开启高铁枢纽全生命周期智慧节能新时代

从萌芽至壮大，由发展到繁荣，中国轨道交通行业在带动城市经济发展的同时，也在不断匹配客流量进行升级迭代。尤其是高铁横空出世以来，高铁的发展让站点客流量激增的同时，原有站点中央空调系统能耗水平亦大幅攀升，为此以海尔中央空调为代表的国产品牌以领先的节能技术在高铁站点改造中大放异彩。近期，本刊采访了青岛高顿西朗机电系统工程有限公司暖通设计师于良伟，对高铁站点中央空调系统的技术改造有了更直观的认识。

于良伟

现任职务：青岛高顿西朗机电系统工程有限公司暖通设计师

获奖项目：青岛火车站空调改造项目

使用机型：磁悬浮离心式冷水机组

所获奖项：第三届海尔“磁悬浮杯”绿色设计与节能运营大赛运营优良奖

高铁具有是载客量高、集约高效、节能环保等突出优点，对区域城市发展起着支撑和引领作用。根据国新办发布的《中国交通的可持续发展》白皮书，截至2019年底，全国铁路营业里程13.9万公里，其中高铁达到3.5万公里，中国的高铁总运营里程已经位列世界第一。如此迅猛的增速固然令人欣喜，但是高铁项目的高投资、长周期投资特点，国内除京沪、京津等少数线路外，其他线路均有亏损。因而，中国高铁建设从一开始就对降低成本有着天然的诉求，一直在水电、零部件损耗、维修等费用上寻求最优解决方案。

“根据对高铁枢纽的能耗分析，非直接行车方面的耗能约占铁路总耗能量的13%，包括车站和列车用照明、空调、热水、机器等能耗。由于旅客服务设施的不断改善，铁路在非行车方面能耗占总能耗的比重逐年上升，尤其是传统车站中央空调系统的能耗。”于良伟表示。

传统的火车站中央空调系统一般未做变频控制和集中控制，导致中央空调系统运行时存在三大主要问题：其一，制冷主机因辅机设备无法及时自动调节，造成主机的能效比COP值无法始终保持在一个较高或最佳水平；其二，制冷主机台数增减完全依靠操作员人工调节，受人员操作经验影响，不能实现实时负荷跟随自动调整、增减设备；其三，暖通空调系统制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵等设备运行时无法远程控制，在设备报警、跳停时无法第一时间准确的反馈给管理人员，系统的安全性较低，控制操作方式落后。

以青岛火车站为例，最初是由德国人魏尔勒和格德尔茨设计，主要由钟楼和候车大厅二大部分组成，砖木钢混合结构。在进行更新改造后，新青岛站三个站房均保持原车站红瓦黄墙的欧式风格，站房总建筑面积5.43万平方米，地下候车室和东、西候车室面积共7218平方米，全车站共可同时容纳5000名旅客，总体空调负荷达近2600kW。在站点开通高铁列车后，火车的频次大幅增加，旅客数量错峰出行导致车站空调低负荷运行时间更长，原有的螺杆式空调机组无法满足需求。

图/青岛火车站

“青岛火车站是一个地标型、历史性的建筑，当时甲方格外重视这个项目，对我们提出了一个核心要求：青岛火车站中央空调系统更新改造后，在满足客流的对制冷的需求时，必须将全生命周期的能耗降到最低，同时让整个空调系统更加智能化。”于良伟表示。

经过多次讨论并结合实际情况筛选后，项目方最终选择了海尔磁悬浮离心机组方案。在变频离心机和磁悬浮离心机两种离心机方案中，从产品性能、全生命周期管理、投资成本回收等方面进行综合对比，海尔磁悬浮离心机组方案全生命周期的成本是最低，基本上是在5年左右就能把初期增加的这些投资能够收回。

“本工程设备区分为两个区域：东候车厅和西候车厅，设备房间的空调系统运行时间为24h，约占整个车站冷负荷的35%；站厅、站台公共区以及设备区人员房间的空调系统运行时间约18h，约占整个车站冷负荷的65%。白天大部分时间处于高峰时间段，晚上的客流处于平缓阶段，由于东、西两个大厅是分开且面积大小不一，导致空调系统大部分时间处于低负荷运行。”于良伟表示。

图/ 青岛火车站机房360RT海尔磁悬浮中央空调

针对“部分负荷时的能效必须高”要求，在海尔磁悬浮机组方案中，在东、西两个大厅机房中分别放置一台360RT的机组，这两台机组具备实时冷量调节能力，在2%负荷下的抗喘振功能，并且在机组内置云服务模块，可实现车站空调远程监控、远程控制、故障预判等，大幅提升系统的安全性，使操作模式智慧化，弥补了车站管理人员经验技术的不足。尤其是建筑负荷自适应控制技术，通过负荷预测技术，并根据室外天气信息和建筑负荷需求，动态调整机房冷量输出，通过机组变水温控制和水泵变流量控制及热平衡数据判断，实现青岛站按需供冷，高效运行。

“对于轨道交通空调系统的改造升级而言，磁悬浮中央空调具有重要作用。要想让磁悬浮中央空调在轨道交通行业有更大的发展，我认为目前必须做的是树立更多的样板案例，让更多的业内人士了解。海尔磁悬浮杯绿色设计与节能运营大赛的举办让更多的项目方、设计师认识了磁悬浮中央空调。”于良伟如是说。

伴随高铁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，公众对于轨道交通出行的依赖性日趋增强，轨道交通网络的整体服务质量受到越来越广泛的关注。高峰时期站内乘客拥堵等问题对于空调系统提出考验，稳定可靠、绿色环保的磁悬浮节能技术的使用对于营造舒适的空气环境，提升乘客出行满意度大有裨益。

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