關(guān)鍵詞:地鐵車(chē)站;能耗;通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能
0引言
二十一世紀(jì)以來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的快速提升以及城市化建設(shè)發(fā)展的騰飛,當(dāng)前中國(guó)城市發(fā)展規(guī)模的擴(kuò)大和城市人口數(shù)量的劇增,對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施的要求亦不斷攀升。面對(duì)國(guó)家加快推進(jìn)節(jié)能降碳的發(fā)展目標(biāo),公共交通系統(tǒng)的節(jié)能減排的意義較為深遠(yuǎn)。
我國(guó)城市軌道交通發(fā)展的速度之快、規(guī)模之大,在世界范圍內(nèi)都是**的。尤其是近五年,我國(guó)城軌交通發(fā)展迅猛,并且運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度逐年直線增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)截至 2020 年底,中國(guó)內(nèi)地累計(jì)已有 40 個(gè)城市開(kāi)通城軌交通運(yùn)營(yíng),累計(jì) 247 條的運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)達(dá)到 7978.19 公里。其中,地鐵的運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度占比79%,占明顯重要地位。 從地鐵交通占有率以及其呈逐年上升趨勢(shì)中不難總結(jié),我國(guó)的城市交通發(fā)展是以地鐵為方向,協(xié)同多種線路發(fā)展的模式。從整體的能耗表現(xiàn)來(lái)看,當(dāng)前軌道交通總能耗 94 億 kWh, 約占全國(guó)總耗電 1.7‰,未來(lái)預(yù)計(jì)年耗電量將達(dá) 400 億度,占未來(lái)全國(guó)總耗電 5 ‰以上,其溫室氣體的總排放量達(dá) 14%,僅次于建筑。無(wú)論從綠色低碳的發(fā)展要求,還是從減輕城市運(yùn)營(yíng)成本的角度考量,地鐵節(jié)能的必要性毋庸置疑。軌交系統(tǒng)總體能耗指標(biāo)不斷持續(xù)增長(zhǎng),在軌道交通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中消耗能源的主要形式是電能。資料顯示,2020 年我國(guó)城軌交通總電能耗 172.4 億千瓦時(shí),同比增長(zhǎng) 12.9%。
根據(jù)對(duì)地鐵的用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析,能耗和用電量均主要分布在列車(chē)牽引用電和車(chē)站內(nèi)各種動(dòng)力設(shè)備用電, 包括通風(fēng)設(shè)備、自動(dòng)扶梯、照明、控制設(shè)備等方面。在車(chē)站所**電設(shè)備中,通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗又占總能耗的 70% 左右,因此牽引供電、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能潛力很大,較是節(jié)能工作的方向。
站在全生命周期的角度來(lái)分析城市軌交用能特點(diǎn)和系統(tǒng)能耗情況是節(jié)能優(yōu)化的前提,也是落實(shí)節(jié)能效益的 基礎(chǔ)。建筑設(shè)施以及系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能措施應(yīng)依據(jù)線路的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備采用和控制等因素,綜合分析并采取有效的實(shí)施管理,才能獲得實(shí)際效益。
以上海地鐵為例,為實(shí)現(xiàn)綠色地鐵貢獻(xiàn)節(jié)能減排的“乘方效應(yīng)”的目標(biāo),方案籌劃之前通過(guò)實(shí)際能耗狀況 調(diào)研,分析不同線路和車(chē)站之間的用電差異總結(jié)不同車(chē)站類(lèi)型、建筑面積、系統(tǒng)運(yùn)行管理與整體能耗表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)性。此外,較從數(shù)據(jù)分析出發(fā)開(kāi)展針對(duì)性的地鐵節(jié)能工作,并對(duì)比分析節(jié)能技術(shù)運(yùn)用的現(xiàn)實(shí)效益,以此在節(jié)能減排工作體系中尋求有效突破了大量能源的消耗。總體而言,地鐵能耗主要表現(xiàn)為各系統(tǒng)能耗占比差距明顯,并且時(shí)間及區(qū)域分布不均衡。
1軌道交通的能耗特點(diǎn)
從對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的地鐵線路能耗數(shù)據(jù)分析,可以看出地鐵系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的基本能耗特點(diǎn)。在考慮當(dāng)?shù)氐貐^(qū)客 觀氣候特點(diǎn)和公共交通需求響應(yīng)的基礎(chǔ)上,軌道交通能耗的時(shí)間分布與大眾出行的時(shí)間基本一致。軌交環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均考慮了當(dāng)?shù)靥鞖?、站點(diǎn)客流、運(yùn)行負(fù)荷等因素在內(nèi),并在設(shè)計(jì)時(shí)留有余量。由于站內(nèi)外的溫差較大導(dǎo)致冷凍水泵、冷卻水泵、冷水機(jī)組、風(fēng)機(jī)、空調(diào)等環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,往往造成了大量能源的消耗??傮w而言,地鐵能耗主要表現(xiàn)為各系統(tǒng)能耗占比差距明顯,并且時(shí)間及區(qū)域分布不均衡。
上海地鐵自始至終都以構(gòu)建由“管理**、專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃、規(guī)程規(guī)范、專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)”四大體系組成的節(jié)能減排工作體系為基礎(chǔ),提出“打造綠色地鐵”目標(biāo)。上海地鐵標(biāo)準(zhǔn)站的機(jī)電系統(tǒng)包括給排水、環(huán)控通風(fēng)、及動(dòng)力照明設(shè)備等,其中作為主要用能的環(huán)控系統(tǒng)構(gòu)成包括:車(chē)站公共區(qū)空調(diào)、通風(fēng)(兼排煙)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)大系統(tǒng));車(chē)站區(qū)間排熱(兼排煙)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)排熱系統(tǒng));區(qū)間隧道活塞通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)(兼排煙)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)隧道通風(fēng)系統(tǒng));車(chē)站設(shè)備及管理用房空調(diào)、通風(fēng)(兼排煙)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)小系統(tǒng));空調(diào)冷凍水系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)水系統(tǒng))。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)制式統(tǒng)一采用全封閉站臺(tái)門(mén)系統(tǒng),且按站臺(tái)門(mén)一步到位設(shè)計(jì)。大小系統(tǒng)合用車(chē)站設(shè)置的集中冷源,均采用水冷螺桿式冷水機(jī)組。冷凍水系統(tǒng)采用變頻變水量閉式循環(huán)系統(tǒng),并由分水器分別供給公共區(qū)域組合式空調(diào)機(jī)組和管理用房空氣處理機(jī)組。系統(tǒng)末端設(shè)備設(shè)有具備動(dòng)態(tài)壓力平衡能力的電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥,可根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)冷凍水量及冷凍水供回干管或集水器和分水器間設(shè)置的電動(dòng)壓差式旁通閥。
為實(shí)現(xiàn)新型標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站建筑對(duì)比其他同類(lèi)型車(chē)站綜合節(jié)能率為 15% 以上的目標(biāo),在對(duì)****車(chē)站的實(shí)踐分析的基礎(chǔ)上,規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)能措施主要針對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備選型以及自動(dòng)控制應(yīng)用方面。站臺(tái)設(shè)定采用的聯(lián)調(diào)聯(lián)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng),有效地降低車(chē)站空調(diào)運(yùn)行能耗。同時(shí)全線配以 LED 照明和智能燈光控制系統(tǒng),減少光污染之余較在降低能耗方面**明顯成效。
比較城市其他交通運(yùn)行方式而言,地鐵車(chē)站有低能耗方面的表;但其建筑和系統(tǒng)規(guī)模都十分龐大,從而導(dǎo)致地鐵車(chē)站的能耗在整體城市能耗中比重較大。地鐵車(chē)站的運(yùn)營(yíng)用電可達(dá)到可變成本的 30% 以上之多,因此需要實(shí)施針對(duì)性的有效控制措施降低能耗以提升運(yùn)營(yíng)效益。
對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)屏蔽門(mén)車(chē)站,公共區(qū)域與設(shè)備房負(fù)荷差異性較大,因而多采用兩套系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)計(jì)的方案。根據(jù)設(shè)備房區(qū)域大小及機(jī)組熱量計(jì)算即可確定機(jī)組的冷量,而且相比較大系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷,小系統(tǒng)較為穩(wěn)定。地鐵車(chē)站公共區(qū)域的冷負(fù)荷的考慮則主要包括:設(shè)備和照明的產(chǎn)熱、人員散熱、滲透能耗和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱等。
本文應(yīng)用 eQuest 能耗模擬軟件,模擬分析上海 18號(hào)線一期標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站的全年能耗表現(xiàn),見(jiàn)圖 3。通過(guò)分設(shè)系統(tǒng),綜合分析確定影響車(chē)站通風(fēng)空調(diào)能耗的主要因素。此外,采用逐項(xiàng)類(lèi)比的方法來(lái)確定單項(xiàng)節(jié)能措施的應(yīng)用成效。
不同車(chē)站能耗模擬結(jié)果中都顯示在夏季制冷階段,系統(tǒng)冷機(jī)運(yùn)行能耗與水泵能耗均呈現(xiàn)先升后降的規(guī)律,在 7、8 月達(dá)到峰值。雖然屏蔽門(mén)系統(tǒng)有效降低了空氣處理機(jī)組的運(yùn)行能耗,但由于與隧道區(qū)間的空氣分隔,明顯增加了排風(fēng)機(jī)組的能耗。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比在冬季和過(guò)度季節(jié)的新風(fēng)能耗比重也有所增加。
由于e-Quest模擬軟件并不支持建筑雙系統(tǒng)的模擬,故而采用在不同時(shí)間段分別建模進(jìn)而相加的近似法對(duì)一期各車(chē)站建筑進(jìn)行模擬分析的方法。軟件模擬結(jié)果相互驗(yàn)證了在車(chē)站能耗中,照明與風(fēng)機(jī)的能耗權(quán)重占比較高,接均 30%;其次為設(shè)備用能和制冷能耗,分別約占20% 左右。
從數(shù)據(jù)分析上來(lái)看,模擬計(jì)算峰值負(fù)荷數(shù)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值接近,軟件模擬值與實(shí)測(cè)數(shù)值的誤差通常在 10%以?xún)?nèi)。因此,完全可以將模擬計(jì)算分析結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際節(jié)能優(yōu)化措施的決策。
2地鐵車(chē)站節(jié)能措施
鑒于車(chē)站環(huán)控系統(tǒng)的組成及能耗因素的影響,總結(jié)其他建筑節(jié)能優(yōu)化及措施應(yīng)用效益的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,針對(duì)性地對(duì)不同系統(tǒng)采取相應(yīng)有效的節(jié)能措施,其節(jié)能效益還是十分顯著的。
首先在照明系統(tǒng)方面,減少不必要的照明(例如在保證安全的前提下,亞光材料的反光涂料可以減少長(zhǎng)條燈帶的設(shè)置),選用 LED 節(jié)能性燈具。同時(shí)配合自動(dòng)感應(yīng)控制,單獨(dú)照明系統(tǒng)的節(jié)能表現(xiàn)對(duì)比基本節(jié)能要求可達(dá)到 50% 以上,平均節(jié)能率**過(guò) 30%。所以根據(jù)實(shí)際使用情況,制定合理的相關(guān)照明指標(biāo)要求,大力采用節(jié)能燈具結(jié)合布局改善既是對(duì)地鐵照明系統(tǒng)節(jié)能有效的策略。
由于站臺(tái)建筑的特殊性,在考慮設(shè)計(jì)規(guī)范要求衡上 , 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫差的設(shè)定應(yīng)相對(duì)略微提高,這樣既避免系統(tǒng)結(jié)露情況的出現(xiàn),在實(shí)際使用期間滿(mǎn)意調(diào)研上也得到較為滿(mǎn)意的結(jié)果。合理適度地提高送風(fēng)溫差,盡可能地降低送風(fēng)量,降低系統(tǒng)能耗的上限值是從根本上提高能效的手段。站臺(tái)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是考慮滿(mǎn)足運(yùn)行期間客流量條件下的需求,但實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中客流量往往不會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)值狀態(tài),所以對(duì)大系統(tǒng)采用變頻裝置及時(shí)按需調(diào)節(jié)風(fēng)量是有效的節(jié)能手段。數(shù)據(jù)分析顯示通過(guò)變頻控制,可以使風(fēng)機(jī)風(fēng)量平均減少 30%,其功率耗能減少 45%。
在采用有效空調(diào)設(shè)備的同時(shí),實(shí)行聯(lián)調(diào)的控制手段也是降低空調(diào)能耗重要策略。車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)形式復(fù)雜,一者是設(shè)備較多,再者設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)交叉,系統(tǒng)獨(dú)立控制難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期。
基于系統(tǒng)效率原則、考慮負(fù)荷對(duì)冷量的需求變化,全局化動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)模式的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制很好地保證不同情況下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行表現(xiàn)。**試驗(yàn)車(chē)站的實(shí)際研究表明,變頻控制的引用使空調(diào)季節(jié)車(chē)站通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能率提升 30% 以上,大幅降低了車(chē)站運(yùn)營(yíng)的整體能耗及運(yùn)營(yíng)成本。
此外,節(jié)能電梯和高性能電氣設(shè)備的高比例應(yīng)用在車(chē)站長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中也有相當(dāng)?shù)墓?jié)能貢獻(xiàn)。
3 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)
(1)概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶(hù)僅需購(gòu)買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器,選配網(wǎng)關(guān),自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能,并支持多平臺(tái)、多語(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
(2)應(yīng)用場(chǎng)所
本平臺(tái)適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。
(3)平臺(tái)結(jié)構(gòu)
(4)平臺(tái)功能
◆電力集抄(5)系統(tǒng)硬件配置
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)注地鐵總體能耗比例較大的通風(fēng)空調(diào)的節(jié)能,是地鐵節(jié)能實(shí)施的要點(diǎn)。實(shí)際了解車(chē)站具體的環(huán)境因素,確定合理的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)值,是提升能效的重要前提。在采用節(jié)能設(shè)備的同時(shí),各系統(tǒng)根據(jù)情況變化相應(yīng)地調(diào)節(jié)其運(yùn)行狀況,是優(yōu)化系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵所在。
本文通過(guò)分析上海地鐵 18 號(hào)線一期車(chē)站建筑能耗表現(xiàn)與節(jié)能措施的效果,總結(jié)了地跌主要節(jié)能措施的應(yīng) 用,為今后地鐵節(jié)能優(yōu)化工作給予參考。面對(duì)不同的車(chē)站類(lèi)型、站臺(tái)規(guī)模、運(yùn)行模式和客流特征等因素,仍然需要通過(guò)分析研究及實(shí)際調(diào)研的方法,結(jié)合包括建筑設(shè)計(jì)、土建技術(shù)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等因素,實(shí)現(xiàn)地鐵較優(yōu)的能效表現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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詞條
詞條說(shuō)明
陜西師范大學(xué)電力運(yùn)維系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
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? ? 配電房作為選煤廠生產(chǎn)供電的設(shè)備集中地關(guān)系選煤廠、穩(wěn)定生產(chǎn)。選煤廠配電室傳統(tǒng)上都是人工值班盯崗,一方面對(duì)人員技能和連續(xù)工作有很高要求,另一方面生產(chǎn)設(shè)備耗電高節(jié)能效果較差,配電室有隱患問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),即便出現(xiàn)故障也不能很快發(fā)現(xiàn),需要消耗大量時(shí)間逐項(xiàng)檢測(cè)、排查,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。為進(jìn)一步解放員工勞動(dòng)力,提高選煤廣管理水平,對(duì)配電室進(jìn)行智能化改造意義重大。1配電房智能監(jiān)控的意
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公司名: 安科瑞電氣股份有限公司
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