軌交運(yùn)營(yíng)需駛出“高能耗”怪圈

錢亮

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，城市交通出行需求激增。當(dāng)前，中國(guó)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(chǎng)。據(jù)中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年12月31日，中國(guó)內(nèi)地累計(jì)有40個(gè)城市開通城軌交通，運(yùn)營(yíng)路線總里程達(dá)6 730.27 km。伴隨著運(yùn)營(yíng)線路里程的持續(xù)增長(zhǎng)，城市軌道交通的能耗也快速增長(zhǎng)，在運(yùn)營(yíng)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(jī)電信息·中央空調(diào)市場(chǎng)》采訪了中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司城市軌道交通設(shè)計(jì)研究院副總工程師劉英杰，與其進(jìn)行深入的溝通與交流后，筆者對(duì)城市軌道交通領(lǐng)域中央空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)有了更直觀的認(rèn)識(shí)。

自1969年北京地鐵1號(hào)線開通算起，中國(guó)城市軌道交通的發(fā)展已歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)。在這半個(gè)世紀(jì)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(shí)，也有力地帶動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

青島地鐵8號(hào)線作為青島地鐵的大動(dòng)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(gè)行政區(qū)，是連接青島新機(jī)場(chǎng)、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(hào)線的第5個(gè)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(xiàng)目建設(shè)面積近140 000 m2，總體空調(diào)負(fù)荷近7 000 kW。

“紅島火車站是一個(gè)地標(biāo)性工程，甲方格外重視這個(gè)項(xiàng)目，對(duì)我們提出了一個(gè)核心要求：紅島火車站中央空調(diào)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，在滿足人們制冷需求的同時(shí)，必須將全生命周期的能耗降到最低。”劉英杰表示。在該項(xiàng)目中，設(shè)備區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)需24 h全天運(yùn)行，其冷負(fù)荷約占整個(gè)車站冷負(fù)荷的40%;站廳、站臺(tái)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(yùn)行18 h，其冷負(fù)荷約占整個(gè)車站冷負(fù)荷的60%。早、晚高峰時(shí)，客流處于尖峰，其他時(shí)間段客流處于平緩階段，這導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)。針對(duì)這一問題，甲方對(duì)冷水機(jī)組“部分負(fù)荷時(shí)的能效”提出了更高的要求，要求機(jī)組必須具備較高的“實(shí)時(shí)冷量調(diào)節(jié)能力”。

在實(shí)地走訪項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)后，劉英杰及其設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與項(xiàng)目方進(jìn)行了多次討論。由于常規(guī)使用兩臺(tái)螺桿機(jī)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(jì)團(tuán)隊(duì)便將目光投向了離心機(jī)。在定頻離心機(jī)、變頻離心機(jī)和磁懸浮離心機(jī)3種離心機(jī)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(duì)這3種設(shè)備進(jìn)行綜合對(duì)比后，一致認(rèn)為海爾磁懸浮離心機(jī)組方案是最佳的。海爾磁懸浮冷水機(jī)組在部分負(fù)荷運(yùn)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(xiàng)目實(shí)際情況，項(xiàng)目方最終選擇了海爾磁懸浮離心機(jī)組方案。

作為一個(gè)重要的綜合交通樞紐站，紅島火車站是“幸運(yùn)”的，因?yàn)槠淙芷诘哪芎牡玫搅隧?xiàng)目方的充分關(guān)注。然而，并非所有的軌道交通站點(diǎn)都能如紅島火車站一般“幸運(yùn)”。“目前，國(guó)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(yùn)營(yíng)往往是分開的。項(xiàng)目建設(shè)方由于不負(fù)責(zé)后期的運(yùn)營(yíng)，自然沒有動(dòng)力完全按照運(yùn)營(yíng)方的要求去操作，這導(dǎo)致很多項(xiàng)目達(dá)不到最初設(shè)定的節(jié)能目標(biāo)。”劉英杰表示。

誠(chéng)如其所言，由于重視施工建設(shè)而輕視運(yùn)營(yíng)管理，大量城市軌道交通項(xiàng)目在運(yùn)營(yíng)不久后便陷入“高能耗”怪圈。在短時(shí)間內(nèi)軌道交通建設(shè)管理體制機(jī)制無法改變的情況下，設(shè)計(jì)師必須將實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)作為切入點(diǎn)，選擇更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)更加節(jié)能高效的解決方案，讓城市軌道交通項(xiàng)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(kuò)大，客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性更強(qiáng)、覆蓋面更廣，以及乘客在地下空間活動(dòng)的時(shí)間增加，公眾對(duì)于軌道交通出行的依賴性日趨增強(qiáng)。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(guó)城市軌道交通發(fā)展水平的不斷提升，人們對(duì)于車站空間的舒適性提出了更高要求。空調(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(dān)負(fù)著對(duì)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(jìn)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(yàn)。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(duì)營(yíng)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(duì)于軌道交通空調(diào)系統(tǒng)的升級(jí)意義重大，但是在實(shí)際推廣中仍有一定的阻力，這個(gè)阻力是目前不完善的軌道交通建設(shè)管理機(jī)制導(dǎo)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(jìn)一步做好磁懸浮中央空調(diào)的推廣工作，我認(rèn)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(shì)。值得慶幸的是，海爾磁懸浮綠色設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)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(xiàng)目方了解了磁懸浮中央空調(diào)。”劉英杰如是說。