淺析軌道交通機電設備系統節能技術

沈超

摘 要：隨著國民經濟發展速度不斷加快，對與能源資源的需求量也在逐漸攀升，能源資源短缺的問題制約了社會經濟的持續發展。近年來對于節能減排問題的重視程度越來越高，相關的節能技術也越來越多。軌道交通具有準時、速度快等優勢，在現階段公共交通建設中占據較大比例，但是軌道交通中存在的能源消耗量也相對較大，如何有效的實現節能減排是一項重要任務?？萍妓降陌l展為節能提供了技術支持，本文主要以軌道交通機電設備系統中節能技術進行了研究，探討在軌道交通中可再生能源的應用。

關鍵詞：軌道交通；機電設備系統；節能技術

中圖分類號：TU247 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0012-01

1 軌道交通用電負荷分析

在軌道交通運營的過程中，其用電負荷主要可以分為兩大類。首先是牽引用電負荷，電力在降壓混合變電所的牽引下，實現對牽引電負荷的供電。在此過程中牽引網的供電電壓水平必須滿足行業標準的要求。其次是為了保證軌道交通機電設備正常運行而產生的用電負荷。軌道交通機電設備系統涵蓋了多個子系統。在軌道交通機電設備系統中，能源消耗較大的部分是自動扶梯電梯、低壓配電系統以及環控系統。根據相關數據的統計，該部分的電量消耗在整個系統中占據的比例在90%以上，節能空間較大。

2 軌道交通機電設備系統節能技術的應用

2.1 環控系統節能技術

環控系統在軌道交通機電設備系統中占據著重要的地位，通過環控系統的應用及功能發揮能夠創造良好的乘車環境。但是隨著軌道交通建設的規模不斷擴大，其中存在的能耗問題逐漸突出。應在保證系統正常運行的前提下，盡量采取相關的措施使空調的負荷降低，提高資源利用效率，以達到節能減排的目的。

2.1.1 采用均勻送風風管構件

現階段，一般將長風管應用在軌道交通公共領域的空調系統中，其中風量的分布是否合理，不僅直接影響了公共區域的舒適度，也決定了風機能耗的的大小。傳統的方法通過改變截面積的方式調節風量，這種方式可能會造成不同程度的管材浪費。新型研發的長風管勻送、回風裝置，采用全壓的方式分配風管內的空氣流，保證風量根據實際的需求來進行分配，提高了資源的使用效率。同時將引流管加設在三通總管中，來合理引導氣流的分配與走向，盡量避免在氣流傳輸過程中出現擾動現象，使三通閥的阻力系數得到有效降低。此外嵌入式流量調節構件也能夠提高送風的均勻性，而且便于后期的拆卸。經過大量的實驗表明，風機在10—50Hz運行時，風量的不平衡率基本上在5%以內，風量均勻性誤差不大，在軌道交通的變風量空調系統中較為適用。

2.1.2 小新風機合理配置

在地鐵站點的總負荷中，絕大部分都是由人員負荷以及新風負荷構成的。且新風負荷具有一定的變化性，通過合理的設置小新風機，能夠使新風機的能耗得到降低。在計算公共區域最小新風量時，應根據以下三個數值為依據：

最小人員新風量12.6m3/h

空調總風量的10%

屏蔽門漏風量（18%—50%）

在上述三個數值中取最大值作為空調最小新風量，既要滿足公共場所的衛生評價標準，也要為乘客提供較為舒適的乘車環境。在具體操作的過程中，由于屏蔽門的漏風量會受到外界環境的影響而不斷變化。尤其對于小交路而言漏風量可能會達到整個系統中的30%以上。若以此項數據為依據，可能會增加小新風機的能耗。因此需根據實際情況進行調整。

2.1.3 直接蒸發式空調的應用

水冷螺桿機是現階段站點中常用的冷水機組設備，能夠匹配系統中的冷負荷。但是冷卻塔在運行時的噪聲對周邊居民的生活以及城市景觀等會造成影響。蒸發冷卻式冷水機組的應用，不僅能夠解決上述問題，也降低設備整體的能源消耗。某城市軌道交通中的4個站點采用蒸發冷卻式冷水機組，通過對投入運營之后的節能率的計算，其中a站點為4.7萬元，b站點為4.8萬元，c站點為8.4萬元。通過對于具體案例的分析，相較于螺桿式冷水機組，蒸發冷卻式冷水機組具有良好的節能優勢，同時也減少了車站內部占地面積。

2.1.4 采用復合屏蔽門

在軌道交通中屏蔽門是不可或缺的組成部分，具有安全、現代化等優勢，能夠有效的降低公共區域內的空調負荷?？煽仫L閥的通風口設置在復合屏蔽門的上部，可以將自然通風的方式是引入地鐵環境中，控制通風能耗。通風口的設置是影響復合式屏蔽門系統使用性能的一項重要因素，在設計方案時需要考慮多方面的因素，諸如密封效果、結構荷載等。主要的設置方式有：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狹長型的百葉風口。第三是上放開口，在屏蔽門的上部開設多個百葉風口。通過實驗表明，上方開口取得的效果較好，高度可控制在0.4—0.6m，開設風口的長度應小于固定門的長度。

2.2 照明系統節能技術

2.2.1 加強照明設計

在軌道交通的照明系統中能源資源消耗量相對較大，在此系統中應用節能技術具有良好的潛力。首先是對于光源的選擇，根據軌道交通照明設計的原則，在充分掌握不同光源特性的前提下選擇相應光源。T5或T8直管熒光燈可應用在辦公空間、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。LED光源應用在應急照明燈及導向燈之中。其次燈具的選擇，所選用的燈具應保證各項性能指標達到行業標準，其配光曲線以及遮光角也應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制，降低節能改造的資金和技術風險。北京地鐵1、2號線中的綠色照明節能改造中就引入了這種機制，具有良好的經濟效益以及社會效益。

2.2.2 智能照明控制系統的應用endprint

根據軌道交通照明系統自身的特點可知，其中存在的節能空間較大。隨著科學技術水平的不斷提高，智能照明控制系統的發展提供了可能。通過智能控制系統的應用，能夠根據客流量的大小，在滿足照明需求的同時，實現燈光的分級調控，提高了能源資源的利用效率。以某城市地鐵站點的燈光控制系統為例，在經過智能改造后的控制系統，其能源資源的節約率可達到18.4%。

2.2.3 扶梯節能技術

為了達到節約能源資源的目的，在扶梯的設計中可運用變頻調速技術，根據不同的時段合理調節運行速度。但是變頻調節技術并不適用于所有的站點之中。一些人流量大的地鐵站點，電梯的使用較為頻繁，如果應用變頻調節技術不僅會給乘客的出行帶來不便，其所能達到的節能效果也并不明顯。

2.2.4 可再生能源技術

可再生能源的應用在一定程度上緩解了資源緊張的問題。因此在軌道交通設計建設的過程中，可根據實際情況盡可能采取可再生能源技術，諸如太陽能光伏發電、地源熱泵等。以光伏發電為例，在某城市的地鐵站點中，分別采用傳統的冷水機組以及地源熱泵進行模擬比較，分析二者的經濟環境效益，通過對數據的計算，地源熱泵系統可降低總用電量22%左右，在后期運營方面的投資可降低1.97萬元左右。當建立起完整的碳交易機制之后，會有具有更大的收益潛力。光伏發電技術的應用可以實現并網輸出，同時彌補了照明系統中的電量消耗。

3 結語

綜上所述，隨著軌道交通發展規模不斷增大，機電設備系統中存在的能源資源消耗問題也日益突出，必須加強節能技術的應用。在具體操作的過程中，應結合軌道交通的實際情況，從照明、環控等多個方面入手，將節能技術應用在軌道交通設計的過程中，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應用在軌道交通之中，緩解能源資源緊張的問題，推動節能減排目標的實現。

參考文獻

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