開(kāi)啟高鐵樞紐全生命周期智慧節(jié)能新時(shí)代

李國(guó)梁

在中國(guó)，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(shí)，有力地帶動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，是名副其實(shí)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。然而，高鐵站點(diǎn)的設(shè)備存在用電量大、能耗高等問(wèn)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(diào)、熱水、機(jī)器等的能耗。隨著高鐵站點(diǎn)服務(wù)設(shè)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(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗。在節(jié)能環(huán)保理念的指導(dǎo)下，利用高效、節(jié)能的磁懸浮產(chǎn)品可以優(yōu)化改造高鐵站點(diǎn)中的高能耗中央空調(diào)系統(tǒng)，有效解決中央空調(diào)系統(tǒng)能耗高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高鐵站的節(jié)能運(yùn)行。

對(duì)于高鐵站點(diǎn)內(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)改造，青島高頓西朗機(jī)電系統(tǒng)工程有限公司暖通設(shè)計(jì)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(diào)系統(tǒng)改造工程項(xiàng)目，改造后系統(tǒng)節(jié)能效果顯著。

青島火車站由德國(guó)人魏爾勒和格德?tīng)柎脑O(shè)計(jì)，采用磚木鋼混合結(jié)構(gòu)，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(fēng)格，3個(gè)站房總建筑面積為5.43萬(wàn)m2，地下候車室和東、西候車室面積共7 218 m2，車站能夠同時(shí)容納5 000名旅客，空調(diào)總負(fù)荷近2 600 kW。車站開(kāi)通高鐵列車后，火車停靠的頻次大幅增加，車站采用旅客錯(cuò)峰出行的措施導(dǎo)致空調(diào)長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，原先為車站提供服務(wù)的螺桿式空調(diào)機(jī)組已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前車站的制冷需求。

青島站使用的中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)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(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)存在3個(gè)主要問(wèn)題：其一，因輔機(jī)設(shè)備無(wú)法及時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，主機(jī)的能效比COP值無(wú)法穩(wěn)定在較高或最佳水平;其二，制冷主機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)的增減完全依靠人工調(diào)節(jié)，無(wú)法根據(jù)實(shí)際負(fù)荷狀態(tài)，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整、增減設(shè)備;其三，暖通空調(diào)系統(tǒng)中的制冷主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵等設(shè)備在運(yùn)行時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作，在設(shè)備報(bào)警、跳停時(shí)無(wú)法第一時(shí)間準(zhǔn)確地反饋給管理人員，整個(gè)系統(tǒng)存在安全性較低、操作控制方式落后等問(wèn)題。

“青島火車站是一個(gè)地標(biāo)性、歷史性建筑，項(xiàng)目方格外重視對(duì)項(xiàng)目外觀的保護(hù)，并要求更新后的系統(tǒng)設(shè)備除了要滿足站房?jī)?nèi)旅客對(duì)制冷的需求外，還必須達(dá)到全生命周期的最低能耗，讓整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)更加智能化。”于良偉表示。

于良偉及其團(tuán)隊(duì)多次考察火車站項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合車站建筑結(jié)構(gòu)和實(shí)際使用需求與項(xiàng)目方進(jìn)行了多輪方案的探討。從產(chǎn)品性能、全生命周期管理、投資成本回收等方面綜合對(duì)比分析了變頻離心機(jī)和磁懸浮離心機(jī)兩種方案，得出以下結(jié)論：海爾磁懸浮離心機(jī)組方案可以實(shí)現(xiàn)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(xiàng)目方的充分認(rèn)可。

從車站內(nèi)空調(diào)負(fù)荷結(jié)構(gòu)分布上看，設(shè)備用房的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為24 h，約占整個(gè)車站冷負(fù)荷的35%;站廳、站臺(tái)等公共區(qū)以及設(shè)備管理區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為18 h，約占整個(gè)車站冷負(fù)荷的65%。白天，站廳的客流量處于高峰期，空調(diào)系統(tǒng)處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，而晚上客流量回落至低谷期，空調(diào)系統(tǒng)需相應(yīng)地調(diào)整為低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

根據(jù)項(xiàng)目方提出的在部分負(fù)荷狀態(tài)下，設(shè)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(gè)候車廳分別提供了1臺(tái)360 RT的磁懸浮機(jī)組。這兩臺(tái)機(jī)組具備實(shí)時(shí)冷量調(diào)節(jié)能力和在2%負(fù)荷下的抗喘振功能。另外，機(jī)組內(nèi)置云服務(wù)模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制和故障預(yù)判，大幅提升了空調(diào)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(jīng)驗(yàn)技術(shù)不足而造成的機(jī)房維護(hù)不到位、空調(diào)系統(tǒng)能耗偏高等問(wèn)題。海爾磁懸浮機(jī)組通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)，可根據(jù)室外天氣信息和建筑負(fù)荷需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)房冷量輸出;通過(guò)機(jī)組變水溫控制和水泵變流量控制以及熱平衡數(shù)據(jù)判斷，可實(shí)現(xiàn)建筑按需供冷，高效運(yùn)行。

于良偉認(rèn)為，磁懸浮中央空調(diào)技術(shù)對(duì)軌道交通空調(diào)系統(tǒng)的升級(jí)改造意義重大。要想更好地推廣磁懸浮產(chǎn)品，需要樹(shù)立更多的樣板工程，讓更多的軌道交通人士認(rèn)識(shí)到磁懸浮中央空調(diào)的優(yōu)勢(shì)。海爾磁懸浮杯綠色設(shè)計(jì)與節(jié)能運(yùn)營(yíng)大賽的舉辦就是一個(gè)成功的例子，大賽讓更多的項(xiàng)目方、設(shè)計(jì)師了解了磁懸浮中央空調(diào)產(chǎn)品。

隨著國(guó)家軌道交通規(guī)模的日益擴(kuò)大，客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性不斷優(yōu)化，覆蓋面更廣，公眾對(duì)軌道交通出行的依賴性增強(qiáng)，軌道交通網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，而穩(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)造站內(nèi)舒適的空氣環(huán)境、提升乘客出行滿意度等都大有裨益。