轨交运营需驶出“高能耗”怪圈

钱亮

随着我国经济社会不断发展，城市交通出行需求激增。当前，中国已成为世界上规模最大、发展最快的轨道交通建设市场。据中国城市轨道交通协会发布的相关数据显示，截至2019年12月31日，中国内地累计有40个城市开通城轨交通，运营路线总里程达6 730.27 km。伴随着运营线路里程的持续增长，城市轨道交通的能耗也快速增长，在运营成本中所占的比重不断增加，为此城市轨道交通空调的节能改造被提到了重要的议事日程。

近期，《机电信息·中央空调市场》采访了中国铁路设计集团有限公司城市轨道交通设计研究院副总工程师刘英杰，与其进行深入的沟通与交流后，笔者对城市轨道交通领域中央空调系统的技术升级有了更直观的认识。

自1969年北京地铁1号线开通算起，中国城市轨道交通的发展已历经半个世纪。在这半个世纪之中，从萌芽至壮大，从模仿到创新，城市轨道交通已成为居民出行的重要交通工具，在惠及民生的同时，也有力地带动了地方经济和产业链的发展。

青岛地铁8号线作为青岛地铁的大动脉，串联了胶州市、红岛高新区、李沧区、市北区、市南区等5个行政区，是连接青岛新机场、北岸城区、东岸城区的快速骨干线路。红岛火车站是青岛地铁8号线的第5个车站，是集铁路、城市轨道交通、公路及市政配套设施于一体的综合交通枢纽站，项目建设面积近140 000 m2，总体空调负荷近7 000 kW。

“红岛火车站是一个地标性工程，甲方格外重视这个项目，对我们提出了一个核心要求：红岛火车站中央空调系统投入运行后，在满足人们制冷需求的同时，必须将全生命周期的能耗降到最低。”刘英杰表示。在该项目中，设备区的空调系统需24 h全天运行，其冷负荷约占整个车站冷负荷的40%;站厅、站台公共区以及设备区人员房间的空调系统每天运行18 h，其冷负荷约占整个车站冷负荷的60%。早、晚高峰时，客流处于尖峰，其他时间段客流处于平缓阶段，这导致空调系统大部分时间处于低负荷运行的状态。针对这一问题，甲方对冷水机组“部分负荷时的能效”提出了更高的要求，要求机组必须具备较高的“实时冷量调节能力”。

在实地走访项目现场后，刘英杰及其设计团队与项目方进行了多次讨论。由于常规使用两台螺杆机组的方案无法满足红岛火车站作为综合交通枢纽站的需求，设计团队便将目光投向了离心机。在定频离心机、变频离心机和磁悬浮离心机3种离心机方案中，从产品性能、全生命周期管理、投资成本回收等方面对这3种设备进行综合对比后，一致认为海尔磁悬浮离心机组方案是最佳的。海尔磁悬浮冷水机组在部分负荷运行条件下峰值效率COP值极高，非常适合地铁车站空调系统，且5年左右就能将初期的投资成本收回。结合项目实际情况，项目方最终选择了海尔磁悬浮离心机组方案。

作为一个重要的综合交通枢纽站，红岛火车站是“幸运”的，因为其全生命周期的能耗得到了项目方的充分关注。然而，并非所有的轨道交通站点都能如红岛火车站一般“幸运”。“目前，国内大多数的轨道交通建设的全生命周期是割裂的，建设和运营往往是分开的。项目建设方由于不负责后期的运营，自然没有动力完全按照运营方的要求去操作，这导致很多项目达不到最初设定的节能目标。”刘英杰表示。

诚如其所言，由于重视施工建设而轻视运营管理，大量城市轨道交通项目在运营不久后便陷入“高能耗”怪圈。在短时间内轨道交通建设管理体制机制无法改变的情况下，设计师必须将实现中央空调系统的技术升级作为切入点，选择更加优质的产品，设计更加节能高效的解决方案，让城市轨道交通项目逐渐脱离“高能耗”怪圈。

随着城市轨道交通网络规模日益扩大，客运网络可达性更强、覆盖面更广，以及乘客在地下空间活动的时间增加，公众对于轨道交通出行的依赖性日趋增强。因此，城市轨道交通网络的整体服务质量越来越受到人们的广泛关注。随着我国城市軌道交通发展水平的不断提升，人们对于车站空间的舒适性提出了更高要求。空调系统作为城市轨道交通中的重要设备系统之一，担负着对城市轨道交通内部空间的空气温度、湿度、洁净度、空气流速、空气压力和空气品质进行调节和控制的任务，这直接关系到乘客的乘车体验。因此，稳定可靠、绿色环保的磁悬浮节能技术的使用对营造舒适的空气环境、提升乘客出行满意度具有重要作用。

“磁悬浮中央空调的应用对于轨道交通空调系统的升级意义重大，但是在实际推广中仍有一定的阻力，这个阻力是目前不完善的轨道交通建设管理机制导致的，单靠厂家的力量是无法在短期内改变的。那么，为了进一步做好磁悬浮中央空调的推广工作，我认为我们应该树立更多的样板案例，让更多的轨道交通业内人士看到磁悬浮中央空调的优势。值得庆幸的是，海尔磁悬浮绿色设计运营大赛的连续举办已经在业内掀起一股浪潮，让更多项目方了解了磁悬浮中央空调。”刘英杰如是说。