試論屏蔽門對(duì)軌道交通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的影響

摘要：隨著節(jié)能、環(huán)保發(fā)展理念的提出與推廣，軌道交通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)與屏蔽門之間關(guān)系的研究成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。本文采用對(duì)比分析法，在結(jié)合實(shí)踐案例的基礎(chǔ)上，分析了屏蔽門對(duì)軌道交通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，從整體角度而言，屏蔽門對(duì)軌道交通空調(diào)系統(tǒng)具有一定的節(jié)能作用。

關(guān)鍵詞：軌道交通；空調(diào)系統(tǒng)；屏蔽門

城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，促進(jìn)了城市軌道交通建設(shè)的高速發(fā)展，軌道交通已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重要組成部分，并在城市交通領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。隨著能源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展理念的提出，軌道交通屏蔽門系統(tǒng)（Platform Screen Doors，簡(jiǎn)稱“PSD”系統(tǒng)）在我國(guó)城市軌道交通設(shè)計(jì)中得以有效應(yīng)用。在此背景下，屏蔽門是否對(duì)軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能存在影響性，成為人們爭(zhēng)議的熱點(diǎn)，也是本文研究的重點(diǎn)。

1 屏蔽門及軌道空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)概述

軌道交通站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)又被成為“站臺(tái)門”，最早出現(xiàn)出20世紀(jì)80年代，設(shè)立于城市地鐵站臺(tái)邊緣，將地鐵站臺(tái)候車區(qū)域與列車相分離，形成安全、穩(wěn)定、舒適候車環(huán)境的城市軌道交通安全節(jié)能裝置[1]。通常情況下，屏蔽門系統(tǒng)主要由四部分組成，即屏蔽門門體（包括滑動(dòng)門、應(yīng)急門、連接裝置等）、電源（動(dòng)力能源系統(tǒng)）、控制系統(tǒng)（包括緊急控制裝置、中央控制裝置以及智能監(jiān)控裝置等）以及屏蔽門門機(jī)。

城市軌道交通空調(diào)系統(tǒng)是軌道交通建設(shè)的重要組成部分，通常由區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)與車站通風(fēng)系統(tǒng)兩部分共同組成。其中車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)又可細(xì)分為公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)以及設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著城市軌道交通系統(tǒng)的高速發(fā)展，軌道交通用電量在城市用電中所占比重得到提升，約為城市用電的3.4%以上。其中通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)占車站比重的百分五十以上。基于此，城市軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)得到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。

目前，較為常見的軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)大致分為開式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、閉式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、基于屏蔽門條件下的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)三種類型[2]。其中，開式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要是通過利用活塞風(fēng)井、車站兩端洞口與出入口形成軌道交通內(nèi)部與外部相連接的形式，進(jìn)行通風(fēng)換氣的系統(tǒng)。北京地鐵1號(hào)線的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)，則是應(yīng)用該系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的；閉式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)則是通過利用風(fēng)閥實(shí)現(xiàn)軌道交通地下與外界大氣相連接，進(jìn)行通風(fēng)換氣，而區(qū)間隧道借助活塞效應(yīng)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)的系統(tǒng)，如、南京地鐵1號(hào)線、上海地鐵2號(hào)線的軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；屏蔽門下的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，則是基于全封閉屏蔽門下，車站通過利用空調(diào)或通風(fēng)維持風(fēng)量，而區(qū)間隧道借助活塞以相關(guān)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)通風(fēng)的系統(tǒng)，如杭州地鐵1號(hào)線、成都地鐵1號(hào)線、上海地鐵1號(hào)線等。

2 屏蔽門對(duì)軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的影響

本文以上海、武漢等城市軌道交通的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為研究對(duì)象，在上述分析的基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)與車站通風(fēng)系統(tǒng)的能耗進(jìn)行了如下分析，由于車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，受屏蔽門的影響性較小，故在分析過程中主要側(cè)重于車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的分析。

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)分析

依據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，軌道交通工程中通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

其一，隧道通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：當(dāng)區(qū)間隧道的站臺(tái)層布設(shè)屏蔽門時(shí)，列車運(yùn)行過程中隧道內(nèi)的溫度最高可達(dá)到四十?dāng)z氏度左右，在阻塞條件下，列車內(nèi)部的空調(diào)冷凝器散發(fā)的穩(wěn)定需保持在四十五攝氏度左右；當(dāng)區(qū)間隧道的站臺(tái)層不設(shè)屏蔽門時(shí)，列車運(yùn)行過程中隧道內(nèi)的溫度最高可達(dá)到三十?dāng)z氏度左右，在阻塞條件下，列車內(nèi)部的空調(diào)冷凝器散發(fā)的穩(wěn)定需保持在四十?dāng)z氏度左右。

其二，城市軌道交通工程的地下車站：當(dāng)車站站臺(tái)層布設(shè)屏蔽門時(shí)，各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)如下，即站廳溫度為29℃，濕度為39%～64%之間；站臺(tái)的溫度為28℃，濕度保持在39%～64%之間。當(dāng)車站站臺(tái)層不設(shè)屏蔽門時(shí)，站廳溫度為30℃，濕度為39%～64%之間；站臺(tái)的溫度為28℃，濕度保持在39%～64%之間。

2.2 車站公共區(qū)空調(diào)負(fù)荷與裝機(jī)容量分析

受屏蔽門系統(tǒng)影響，軌道交通工程的車站與區(qū)間隧道形成相對(duì)獨(dú)立的空間，對(duì)此，車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)無需承擔(dān)來區(qū)間對(duì)列車的熱負(fù)荷。但是，對(duì)于閉式通風(fēng)空調(diào)系而言，需同時(shí)承擔(dān)兩部分的熱負(fù)荷。例如，在站臺(tái)120米，每小時(shí)運(yùn)營(yíng)30對(duì)列車（每六輛為一組）的地下車站而言，應(yīng)用屏蔽門系統(tǒng)時(shí)，10米標(biāo)準(zhǔn)的車站公共區(qū)域送風(fēng)量需維持在9×104m3/h左右，其空調(diào)負(fù)載在919kW左右，而14米的標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)公共區(qū)域送風(fēng)量需維持在14×104m3/h，空調(diào)負(fù)載在1349kW左右。相對(duì)的沒有設(shè)置屏蔽門系統(tǒng)，其10米標(biāo)準(zhǔn)的車站公共區(qū)域送風(fēng)量為26×104 m3/h，空調(diào)負(fù)載在1571kW左右，而14米標(biāo)準(zhǔn)車站的公共區(qū)域送風(fēng)量為36×104m3/h，空調(diào)負(fù)載在2251kW左右。

有上述分析可知，對(duì)于區(qū)間隧道而言，屏蔽門系統(tǒng)下的平均溫度在一定程度上高于閉式系統(tǒng)，因此屏蔽門的應(yīng)用將在一定程度上增加列車空調(diào)機(jī)的整體能耗，與溫度差為5℃，線長(zhǎng)為20km，站間距為1m進(jìn)行計(jì)算，屏蔽門所增加的耗電量大約在45kWh左右。加之屏蔽門應(yīng)用過程中，自身耗能的分析，可知標(biāo)準(zhǔn)情況下屏蔽門用電量每站每小時(shí)約為4.46kWh。與此同時(shí)，不同時(shí)期、不同環(huán)境下軌道交通工程的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)用電情況是不同的。但綜合分析來看，應(yīng)用屏蔽門系統(tǒng)，對(duì)軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)具有節(jié)能作用，存在明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論

總而言之，從上述分析來看，屏蔽門對(duì)軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能具有一定的作用。因此，在應(yīng)用屏蔽門時(shí)，需根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行具體問題具體分析，并采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)軌道交通空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的統(tǒng)一發(fā)展。與此同時(shí)，由于本文的研究存在理論推理性，關(guān)于實(shí)踐測(cè)評(píng)與分析有待進(jìn)一步的深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王斌，李小坤.無錫地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的探索[J].都市快軌交通，2016，02：104108.

[2]戴華明，李照星，宋杰.北京市城市軌道交通能耗現(xiàn)狀及節(jié)能措施建議[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2016，04：7780.

作者簡(jiǎn)介：朱博（1988），男，湖北武漢人，本科，助理工程師，研究方向：暖通方向。