铁路大型客站运营期节能减排的探讨

2011-03-18白晓军马龙谢汉生中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所北京100081

铁路节能环保与安全卫生 2011年1期

白晓军，马龙，谢汉生(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

铁路大型客站运营期节能减排的探讨

白晓军，马龙，谢汉生(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

结合部重点科研项目《高速铁路建设节能减排重点技术研究》及《铁路“十二五”节能规划研究》，通过大型客站建筑节能、采暖制冷节能、照明系统节能、客服系统节能等节能措施以及节水措施和污水处理等节能减排措施及存在问题的调研，分析了大型客站节能减排措施的实施情况，提出了大型客站节能减排技术措施及管理措施的建议。

客站;运营期;节能减排

根据2008年10月国家批准实施的《中长期铁路网规划(调整方案)》，到2020年，全国铁路营业里程将达到12万km以上，复线率和电化率分别达到50%和60%以上，主要繁忙干线实现客货分线，基本形成布局合理、结构清晰、功能完善、衔接顺畅的铁路网络，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。新建一大批铁路客站是新世纪大规模铁路建设的重要组成部分，也是一项复杂的系统工程。“十一五”期间将围绕客运专线与长大干线铁路建设，新建和改建一批铁路客站，加快主要客站建设，逐步形成适应客流特点、便于客运组织、分类经营管理的客站体系。规划到2012年建成804座新客站［1］，其中包括众多的大型客站。随着国家对节能减排要求力度加大，新建大型客站的节能减排工作需要引起高度重视。

1 目前铁路客站建设理念

铁道部对客站建设高度重视，在总结建国以来客站设计建设经验的基础上，以科学发展观为指导，结合我国目前的经济实力，按照实用、经济、美观的建设方针，并针对铁路客站的具体特点，提出了新时期铁路客站设计建设要坚持以人为本，全面体现“功能性、系统性、先进性、文化性、经济性”的新要求［2］。先进性的基本内涵之一就是，在站房及内部设施上充分考虑建筑的节能、环保，适应可持续发展要求［1］。

在北京南站、上海虹桥站、上海南站等大型客站的设计与建设中已经纳入了节能减排的理念。综合考虑气候条件、建筑传热方式、建筑朝向、墙体材料性能、门窗性能以及采暖空调等建筑设备的选择与应用，对建筑能耗进行有效控制。广泛应用太阳能光伏一体化技术，冷、热、电三联供技术，地源热泵技术等先进的节能技术，以达到节能与投资的最佳平衡［1］。

2 目前大型客站建设中主要采取的节能减排措施及存在的问题

客站的能耗主要集中在采暖制冷的中央空调系统和照明系统，水耗主要集中在客车上水、旅客卫生间用水。污染物的排放主要为采暖空调采用燃煤燃气锅炉时的大气污染物排放、站房生活污水排放，以及为动车组在车站折返配备的动车组集便卸污系统污水排放。目前主要从建筑节能、采暖制冷节能、照明系统节能、客服系统节能等节能措施以及节水措施和污水处理等来实现客站的节能减排。

2.1 建筑节能

建筑节能目前采取的措施包括:(1)墙体节能:复合墙体一般用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构，与保温隔热材料复合，或在框架结构中采用薄壁材料加以保温隔热材料作为墙体。(2)屋顶节能:在寒冷地区屋顶设保温层，以阻止室内热量的散失;在炎热的地区屋顶设置隔热降温层以阻止太阳的辐射热传至室内;而在冬冷夏热地区(黄河至长江流域)，建筑节能则要冬、夏兼顾。保温常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料;也可在屋面防水层上设置聚苯乙烯泡沫。屋顶隔热降温的方法有:架空通风、屋顶蓄水或定时喷水、屋顶绿化等;还有太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。玻璃幕墙节能，提高玻璃幕墙节能保温性能的主要措施是采取镀膜玻璃、LOW-E玻璃、热反射玻璃、中空玻璃及隔热断桥铝型材来降低结构传热系数，降低空气渗透热损失，减少开启窗扇面积，提高密封性等。(3)门窗节能:主要途径是保温隔热。其措施包括提高门窗的保温性、隔热性和密闭性;选择节能窗型;设计合理的窗扇比和朝向，在采光和通风运行的条件下，控制窗墙比例可更有效的节能。(4)楼层地面节能:站房、生产生活房屋、配套建筑用房中的楼层地面，站房高架候车室、地下开发空间上方的站前广场地面，楼层楼间地面宜采用内保温系统、采暖地面等，站房高架桥候车室地面以及站前广场地面宜采用外保温系统。

在对北方某站进行调研时发现，其外墙大部分为玻璃幕墙，缺乏保温措施;内部隔断由于净空过高，且地下大厅与室外是相通的，基本没有挡风、隔热、保温的措施，冬季地下房屋一般在5～6℃;高架层屋顶受自然采光的阳光照射，致使制冷措施发挥不好，夏季候车大厅温度达到32℃以上。在对长江流域某站调研时发现，车站候车室的进出口没有设置隔离区，造成与室外热交换，使冬季供暖和夏季制冷的能力损失。

2.2 采暖制冷节能减排

采暖制冷系统的节能减排包括:(1)空调主机节能减排:采用先进的空调主机，加强机组的管理维护;采用地源热泵技术，目前铁道部在武昌站等项目中已逐步推广地源热泵技术;利用太阳能，在光照充足地区可利用太阳能+热泵采暖制冷洗浴组合系统;复合能源技术节能如北京南站燃气热电冷联供系统;采用自控系统，通过应用自动控制，使空调系统设备在不同环境条件下始终能以最佳工况工作，从而实现最大限度的节能减排。(2)空调系统其他设备节能:包括水泵、风机采用变频技术节能;冷却塔，通过温度控制、分机台数控制等手段改变冷却塔的工作状态，找出最佳工作状况。(3)控制室内适宜温度:空调设计室内温度夏季为26℃、冬季为20℃，可实现空调节能。对高大空间的候车室、候车大厅，应优化出风口位置，分层控制温度，对非旅客接触区域可适当降低温度控制要求，以实现节能减排;如南京新站在空调管理中，派专人定时测量候车室等旅客公共区域的实际温度，并以此作为空调开行的依据，达到了既满足旅客舒适度需求又节能的目的［3］。(4)新风量控制:通过舒适度和节能双重因素，确定候车室最适宜的新风量。采用变频技术，根据候车室人数调整新风量，按功能分区采用变风量调节，满足不同区域的空调要求;采用热回收装置的新风换气机组;采用自然通风技术，在过渡季节自然通风可以提供新鲜空气，进行室内降温;在空调供冷季节自然通风也可以实现夜间通风，降低围护结构和建筑蓄热，减少空调开机时的启动负荷。(5)空调系统设备维护:如加强主机、通风管道等的维护管理以减少漏失，实现节能减排。

在某运营10多年的大型客站调研发现，由于设备老化，特别是空调风道存在破损，采暖制冷耗能变大。在某站地源热泵系统实施中，由于地源热泵在设计施工中存在不合理环节，单井的多根地耦管采用串联方式连接，在1根地耦管破损的情况下，整个系统均失去作用，总计造成1/3地下管不能发挥效力，制冷采暖效果较差。某站利用污水源热泵，由于污水含杂质太多，经常造成热交换器阻塞，每2周就需要人工清理热交换器1次，不利于供热制冷系统的运行。

2.3 照明系统节能

照明系统的节能包括:(1)天然采光节能:采用固定反光板、自动追踪太阳光反光板以增大天然采光量、避免眩光、保证照度均匀;对大进深的建筑，采用百叶天然采光与人工照明联合控制。(2)照明控制节能:如北京西站采用站台照明系统安装分级开关，分为全开启和部分开启，由车站列车到发信息系统并根据北京地区的日光时间对站台照明的开启进行控制，无车时仅保留基本照明，列车进站前10 min开启全照明、列车出站后10 min变为部分开启;如北京西站对候车室到下半夜熄灭一半灯，对楼梯间及人员少的地点采用声、光控开关;如南京新客站将车站所有照明灯具按照区域、品种、功能做详细的统计，将不同区域灯具标注开关时间及说明作为作业标准［3］。(3)调整照明开关的布设:每个照明开关控制的光源数不宜太多，以做到分区域开启照明，如有天然采光时将近窗和远窗分别设置照明开关灯等。(4)选用LED光源等新型节能光源，如北京西站2008年对立体景观照明更换 LED、金属灯等节能灯具，对办公场所更换节能灯。(5)通过照明维护节能:通过对照明灯具的擦洗，增强灯和反射部分的光度，以实现节能。(6)进行照明设计:针对不同的面积和高度的房间，结合房间天花板、墙面以及地面的反射系数，对房间的照明灯具进行优化设计。

在某站调研时发现，在照明控制开关的布设中，缺乏统筹考虑，单个开关控制灯具数量过多，造成在候车大厅部分区域分割成VIP候车室时，无法控制单个候车空间的照明，造成能源浪费。在某站调研时发现，候车照明线路布设于无柱雨棚之上，缺乏合理的维修空间。

2.4 客服系统节能

客服系统节能包括电梯控制、信息屏指示系统等:自动扶梯的控制系统，无人乘梯时以1/5额定速度节能运行，有人乘梯时才正常运行;扶梯电机采用变频调速技术可节能20%;由车站列车到发信息系统对电梯、指示屏信息屏以及照明系统的开启进行统一控制，以实现节能。如南京新客站在对电梯管理中，分析列车开行和客流特点，科学掌握电梯开行时间，提高电梯运行效率，节约用电［3］。

2.5 站房节水措施

站房的用水主要为旅客列车上水、旅客卫生间用水。(1)客车上水的节水措施:采用列车实时到发信号对客车上水系统进行自动控制，实现车到站前自动打开水阀，车走自动关闭，减少非正常用水和阀门不关长流水等浪费。上水栓采取自动回水和保温措施，避免冬季长流水防冻;研究推广具备水箱上满后自动脱落、自动回水的新型上水设备。加强旅客列车上水计量。(2)旅客卫生间节水措施:布设中水管网和中水处理设备，采用中水冲厕;小便池采用感应式冲水设施;根据客流情况夜间减少自动控制冲厕频次等。如北京西站设有中水处理站，将洗浴水处理后用于冲厕，候车室厕所小便器冲水阀门设定为半开后半夜关闭，候车室水笼头为感应式，职工浴室采用 IC卡式，以节约用水。集便系统冲洗节水措施:布设中水管网和中水处理设备，采用中水进行集便系统冲洗。

在某站调研发现，该站设有旅客直饮水系统，但直饮水系统设备的正反冲洗用水量很大，冲洗水没有纳入中水回用直接排放，存在水资源浪费问题。

2.6 集便污水处理

集便污水是一种主要为有机污染物的高浓度污水，铁路车速提高后，旅客列车采用集便装置，在少数折返车多的大型客站如西安站设有集便器地面卸污装置。

对集便污水的处理措施有以下几种:(1)作为农家肥原料，实现资源化综合利用。(2)交地方环卫部门，实行社会化专业处置。(3)在能接入污水城市管网的情况下，经化粪池简单处理后与站段其他污水合并，经处理后或稀释后达标排放。(4)在不能纳入城市污水管网，受纳水体要求高的情况下，采取化粪池+厌氧反应器+移动生物床反应器+膜生物反应器的处理方式或其他高浓度有机污水处理工艺，对集便污水深化处理后，与站段其他污水合并后排放。