节能减排作为调整经济结构、转变发展方式的重要抓手,作为应对国际金融危机,扩内需、保增长、调结构的重要内容,作为减缓和适应全球气候变化、促进人类可持续发展的重要举措[1],是国家“十一五”规划的一项重要工作目标。深圳市政府认真贯彻落实国务院和广东省对节能减排工作的要求,加快推进相关工作的开展,并提出了将深圳打造成“绿色建筑之都”[2]的目标,节能减排工作一直走在全国的前列。

城市轨道交通可以有效缓解城市交通压力,相对于其它城市交通工具而言,具有安全舒适、快速环保、运力大和能源消耗少的特点,有利于建设资源节约型、环境友好型社会。通过修建地铁来达到节约能源的目的是完全可行的。深圳地铁5号线的修建,一方面将缓解深圳市的地面交通压力,另一方面能够改善耗能构成、采用清洁能源并节约能源,净化深圳市的环境,在节减排能方面具有非常重要的意义。

1  创新建设模式,建立健全节能减排工作体系

地铁5号线全长40.001km,是深圳市一次性投资建设最长的地铁项目,具有工期紧、任务重、接口多、地质条件复杂、工程技术难度大等特点。经过多方调研论证,深圳市政府打破传统思维定式,创造性地确定采用“投融资—设计施工总承包—回报”的BT模式建设地铁5号线。创新的建设模式把设计和是施工阶段紧密结合在一起,设计施工招投标工作一次完成,大大压缩了前期工作时间和建设周期,对于政府和业主而言,则可节约建设管理费用,节约了社会成本,提高了建设效率。

中铁南方投资发展有限公司作为BT承办方中国中铁股份有限公司授权的BT项目公司,始终将节能减排作为日常工作的一项重要内容,并按国资委和股份公司要求逐步建立健全了组织管理、统计监测和考核奖惩“三大体系”建设,明确了公司各部门和施工标段的职责。目前5号线节能减排管理体系运转正常,在设计施工方面做了大量的节能减排工作。

2  发挥设计主导作用,开展综合节能设计

设计阶段作为投资控制的关键阶段,对工程建设节能发挥着主导作用。在设计阶段充分考虑轨道交通线路、行车组织、建筑装修、车辆、供电、通风空调、给排水、低压配电和综合监控等各专业的综合节能,能有效达到节能的目的。

2.1 线路设计节能

(1)在线路设计中,根据规划、地质、地形条件及施工方法,因地制宜,设计合理的线路纵断面,且尽量采用节能坡,进站上坡、出站下坡,在出站下坡与进站上坡之间采用较缓坡段连接,节约列车牵引供电。5号线工程采用节能坡车站17座。

(2)平面曲线越小,则车轮磨耗越大;平面曲线越大,列车运行阻力越小。因此,在线路设计中,根据规划及地形条件,因地制宜,平面曲线半径从大到小合理使用,以节省牵引能耗。5号线工程采用最小曲线半径为350m。

(3)车站间距越小,列车启动与制动越频繁,耗电量越大。因此,在线路设计中,根据规划、客流、地质、地形条件选择合理的车站位置与车站间距,减少列车启动与制动能耗。5号线工程平均站间距1.496km。

2.2 车辆节能

(1)降低车辆自身能耗。为通过降低车辆自重来达到降低能耗的目的,地铁5号线设计近、远期均选用铝合金车体,实现了车辆的轻量化,并选用了节能型的变频变压交流传动控制系统(VVVF控制系统)作为车辆控制系统。同时设计中选用电控制动系统,静止逆变器作为辅助电源系统。其中:再生制动是与接触网线路吸收能力有关的,包括网压高低、负载利用能力等。制动时,VVVF逆变器优先进行再生制动,将能量最大限度地反馈给接触网。

(2)减少车辆对环境的影响。车辆由于电阻制动引起的热能造成隧道、站台的温度升高,提高了空调、通风系统的负荷,5号线设计中通过与空调通风、屏蔽门等专业的结合,研究并优化了热负荷降低以及排放方案和措施,降低了对环境的影响。

2.3 设备系统节能减排措施

(1)环控系统。地铁5号线采用节能屏蔽门系统,与目前地铁线路中使用的开闭式系统的通风空调系统相比,节能30%以上。而对高架车站采用自然通风和局部空调制冷的设计,不仅能节约地铁线路的投资,而且降低运行耗电量,节约运营费用。

(2)给排水系统。在给排水设计中在减少用水量、废水回用及选用管材设备等方面采用有效的节水措施,以节约用水。通过减少车站的冲洗次数及每次冲洗的用水量来节约用水。采用优质、新型管材及管件,减少管道的腐蚀、滴漏和阻力损失。给水及消防管径大于DN100的架空或埋地管道采用球墨铸铁管或热镀锌钢管,室内外排水管采用塑料管,可提高管道的耐腐蚀性,减少水力损失。同时采用高效、安全的节能泵、节能污水处理设备,以减少能耗。

(3)供电系统。5号线牵引变电系统采用低损耗变压器以及采用二十四脉波整流装置减少高次谐波,降低由高次谐波引起的附加损耗。动力照明系统的降压变电所设置于用电负荷中心,减小电力线路的电能损耗。电力变压器等电器设备采用低损耗设备,并采用无功补偿装置,使功率因数不小于0.9,降低线路损耗。

3  增加投入,加强施工阶段节能减排

3.1 增加科研投入为节能减排工作提供技术支持

在地铁5号线建设过程中,针对地质条件、周边环境复杂的特点,开展《LED照明技术在地铁中的应用》、《太阳能发电系统》等课题的研究工作,通过对新能源、新技术在地铁中的应用研究,达到降低能源消耗,降低运营成本的目标。同时开展了《深圳富水复合地层浅埋暗挖地铁施工沉降控制技术研究》等7项课题的研究工作,就工程建设过程中,如何优化设计施工方案、合理利用资源,有效控制变形,减小工程对周边环境影响等进行了研究。并通过研究新技术、新材料、新设备、新工艺,如研究无污染注浆材料、控制降水影响范围等,做到节能降耗、控制减排。

3.2 施工过程控制

施工过程中,抓好施工过程的质量控制,保证工程质量,保证设计采取的节能措施得到认真执行。结合工程环境,制定周密施工方案,控制施工噪声和污染,如采取:高噪声作业安排在白天施工、严格按照市政府规定控制夜间施工;在市区居民集中区域使用低噪声空压机、竖井提升电动葫芦采取四周围蔽等降噪措施;做好施工围挡、设置洗车和防污染设施;对施工废水设置集水坑、过滤池,处理后再排入市政管网,以做好环境保护和文明施工。使用自来水养护混凝土时,应用麻袋等辅助手段,尽量减少水的消耗。对从降水井抽出来的地下水,集中收集、加压,用以现场卫生间冲水、现场扬尘喷洒等,以节约用水。加强施工管理,对用电及施工设备安排专人控制、做到不工作时及时停机、停电,避免空耗;规范建筑垃圾排放,降低环境负荷;推广应用钢模、塑料模替代木模,减少对木材资源的消耗等;施工过程中精心组织施工资源、合理压缩工期、制定切实可行的赶工措施,达到减少工期,实现节约的目标等等。

4  结语

节能减排是国家“十一五”规划的一项重要工作目标,深圳市提出了将深圳打造成“绿色建筑之都”的目标。城市城市轨道交通可以有效缓解城市交通压力,节约能源,并减少污染物排放,在节能减排方面发挥着非常重要的作用。深圳地铁5号线采用“投融资-设计施工总承包-回报”的BT建设模式,缩短了建设周期,节约了大量社会资源。5号线非常重视节能减排设计,设计阶段充分考虑地铁各专业的综合节能。加大对节能减排研究投入,并在施工过程中采取节能措施,并控制噪声、粉尘等污染物排放。地铁5号线的建设为深圳市节能减排工作发挥了积极作用。

 

参考文献

[1]国务院办公厅.关于印发2009年节能减排工作安排的通知(国办发[2009]48号)[R].北京:2009.

[2]深圳市人民政府办公厅.关于印发深圳市节能减排综合性实施方案的通知(深府办〔2008〕132号)[R].深圳:2008.