城市轨道的交通系统节能设计与分析研究的论文.doc

城市轨道的交通系统节能设计与分析研究的论文 1前言随着国内城市化的快速发展城市人口和密度的不断扩大轨道交通系统将成为中国各大中城市公共交通的重要组成部分本文主要以上海轨道交通为例探讨城市轨道交通的照明系统节能设计到目前上海已建成13条、339座车站的基本运行网络由于轨道交通、特别是地下车站具有运行时间长的特点其在照明系统上的能耗将是个庞大的数字本文本着“节能、增效、环保”的精神就上海市轨道交通照明系统的节能措施进行综合性分析和探讨 2照明节能的基本要素 2.1照明设计按运行场所、适用的环境要求的不一选择适当的合理的照度参数和指标避免浪费对于地面运行段和地面车站充分利用自然采光结合照明技术的发展安全合理的采用新技术实现照明节能 2.2照明灯具选择高效节能的灯具在满足设计照度要求的情况下降低照明能耗 2.3照明控制和管理采用专业的照明控制系统进行控制弥补和完善BAS系统的照明控制使照明控制更合理、更人性通过管理的手段达到节能最大化专业的照明节能系统的控制更灵活更便捷为今后照明系统的升级、调整扩容提供了可行性系统与BAS系统连接后实现与BAS系统双向通信实时监控在专业照明控制系统基础上应用现代化的管理手段通过时间、照度感应、人体感应等数据的采集自动控制照明设备的开和关合理启闭照明设施对能采集自然光的场所执行荧光调光控制减少能耗 2.4节能投资新的节能措施和技术的引入会提高项目的造价回收节能投资的合理时间一般为2年以内 2.5环保在设备的选用上尽可能采用环保的安全产品以避免今后次生灾害的发生在产品上可参照EU(欧盟)发布的环保标准 3车站照明节能基本要求及原则 (1)上海市轨道交通照明节能设计首先要符合上海城市轨道交通照明节能设计实施细则并在此基础上应用专业照明控制系统在原集中控制的基础上提高照明系统的可控性、灵活简便性最大化推进照明节能(专业节能控制)降低运营和维护成本 (2)照明节能设计应与建筑设计紧密结合在车站出入口高架站的站台、站厅的荧光灯采用调光镇流器在满足照明质量的条件下充分利用自然光自动调整控制减少人工照明的不确定性操作有效降低照明能耗 (3)满足公共区域所需要的最基本照度要求限制或防止直接眩光提供舒适的照明环境 (4)照明节能设计中结合照明技术的发展采用节能光源、可调镇流器、高反射灯具、专业照明控制系统设备及控制技术等手段人性化地控制照明安全合理地实现照明节能 (5)照明节能设计中推广绿色照明工程参照EU(欧盟)发布的环保要求 4车站公共区 4.1设计指标及细则 (1)一般标准装修的车站公共区照明的照明功率密度值LPD按不大于7W/m2设计以高标准和较高标准进行装修的车站公共区照明功率密度值LPD按不大于9W/m2设计但须确保在灯具同时开启的情况下满足照度值的相关要求 (2)LPD值已包含镇流器功率及应急照明功率 (3)车站出入口及高架车站的站台、站厅的照明设计选用直管荧光灯+调光电子镇流器的方案(采用调光电子镇流器加照度控制方案可节能69%按每天开启15.5h、0.6元的电费、365天运行时间计算1年可收回在镇流器上增加的设备投资) (4)车站公共区中自动售检票、客服中心等处较公共区照度标准需适当提高按200lx照度值进行设计 (5)站厅层及站台层公共区功能性照明光源的选择以直管荧光灯为主适当结合紧凑型荧光灯布置;层净高在5m左右的高架站站台照明选用陶瓷金属卤化物灯(注：对于个别需要结合装修、灯具的安装高度在3m左右的高架车站其站台层公共区的照明设计可选用荧光灯+调光电子镇流器的方案) (6)直管荧光灯应采用细管径(26mm及以下)、稀土三基色荧光灯粉制造的、色温为4000K6500K、功率为28W36W的灯管 (7)LED等可作为装饰性照明的光源适当选用 (8)直管荧光灯配用电子镇流器陶瓷金卤灯选用节能型电感镇流器(功率小者可采用电子镇流器)紧凑型荧光灯则自带镇流器 (9)车站公共区照明选用防触电保护类型类、效率高、维持率高(灯具的反射及反射材料选具有良好的抗老化性能)的宽配光型直接式灯具此外在选用金卤灯时应同时考虑灯具的紫外线防护性功能 (10)选用非开敞式灯具时要确保保护罩或格栅罩的安装牢固可靠尤其是高架站台灯具应具有一定的防风性能以保证乘客的安全 4.2照明配电形式及控制方式 (1)照明配电回路的划分要满足分时、分段、分组控制的要求一是分时：车站(泛指地下、地面和高架车站下同)运营时间分为开始准备阶段、运营低谷时段、运营高峰时段、运营结束清扫时段、运营结束;二是分段：车站站厅、车站站台、客服中心、自动售检票、车站出入口、公共走道灯分段设置照明回路;三是分组：对需要群组启闭的照明回路进行编组在分组设计时尽可能做到各相间负载平衡 (2)车站照明配电箱设于照明配电室并按照明的供电范围及照明的种类要求分别分回路供电 (3)出入口照明采用二路电源交叉供电均匀分布每路各带50%照明容量 (4)对于设置屏蔽门的车站站台层照明取消两侧的光带布置形式具体的布置方式结合建筑装修效果另行确定 (5)在车控室设置照明控制面板(无需额外设施及供电只接入两根照明控制用的总线)对公共区照明、出入口照明、应急照明等进行自动/手动的集中控制、并监测开关动作状态;在照明配电室就地也可以执行手动控制;与BAS系统联网采用ModBus通讯协议实现网络监控 (6)车站公共区内以站厅或站台中心线为界半个站厅或站台为一个控制单元例如：岛式站台层一般分为18个单相照明回路侧式站台一般分为12个单相照明回路整个站台做到1/41/23/41的4档灵活可控且照度均匀 (7)车站出入口(地面、高架车站站厅层及站台层等)照明在有自然采光的区段设单独照明回路采用自动光控方式原则如下：一是车站出入口的可调荧光灯(调光控制不影响灯管寿命)通过照度感应器自动调整照度分4档调节灯光亮度渐变在16s内完成并确保照明的均匀度;二是对地面、高架车站的站厅、站台实施调光和模式组合控制方式;对荧光灯进行自动调光控制;对金属卤化物灯进行分组模式控制;三是设有调光荧光灯的站台至少分12个照明回路做到01/42/43/41的五档模式控制;四是根据每个车站的出入口结构、高架站站台、站厅的建筑不同自然采光的量不同专业照明控制系统的照度感应器可按不同的现场情况调整照度采集标准设定 (8)车站公共区内客服中心的照明设置单独回路车控室监控 (9)专业照明控制系统运行时只需选择相应的群组、模式按钮便可自动按设定好的方式打开相应区域的照明回路并显示开关状态(通常情况下按时间、照度设定的照明系统可自动按设定要求控制照明灯具的启闭、调光控制)其控制方式如下：一是群组控制：根据照明灯具的种类、位置分成若干个照明回路分段或分组执行同时启闭照明的控制;二是模式控制：根据照明区域的需求启闭局部照明回路同时对调光灯具照度调整使照明系统简捷、迅速地转换到某一特定的照明模式的控制;三是时间控制：根据地铁运行时刻表设定时间段自动变化指定区域内的照明灯具状态;四是组合控制：按时间控制、群组控制、模式控制进行组合完美实现现场照明需求达到照明节能最大化 (10)夜间列车停运后的夜晚值班照明：关闭一般照明仅留有应急照明作为巡检用 (11)装饰照明设置单独回路可控 (12)有条件时利用各种导光和反光装置将天然光引入车站内进行照明;也可利用太阳能作为照明能源 (13)广告照明采用时控单独设置配电箱并在配电箱内单独设置时间继电器来实现 (14)设备及管理用房照度标准按150lx照度值进行设计其照明(无特殊要求的)选用直管荧光灯设备区的走廊等区域选用紧凑型荧光灯 (15)站台下照明(相对高度低于2m的)采用安全电压供电采用防水、防潮的36V灯且在出入口设置双控开关 5车站照明光源节能分析TL5HE(高效型)系列荧光灯配EBS高频电子镇流器使用是一种小巧又节能的照明系统与传统的标准直管荧光灯相比具有光效高使用寿命长的优点它能节约25%的能源在前10000h的照明时间里保持的92%的流明维持率并且特长的使用寿命也降低了替换和维护费用采用TL5光源与传统光源设备相比较虽然一次性设备投资较高但当年即可收回增加投资的成本费用 6车站照明控制节能分析在设计时按照度为基准实施多回路照明控制的设计方案以增加照明控制的灵活性和适用性站厅和站台照度按模式分46种根据不同的运用时段按不同的照度要求合理开启照明回路当灯具调整后只要重新编组群控就可满足设计照度要求此外对有自然采光的出入口、高架站站厅、站台对设置的调光荧光灯进行调光控制车站的照明系统通过自动组合式控制达到照明节能效果最大化;地下式车站节能可达原照明总量的21.6%左右地面(高架)车站节能可达原照明总量的48.3%左右一年后收回照明控制系统的投资费用 6.1站台每天节约用电139.5kWh节能36%另外加上出入口照明的调光控制方式8节编组的地下车站每天节约用电在200kWh以上每年共计73000kWh以上按公共照明占车站总照明用电量70%推算车站照明节能达21.6%左右 6.2地面(高架)车站照明用电比较地面(高架)车站可以充分利用自然光采用专业照明控制系统天文时间控制、传感器控制及模式控制的组合方式智能、自动灵活调整照明开启的回路降低能耗对采用照度组合控制的站厅、站台节能效率可达到69%(参照日本纬度及气候实际测得数据)按站厅和站