摘 "要：節(jié)能降耗、綠色發(fā)展是當(dāng)前地鐵運(yùn)營(yíng)單位積極探索的發(fā)展之路，該文基于貴陽(yáng)市良好的氣候條件，結(jié)合貴陽(yáng)地鐵1、2號(hào)線客流特征，對(duì)車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)展節(jié)能運(yùn)行研究，選取25座車(chē)站作為試點(diǎn)開(kāi)展實(shí)踐論證。數(shù)據(jù)表明，車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行方案可行，在保證候車(chē)環(huán)境質(zhì)量前提下，還能實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排和降本增效的目的。

關(guān)鍵詞：地鐵；通風(fēng)空調(diào)；節(jié)能降耗；減排；降本增效

中圖分類(lèi)號(hào)：U231+.4 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號(hào)：2095-2945（2024）20-0046-04

Abstract： At present， energy saving， consumption reduction and green development are the development road actively explored by subway operation units. Based on the good climatic conditions of Guiyang City， as well as the passenger flow characteristics of Guiyang Metro Line 1 and 2， this paper carries out the research on the energy-saving operation of the ventilation and air-conditioning system in the public area of the station， and selects 25 stations as pilot projects to carry out practical demonstration. The data show that the energy-saving operation scheme of ventilation and air-conditioning system in the public area of the station is feasible， and the purpose of energy saving， emission reduction， cost reduction and efficiency can be achieved under the premise of ensuring the quality of waiting environment.

Keywords： subway; ventilation and air conditioning; energy saving and consumption reduction; emission reduction; cost reduction and efficiency improvement

地鐵作為一種大運(yùn)量公共交通系統(tǒng)，其運(yùn)營(yíng)能耗給運(yùn)營(yíng)企業(yè)帶來(lái)了巨大的運(yùn)營(yíng)成本和經(jīng)濟(jì)壓力。由于地鐵的公益屬性，決定其自身運(yùn)營(yíng)收支難以相抵，節(jié)能降耗、綠色發(fā)展成為了所有運(yùn)營(yíng)企業(yè)的共識(shí)，各運(yùn)營(yíng)企業(yè)十分重視節(jié)能降耗技術(shù)的探索及應(yīng)用，以期減少用電成本。在貴陽(yáng)地鐵能耗體系中，列車(chē)牽引、車(chē)站動(dòng)力照明是最主要的能耗部分，地鐵1、2號(hào)線車(chē)站動(dòng)力照明能耗占運(yùn)營(yíng)總能耗的50%～60%，車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)作為車(chē)站動(dòng)力照明能耗占比較大的設(shè)備，基于貴陽(yáng)市優(yōu)勢(shì)氣候條件及客流特點(diǎn)，開(kāi)展地下車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 "現(xiàn)狀

1.1 "貴陽(yáng)市氣候條件

貴陽(yáng)市屬于亞熱帶濕潤(rùn)溫和型氣候，兼有高原性和季風(fēng)性氣候特點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2018—2022年1—12月平均氣溫（圖1）如下：1—4月及10—12月，月平均氣溫小于等于17 ℃；5、6、9月，月平均氣溫大于17 ℃且小于23 ℃；7、8月，月平均氣溫為23.7 ℃；根據(jù)貴陽(yáng)市2018—2022年氣溫情況，可將全年劃分為：第一階段為1—4月及10—12月；第二階段為7、8月；第三階段為5、6、9月。

1.2 "地鐵客流情況

1、2號(hào)線運(yùn)營(yíng)里程共計(jì)74.37 km，共55座車(chē)站（其中50座為地下站），2023年雙線日均客運(yùn)量36萬(wàn)人次左右。工作日與非工作日的全日分時(shí)客流分布能夠準(zhǔn)確反映出市民乘客的出行習(xí)慣和出行時(shí)間規(guī)律，對(duì)8月某工作日、非工作日開(kāi)展全日分時(shí)進(jìn)出站客流特征分析，由圖2可知，工作日客流隨時(shí)間變化呈現(xiàn)雙駝峰分布，早高峰07：00—09：00時(shí)段進(jìn)出站客流為11.54萬(wàn)人次/h，晚高峰17：00—19：00時(shí)段為13.36萬(wàn)人次/h，早晚高峰時(shí)段進(jìn)出站客流占比全日40.73%；非工作日08：00—20：00時(shí)段客流分布較均衡，整體起伏不大，每小時(shí)進(jìn)出站客流均未超過(guò)2.2萬(wàn)人次/h。

1.3 "設(shè)備運(yùn)行情況

車(chē)站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)大系統(tǒng)），運(yùn)行工況詳見(jiàn)表1。小新風(fēng)模式一般在暑期結(jié)合冷源系統(tǒng)使用，站內(nèi)空氣與少量新風(fēng)進(jìn)行循環(huán)；全新風(fēng)模式是由外界供應(yīng)新風(fēng)，站內(nèi)舊風(fēng)排出；自然通風(fēng)模式是利用列車(chē)運(yùn)行帶入活塞風(fēng)（隧道通過(guò)風(fēng)道、風(fēng)亭與外界連通）通過(guò)站臺(tái)門(mén)上方電動(dòng)風(fēng)閥組進(jìn)入車(chē)站；大系統(tǒng)停機(jī)工況一般在運(yùn)營(yíng)結(jié)束后執(zhí)行[2-4]。

根據(jù)貴陽(yáng)地鐵1、2號(hào)線《通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)文件》相關(guān)參數(shù)，1號(hào)線20座地下車(chē)站大系統(tǒng)組合式空調(diào)柜總額定功率約為1 245 kW，大系統(tǒng)執(zhí)行全新風(fēng)模式的實(shí)際運(yùn)行功率合計(jì)845.40 kW；2號(hào)線30座地下車(chē)站大系統(tǒng)組合式空調(diào)柜總額定功率約為1 890 kW，大系統(tǒng)執(zhí)行全新風(fēng)模式的實(shí)際運(yùn)行功率合計(jì)813.60 kW。為了在初期運(yùn)營(yíng)期間吸引、培育客流，當(dāng)前運(yùn)營(yíng)期間1、2號(hào)線50座地下車(chē)站大系統(tǒng)執(zhí)行全新風(fēng)模式，全力營(yíng)造舒適、安全的候車(chē)環(huán)境。

全年365 d運(yùn)營(yíng)時(shí)段（每日運(yùn)營(yíng)服務(wù)時(shí)間約17.7 h），開(kāi)啟1、2號(hào)線地下車(chē)站大系統(tǒng)所需能耗為

（845.40+813.60） kW×17.7 "h×365 d≈1 071.8萬(wàn)kW·h。

2 "通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行研究

2.1 "可行性研究

貴陽(yáng)地鐵1、2號(hào)線《通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)文件》明確：大系統(tǒng)執(zhí)行全新風(fēng)模式時(shí)，1號(hào)線理論輸送風(fēng)量為50 200 m3/h，2號(hào)線理論輸送風(fēng)量為48 000 m3/h。1、2號(hào)線日均客運(yùn)量合計(jì)約36萬(wàn)人次，每位乘客在車(chē)站滯留1 h，1、2號(hào)線50座地下站在早晚高峰（5.67 h）開(kāi)啟全新風(fēng)模式時(shí)，每位乘客每小時(shí)供應(yīng)的新鮮空氣量理論值為

（50 200 m3/h+48 000 m3/h）×5.67 h×50÷360 000人次÷1 h=77.33 m3/h·人次。

GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：地鐵列車(chē)在隧道內(nèi)高速運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生活塞效應(yīng)，活塞風(fēng)可有效排除地鐵內(nèi)部產(chǎn)生的大量熱量，這些系統(tǒng)方式的實(shí)施可以節(jié)省大量的電力消耗，應(yīng)優(yōu)先加以應(yīng)用，當(dāng)系統(tǒng)布置合理時(shí)，每列車(chē)產(chǎn)生的活塞風(fēng)風(fēng)量約為1 500～1 700 m3。貴陽(yáng)地鐵1、2號(hào)線《地下車(chē)站通風(fēng)空調(diào)工藝圖設(shè)計(jì)說(shuō)明》規(guī)定：當(dāng)室外焓值小于等于61.5 kJ/kg且室外溫度小于等于17 ℃時(shí)，可采用自然通風(fēng)模式，即開(kāi)啟站臺(tái)門(mén)頂梁上方電動(dòng)風(fēng)閥組，使隧道、站臺(tái)公共區(qū)臨時(shí)形成一個(gè)開(kāi)放式系統(tǒng)，利用隧道列車(chē)運(yùn)行帶入的活塞風(fēng)對(duì)車(chē)站公共區(qū)進(jìn)行供風(fēng)。每列車(chē)產(chǎn)生的活塞風(fēng)風(fēng)量按1 500 m3計(jì)算，1、2號(hào)線地下站分別為20、30座，載客列車(chē)數(shù)分別為302、299列次，日均客運(yùn)量合計(jì)約36萬(wàn)人次，假設(shè)每位乘客在車(chē)站滯留1 h，大系統(tǒng)開(kāi)啟自然通風(fēng)模式時(shí)，每位乘客每小時(shí)供應(yīng)的新鮮空氣量為

[（1 500 m3×302×20）+（1500 m3×299×30）]÷360 "000人次÷1h=62.54 m3/h·人次。

由以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行全新風(fēng)或自然通風(fēng)模式時(shí)，每小時(shí)向每位乘客供應(yīng)的新鮮空氣量均能符合GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中“當(dāng)采用通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)式運(yùn)行時(shí)，每位乘客每小時(shí)需供應(yīng)的新鮮空氣量不應(yīng)少于30 m3”的要求[5-8]。

2.2 "節(jié)能運(yùn)行方案

貴陽(yáng)地鐵1、2號(hào)線《通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)文件》明確車(chē)站大系統(tǒng)自然通風(fēng)模式的設(shè)計(jì)溫度臨界值為17 ℃，當(dāng)車(chē)站外部氣溫大于17 ℃時(shí)，僅執(zhí)行自然通風(fēng)模式（不供冷），車(chē)站公共區(qū)溫度較高，候車(chē)環(huán)境舒適度明顯降低。因第二、三階段平均氣溫值高于17 ℃，所以只能在第一階段開(kāi)展“全新風(fēng)+自然通風(fēng)”模式節(jié)能運(yùn)行研究[5-7]。

第一階段（1—4月及10—12月）共計(jì)7個(gè)月，月平均氣溫小于等于17 ℃，工作日客流隨時(shí)間呈現(xiàn)雙駝峰分布，早晚高峰進(jìn)出站客流占比全日40.73%，非工作日客流分布較均衡，整體起伏不大。基于第一階段的優(yōu)勢(shì)氣候條件及客流特點(diǎn)，制定1、2號(hào)線地下車(chē)站大系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行方案：1—4月及10—12月里，工作日早晚高峰時(shí)段（合計(jì)5.67 h）為獲得較大新風(fēng)量，大系統(tǒng)宜采用全新風(fēng)模式，其余時(shí)段（約12 h）采用自然通風(fēng)模式，充分利用隧道列車(chē)運(yùn)行帶入的活塞風(fēng)對(duì)車(chē)站進(jìn)行通風(fēng)換氣。

2.3 "實(shí)踐論證

大系統(tǒng)是否可以開(kāi)展節(jié)能運(yùn)行，首先要判斷節(jié)能運(yùn)行期間車(chē)站溫度、二氧化碳濃度等參數(shù)是否符合規(guī)范要求。選取1、2號(hào)線共計(jì)25座試點(diǎn)車(chē)站開(kāi)展為期60 d（2023年4、11月）的車(chē)站溫度、二氧化碳濃度測(cè)定工作，前后各30組數(shù)據(jù)分別于4、11月測(cè)量完畢，如圖3所示。由圖3可知，全新風(fēng)模式下，4、11月站內(nèi)平均溫度分別為21.84、19.99 ℃；自然通風(fēng)模式下，4、11月站內(nèi)平均溫度分別為21.65、20.36 ℃；全新風(fēng)或自然通風(fēng)模式轉(zhuǎn)換期間未出現(xiàn)溫度大幅波動(dòng)現(xiàn)象；執(zhí)行全新風(fēng)或自然通風(fēng)模式時(shí)，車(chē)站溫度均能滿足“當(dāng)車(chē)站采用通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，公共區(qū)夏季室內(nèi)空氣計(jì)算溫度不宜高于室外空氣計(jì)算溫度5 ℃，且不應(yīng)超過(guò)30 ℃”的國(guó)標(biāo)要求，優(yōu)勢(shì)氣候條件可以充當(dāng)天然冷源，保證站內(nèi)適宜溫度。全新風(fēng)、自然通風(fēng)模式下，車(chē)站內(nèi)二氧化碳濃度均在300～500 ppm范圍內(nèi)波動(dòng)，符合國(guó)標(biāo)（低于1 500 ppm）要求。此外，4、11月試點(diǎn)車(chē)站平均濕度分別為78.51%、62.04%，與室外濕度基本一致。實(shí)踐證明，采用節(jié)能運(yùn)行方案，車(chē)站相關(guān)參數(shù)指標(biāo)能夠充分滿足規(guī)范要求[8-10]。

按照節(jié)能運(yùn)行方案，在保證空氣質(zhì)量及站內(nèi)溫度適宜的前提下，以2023年為例，第一階段中，工作日（143 d）每天停機(jī)約12 h，非工作日（69 d）全天停機(jī)（17.7 h），可計(jì)算出1、2號(hào)線第一階段節(jié)省電能約為

[（845.4+813.6） kW×12 h×143 d]+[（845.4+813.6） kW×17.7 h×69 d]≈487.3萬(wàn)kW·h，假設(shè)電價(jià)為0.57元/kW·h，可節(jié)約277.76萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

3 "結(jié)論

本文對(duì)貴陽(yáng)市2018—2022年氣溫、雙線客流特征及設(shè)備運(yùn)行情況開(kāi)展統(tǒng)計(jì)分析，探索出全年中1—4月及10—12月平均氣溫小于等于17 ℃，可以滿足車(chē)站公共區(qū)大系統(tǒng)開(kāi)展“全新風(fēng)+自然通風(fēng)”模式節(jié)能運(yùn)行研究條件。結(jié)合車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件及相關(guān)規(guī)范要求開(kāi)展可行性研究，并通過(guò)50座試點(diǎn)車(chē)站開(kāi)展實(shí)踐論證，車(chē)站溫度及二氧化碳濃度等相關(guān)測(cè)定參數(shù)證明，基于貴陽(yáng)市優(yōu)勢(shì)氣候條件及客流特點(diǎn)的節(jié)能運(yùn)行方案可行且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和企業(yè)降本增效的目標(biāo)。

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