宗庆生
昆明轨道交通集团有限公司，650000，云南 昆明//高级工程师
摘 要：本文对昆明市3座地铁车站的环控系统用能状况进行了研究，同时与上海、深圳的两座地铁站进行了对比分析，发现（1）上海、深圳两座地铁车站环控系统能耗至少是3座昆明地铁车站的5倍以上，主要是因为昆明地铁车站未设置传统的水系统；（2）对于昆明地铁车站来说，水系统不再是节能重点，节能重点变成了大小系统，且小系统的节能潜力大于大系统。本文的研究成果，为接下来的节能措施制定工作奠定了坚实的基础。
关键词：地铁；环控系统；用能
1前言
轨道交通的用能主要可以分为以下六个方面：列车牵引系统用能，环控系统用能，电扶梯系统用能，照明系统用能，给排水系统用能和其他用能[1]。其中，环控系统作为轨道交通中一个不可或缺的系统，扮演着如下功能：在正常运营期间，为乘客提供“过渡性舒适”的候车和乘车环境、为车站工作人员提供舒适的工作环境、为设备正常运行提供所需的运行环境；当发生事故时，系统应能迅速切换到事故通风模式，如火灾时能迅速排除烟气、为乘客提供新鲜空气并引导乘客向安全区疏散，并为消防人员灭火创造条件。然而，环控系统在扮演重要角色的同时，也同样的带来了耗能量较高的问题，我国部分学者针对轨道交通的用能现状进行了相关研究，发现环控系统的能耗占轨道交通总能耗的30%~50%[2-4]。由此可见，环控系统的节能对于轨道交通的节能来说极其重要。
据此，我国部分学者对国内轨道交通车站的环控系统节能技术进行了研究[5-6]，对地处于严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区的轨道交通车站均进行了相应的研究。然而，对于温和地区的轨道交通车站，因其地处于“夏无酷暑，冬无严寒”的气候环境下，使得车站的环控系统能耗指标低于夏热冬冷、夏热冬暖等其他气候分区车站的能耗指标，使人们产生了一种“已经很节能，无需再节能”的错觉，进而忽略了相应的节能工作，也缺少相应的节能研究。
用能状况的调研及分析，是节能研究的第一步，只有先对用能状况进行诊断分析，发现其中存在的用能问题，才能根据问题“对症下药”，制定相应的节能措施。因此，本文将对昆明市地铁车站环控系统的用能状况进行调研及分析，为接下来的节能措施制定工作奠定基础。
2研究对象及方法
首先，根据车站的形式、规模、客流量、所处位置的繁华程度等信息，选取昆明地铁2号线首期工程白云路站、金星站及昆明地铁3号线大渔路站作为研究对象，3座车站的基本信息见表1。
表1 目标车站基本信息
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本研究中，主要关注的是地铁车站环控系统的耗电量，本数据可通过相关的电量计量系统直接读取获得，然而，因设计阶段未考虑设置能源管理系统或分项计量装置，因此，无法直接读取环控系统的电耗，只能通过以下步骤间接获取：
（1）向昆明地铁运营公司调研每台环控设备的运行时间，含每年的运行天数及每天运行时段等信息。
（2）采用钳型功率计量取每一台设备在不同运行时段的实际运行功率。
（3）通过设备功率及运行时间计算年耗电量。
3结果与分析
3.1环控系统设备功率
根据国内已开通线路的运营经验，隧道通风系统多在事故工况下开启，正常工况下开启时间较少，隧道的排热换气主要是依靠列车运行时产生的活塞风效应。因此，虽然隧道通风系统设备装机容量占比较大，但其并非节能重点。
由此可见，在隧道通风系统不常启用的情况下，对于上海和深圳的地铁车站，水系统的能耗是最为突出的，是节能的重点，正因为如此，国内的学者们，均对地铁车站水系统节能技术进行了大量的研究[7-8]。
接下来，通过实地调研，获取了昆明地铁金星站、白云路站、大渔路站3个车站环控系统设备装机容量，各车站不同系统的装机容量占比分别见图1~3。
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将昆明的3座地下车站与上海和深圳的地下车站进行比较，发现环控系统设备装机容量呈现出较大的差异。首先，隧道通风系统设备装机容量占比明显增大，约为70%；其次，昆明地铁车站中不存在传统空调水系统；再次，昆明地铁站大小系统设备装机容量，合起来占比约25%左右，但小系统设备装机容量远大于大系统设备装机容量，约为3~4倍。
由此可见，对于昆明地铁车站来说，水系统不再是节能重点，节能重点变成了大小系统，且小系统的节能潜力大于大系统。
3.2环控系统耗电量
影响地铁环控系统能耗的因素有许多，其中环控系统设备的装机容量、环控系统的全年运行模式与设备运转时长是重要因素。项目所在地的气象条件、地铁车站的冷热源情况以及设计方案都会对设备运行时长产生较大的影响。假如当地夏季持续时间长，或由于设计等原因导致车站内自然通风换气条件差、车站内部热源多产热量高等因素都将导致地铁环控系统的运转时间变长，从而增加耗电量。
因未设置能耗管理系统或分项计量装置，无法通过现场数据直接获得环控系统中各项设备的能耗，因此，根据设备的运行功率、运行时间以及设备开启概率，统计得到不同城市不同车站间各系统的年电耗值，以探究不同系统全年能耗分布情况，见图4。
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图4 不同城市不同车站间环控系统能耗分布图
由图可见，与昆明地铁车站相比，上海、深圳两座地铁车站的环控系统能耗要大得多，至少是5倍以上，主要是因为传统的设有冷水机组的系统中，水系统能耗占到环控系统能耗的70%以上。除去水系统外，上海、深圳两车站的大小系统能耗总和稍大于昆明3个车站，主要是因为大系统能耗上的差异造成的。小系统能耗相差无几，全年耗电基本维持在100万kW?h左右。由于总体能耗较高，且水系统的能耗占比突出，故在上海、深圳等城市的传统环控系统节能方面，人们认为大小系统的能耗较低，所以基本上都将注意力集中到了水系统的节能降耗上；而在昆明地区，由于水系统不再存在，因此，大小系统的能耗占比就显得比较突出，且小系统的能耗远大于大系统的能耗，约为5倍。
综上所述，对于昆明地铁车站来说，水系统不再是节能重点，节能重点变成了大小系统，且小系统的节能潜力大于大系统。
此外，因设计时未考虑设置能源管理系统或分项计量装置，导致无法通过现场数据直接获得环控系统中各项设备的能耗，只能通过调研设备功率及其运行时间的方法，间接估算各项设备的能耗，与实际能耗之间会存在一定的偏差，因此，建议后续新建地铁车站设计时，充分考虑设置能源管理系统或分项计量装置，从而有针对性的进行节能诊断分析，进而提出有效的节能措施。
4结论与建议
本文对昆明市3座地铁车站的环控系统用能状况进行了调研与分析，同时与上海、深圳的两座地铁站进行了对比分析，主要得出了以下几个结论：
（1）对于昆明地铁车站来说，水系统不再是节能重点，节能重点变成了大小系统，且小系统的节能潜力大于大系统。
（2）建议下一阶段对昆明地铁车站小系统进行深入研究，进而针对性的提出适用于昆明地铁的节能措施。
（3）建议后续新建地铁车站设计时，充分考虑设置能源管理系统或分项计量装置，从而有针对性的进行节能诊断分析，进而提出有效的节能措施。
参考文献
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