地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)與施工研究

0引言

地鐵車站照明系統(tǒng)作為地鐵系統(tǒng)中的能耗大戶,其節(jié)能設(shè)計(jì)與施工不僅能夠降低地鐵車站的運(yùn)行成本,還有助于推動(dòng)綠色低碳城市的建設(shè)^[1]。 因此,對地鐵車站照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)與施工研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。近年來,國內(nèi)外學(xué)者在地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)與施工方面進(jìn)行了大量研究。 然而,現(xiàn)有的研究主要集中在照明設(shè)備的能效提升、智能控制技術(shù)的應(yīng)用等方面,缺乏對整個(gè)照明系統(tǒng)能耗的綜合分析與優(yōu)化。因此,本文旨在通過對地鐵車站照明系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析,找出影響能耗的關(guān)鍵因素,并從設(shè)計(jì)、施工角度提出相應(yīng)的節(jié)能措施,以期為實(shí)際工程提供參考。

1 布置節(jié)能燈具

選用高效節(jié)能燈具不僅能顯著降低能耗,還能提高照明質(zhì)量,延長燈具壽命^[2]。本次選用LED燈具、緊湊型熒光燈完成節(jié)能燈具布置設(shè)計(jì)。地鐵車站的節(jié)能燈具布置設(shè)計(jì)需要結(jié)合車站的實(shí)際情況和照明需求進(jìn)行合理規(guī)劃,具體設(shè)計(jì)方案如下:

站臺層:站臺層是地鐵車站中人流量最大的區(qū)域,因此需要設(shè)置高亮度、大功率的燈具,以確保站臺區(qū)域的照明充足。通常這些燈具會(huì)被安裝在站臺頂部,以實(shí)現(xiàn)均勻、無死角的照明效果。

站廳層:站廳層是乘客進(jìn)出地鐵站的場所,需要為乘客提供明亮的視覺環(huán)境,以便乘客快速找到 自己需要的信息。因此,在站廳層可以布置筒燈、燈盤等照明設(shè)備,以滿足乘客的照明需求^[3]。

出入口:出入口是連接地鐵車站和地面的通道,需要為乘客提供足夠的照明,以便乘客安全進(jìn)出地鐵站。在出入口可以設(shè)置亮度適中的燈具,如LED燈具等,以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和舒適的照明效果。

廣告區(qū):地鐵車站內(nèi)的廣告區(qū)是商業(yè)區(qū)域,需要為廣告和商業(yè)活動(dòng)提供足夠的照明。在廣告區(qū)可以設(shè)置高亮度的LED燈箱或LED顯示屏等廣告照明設(shè)備,以滿足商業(yè)需求^[4]。

以此為基礎(chǔ),開展燈具布置,結(jié)合維護(hù)與管理措施,可以進(jìn)一步降低能耗。

2采用智能照明控制

智能照明控制設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)地鐵車站照明系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,可設(shè)計(jì)一個(gè)集中管理系統(tǒng),對整個(gè)地鐵車站的照明系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和監(jiān)控。通過平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)區(qū)域和燈具的照明狀態(tài)和能耗情況,并根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和調(diào)整。智能照明控制原理如圖1所示。

智能照明控制系統(tǒng)通過傳感器檢測到的環(huán)境信息和人員動(dòng)態(tài)來實(shí)現(xiàn)燈具的 自動(dòng)開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)等功能。為了滿足控制需求,本次在一個(gè)發(fā)光的配電盒中安裝了一個(gè)智能化發(fā)光系統(tǒng)模組。此外,在站內(nèi)公用區(qū)域還分別安裝了節(jié)能照明配電箱和普通照明配電箱,并且每個(gè)配電箱旁都設(shè)有一塊七鍵智能型控制板。為方便接線,同一燈具配電箱中的各組件采用了手拉手形式連接。圖2為智能照明配電箱系統(tǒng)示意圖。

從圖2可以看出'公共區(qū)普通照明配電箱配備了8通道切換負(fù)荷輸出模組和DALI調(diào)光模組'用于控制各回路的照明'包括應(yīng)急照明和普通照明。該燈光控制系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)結(jié)合'實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)燈光系統(tǒng)的集中監(jiān)測。同時(shí),負(fù)荷自鎖式回饋功能能夠檢測燈管是否損壞'并通過電腦發(fā)出警報(bào),準(zhǔn)確顯示故障燈的位置。

3 配電網(wǎng)零線采用多點(diǎn)接地

配電網(wǎng)零線多點(diǎn)接地技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種節(jié)能技術(shù),其通過優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高供電效率,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。多點(diǎn)接地技術(shù)通過在地網(wǎng)上設(shè)置多個(gè)接地點(diǎn),將零線電位維持在一個(gè)相對穩(wěn)定的范圍內(nèi),有效避免了零線電位的偏移^[5]。配電網(wǎng)零線多點(diǎn)接地原理如圖3所示。

在實(shí)施多點(diǎn)接地技術(shù)時(shí),需要注意以下幾點(diǎn):首先,要合理選擇接地點(diǎn),確保零線電位穩(wěn)定;其次,要定期檢查接地電阻,確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求;最后,要加強(qiáng)線路的維護(hù)管理,防止因線路老化等原因引起的安全隱患。

多點(diǎn)接地施工步驟如下:1)考慮到供電負(fù)荷、地質(zhì)條件等因素,合理制定車站內(nèi)接地方案。2)清理接地地區(qū)確保接地點(diǎn)周圍沒有雜物、碎石等障礙物。3)選擇適合的接地電極'通常使用鋼材或銅材制作。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,制作并準(zhǔn)備好所需的接地電極^[6]。4)根據(jù)設(shè)計(jì)方案,在選定的位置挖掘合適大小的土坑,然后將接地電極嵌入土壤中,并確保與周圍土壤緊密接觸。5)將接地電極與主線間的接地導(dǎo)線連接,確保連接牢固可靠,并采取適當(dāng)?shù)姆栏胧┮匝娱L使用壽命。6)接地施工完成后,使用專業(yè)的測試儀器測量接地電阻和電位等參數(shù),確保接地系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。7)系統(tǒng)驗(yàn)收:經(jīng)過測試和檢查之后進(jìn)行接地系統(tǒng)的驗(yàn)收,并填寫相應(yīng)的驗(yàn)收記錄,確保安全可靠。

通過上述過程,采用配電網(wǎng)零線多點(diǎn)接地技術(shù)優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高供電效率,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4優(yōu)化照明布局

4.1 公共區(qū)照明設(shè)計(jì)

首先,對于應(yīng)急照明兼作一般照明使用的、在照度有特別需求的關(guān)鍵點(diǎn)位應(yīng)盡量設(shè)置應(yīng)急照明。對于應(yīng)急照明僅應(yīng)急情況下啟用的,應(yīng)選擇一個(gè)(或多個(gè))回路的一般照明覆蓋對照度有特別需求的關(guān)鍵點(diǎn)位,為下一步的節(jié)能打好基礎(chǔ);當(dāng)然,將應(yīng)急照明設(shè)置在照度有特別需求的關(guān)鍵點(diǎn)位可減少應(yīng)急照明的總體數(shù)量。本次公共區(qū)域照明設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

4.2區(qū)間照明設(shè)計(jì)

由于地鐵線路軌道燈的輻射范圍可達(dá)一百米,因此,在不影響行車情況下,可適當(dāng)減少應(yīng)急燈的數(shù)量。擬將已有的應(yīng)急照明設(shè)計(jì)成兩個(gè)相互獨(dú)立的電路,其中一條保持原有的常開型,另外一條保持正常關(guān)閉,但在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)可以聯(lián)動(dòng),既可滿足現(xiàn)場各種情況下的不同需求,又可實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。圖5為簡化后的隧道區(qū)間照明布局示意圖,其中“N”為一般照明回路,“E1”和“E2”為拆分后的應(yīng)急照明回路。正常運(yùn)營期間,僅開啟“E1”(或“E2”)回路,“E2”(或“E1”)回路照明在緊急情況下聯(lián)動(dòng)開啟。

此外,后期亦可考慮取消一般照明的設(shè)置,并使應(yīng)急照明具備調(diào)光功能,正常情況下處于低亮度的節(jié)能模式,應(yīng)急情況下自動(dòng)切換為高亮度模式,亦可達(dá)到最大節(jié)能的目的。

4.3 設(shè)備區(qū)照明設(shè)計(jì)

當(dāng)前設(shè)備區(qū)照明節(jié)能普遍采用人員管控措施,要求人走燈滅,但實(shí)際執(zhí)行效果不佳,且給工作帶來了諸多不便。對于設(shè)備區(qū)走道、風(fēng)道等區(qū)域的一般照明,優(yōu)先考慮采用聲控,有較多照度或作業(yè)需求的可考慮聲控與手動(dòng)開關(guān)相結(jié)合的控制方式;對于設(shè)備房照明的控制開關(guān),應(yīng)設(shè)置在設(shè)備房的出入口,有兩個(gè)及以上房門的,應(yīng)具備雙控或多控功能,方便員工從任一房門進(jìn)出。

5實(shí)例分析

5.1 工程概況

本次以某地鐵線路為對象開展研究,其全長為169.8 km,在線路上有70個(gè)臨時(shí)施工電源點(diǎn)。在施工前期,對永久性工程的外部電源引出點(diǎn)和線路路徑、車站位置、臨時(shí)工作地點(diǎn)的位置進(jìn)行了調(diào)研,獲得了各個(gè)臨時(shí)工作地點(diǎn)的用電量、電源引接能力、車站負(fù)荷等資料,在這些資料的指導(dǎo)下,進(jìn)行了供電設(shè)計(jì)。在該工程的供電建設(shè)中,將新建3個(gè)10 kv變電站,需要預(yù)先鋪設(shè)外部電力線,并利用外部電力線,為車站和鄰近的臨時(shí)施工點(diǎn)提供電力。

5.2 工程準(zhǔn)備

根據(jù)列車不同運(yùn)營情形,地鐵的燈光控制方式如下:周一至周五,高峰時(shí)段全部開啟,即全亮模式;其他時(shí)段采取平峰方式;晚上乘車的人較少,采取低峰方式;假日期間,員工可以根據(jù)工作的實(shí)際狀況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí),系統(tǒng)保留了空白模式,以滿足工作人員在不同照明條件下的操作需要。表1列出了各種操作模式。

選取兩個(gè)相似的地鐵車站,一個(gè)采用傳統(tǒng)照明系統(tǒng),另一個(gè)采用節(jié)能設(shè)計(jì)。首先記錄兩個(gè)車站的照明功率、燈具數(shù)量、布置方式等參數(shù),然后在列車運(yùn)營期間,監(jiān)測并記錄兩個(gè)車站的實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù),最后對兩個(gè)車站進(jìn)行照明效果評估,包括照度、均勻度等指標(biāo)。

5.3 工程結(jié)果

綜上,完成測試。統(tǒng)計(jì)并比較兩個(gè)車站的維護(hù)成本,包括燈具更換頻率、維修費(fèi)用等,如表2所示。

與傳統(tǒng)方法相比,節(jié)能設(shè)計(jì)將照明功率降低了一半,從而顯著減少了能耗和電費(fèi)支出。節(jié)能設(shè)計(jì)還延長了燈具的壽命,相比傳統(tǒng)方法,燈具壽命增加了100%,這減少了燈具的更換頻率和維護(hù)成本。綜合考慮節(jié)能效果、節(jié)省的電費(fèi)和維護(hù)成本,地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)為地鐵車站的運(yùn)行和維護(hù)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述,地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)與施工研究具有重要的意義,其不僅有助于降低能耗和運(yùn)營成本,還具有明顯的環(huán)保和社會(huì)效益。因此,推廣和應(yīng)用地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)是十分必要的。

6 結(jié)束語

地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)與施工是當(dāng)前城市軌道交通領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。通過合理的設(shè)計(jì)和施工,可以有效降低地鐵車站的照明能耗,提高能效,為綠色低碳城市建設(shè)作出貢獻(xiàn)。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用,地鐵車站照明系統(tǒng)的節(jié)能潛力還有待進(jìn)一步挖掘。因此,應(yīng)繼續(xù)關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài),不斷優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)與施工方案,推動(dòng)地鐵車站照明系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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2024年第11期第13篇