分析了變頻離心機和磁懸浮離心機兩種方案，得出以下結論：海爾磁懸浮離心機組方案可以實現全生命周期成本最低，5年左右即可回收初投資成本。該方案獲得了項目方的充分認可。

從車站內空調負荷結構分布上看，設備用房的空調系統(tǒng)運行時間為24 h，約占整個車站冷負荷的35%;站廳、站臺等公共區(qū)以及設備管理區(qū)的空調系統(tǒng)運行時間為18 h，約占整個車站冷負荷的65%。白天，站廳的客流量處于高峰期，空調系統(tǒng)處于高負荷運行狀態(tài)，而晚上客流量回落至低谷期，空調系統(tǒng)需相應地調整為低負荷運行狀態(tài)。

根據項目方提出的在部分負荷狀態(tài)下，設備能效必須高的要求，于良偉在施工改造方案中為車站的東、西兩個候車廳分別提供了1臺360 RT的磁懸浮機組。這兩臺機組具備實時冷量調節(jié)能力和在2%負荷下的抗喘振功能。另外，機組內置云服務模塊，可實現對空調的遠程監(jiān)控、遠程控制和故障預判，大幅提升了空調系統(tǒng)的安全性，在操作方式上也更加智能化，可有效避免因車站管理人員經驗技術不足而造成的機房維護不到位、空調系統(tǒng)能耗偏高等問題。海爾磁懸浮機組通過負荷預測技術，可根據室外天氣信息和建筑負荷需求，動態(tài)調整機房冷量輸出;通過機組變水溫控制和水泵變流量控制以及熱平衡數據判斷，可實現建筑按需供冷，高效運行。

于良偉認為，磁懸浮中央空調技術對軌道交通空調系統(tǒng)的升級改造意義重大。要想更好地推廣磁懸浮產品，需要樹立更多的樣板工程，讓更多的軌道交通人士認識到磁懸浮中央空調的優(yōu)勢。海爾磁懸浮杯綠色設計與節(jié)能運營大賽的舉辦就是一個成功的例子，大賽讓更多的項目方、設計師了解了磁懸浮中央空調產品。

隨著國家軌道交通規(guī)模的日益擴大，客運網絡可達性不斷優(yōu)化，覆蓋面更廣，公眾對軌道交通出行的依賴性增強，軌道交通網絡的服務質量受到越來越廣泛的關注，而穩(wěn)定可靠、綠色環(huán)保的磁懸浮節(jié)能技術的使用對營造站內舒適的空氣環(huán)境、提升乘客出行滿意度等都大有裨益。