綠色建筑理論在地鐵節能設計中的應用分析

【摘要】建筑業是我國的高耗能產業，在提倡綠色可循環經濟發展的當下，需要受到足夠的重視，努力實現節能減排，提高經濟效益。而建筑工程源于建筑設計，其施工、用材均要參考建筑設計來實現。因此，從設計環節入手，貫徹節能理念是必不可少的。文章借鑒綠色建筑的理念，從規劃節能、車輛節能、運營組織節能等方面分析地鐵節能措施，提出節能的理念應從規劃階段滲透。

【關鍵詞】城市軌道交通；節能；滿載率；單位能耗

1、地鐵系統能耗構成

1.1電，地鐵系統用電主要為地鐵車輛牽引用電和車站、區間地道、車輛段與綜合基地、控制中心的能源照明用電。地鐵系統用電能耗主要由列車和車站運營能耗兩部分構成，其中列車運轉能耗占總能耗的40%～50%，通風空調能耗占25%～35%，電扶梯能耗占10%～14%，此3項能耗之和占到了地鐵總能耗的90%，因此，列車運轉、通風空調、電扶梯的節能應是重點重視的方面。

1.2天然氣，車輛段或停車場生活食堂及鍋爐房作為燃料使用。

1.3水，項目運行生產、生活用水。

2、規劃層面的節能

2.1提高地鐵利用率

根據有關資料，地鐵的單位能耗只有公交車的50%，小汽車的。對于尚未建設地鐵的城市，從交通結構來看，主要出行方式為小汽車、公交巴士、自行車及步行，從能耗消耗種類來看，主要能耗為汽油和柴油。地鐵線路建設實現后，由于交通方式的變化，部分出行者選擇軌道交通，能源的消耗方式也由汽油、柴油轉變成電力消耗。提高地鐵在城市交通中的分擔率，應做好地鐵的交通銜接，調整公交線路及停靠站，真正做到公交與地鐵的無縫銜接；合理規劃地鐵站點周邊的停車配套，對主城區外部分具備條件的站點設置P+R，為小汽車客流乘坐地鐵出行提供便利；合理設置自行車停車場，方便周邊居民乘坐地鐵出行；同時應進一步加強輿論宣傳，加大對地鐵出行準時、快捷、綠色環保等優勢的突出宣傳，使廣大市民愿意更多地乘坐地鐵出行，從而為地鐵分擔率的不斷提高創造有利條件。

2.2提高地鐵車輛滿載率

提高地鐵車輛的滿載率，能夠降低地鐵單位能耗。當滿載率達到100%時，地鐵單位能耗僅為滿載率10%時的15%。依據單位能耗的改變規律來看，當滿載率由10%增加至20%時，單位能耗降低了約50%，因而滿載率超越20%可有較好的作用。綜合考慮乘客舒服度和滿載率，滿載率達到100%時，車輛內乘客站立密度將達到6人/m2，普遍認為站立密度為3～6人/m2時統籌了舒服度和經濟效益，單位能耗也較低。綜合來看，均勻滿載率應超越20%，高峰小時滿載率應超越60%，才能實現較低的單位能耗。因而，地鐵節能應從基礎做起，規劃好線路，關于不同期間的客流量，配置合理數量的車輛，然后確保地鐵車輛滿載率在合理范圍內，以實現節能。

2.3挑選適宜的敷設方法

線路規劃中的線路敷設方法對能耗的影響最大，地上車站通常選用天然通風和天然采光方法，地上車站比地下車站減少了通風空諧和照明能耗。從建造過程來看，地下車站的能耗也遠大于高架車站，因而在用地規劃條件答應的情況下，選用恰當的消聲屏障，應更多地考慮選用地上車站以節約能源。從軌跡交通建筑工程費用來看，地下車站是地上車站的3倍多，因而在建造過程中，地下車站的能源消費量遠大于地上車站；依據軌跡交通設備系統選型可以估算出南邊某城市地上車站和地下車站的年耗電量分別為：90萬kW·h/站和452.31萬kW·h/站，可見，在運營過程中地下車站的能源消費量遠大于地上車站。使用軌跡交通主變電所和車輛段通常在規劃期間統籌考慮，以實現資源共享、綜合使用。車輛段的占地規劃往往較大，每條線獨自設置必然帶來功能的重復和資源的浪費。

3、車輛節能

3.1減輕車輛自重

依據國內外地鐵車輛車體選用不銹鋼和鋁合金的實踐經驗，地鐵車輛耐候鋼車體自重為9～10 t，不銹鋼車體自重為6～7 t，鋁合金車體自重為4～5t。假如以耐候鋼車體自重為基準，則不銹鋼車體可減輕自重30%左右，鋁合金車體可減輕自重50%左右。因而，鋁合金車體輕量化作用比不銹鋼車體更顯著些。因為車輛自重的減輕，減少了列車牽引和制動時發生的熱量和粉塵，也減輕了地道的溫升和污染；輪軌磨耗也相應減少，可節約必定數量的維修費用；改進了列車運行質量，提高了運行速度，縮短了制動間隔，減少了振蕩和噪聲等。另外，車輛自重的減輕可減少列車能耗，據統計，車輛能耗約為0.06 kW·h/（t·km）。

3.2實現再生制動

電氣制動可實現再生制動，將車輛動能回饋至牽引網，供相鄰車輛吸收。依據經驗，地鐵再生制動發生的反應能量通常為牽引能量的20%～40%，乃至更多。與電阻制動相比，再生制動節能的作用顯著。但再生電能并不是都能被別的牽引車輛吸收，剩余部分則消耗在車輛制動電阻上并轉變為熱能散發到空氣中，其結果是加快了地道的溫升。因而，挑選適宜的再生制動能量吸收設備也很重要。選用再生制動能量吸收設備今后，當處于再生制動工況下的列車發生的制動電流不能完全被別的車輛和本車的用電設備吸收時，線路上設置的再生制動能量吸收設備當即投入作業，可吸收多余的再生電流，使車輛再生電流持續穩定，以最大限度地表現電制動功能。

4、運營安排

確保車輛的滿載率在合理的范圍內，可以實現節能，但規劃線路沿線客流存在不均衡性，特別在前期部分區段周邊尚未實現規劃，客流量較小，因而合理的交路安排尤為重要。大小交路的設置能夠很好地防止部分區段的運能浪費，使得車輛在全線有較高的滿載率。實際上，客流除了在空間上散布不均衡外，在時間上的散布也是不均衡的，每日有平峰和高峰的差異，工作日與節假日也有差異；另外隨著城市的開展，初近遠期的客流也存在較大不同。關于不同期間的客流特點制訂具體的行車規劃，能夠非常好地提高車輛的使用率，使車輛在各個時段都有較合理的滿載率，以防止運能的浪費。服務水平和滿載率是一對矛盾，滿載率的提高將降低地鐵的單位能耗，但滿載率過高則會因舒服度過低而降低服務水平。因而，不行過度尋求高滿載率，降低單位能耗，應為乘客供給一個相對舒服的乘車環境。

結語：

總而言之，建筑節能理念應用到地鐵中進行合理設計，既要保留傳統理念，又要富有時代感。它的推廣和貫徹必將帶領我國經濟向更為和諧、可靠、穩定的目標邁進。因此，貫徹節能理念，有利于從根本上節約能源，加快發展循環經濟，實現經濟社會的可持續性發展，折射出人類文明的進步之光。

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