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地铁车站照明系统节能方法探讨

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摘要:地铁运行需要巨大的能源消耗作为支持,在建设期就考虑好运营期的能耗和节能措施是地铁工程设计和建设必须考虑的问题。文章以照明系统作为对象,基于节能降耗原则,对其设计优化方向与要点进行分析,提出了在不影响基础功能的前提下,选择新型技术和设备,来实现节能减排目的。

关键词:地铁;车站照明;节能降耗;系统设计

近年来全国各地大力开展地铁建设,地铁逐渐成为各大城市主要公共交通,根据规划,预计到2020年全国轨道交通线路将达到6000公里。届时,我国将成为地铁运行里程数世界第一的国家。节约资源是我国的基本国策,国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。地铁车站照明是在牵引用电和环控用电后的第三大用电系统。基于地铁车站照明系统运行能耗高问题,秉持节能降耗基本原则,确定下一阶段优化管理的方向。地铁车站照明系统需要长时间运行,会产生非常大的能耗,在对其进行节能设计时,需要结合实际特点,选择适用性最强的照明产品,确保在不影响车站照明效果的基础上,减少电力能耗。

1地铁车站照明系统研究

1.1照明系统现状地铁照明系统节能不仅要做好节能设计和前期施工管理,同样需要提高运营维护的重视。尤其是运行能耗问题,基于节能降耗发展原则,必须要采取措施来对各基础系统建设以及运行方式进行调整。其中,车站与区间照明系统呈独立状态,来为乘客以及运维人员提供方便和舒适的光源,但是如果管理不合理,也会造成严重的资源浪费。我国针对此进行了明确规定,地铁照明系统的能耗标准应为地铁车站平均设备负荷的14.2%~16.1%,但是就实际情况来看,占比可以达到20%~30%,造成大量的电力损耗,必须要针对此进行研究分析[1]。

1.2照明系统节能针对地铁车站照明系统进行节能降耗研究,基本是将重点放在系统设计上,前期设计是否合理,在很大程度上决定了电能使用率以及最终运营效果。基于国家相关规定与标准,需要在满足照明基本功能的前提下,对照明产品进行择优选择,降低实际运行电力损耗。就现状来看节能难点主要体现在以下几个方面:智能控制与监控有效融合;车站不同功能空间照明的控制,以及大空间照明的设计;节能灯具的选择等[2]。另外,要明确系统节能设计,并不是以牺牲照明效果为目的,无论是采取任何节能措施,均需要保证系统照度、眩光、色温、显色性等视觉效果技术指标满足标准要求。一切设计均需要从实际需求出发,结合地铁车站照明需求,基于国家标准,确定设计优化要点。

2地铁车站照明系统能耗分析

2.1系统照度以广州地铁某地下车站的照明系统为对象,对其进行照度测量。在站台、站厅、楼梯以及自动扶梯上设置测试点,最终结果为站台平均照度为255.2lx,相比标准照度200lx高;楼梯部位平均照度为175lx,以及自动扶梯平均照度为152lx,均满足GBT16275-2008《城市轨道交通照明》(以下简称GB16275)中的要求[3]。另外,对车站现场照明系统进行全面检测后发现,在站台侧沿着屏蔽门所设置的长条灯带照明对站台整体照度值的超标的影响比较大,在关闭屏蔽门灯带后,站台的平均照度依然能满足GB16275要求。由此可见,设计以满足照度要求,兼顾节能需求,预留了适量的余量。

2.2广告照明传统广告灯箱采用日光灯管作为背光,一个灯箱内设置了15-20盏40W的日光灯管,总功率达到600-800W。对地铁车站广告照明部分进行统计分析,可以发现其占到三级负荷的60%左右,在整个车站照明系统内占据较大能耗比例。现在很多地铁车站在设计时,逐渐认识到此类问题,并采取了相应措施调整,如使用大屏显示器替代传统广告灯箱,节能效果显著[4]。另外,广告灯箱设计与车站照明设计为相互独立的状态,车站照明系统设计时仅为广告灯箱预留位置以及电气控制,导致广告灯箱照明功能无法得到利用。

2.3运营管理对地铁车站照明系统运行情况进行综合调研,在设计上根据运营时间对车站照明系统设置了正常照明和值班照明两种模式。正常照明是指地铁运营时段应开启的照明灯具的模式,值班照明指非运营时间为车站内值班人员正常工作所设置的照明。BAS系统为照明设置了不同模式的固定时间自动切换,但是很多情况下系统关闭后,由于站内仍需要进行各类作业和施工,仍会被人为打开,而造成照明模式未能自动按模式表运行[5]。另外,既有地铁车站设计时,相关的节能标准没有细化,对各类照明系统的用电量无法进行分时段分回路进行统计和分析。最后,对于地铁区间照明,主要用作区间应急疏散,兼做区间工作照明。目前普遍按照每10米一盏灯具的标准设置,并且全部为应急照明系统,通过EPS系统供电。国内地铁普遍设置为常亮,但在运营结束后且区间内没有作业的情况下,该部分照明是浪费的。但实际上因此车站照明系统运行管理仍存在优化的空间。

3地铁车站照明系统节能优化策略

3.1制定节能管理方案基于地铁车站照明系统实际运行特点,以降低系统运行能耗为目的,制定科学可行的管理制度,加强运营结束后照明系统管理,避免电能的浪费[6]。一方面对所有地铁车站均制定相应的管理制度,设置独立电表,安排专门的人员进行照明系统用电管理,将节能效果与其工作考核挂钩,以此来提高其参与的积极性,严格按照指定的规范与制度进行管理,必定可以达到显著的节能效果。另一方面加强车站运营结束后的照明管理,当车站内有施工作业时,要求作业人员在结束后通知车站,由车站及时安排将相应区域照明转换为自动模式。

3.2制定合理照度标准为将节能降耗措施落实到地铁车站照明系统中,在设计的时候应结合实际情况制定合理的照度设计标准,在保证照明效应的同时,减少电能损耗。例如GB16275第5.3条明确:“城市轨道交通运营各场所正常照明的照度标准值应符合表4的规定。根据建筑等级、使用情况、所处地区等因素,车站站台、站厅、通道等公共场所照度可提高或降低一个照明等级”[7]。因此,设计时可根据客流来划分车站等级,针对站台、站厅和通道等公共场所制定不同等级车站的照明等级。从而在满足照明标准的同时也可兼顾到节能的目标。

3.3广告灯箱设计调整采用日光灯管作为背光的传统广告灯箱是地铁车站照明系统主要能源消耗对象,为达到节能效果,可以选择应用能耗更少的LED节能灯。在相同的照度标准下,15W的LED灯管的亮度相当于普通40W日光灯。据测试,在广告灯箱内设置整体式LED照明背板,可到达节能70%以上。此外,还可以使用激光投影和LED大屏等新的媒介来播放广告,达到相同广告收入的情况下耗电量降低的目标。

3.4照明灯具择优应用目前LED灯具技术已经发展成熟,照度、色温、使用寿命等各项参数与传统日光灯相等的情况下,功率仅为传统日光灯的30%,因此选择LED灯具代替日光灯可为车站照明系统节约30%左右的用电量。同时由于LED灯具的功率小,运行电流小,可以相应减小配电电缆截面,减少线路损耗。

3.5设计节能在设计方面建议针对区间照明设置不同的照明模式,以便可根据实际需求进行调整。按一条20公里的地下线路,每10米设置一盏30W灯具计算,双线共需设置4000盏灯,全线区间照明灯具总功率共计120kW。设置区间非运营时间且没有作业的关停照明的模式,在全线每日50%的区间满足该情况下,非运营时间按5小时计算,关停该部分区间照明,每日可节省300kWh,每年可节省如在假如每个车站平均照明负荷为404kW,每天节省4h用电,则车站每年便可节约大约109500kWh,按照电价0.7元/kWh计算,则每年可节约电费达到7.6万元。另一方面,对于设备区内的设备房及风室和风道,建议增加人来灯开人走灯关的功能。由于设备巡检和检修的时间相对较少,预计增加这项功能设备区照明的总用电量将降低95%以上。

4结束语

照明系统是地下车站的关键重要系统,在地铁系统中设置的总量大,用电量多。如何在满足安全和功能的前提下对照明系统的运行进行节能具有重要的研究意义。本文对照明系统的能耗情况和可进行采取的管理措施和技术手段进行了分析,以期能为后续地铁车站照明节能设计、节能解决方案以及运营节能管理提供思路。随着技术的发展,今后肯定会有更多的照明节能的解决方案出现。

参考文献:

[1]陈晓明,王彬,项炳泉,等.地铁车站供配电与照明系统节能分析与节能措施的研究[J].安徽建筑大学学报,2017,25(05):30-34.

[2]乜莹.地铁车站照明系统能耗分析及节能对策[J].中国标准化,2017(08):29-30.

[3]温志伟,周继波,等.GBT16275-2008.城市轨道交通照明[S].中国标准出版社,2008.

[4]侯红磊,黄建霞.智能照明系统在宁波地铁车站中的应用[J].科技与创新,2017(04):147-148.

[5]张振宇,吕馨.地铁地下车站照明系统的优化方案[J].现代建筑电气,2014,5(08):21-23+34.

[6]陈世栋.地铁车站人工照明智能控制与节能研究[D].西安建筑科技大学,2013.

[7]张.地铁照明系统的电效评价研究[D].兰州交通大学,2011.

作者:刘栋材 单位:广州地铁集团有限公司

地铁车站照明系统节能方法探讨责任编辑:张雨    阅读:人次