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轨道交通机电设备系统节能技术方案探讨

范丹龄;周军莉;王乾坤;李振伟;陈洁

【摘要】能源的日趋紧张及国民经济的持续高速增长,导致节能成为全社会最为关

注的问题之一.轨道交通是耗能大户,具有较大节能潜力.本文分析了轨道交通用电负

荷及用能特点,综述了机电设备系统节能技术,并对可再生能源等在轨道交通方面的

应用进行了探讨.研究成果可指导我国轨道交通的设计、施工与运营,降低轨道交通

总体能耗,减少支出.

【期刊名称】《建筑热能通风空调》

【年(卷),期】2015(034)006

【总页数】4页(P74-77)

【关键词】轨道交通;机电系统;节能技术

【作者】范丹龄;周军莉;王乾坤;李振伟;陈洁

【作者单位】武汉理工大学土木工程与建筑学院;武汉理工大学土木工程与建筑学

院;武汉理工大学土木工程与建筑学院;北京城建设计发展集团股份有限公司;北京城

建设计发展集团股份有限公司

【正文语种】中文

随着我国城市化的发展，城市在不断地扩大，城市人口迅速增加，使得城市的交通

问题更加突出。为解决交通问题，国内许多城市都注重地面轨道交通和地下轨道交

通的建设。截至2014年年底，全国已有22个城市建成地铁95条，运营里程达

到2900公里。在2020年之前，我国轨道交通投资规模将超过1万亿元。

虽然按同等运能比较，轨道交通能耗比其他形式交通方式小，但由于其大运量的特

点，使得总耗电量相当大，是耗能大户。因此城市轨道交通的节能减排工作十分重

要。

本文在相关课题的支持下，针对地铁机电系统节能技术进行了综述研究，形成了一

套基本的轨道交通机电系统节能技术应用方案。

轨道交通用电负荷主要有两大类：牵引用电负荷和机电设备系统用电负荷。

机电系统包括环控系统、低压配电系统、扶梯及电梯系统、弱电控制系统、屏蔽门

系统、给排水系统及其他。由文献[1]可知，环控系统、扶梯/电梯系统及低压配电

系统占整个系统用电量的90%以上，因此本文主要针对环控系统及照明系统展开

论述。

2.1环控系统节能技术

地铁环控系统又称为地铁通风空调系统，是地铁工程中的一个重要部分。环控系统

能为乘客创造一个舒适安全的乘车环境，但同时其耗能巨大的特点也日渐突出。

针对地铁环控系统，为降低空调负荷，可采取如下节能技术：

1）安装长风管均匀送风风管构件

空调风系统是空调系统中的重要组成部分。地铁车站公共区域的空调系统常采用长

风管，空调系统风量的合理分布直接关系到公共区的舒适度，而且影响到风机能耗

[2]。传统的改变风管断面面积等调节风量方法，调节难度大，效果差，且浪费管

材。

2010年，吴喜平等人研发出新型长风管匀送、回风装置，该装置将传统的三通管

内空气流的分配主要由静止改为空气流的全压，为三通直观的风量按需分配提供依

据和保证；该装置在三通总管中增加引流管，使得气流在两支管内的分配和流向更

加合理，减小了气流扰动从而降低了三通阀的阻力系数。通过实际工程实测可知，

安装该装置后，风机变频条件下不同风口的出风调节装置完全可以满足均匀送风的

调节要求[3]。

此外，2014年，刘俊等人提出了嵌入式流量调节风管构件，该构件可以直接嵌入

主风管，安装工艺简单，便于装卸。实验结果显示，风机运行在10～50Hz时，

绝大部分风口的风量不平衡率维持在5%以内，误差很小，送风量实现均匀分配。

该装置可保持良好的送风均匀性，降低调节工作量，适用于地铁的变风量空调系统，

其结构示意图如图1[2]所示。

2）合理利用活塞通风

在开式系统和屏蔽门系统中，活塞风可以进行通风换气，排除余热和余湿；闭式系

统中活塞风可以携带一部分车站空调冷风进入隧道，冷却隧道内的空气，以保证车

辆空调设备的正常运转。在隧道通风设计中有效设计利用活塞通风，可达到隧道环

境设计要求。

目前国内地铁隧道通风系统活塞风存在单活塞风井模式与双活塞风井模式。研究表

明：在设有站台屏蔽门的地铁隧道自然通风系统中，采用双风井时的通风效率远远

大于单风井工况。而对于单活塞风井模式，出站端单风井工况通风效果略优于进站

端工况[4]。

但单活塞系统也有自己的优点。由于地铁隧道通风系统由风道及隧道风机组成。系

统在地铁车站内的占地面积约为车站总面积的1/4，且地面活塞风亭的设置增加了

工程的建设及协调难度。因此，单活塞系统是减小隧道通风系统规模的常用系统

[5]。

3）小新风机的合理配置

新风负荷是地铁负荷的重要组成部分。以武汉地铁2号线街道口站点为例，本文

进行负荷计算分析，可知，地铁车站总负荷的75%由人员负荷和