建设智能火车站 提高能效减少排放

建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放

建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 ASIAN DEVELOPMENT BANK

(report) 知识共享3.0政府间组织许可 CCBY3.0IGO Creative Commons Attribution 3.0 IGO license (CC BY 3.0 IGO) 201_ Asian Development Bank 6 ADB Avenue, Mandaluyong City, 1550 Metro Manila, Philippines 2015年亚洲开发银行 Tel +63 2 632 4444; Fax +63 2 636 2444 www.adb.org; openaccess.adb.org 6ADBAvenue,MandaluyongCity,1550MetroManila,Philippines 菲律宾马尼拉 电话 +6326324444 传真 +6326362444 Some rights reserved. openaccess.adb.org Published in 201_. 网址 www.adb.org; Printed in [the] (country). Reminder: This is the copyright and disclaimer page to be used in new ADB publications as of January 2015. This page now reflects ADB s move to Open Access and use of a Creative Commons (CC) IGO license. Most ADB-only publications are covered by the CC BY 3.0 IGO license, as per the text below. For copublished titles, a different CC license may apply. In such instances, please contact the Publishing and Dissemination Team of DER. e d e as e l p 部分版权所有 2015年出版 在菲律宾印刷 ISBN XXX-XX-XXXX-XXX-X (Print), XXX-XX-XXXX-XXX-X (PDF) Publication Stock No. ISBN978-92-9257-286-0(纸质版) 978-92-9257-287-7(e-ISBN) 出版物库存编号 RPTRM157665 Cataloging-In-Publication Data 图书在版编目数据 (author, surname first). 亚洲开发银行 (title of the publication; written in lowercase except proper nouns and the first word) 建设智能火车站 提高能效 Asian 减少排放 Mandaluyong City, Philippines: Development Bank, 201_. 菲律宾曼达卢永市 亚洲开发银行 2015年 1. (subject matter) 2. (subject matter) I. (publisher; usually it is ADB) Asian Development Bank. 1.能效 2.智能建筑 3.火车站 I.亚洲开发银行 The views expressed in this publication are those of the authors and do not necessarily reflect the views and policies of the Asian Development Bank (ADB) or its Board of Governors or the governments they represent. 本出版物中所述为作者个人观点 并不代表亚洲开发银行 亚行 亚行理事会或其所代表政府的观点和政策 ADB does not guarantee the accuracy of the data included in this publication and accepts no responsibility for any 亚行不担保本出版物中所含数据的准确性 而且对使用这些数据所产生的后果不承担责任 本出版物中提及特定公司或厂商产品并不 consequence of their use. The mention of specific companies or products of manufacturers does not imply that they 意味着亚行的认可或推荐 are endorsed or recommended by ADB in preference to others of a similar nature that are not mentioned. 在本出版物中指称或引用某个特定版图或地理区域时 或使用 国家 一词时 不代表亚行意图对该版图或区域的法律地位或其他地 By making any designation of or reference to a particular territory or geographic area, or by using the term country 位做出任何评判 in this document, ADB does not intend to make any judgments as to the legal or other status of any territory or area. 本出版物采用 政府间组织3.0版知识共享许可协议 CC BY 3.0 IGO https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/igo/ 使用该出 This work is available under the Creative Commons Attribution 3.0 IGO license (CC BY 3.0 IGO) 版物中的内容即表示同意遵守上述许可协议的条款 以及亚行开放存取数据库 openaccess.adb.org/termsofuse 的使用条款 https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/igo/. By using the content of this publication, you agree to be bound by the terms of said license as well as the Terms of Use of the ADB Open Access Repository 本知识共享协议 CC协议 不适用于本出版物中非亚行版权的资料 如某资料另有来源 请联系该资料的版权所有人或出版人获 at openaccess.adb.org/termsofuse 得复制许可 亚行对因使用此类资料所产生的任何索赔不承担责任 This CC license does not apply to non-adb copyright materials in this publication. If the material is attributed 署名 注明资料来源为亚行 并确保包含以下所有信息 to another source, please contact the copyright owner or publisher of that source for permission使用本出版物应遵守协议cc to reproduce it. 作者 出版年份 资料标题 亚洲开发银行[及/或出版人] https://openaccess.adb.org. BY 3.0 IGO ADB cannot be held liable for any claims that arise as a result of your use of the material. 翻译 如需翻译本出版物 请附加以下声明 英文原版由亚洲开发银行出版 [标题] 亚洲开发银行 版权所有 翻译质量及其与原文的一致性由[译者]承担 本出 [出版年份] Attribution In acknowledging ADB as the source, please be sure to include all of the following information: 版物的英文原版是唯一的官方文本 Author. Year of publication. Title of the material. Asian Development Bank [and/or Publisher]. https://openaccess.adb.org. Available under a CC BY 3.0 IGO license. 改编 如需改编本出版物 请附加以下声明 改编自原著 亚洲开发银行[年份] 文中所述为作者个人观点 并不代表亚洲开发银行 亚行 亚行理事会或其所代表的政府的 Translations Any translations you create should carry the following disclaimer: 观点和政策 亚行不认可或保证本著作中数据的准确性 不承担因使用这些数据而产生的任何后果 Originally published by the Asian Development Bank in English under the title [title] [Year of publication] Asian Development Bank. All rights reserved. The quality of this translation and its coherence with the original text 如对本出版物内容有任何疑问或建议 或希望就不适用于上述条款的预期用途获得版权许可 或申请亚行标识的使用许可 请联系 is the sole responsibility of the [translator]. The English original of this work is the only official version. OARsupport@adb.org或publications@adb.org Adaptations Any translations you create should carry the following disclaimer: 注 在本出版物中 表示美元 This is an adaptation of an original Work Asian Development Bank [Year]. The views expressed here are 亚行用 中国 指称 中华人民共和国 those of the authors and do not necessarily reflect the views and policies of ADB or its Board of Governors or the governments they represent. ADB does not endorse this work or guarantee the accuracy of the data included in this publication and accepts no responsibility for any consequence of their use. 译文声明 为扩大读者范围 特将此出版物由英文翻译为中文 亚洲开发银行 亚行 尽力确保翻译的准确性 但英语是亚行的官方语言 因 Please contact OARsupport@adb.org or publications@adb.org if you have questions or comments with respect 此 本书/出版物/文件/报告的英文原版是唯一合法的 即官方的和经授权的 文本 任何对本书/出版物/文件/报告内容的引用 必须 to content, or if you wish to obtain copyright permission for your intended use that does not fall within these terms, 以其英文原版内容为准 or for permission to use the ADB logo. Note: In this publication, $ refers to US dollars. 使用再生纸印刷 Printed on recycled paper e t le

目 录 图 表 与 专 题 前 言 致 谢 缩 略 语 执 行 概 要 v vii ix x xi 1. 引 言 1 1.1. 背 景 1 1.2. 研 究 目 标 和 范 围 6 2. 国 内 火 车 站 能 耗 9 2.1. 火 车 站 的 发 展 趋 势 9 2.2. 大 型 火 车 站 的 能 耗 11 2.3. 火 车 站 设 计 对 能 耗 的 影 响 14 2.4. 智 能 火 车 站 建 筑 对 能 耗 的 影 响 15 2.5. 中 国 火 车 站 目 前 在 能 效 方 面 存 在 的 不 足 17 3. 对 智 能 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 潜 力 的 评 估 19 3.1. 确 立 基 准 19 3.2. 建 议 采 用 的 评 估 方 法 20 3.3. 火 车 站 能 耗 评 估 22 3.4. 评 估 方 法 概 述 34 4. 智 能 建 筑 技 术 35 4.1. 智 能 建 筑 技 术 的 节 能 贡 献 35 4.2. 通 过 智 能 火 车 站 建 筑 挖 掘 节 能 潜 力 36 4.3. 建 筑 的 被 动 特 征 40 4.4. 暖 通 空 调 系 统 及 其 控 制 41 4.5. 照 明 及 其 控 制 43 iii

iv 目 录 4.6. 配 电 与 能 源 计 量 系 统 45 4.7. 电 梯 与 自 动 扶 梯 系 统 45 4.8. 水 加 热 与 控 制 46 4.9. 可 再 生 能 源 46 4.10. 投 资 理 由 46 4.11. 技 术 应 用 建 议 47 5. 管 理 因 素 分 析 51 5.1. 国 内 外 法 律 框 架 与 法 规 51 5.2. 经 济 政 策 与 激 励 措 施 的 国 内 外 实 践 54 5.3. 管 理 机 构 55 5.4. 国 际 管 理 经 验 62 6. 对 节 能 及 其 行 动 计 划 的 政 策 建 议 70 6.1. 政 策 建 议 70 6.2. 行 动 计 划 建 议 73

图 表 与 专 题 图 目 录 图 1: 铁 路 客 运 量 2 图 2: 影 响 建 筑 能 耗 的 因 素 4 图 3: 建 筑 物 自 动 化 化 控 制 系 统 6 图 4: 北 京 站 过 道 图 10 图 5: 上 海 站 过 道 图 10 图 6: 北 京 南 站 过 道 图 11 图 7: 大 型 火 车 站 的 能 耗 构 成 12 图 8: 不 同 类 型 公 共 建 筑 的 能 耗 比 较 13 图 9: 国 内 智 能 建 筑 项 目 中 出 现 的 问 题 16 图 10: B 车 站 每 日 干 球 温 度 25 图 11: B 车 站 每 月 干 球 温 度 25 图 12: B 车 站 每 日 相 对 湿 度 26 图 13: B 车 站 每 日 辐 射 热 26 图 14: 运 行 剖 面 27 图 15: 能 耗 基 准 明 细 29 图 16: 降 低 能 耗 ( 千 瓦 时 ) 的 四 种 智 能 火 车 站 建 筑 措 施 31 图 17: 采 用 智 能 系 统 后 的 能 耗 与 基 准 能 耗 的 比 较 31 图 18: 智 能 系 统 节 能 率 32 图 19: 设 计 与 建 设 成 本 VS 运 行 维 护 成 本 35 图 20: 控 制 与 试 运 行 的 节 能 率 37 图 21: 国 际 改 造 案 例 的 节 能 率 38 图 22: 部 分 案 例 中 的 暖 通 空 调 系 统 节 能 率 38 图 23: 部 分 案 例 中 的 照 明 控 制 节 能 率 39 图 24: 改 造 后 的 现 金 流 47 图 25: 低 碳 设 计 模 式 48 图 26: 可 持 续 的 智 能 控 制 48 图 27: 火 车 站 工 程 相 关 主 体 的 关 系 58 图 28: 传 统 流 程 图 64 图 29: 综 合 流 程 图 64 图 30: 综 合 流 程 的 不 同 方 面 65 图 31: 试 运 行 过 程 68 v

vi 图 表 与 专 题 表 目 录 表 1: 2010-2011 年 70 座 火 车 站 能 耗 比 较 3 表 2: 不 同 气 候 带 主 要 火 车 站 的 位 置 8 表 3: 火 车 站 设 计 对 能 耗 的 影 响 14 表 4: 建 筑 自 动 化 与 控 制 的 效 率 16 表 5: 暖 通 空 调 系 统 设 计 参 数 22 表 6: 气 候 数 据 25 表 7: 人 流 密 度 27 表 8: 建 筑 围 护 结 构 27 表 9: 照 明 功 率 密 度 28 表 10: 暖 通 空 调 设 备 28 表 11: A 站 和 B 站 的 基 本 信 息 32 表 12: A 站 和 B 站 设 施 的 基 本 信 息 33 表 13: 建 议 采 用 的 评 估 方 法 34 表 14: 建 筑 的 被 动 特 征 40 表 15: 暖 通 空 调 系 统 及 其 控 制 42 表 16: 照 明 及 其 控 制 44 表 17: 配 电 与 能 源 计 量 系 统 45 表 18: 自 动 扶 梯 系 统 45 表 19: 可 再 生 能 源 46 表 20: 各 建 设 阶 段 项 目 利 益 相 关 方 与 火 车 站 之 间 的 关 系 57 表 21: 管 理 层 次 60 表 22: 项 目 管 理 交 付 不 同 阶 段 的 整 合 63 表 23: 节 能 措 施 的 效 果 65 表 24: 实 施 计 划 所 涉 及 的 因 素 74 表 25: 行 动 计 划 75 专 题 专 题 1: 案 例 研 究 上 海 站 改 造 49 专 题 2:HIVE 大 厦 案 例 ( 法 国 ) 67

前 言 华 人 民 共 和 国 ( 中 国 ) 最 重 要 的 发 展 战 略 目 标 之 一 是 削 减 各 行 各 业 的 能 中 耗 与 碳 排 放 例 如, 在 中 国, 建 筑 能 耗 占 全 部 能 源 产 量 的 20.8%, 因 此 逐 步 推 广 绿 色 建 筑 至 关 重 要 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 以 一 个 技 术 援 助 项 目 为 基 础, 是 实 现 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 目 标 的 一 步 本 研 究 得 到 了 亚 洲 开 发 银 行 及 中 国 铁 路 总 公 司 的 支 持 本 研 究 的 目 标 如 下 : (i) (ii) (iii) 收 集 并 考 察 火 车 站 节 能 建 筑 ( 或 类 似 特 征 建 筑 ) 的 成 功 国 际 案 例, 然 后 对 相 应 的 节 能 措 施 进 行 分 析 ; 利 用 相 关 资 源 并 开 展 现 场 调 查, 概 括 中 国 国 内 火 车 站 的 设 计 与 运 行 特 征 ; 根 据 以 上 工 作 所 取 得 的 成 果, 研 究 分 析 并 提 出 可 供 中 国 国 内 火 车 站 采 用 的 节 能 可 行 性 方 案 ; (iv) 提 出 降 低 能 耗 与 碳 排 放 的 建 议 ; (v) 提 出 基 于 市 场 机 制 的 初 步 行 动 计 划, 推 动 进 一 步 的 研 究 与 实 践 ; (vi) 向 中 国 铁 路 总 公 司 及 其 他 政 府 机 构 提 供 政 策 建 议 通 过 案 例 研 究 及 模 拟 分 析, 本 研 究 提 出 了 以 下 政 策 建 议 :(i) 重 视 火 车 站 建 筑 舒 适 度 不 足 与 能 源 管 理 缺 失 带 来 的 挑 战 ;(ii) 制 定 专 门 针 对 大 型 火 车 站 建 筑 节 能 的 分 类 设 计 规 范 或 设 计 准 则 ( 如 按 气 候 特 征 空 间 功 能 交 通 流 量 分 类 ); (iii) 加 强 学 科 间 及 学 科 内 协 调, 实 现 整 体 设 计 以 及 设 计 方 案 设 备 选 择 建 设 与 运 营 的 有 效 整 合 ;(iv) 加 强 系 统 的 运 行 管 理 vii

viii 前 言 我 们 衷 心 希 望 本 报 告 能 对 中 国 及 其 他 发 展 中 国 家 的 绿 色 与 智 能 建 筑 决 策 者 从 业 者 及 研 究 者 能 有 所 裨 益 发 达 国 家 及 发 展 中 国 家 的 建 筑 能 耗 占 全 球 能 源 产 量 的 三 分 之 一, 因 此 铁 路 行 业 也 必 须 充 分 重 视 其 建 筑 能 耗 小 西 步 东 亚 局 局 长

致 谢 报 告 经 费 来 自 由 亚 洲 开 发 银 行 的 技 术 援 助 项 目 建 设 智 能 火 车 站 建 筑 本 降 低 能 耗 减 少 排 放 该 技 术 援 助 项 目 由 东 亚 局 高 级 交 通 专 家 陈 晓 新 管 理 并 领 导 东 亚 局 交 通 和 通 信 处 前 处 长 兼 执 行 负 责 人 ( 交 通 ) 泰 瑞 尔 邓 肯 (Tyrrell Duncan), 对 项 目 提 供 了 指 导 阿 特 金 斯 顾 问 ( 深 圳 ) 有 限 公 司 上 海 分 公 司 及 来 自 国 有 咨 询 团 队 中 国 友 发 国 际 工 程 设 计 咨 询 公 司 的 专 家 也 为 本 研 究 提 供 了 了 巨 大 帮 助 中 国 铁 路 总 公 司 提 供 了 宝 贵 的 协 助 和 机 构 支 持 本 研 究 的 相 当 一 部 分 工 作 要 求 技 术 解 决 方 案 提 供 商 的 参 与 和 配 合 特 别 感 谢 提 供 技 术 说 明 与 案 例 研 究 的 多 家 国 际 知 名 智 能 建 筑 技 术 提 供 商 格 洛 丽 亚 格 里 拉 - 泰 克 诺 莫 (Gloria Gerilla-Teknomo) 与 刘 林 对 报 告 终 稿 进 行 了 同 行 评 审 ix

缩 略 语 BAS BMS CRC EU GDP GFA HVAC IPD PPP PRC 建 筑 自 动 化 系 统 建 筑 管 理 系 统 中 国 铁 路 总 公 司 欧 盟 国 内 生 产 总 值 总 楼 面 面 积 暖 通 空 调 综 合 项 目 交 付 公 私 合 作 中 华 人 民 共 和 国 计 量 单 位 CNY km kw kwh m m 2 m 2 /y 元 公 里 千 瓦 千 瓦 时 米 平 方 米 每 年 平 方 米 数 x

执 行 概 要 研 究 目 标 与 研 究 内 容 本 报 告 旨 在 支 持 全 国 性 的 火 车 站 建 筑 减 排 计 划 ; 学 习 和 利 用 先 进 的 国 际 建 筑 管 理 技 术, 从 能 源 管 理 角 度 以 经 济 的 方 式 实 现 火 车 站 建 筑 的 节 能 安 全 及 舒 适, 并 通 过 智 能 建 筑 控 制 实 现 节 能 20% 的 预 期 目 标 本 报 告 (i) 分 析 了 中 华 人 民 共 和 国 ( 中 国 ) 的 火 车 站 能 耗 和 智 能 控 制 ;(ii) 列 举 了 建 筑 能 效 评 价 方 法 ;(iii) 确 定 了 智 能 控 制 措 施 的 节 能 率 ;(iv) 概 括 了 智 能 建 筑 技 术 ;(v) 比 较 了 国 际 及 国 内 管 理 机 制 ;(vi) 提 出 了 政 策 建 议 与 行 动 计 划 背 景 与 差 距 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 要 求 有 效 地 综 合 应 用 智 能 技 术, 以 下 因 素 是 推 进 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 的 主 要 动 力 : (i) 伴 随 着 中 国 的 大 规 模 铁 路 建 设, 火 车 站 的 数 量 已 超 过 5,000 座, 到 2015 年 中 国 铁 路 运 营 里 程 将 增 加 至 120,000 公 里 (ii) 在 中 国, 建 筑 能 耗 占 全 部 能 源 产 量 的 20.8% (iii) (iv) (v) 中 国 国 家 发 展 战 略 的 转 变 反 映 在 一 系 列 政 策 之 中, 例 如 国 家 发 展 十 二 五 规 划 及 铁 路 发 展 十 二 五 规 划 节 能 减 排 已 成 为 约 束 性 目 标 而 非 预 期 目 标 在 中 国, 只 有 不 到 50% 的 建 筑 自 动 化 系 统 用 于 节 能, 其 中 不 到 30% 满 足 性 能 要 求, 不 到 20% 的 系 统 能 自 动 控 制 空 调 系 统, 因 此 中 国 迫 切 需 要 更 有 效 地 利 用 智 能 建 筑 自 动 化 系 统 根 据 欧 洲 EN15232 标 准, 中 国 的 火 车 站 建 筑 当 前 的 智 能 控 制 水 平 仅 达 到 D 级 或 C 级, 与 B 级 或 A 级 存 在 较 大 差 距 xi

xii 执 行 概 要 当 前 的 能 耗 与 缺 陷 (i) 中 国 大 型 火 车 站 当 前 的 平 均 能 耗 为 每 年 每 平 方 米 214 千 瓦 时 与 中 国 大 型 公 共 建 筑 每 年 每 平 方 米 114 千 瓦 时 的 平 均 能 耗 相 比, 火 车 站 建 筑 有 巨 大 的 节 能 潜 力 北 方 火 车 站 的 能 耗 为 每 年 每 平 方 米 278 千 瓦 时, 而 传 统 火 车 站 的 能 耗 为 每 年 每 平 方 米 307 千 瓦 时, 存 在 巨 大 的 节 能 空 间 (ii) 当 前 火 车 站 建 筑 在 节 能 方 面 存 在 以 下 缺 陷 (iii) 在 设 计 阶 段, 未 认 真 考 虑 被 动 分 析 及 其 措 施, 建 筑 自 动 化 系 统 集 成 不 兼 容, 而 且 未 安 装 能 源 分 表 计 量 系 统 在 采 购 阶 段, 供 应 商 与 销 售 商 数 量 过 多, 为 整 合 带 来 了 更 多 挑 战, 而 且 投 标 要 求 与 合 同 中 缺 少 全 面 的 承 包 商 评 价 与 验 收 标 准 在 施 工 阶 段, 缺 少 独 立 的 集 成 测 试 与 试 运 行 在 运 行 阶 段, 设 施 经 营 方 未 参 与 验 收 过 程, 而 且 缺 乏 培 训, 对 系 统 不 了 解 很 少 对 能 耗 进 行 监 测, 因 此 改 进 系 统 时 缺 乏 基 准 数 据 解 决 上 述 难 题 将 为 中 国 实 现 火 车 站 建 筑 节 能 目 标 奠 定 坚 实 的 基 础 智 能 措 施 的 节 能 率 与 国 际 经 验 对 18 个 以 上 的 中 国 国 内 外 案 例 的 研 究 揭 示 了 以 下 事 实 : (i) (ii) (iii) 智 能 控 制 可 帮 助 削 减 高 达 40% 的 能 耗 如 果 将 建 设 成 本 与 运 行 维 护 成 本 之 间 的 比 率 设 定 为 20:80, 智 能 控 制 的 核 心 价 值 将 更 加 明 显 对 新 建 筑 而 言, 与 人 工 操 作 的 设 施 相 比, 先 进 的 建 筑 自 动 化 系 统 可 节 约 高 达 20% 的 能 耗 对 既 有 建 筑 而 言, 在 重 新 调 试 后 能 效 提 高 幅 度 高 达 18% 智 能 控 制 的 成 功 实 施 需 要 对 控 制 系 统 的 正 确 认 识 智 能 控 制 是 建 筑 围 护 结 构 建 筑 服 务 与 人 为 因 素 之 间 的 相 互 作 用, 意 味 着 从 底 层 对 所 有 系 统 进 行 集 成 它 要 求 将 仔 细 的 检 查 与 核 查 贯 穿 设 计 安 装 和 试 运 行 阶 段, 以 及 运 行 的 全 过 程 智 能 控 制 不 仅 要 求 安 装 硬 件, 更 有 赖 于 软 件 所 设 置 的 精 确 控 制 策 略 一 项 国 际 案 例 研 究 表 明, 智 能 控 制 不 仅 需 要 建 立 集 成 软 硬 件 系 统 平 台 监 测 控 制 建 筑 内 部 的 所 有 设 备, 还 需 要 建 立 监 测 全 部 能 耗 的 一 体 化 能 源 管 理 平 台 总 而 言 之, 中 国 的 商 业 建 筑 已 采 用 了 40 多 种 智 能 建 筑 技 术, 这 些 技 术 也 适 用 于 火 车 站 建 筑 但 是, 采 用 这 些 技 术 要 求 更 加 周 详 的 考 量 国 际 经 验 表 明, 一 体 化 系 统 需 要 综 合 设 计, 而 不 是 简 单 地 将 技 术 堆 积 在 一 起 智 能 低 碳 火 车 站 设 计 与 技 术 应 用 应 该 设 定 准 确 而 全 面 的 程 序 首 先, 根 据 当 地 气 候 与 场 地 条 件, 采 用 被 动 式 设 计 策 略 优 化 建 筑 朝 向

执 行 概 要 xiii 与 形 式 其 次, 对 于 高 效 能 设 备 采 用 主 动 式 设 计 策 略, 以 便 供 暖 制 冷 通 风 及 照 明 第 三, 对 于 建 筑 围 护 结 构 及 设 备, 根 据 实 际 需 求 采 取 智 能 控 制 以 维 持 安 全 舒 适 及 节 能 的 建 筑 环 境 最 后, 从 可 再 生 能 源 角 度 开 展 技 术 与 经 济 评 估, 以 避 免 可 能 的 故 障 与 过 长 的 投 资 回 收 期 建 筑 能 效 基 准 能 耗 表 既 有 助 于 指 导 智 能 火 车 站 建 筑 设 计 与 运 行 建 筑 能 效 基 准 可 分 为 两 大 类 : 建 筑 的 设 计 能 效 以 及 建 筑 的 实 际 能 效 (i) (ii) (iii) 就 建 筑 的 设 计 能 耗 而 言, 新 建 火 车 站 必 须 达 到 中 国 公 共 建 筑 节 能 标 准, 意 味 着 与 标 准 中 的 基 准 相 比 至 少 节 能 50% 动 态 软 件 模 拟 发 现, 在 未 实 施 智 能 控 制 的 情 况 下, 建 筑 能 耗 约 为 每 年 每 平 方 米 约 150 千 瓦 时, 而 实 施 四 大 关 键 智 能 措 施 可 提 高 能 效, 将 能 耗 降 至 每 年 每 平 方 米 约 127 千 瓦 时 智 能 控 制 系 统 可 减 少 15.47% 的 能 耗 中 国 于 2015 年 颁 布 了 绿 色 铁 路 客 站 评 价 标 准, 设 计 节 能 性 能 预 期 将 进 一 步 改 善 就 实 际 建 筑 能 耗 而 言, 中 国 铁 路 总 公 司 的 管 理 方 式 是 根 据 能 源 费 用 统 计 能 耗, 未 安 装 能 源 计 量 系 统 实 时 准 确 显 示 每 座 火 车 站 的 能 耗, 以 便 进 行 分 析 和 数 据 比 较 同 一 个 气 候 带 的 两 个 真 实 案 例 中 能 耗 的 巨 大 差 异 反 映 了 这 种 管 理 方 式 的 缺 陷 除 以 上 两 种 评 价 方 法 外, 我 们 还 建 议 中 国 铁 路 总 公 司 参 考 欧 洲 EN15232 标 准 建 筑 自 动 化 控 制 与 建 筑 管 理 对 建 筑 节 能 性 能 的 影 响 指 导 控 制 系 统 的 设 计, 并 采 用 度 日 法 指 导 日 常 运 行 与 能 源 管 理 管 理 机 制 智 能 技 术 集 成 的 有 效 实 施 要 求 更 完 善 的 运 行 机 制 法 律 政 策 与 管 理 对 于 能 耗 的 成 功 降 低 有 决 定 性 影 响 与 发 达 国 家 不 同, 中 国 的 节 能 政 策 传 统 上 由 中 央 政 府 管 理, 但 最 近 几 年 逐 步 转 向 市 场 调 控 2007 年 颁 布 的 节 能 技 术 政 策 对 火 车 站 建 筑 提 出 了 具 体 政 策 要 求 : (i) 对 于 新 火 车 站, 整 个 项 目 流 程 以 传 统 上 缺 乏 协 调 的 项 目 生 命 周 期 阶 段 为 基 础, 而 不 同 阶 段 由 中 国 铁 路 总 公 司 的 不 同 部 门 负 责 在 规 划 阶 段, 火 车 站 与 铁 路 线 合 并 审 批, 而 且 相 关 方 面 很 少 重 视 火 车 站 评 估 在 设 计 阶 段, 铁 路 相 关 设 计 院 负 责 火 车 站 设 计, 而 中 国 铁 路 总 公 司 科 技 管 理 部 负 责 设 计 审 批 及 工 程 变 更 通 知 单 对 于 节 能 效 果 评 估 则 没 有 具 体 要 求 在 施 工 阶 段, 中 国 铁 路 总 公 司 工 程 管 理 中 心 负 责 采 购 与 施

xiv 执 行 概 要 工 管 理 在 运 行 阶 段, 铁 路 局 或 运 输 公 司 负 责 管 理, 而 火 车 站 经 营 方 负 责 日 常 运 行 中 国 铁 路 总 公 司 计 划 统 计 部 负 责 能 源 统 计 与 评 估 这 种 缺 乏 协 调 多 头 管 理 的 项 目 进 程 造 成 智 能 控 制 信 息 损 失 以 及 一 体 化 程 度 不 足, 导 致 不 同 阶 段 衔 接 不 畅, 不 可 避 免 地 导 致 难 以 满 足 功 能 要 求, 绩 效 优 化 也 难 以 实 现 (ii) 既 有 火 车 站 的 运 行 过 程 中 也 存 在 多 个 责 任 主 体 铁 路 局 或 运 输 公 司 负 责 能 源 费 用, 而 中 国 铁 路 总 公 司 计 划 统 计 部 负 责 能 源 统 计 与 评 估 火 车 站 负 责 人 及 下 属 的 工 程 技 术 人 员 负 责 管 理 火 车 站, 设 备 维 护 工 作 则 分 包 给 其 他 公 司 缺 乏 准 确 实 时 能 源 监 测 的 分 散 化 设 施 管 理 会 以 舒 适 度 为 代 价 开 展 节 能 工 作 结 论 总 之, 中 国 缺 少 有 效 的 智 能 火 车 站 设 计 施 工 管 理 体 系 为 解 决 这 一 难 题, 需 要 优 化 整 个 项 目 流 程 及 管 理 机 制 中 国 的 火 车 站 智 能 硬 件 得 到 整 合 后, 关 键 任 务 便 是 改 善 功 能 系 统 的 性 能 由 于 中 国 的 火 车 站 分 布 在 不 同 气 候 带, 为 满 足 不 同 环 境 条 件 的 要 求, 必 须 使 用 特 定 的 评 价 办 法 安 全 与 节 能 是 智 能 控 制 的 基 本 要 求 ; 因 此, 需 要 使 用 成 熟 产 品 获 认 可 的 技 术 及 品 牌 可 以 选 择 合 适 的 站 址 示 范 新 技 术 政 策 建 议 政 策 建 议 涉 及 既 有 及 新 火 车 站 建 筑 的 技 术 与 管 理 层 面 对 于 中 国 铁 路 总 公 司 及 下 属 管 理 部 门 而 言, 我 们 建 议 (i) 制 定 明 确 的 火 车 站 节 能 计 划 ; (ii) 开 展 节 能 示 范 教 育 及 宣 传 活 动 ; (iii) 制 定 智 能 火 车 站 节 能 标 准 ; (iv) 制 定 节 能 激 励 方 案 ; (v) 加 强 能 源 监 督 管 理 并 开 展 能 源 审 计 ; (vi) 加 强 科 学 技 术 开 发, 促 进 节 能 技 术 创 新 ; (vii) 强 化 与 地 方 政 府 的 合 作 机 制 ;

执 行 概 要 xv (viii) 通 过 公 私 合 作 开 发 新 火 车 站, 从 而 改 革 投 融 资 体 系 ; (ix) 采 用 第 三 方 设 施 管 理 的 做 法 管 理 区 域 火 车 站 ; (x) 支 持 土 地 开 发 综 合 规 划, 并 探 索 铁 路 开 发 新 模 式 对 于 新 火 车 站, 我 们 建 议 (i) 通 过 严 格 的 试 运 行 强 化 现 行 设 计 标 准 与 施 工 规 范, 鼓 励 设 施 管 理 人 员 参 与 试 运 行 和 验 收 阶 段 的 工 作, 或 将 试 运 行 外 包 给 独 立 的 试 运 行 机 构 ; (ii) 提 高 各 行 业 和 专 业 能 源 设 计 部 门 的 素 质, 并 且 建 立 节 能 设 计 审 核 程 序 ; (iii) 采 用 低 碳 设 计 模 式 完 善 设 计 流 程, 为 火 车 站 争 取 绿 色 建 筑 标 识 ; (iv) 加 强 各 建 筑 自 动 化 子 系 统 的 集 成, 以 遵 循 相 同 标 准 与 开 放 协 议 ; (v) 完 善 项 目 与 设 计 流 程, 强 化 协 同 效 应 ; (vi) 采 用 涵 盖 设 计 施 工 与 运 行 阶 段 的 全 生 命 周 期 调 试 策 略 ; (vii) 提 高 可 再 生 能 源 体 系 的 设 计 与 建 设 质 量 ; (viii) 加 强 对 设 施 管 理 人 员 的 教 育 与 激 励 ; (ix) 制 定 日 常 运 行 的 工 作 程 序, 并 编 写 系 统 操 作 手 册 ; (x) 在 设 施 的 整 个 生 命 周 期 内 进 行 能 源 审 计 及 重 新 调 试 ; (xi) 建 立 建 筑 能 源 计 量 系 统 ; (xii) 通 过 公 私 合 作 建 设 新 火 车 站 对 于 既 有 火 车 站, 我 们 建 议 (i) 加 强 对 设 施 管 理 人 员 的 教 育 与 激 励 ; (ii) 制 定 日 常 运 行 的 标 准 运 行 程 序 与 系 统 操 作 手 册 ; (iii) 在 设 施 的 整 个 生 命 周 期 内 进 行 能 源 审 计 及 重 新 调 试 ; (iv) 建 立 建 筑 能 源 计 量 系 统 ; (v) 努 力 为 既 有 建 筑 获 得 绿 色 标 识 认 证 ; (vi) 采 用 第 三 方 管 理 的 做 法 管 理 火 车 站 设 施

xvi 执 行 概 要 对 于 智 能 控 制 措 施, 我 们 建 议 (i) 采 用 正 确 的 智 能 低 碳 设 计 模 式 与 流 程, 并 有 限 采 用 被 动 设 计 策 略 ; (ii) 建 立 现 场 和 远 程 能 源 计 量 与 监 测 系 统 ;(iii) 制 定 智 能 火 车 站 建 筑 标 准 与 等 级 ; (iv) 实 现 暖 通 空 调 系 统 的 自 动 控 制 ; (v) 优 化 智 能 照 明 控 制 系 统 ; (vi) 为 建 筑 围 护 结 构 设 置 智 能 控 制 功 能 ; (vii) 为 建 筑 自 动 化 系 统 采 用 一 体 化 平 台 以 及 开 放 协 议

1. 引 言 1.1 背 景 1.1.1 降 低 能 耗 与 减 少 碳 排 放 的 紧 迫 需 求 气 候 变 化 是 全 球 经 济 面 临 的 重 大 威 胁, 每 年 造 成 的 损 失 超 过 1.2 万 亿 美 元, 相 当 于 全 球 国 内 生 产 总 值 (GDP) 的 1.6% 1 中 华 人 民 共 和 国 ( 中 国 ) 面 需 要 履 行 在 京 都 议 定 书 中 及 2009 年 12 月 的 哥 本 哈 根 气 候 大 会 上 所 做 的 降 低 能 耗 的 承 诺 作 为 世 界 最 大 的 制 造 国 以 及 目 前 最 大 的 能 源 消 费 国, 由 于 富 裕 人 口 消 耗 更 多 资 源 并 要 求 改 善 生 活 质 量, 中 国 所 面 临 的 统 筹 经 济 发 展 与 环 境 保 护 的 压 力 与 日 俱 增, 要 兑 现 在 京 都 议 定 书 中 及 2009 年 12 月 的 哥 本 哈 根 气 候 大 会 上 所 做 的 降 低 能 耗 的 承 诺, 中 国 面 临 严 峻 挑 战 降 低 能 耗 与 减 少 碳 排 放 已 成 为 中 国 未 来 发 展 最 重 要 的 战 略 目 标 之 一 十 二 五 规 划 努 力 通 过 节 约 资 源 加 强 环 境 保 护 实 现 可 持 续 经 济 发 展 法 定 目 标 为 到 规 划 期 末 将 单 位 GDP 的 能 耗 降 低 17% 2 由 于 发 达 及 发 展 中 国 家 的 建 筑 消 耗 了 全 球 三 分 之 一 的 能 源, 逐 步 推 广 绿 色 建 筑 尤 为 重 要 单 就 中 国 而 言, 建 筑 能 耗 即 占 全 部 能 源 产 量 的 20.8% 3 随 着 中 国 计 划 快 速 推 行 城 市 化 并 改 善 生 活 水 平, 该 数 字 将 呈 指 数 增 长 我 们 将 建 筑 节 能 视 为 中 国 实 现 经 济 可 持 续 发 展 的 重 大 战 略 举 措 我 们 将 建 筑 节 能 视 为 中 国 实 现 经 济 可 持 续 发 展 的 重 大 战 略 举 措 1.1.2 中 国 铁 路 建 设 面 临 的 挑 战 在 中 国, 从 2003 年 开 始 实 施 的 铁 路 建 设 规 划 包 括 1,000 多 座 客 运 站 的 建 设 计 划 4 到 2013 年 底, 铁 路 网 络 总 长 度 增 加 至 103,000 公 里, 与 2012 年 相 比 增 幅 达 5.7% 2013 年 铁 路 客 运 总 量 达 21 亿 人 次, 增 长 10.8%, 而 整 个 铁 路 系 统 消 1 美 国 大 学 大 气 研 究 联 盟, 全 球 变 暖 对 环 境 的 影 响 : 理 解 气 候 变 化 2007 年 政 府 间 气 候 变 化 专 门 委 员 会 第 二 工 作 组 的 报 告,https://www2.ucar.edu/news/backgrounders/impacts-global-warming-natural-systems 2 中 华 人 民 共 和 国 国 务 院 2011 十 二 五 规 划 北 京 3 中 国 绿 色 科 技 2012 2011 年 中 国 绿 色 科 技 报 告 北 京 4 顾 问 所 做 的 调 查,2010 年 1

2 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 新 建 火 车 站 ( 2013 年 后 建 设 ) 的 能 耗 比 旧 火 车 站 低 59.3% 耗 了 1,743 万 吨 标 准 煤 5 中 国 铁 路 总 公 司 (CRC) 计 划 到 2015 年 将 铁 路 网 络 总 长 度 提 高 至 120,000 公 里, 年 客 运 能 力 达 到 40 亿 人 次 ( 脚 注 6) 图 1 显 示 了 2012-2013 年 的 铁 路 年 客 运 量, 包 括 2015 年 的 预 计 客 运 量 6 为 提 高 服 务 质 量, 许 多 城 市 正 在 建 设 新 车 站 或 改 造 旧 车 站 2005 年 以 来, 许 多 火 车 站 进 行 了 改 造, 以 提 升 系 统 功 能 并 提 高 经 济 效 益, 如 北 京 南 站 上 海 虹 桥 站 武 汉 站 西 安 北 站 郑 州 站 广 州 南 站 南 京 南 站 成 都 东 站 深 圳 北 站 兰 州 西 站 伴 随 着 从 单 一 用 途 火 车 站 向 多 用 途 枢 纽 站 的 转 型, 火 车 站 的 建 筑 与 结 构 出 现 了 显 著 变 化 2010 年 底, 中 国 拥 有 5,278 个 火 车 站, 其 中 有 55 个 特 等 站 220 个 一 等 站 396 个 二 等 站, 以 及 926 个 三 等 站 7 截 至 2011 年, 中 国 拥 有 83 个 大 型 火 车 站 8 ( 候 车 大 厅 的 总 建 筑 面 积 大 于 5,000 平 方 米 ), 总 建 筑 面 积 达 726 万 平 方 米, 年 发 送 旅 客 8.55 亿 人 次, 占 铁 路 客 运 总 量 的 47.7% 与 其 他 大 型 公 共 建 筑 相 比 较, 火 车 站 的 某 些 特 征 对 能 耗 具 有 巨 大 影 响 火 车 站 属 于 巨 型 构 造, 窗 墙 比 很 大, 有 很 大 的 内 部 开 放 空 间, 许 多 新 火 车 站 的 设 计 与 机 场 类 似 火 车 站 的 客 流 量 很 大, 而 且 往 往 是 24 小 时 不 间 断 运 行 根 据 2011 年 对 大 型 火 车 站 开 展 的 一 项 能 源 调 查 ( 脚 注 8), 车 站 建 筑 每 年 每 平 方 米 的 能 耗 约 为 214 千 瓦 时, 而 其 他 公 共 建 筑 的 能 耗 为 每 年 每 平 方 米 114 千 瓦 时, 9 因 此 火 车 站 具 有 较 大 的 节 能 潜 力 ( 见 表 1) 新 建 火 车 站 (2003 年 后 建 设 ) 的 能 耗 比 旧 火 车 站 低 59.3% 这 表 明, 既 有 火 车 站 建 筑 改 造 有 显 著 的 节 能 潜 力 暖 通 空 图 1: 铁 路 客 运 量 10,000 人 次 资 料 来 源 : 中 国 国 家 铁 路 局 2014 2013 年 中 国 铁 道 统 计 公 报 北 京 5 中 国 铁 路 总 公 司 2013 2012 年 中 国 铁 道 统 计 公 报 北 京 6 中 国 铁 道 统 计 公 报 中 国 铁 路 十 二 五 规 划 7 中 国 国 家 统 计 局 2012 2011 年 中 国 铁 道 年 鉴 北 京 8 中 国 铁 路 总 公 司 2012 2011 年 大 型 火 车 站 能 源 调 查 北 京 9 中 国 工 程 院 2011 中 国 建 筑 目 前 的 能 耗 与 能 源 解 决 方 案 分 析 北 京

引 言 3 调 (HVAC) 系 统 能 耗 在 全 部 能 耗 中 的 占 比 为 59%-67.9% 因 此, 本 报 告 将 重 点 关 注 暖 通 空 调 系 统 随 着 国 民 经 济 的 持 续 快 速 发 展 以 及 人 民 生 活 水 平 的 提 高, 旅 客 对 舒 适 度 和 服 务 质 量 的 要 求 不 断 提 高 铁 路 行 业 在 这 方 面 面 临 挑 战, 特 别 是 如 何 在 候 车 大 厅 提 供 安 全 方 便 舒 适 的 环 境, 同 时 满 足 成 千 上 万 旅 客 的 需 要 设 计 合 理 的 火 车 站 对 室 内 气 温 新 风 量 照 明 度 以 及 电 梯 的 可 用 性 都 有 严 格 的 要 求, 其 中 候 车 大 厅 舒 适 的 室 内 温 度 是 最 优 先 考 虑 的 因 素 新 风 量 是 影 响 制 冷 负 荷 计 算 的 重 要 参 数, 也 是 影 响 火 车 站 健 康 与 卫 生 状 况 的 关 键 指 标 室 内 照 明 系 统 应 在 整 个 建 筑 内 部 提 供 均 匀 并 环 保 的 照 明 电 梯 的 设 计 应 综 合 考 虑 旅 客 的 等 候 时 间 和 能 耗 旅 客 的 舒 适 度 与 节 能 策 略 有 时 是 相 互 冲 突 的, 需 要 在 设 计 阶 段 仔 细 权 衡 中 国 正 在 建 设 更 多 也 更 加 复 杂 的 火 车 站, 越 来 越 倾 向 于 采 用 复 杂 的 机 械 及 电 气 系 统 这 也 意 味 着 不 可 能 采 用 单 一 策 略 降 低 能 耗, 例 如 仅 仅 重 视 被 动 设 计 节 能 设 备 升 级 或 采 用 独 立 的 自 动 控 制 系 统 因 此, 我 们 建 议 综 合 使 用 多 种 相 互 关 联 的 策 略 及 一 体 化 自 动 控 制 系 统 相 关 各 方 必 须 采 用 基 于 环 保 与 设 备 性 能 要 求 设 计 智 能 建 筑 控 制 方 案, 建 设 低 碳 火 车 站 根 据 中 国 政 府 的 节 能 减 排 十 二 五 规 划, 大 型 火 车 站 必 须 优 化 设 计 并 集 成 自 动 化 能 源 管 理, 以 提 高 能 效 [ 国 务 院 节 能 减 排 十 二 五 规 划 北 京 建 筑 服 务 工 程 师 特 许 协 会 (CIBSE) 2012 CIBSE 指 南 F: 建 筑 能 效 ] 10 表 1:2010-2011 年 70 座 火 车 站 能 耗 比 较 指 标 2010 2011 增 长 率 (%) 标 准 煤 当 量 ( 吨 ) 138,492.85 139,739.82 0.9 耗 电 量 (1,000 千 瓦 时 ) 386,066.8 445,606.3 15.4 燃 料 成 本 ( 千 元 ) 515,583.9 571,309.5 10.8 用 水 量 ( 吨 ) 34,878,389.00 35,576,377.00 2.0 火 车 站 建 筑 面 积 ( 平 方 米 ) 5,292,657.00 5,298,577.00 0.1 客 运 量 ( 千 人 次 ) 1,489,310.0 1,603,400.0 7.7 每 位 旅 客 的 能 耗 ( 公 斤 标 准 煤 / 人 ) 0.093 0.087 (6.5) 单 位 建 筑 面 积 能 耗 ( 公 斤 标 准 煤 / 平 方 米 ) 26.17 26.37 0.8 能 源 密 度 ( 千 瓦 时 / 平 米 ) 212.90 214.60 0.8 ()= 负 值, 资 料 来 源 : 中 国 工 程 院 2011 中 国 建 筑 目 前 的 能 耗 与 能 源 解 决 方 案 分 析 北 京 10 中 国 国 务 院 节 能 减 排 十 二 五 规 划 北 京

4 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 铁 路 发 展 十 二 五 规 划 还 要 求 中 国 铁 路 总 公 司 鼓 励 制 定 绿 色 低 碳 交 通 规 划 政 府 的 目 标 是 将 每 位 旅 客 的 能 耗 降 低 5% 通 过 重 点 实 施 智 能 控 制 措 施, 中 国 的 火 车 站 取 得 了 显 著 的 节 能 效 果 建 筑 师 在 设 计 建 筑 时 并 不 重 视 一 体 化 能 源 管 理 系 统 1.1.3 对 智 能 建 筑 控 制 系 统 的 迫 切 需 求 智 能 建 筑 涉 及 电 气 系 统 安 装 计 算 机 科 学 及 软 件 工 程 等 学 科 领 域 和 相 关 供 应 商 在 中 国, 建 筑 师 在 设 计 建 筑 时 并 不 重 视 一 体 化 能 源 管 理 系 统 多 数 设 计 院 将 智 能 建 筑 设 计 视 为 电 气 设 计 或 独 立 的 信 息 技 术 解 决 方 案 的 一 部 分 在 中 国, 建 筑 照 明 暖 通 空 调 安 全 供 水 系 统 及 控 制 系 统 的 设 计 由 各 个 公 司 及 承 包 商 各 自 负 责, 而 这 些 公 司 和 承 包 商 缺 乏 整 合 以 上 系 统 的 激 励 或 知 识 在 中 国, 这 种 整 合 的 缺 失 对 绿 色 建 筑 构 成 了 挑 战, 而 绿 色 建 筑 作 为 集 成 不 同 系 统 的 平 台, 可 通 过 系 统 相 互 合 作 提 高 效 率 并 保 证 租 户 和 居 住 者 的 舒 适 度 和 安 全 图 2 显 示 了 影 响 建 筑 能 耗 的 关 键 因 素, 如 建 筑 围 护 结 构 建 筑 服 务 人 为 因 素 及 气 候 条 件 11 智 能 控 制 系 统 的 设 计 与 运 行 必 须 通 过 各 类 控 制 策 略 考 虑 以 上 因 素, 以 尽 可 能 挖 掘 节 能 潜 力 图 2: 影 响 建 筑 能 耗 的 因 素 建 筑 服 务 燃 料 系 统 类 型 系 统 规 模 设 备 控 制 设 备 效 率 工 况 等 例 如 用 户 控 制 例 如 自 动 控 制 例 如 窗 户 控 制 建 筑 围 护 结 构 规 模 建 筑 形 式 形 状 材 料 通 风 位 置 朝 向 等 人 为 因 素 舒 适 度 要 求 居 住 制 度 管 理 与 维 护 活 动 控 制 的 获 取 等 气 候 外 部 因 素 资 料 来 源 : 建 筑 服 务 工 程 师 特 许 协 会 (CIBSE) 2012 CIBSE 指 南 F: 建 筑 能 效 英 国 伦 敦 11 建 筑 服 务 工 程 师 特 许 协 会 (CIBSE) 2012 CIBSE 指 南 F: 建 筑 能 效 英 国 伦 敦

引 言 5 在 提 高 舒 适 度 的 前 提 下, 采 用 高 效 设 备 并 不 能 解 决 所 有 问 题, 还 要 确 保 这 些 设 备 正 确 安 装 正 常 运 行, 才 能 实 现 提 高 能 效 的 目 标 建 筑 管 理 系 统 (BMS) 这 样 的 智 能 建 筑 控 制 系 统 可 对 解 决 此 难 题 发 挥 重 要 作 用 建 筑 管 理 系 统 是 一 种 安 装 在 建 筑 中 的 计 算 机 控 制 系 统, 用 于 控 制 并 监 测 机 械 及 电 气 设 备, 包 括 供 电 照 明 暖 通 空 调 管 道 消 防 安 全 及 停 车 管 理 系 统 根 据 我 们 的 研 究, 恰 当 实 施 建 筑 管 理 系 统 可 为 建 筑 的 使 用 者 提 供 安 全 舒 适 及 便 利 的 工 作 和 生 活 环 境, 同 时 还 可 减 少 以 上 众 多 独 立 系 统 的 维 护 需 求 建 设 建 筑 管 理 系 统 应 遵 循 以 下 原 则 : (i) 经 济 合 算 降 低 能 耗 能 的 同 时 还 能 降 低 长 期 运 行 维 护 成 本 ; (ii) 及 时 采 用 该 系 统 不 应 影 响 项 目 进 度 ; (iii) 易 于 使 用 建 筑 管 理 系 统 的 设 计 应 便 于 施 工 及 物 业 管 理 阶 段 的 实 际 操 作 生 活 水 平 的 提 高 要 求 开 发 商 提 供 更 优 质 的 火 车 站, 此 类 火 车 站 应 有 更 短 的 步 行 距 离 舒 适 的 室 内 环 境 方 便 的 自 动 售 票 系 统, 以 及 旧 火 车 站 未 配 备 的 其 他 设 施 对 更 优 质 服 务 的 需 求 与 日 俱 增, 相 应 要 求 对 空 调 照 明 和 其 他 建 筑 系 统 进 行 更 有 效 率 的 管 理 建 筑 管 理 系 统 利 用 传 感 器 和 状 态 信 号 监 测 不 同 机 电 系 统 的 运 行 状 况 并 提 供 反 馈 控 制 信 号, 以 便 按 照 技 术 节 能 及 舒 适 度 要 求 高 效 管 理 设 备 建 筑 系 统 的 复 杂 化 导 致 通 过 人 工 操 作 满 足 以 上 所 有 要 求 的 难 度 越 来 越 高 ( 见 图 3) 在 火 车 站, 妥 善 安 装 运 行 并 维 护 的 建 筑 管 理 系 统, 对 于 在 削 减 运 行 费 用 的 同 时 提 高 旅 客 舒 适 度 及 节 能 至 关 重 要 通 过 建 筑 管 理 系 统 的 妥 善 试 运 行, 节 能 率 平 均 达 到 18%, 不 到 一 年 即 可 收 回 投 资 12 系 统 集 成 更 加 复 杂 专 家 认 为, 在 已 安 装 能 源 管 理 设 备 的 项 目 中, 运 用 这 些 设 备 来 管 理 能 耗 的 还 不 到 一 半, 只 有 不 到 1% 的 项 目 按 照 设 计 标 准 安 装 能 源 管 理 设 备 ( 脚 注 4) 根 据 官 方 调 查, 不 到 30% 的 项 目 达 到 了 设 计 要 求 的 性 能 指 标 ; 换 言 之,70% 的 项 目 未 达 到 原 设 计 目 标 建 筑 自 动 化 系 统 的 使 用 率 低 于 20%, 在 许 多 情 况 下, 尽 管 已 安 装 建 筑 自 动 化 系 统, 中 央 空 调 系 统 仍 然 由 人 工 操 作, 导 致 巨 大 的 能 源 损 耗 13 一 般 而 言, 合 理 的 控 制 策 略 可 使 空 调 能 耗 降 低 高 达 20% 中 国 建 筑 业 协 会 智 能 建 筑 分 会 专 家 工 作 委 员 会 主 任 在 2013 年 年 会 上 的 发 言 指 出, 中 国 目 前 的 智 能 建 筑 系 统 技 术 基 本 上 很 明 确, 为 了 保 证 质 量 和 专 家 认 为, 在 已 安 装 能 源 管 理 设 备 的 项 目 中, 不 到 50% 运 用 这 些 设 备 来 管 理 能 耗 12 E.Mills 等,2004 年 商 业 建 筑 试 运 行 的 成 本 效 益 : 对 美 国 既 有 建 筑 及 新 建 工 程 的 能 耗 及 非 能 耗 影 响 的 元 分 析,http://evanmills.lbl.gov/pubs/pdf/cx-costs-benefits.pdf 13 清 华 大 学 建 筑 节 能 研 究 中 心 2010 中 国 建 筑 节 能 年 度 发 展 研 究 报 告 2010

6 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 图 3: 建 筑 物 自 动 化 化 控 制 系 统 中 心 工 作 站 远 程 访 问 暖 通 空 调 访 问 控 制 闭 路 电 视 火 警 报 警 器 照 明 能 源 管 理 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问 效 果, 我 们 必 须 让 智 能 回 归 建 筑 本 身 回 归 建 筑 本 身 就 是 要 消 除 智 能 系 统 与 建 筑 之 间 的 相 互 孤 立 状 态 智 能 与 建 筑 子 系 统 相 关, 而 且 是 不 同 的 特 定 功 能 区 域 的 整 合 以 及 更 为 根 本 的 系 统 整 合 目 前, 中 国 缺 乏 衡 量 智 能 建 筑 性 能 的 评 价 标 准 回 归 建 筑 需 要 对 建 筑 的 整 个 生 命 周 期 负 责, 特 别 是 在 设 计 和 施 工 阶 段, 而 且 我 们 应 考 虑 运 行 与 维 护 需 要 总 之, 中 国 正 在 进 行 快 速 的 经 济 转 型, 其 铁 路 发 展 甚 至 快 于 GDP 增 长 火 车 站 建 筑 必 须 能 支 持 旅 客 服 务 逐 步 达 到 更 高 的 舒 适 度 标 准, 同 时 还 必 须 降 低 能 耗 未 来, 中 国 还 将 建 成 更 多 具 有 类 似 设 计 特 征 的 高 铁 车 站 中 国 目 前 的 能 耗 水 平 国 家 战 略 的 转 变, 以 及 对 智 能 控 制 的 迫 切 需 求, 将 对 智 能 火 车 站 建 筑 发 展 提 出 新 的 更 高 要 求 智 能 火 车 站 建 筑 一 旦 建 成,70 座 大 型 客 运 火 车 站 预 计 将 节 约 2 亿 元 人 民 币 中 国 拥 有 5,000 多 座 火 车 站, 由 此 产 生 的 经 济 效 益 非 常 大 1.2 研 究 目 标 和 范 围 本 研 究 的 基 本 目 标 如 下 : (i) 支 持 国 家 的 火 车 站 减 排 规 划 ;

引 言 7 (ii) 学 习 和 利 用 国 际 建 筑 管 理 的 先 进 技 术 ; (iii) 以 从 能 源 管 理 角 度 出 发, 以 经 济 的 方 式 实 现 火 车 站 建 筑 的 节 能 安 全 和 舒 适 实 施 智 能 建 筑 控 制, 预 计 可 节 能 20% 具 体 目 标 如 下 : (i) 理 解 国 际 先 进 建 筑 技 术 并 研 究 相 关 案 例 ; (ii) 对 国 内 火 车 站 能 效 进 行 研 究 和 分 析 ; (iii) 制 定 火 车 站 能 耗 评 价 方 法 与 基 准 ; (iv) 完 成 智 能 控 制 技 术 经 济 可 行 性 分 析 ; (v) 根 据 最 终 用 户 调 查 与 政 策 分 析 结 果, 向 政 府 提 供 建 议 本 研 究 考 虑 以 下 因 素 : (i) 气 候 带 之 间 的 差 异 要 求 采 用 不 同 的 建 筑 设 计 规 范 机 械 电 气 和 管 道 系 统, 并 会 导 致 能 耗 水 平 的 差 异 (ii) 建 筑 规 模 的 差 异 导 致 适 用 性 和 用 途 的 多 样 化 (iii) 火 车 站 功 能 的 差 异 有 些 仅 设 计 用 作 客 运 枢 纽, 部 分 还 提 供 商 业 服 务 不 同 节 能 策 略, 包 括 建 筑 控 制 技 术, 存 在 很 大 差 异 在 所 有 方 面 平 均 投 入 时 间 与 资 源 会 影 响 效 率 为 将 有 限 的 研 究 资 源 集 中 在 最 重 要 的 领 域, 我 们 对 火 车 站 能 耗 进 行 了 初 步 分 析 很 明 显, 大 型 火 车 站 承 担 了 约 一 半 的 总 客 运 量 大 型 火 车 站 的 能 耗 约 为 每 年 每 平 方 米 214 千 瓦 时, 比 小 型 火 车 站 高 1.3 倍 ( 脚 注 10) 为 取 得 最 佳 效 果, 研 究 会 将 重 点 放 在 特 大 和 大 型 火 车 站, 特 别 是 高 铁 车 站 上 需 要 考 虑 的 另 一 个 因 素 是 不 同 地 区 火 车 站 的 数 量 我 们 对 东 部 和 西 部 的 大 型 火 车 站 进 行 了 调 查, 并 分 析 了 其 特 征 由 于 大 型 客 运 火 车 站 拥 有 最 大 的 节 能 潜 力, 本 研 究 将 其 作 为 重 点 对 大 型 火 车 站 建 筑 的 研 究 所 得 出 的 结 论 也 适 用 于 较 小 的 火 车 站 (i) 客 运 火 车 站 的 能 耗 高 于 货 运 火 车 站 (ii) 特 等 和 一 等 火 车 站 的 能 耗 更 高 14 14 中 国 铁 路 总 公 司 2012 火 车 站 分 类, 铁 路 旅 客 车 站 建 筑 设 计 规 范 北 京

8 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 (iii) 大 型 交 通 枢 纽 是 未 来 火 车 站 设 计 应 优 先 考 虑 的 模 式 我 们 选 择 位 于 典 型 气 候 带 的 两 座 特 大 型 火 车 站 作 为 未 来 初 步 研 究 的 对 象, 并 将 考 虑 其 他 类 型 火 车 站 也 可 采 用 的 通 用 做 法 15 火 车 站 的 典 型 位 置 及 所 在 气 候 带 如 表 2 所 示 表 2: 不 同 气 候 带 主 要 火 车 站 的 位 置 气 候 带 火 车 站 等 级 位 置 非 常 冷 特 级 哈 尔 滨 站 沈 阳 站 齐 齐 哈 尔 站 一 级 大 同 站 通 辽 站 包 头 站 银 川 站 西 宁 站 嘉 峪 关 站 乌 鲁 木 齐 站 冷 特 级 北 京 南 站 济 南 站 郑 州 站 西 安 站 兰 州 站 一 级 石 家 庄 站 烟 台 站 拉 萨 站 夏 热 冬 冷 特 级 上 海 虹 桥 站 武 汉 站 重 庆 站 成 都 站 一 级 南 京 站 杭 州 站 襄 阳 站 长 沙 站 贵 阳 站 夏 热 冬 暖 特 级 广 州 站 一 级 福 州 站 厦 门 站 柳 州 站 南 宁 站 深 圳 站 温 和 特 级 一 级 昆 明 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问 第 2 章 通 过 分 析 中 国 当 前 的 火 车 站 能 耗 水 平, 评 估 国 内 火 车 站 的 能 耗 ; 还 明 确 了 中 国 火 车 站 建 筑 节 能 方 面 存 在 的 缺 陷 和 机 会 15 中 国 铁 路 总 公 司 2012. 火 车 站 分 类, 铁 路 旅 客 车 站 建 筑 设 计 规 范 北 京

2. 国 内 火 车 站 能 耗 本 章 旨 在 通 过 分 析 以 下 因 素 确 定 中 国 火 车 站 建 筑 节 能 方 面 所 存 在 的 缺 陷 和 机 会 :(i) 国 内 大 型 火 车 站 的 发 展 趋 势 ;(ii) 大 型 火 车 站 的 能 耗 水 平 和 比 率 ; (iii) 设 计 特 征 及 其 对 能 耗 的 影 响 ;(iv) 智 能 建 筑 措 施 的 实 施 现 状 2.1 火 车 站 的 发 展 趋 势 如 第 1 章 所 述, 由 于 项 目 扩 建 服 务 标 准 提 高 以 及 客 流 量 大 幅 度 增 长, 火 车 站 建 筑 会 消 耗 更 多 能 源 为 理 解 这 些 因 素 会 如 何 影 响 能 耗, 必 须 进 一 步 理 解 火 车 站 建 筑 的 发 展 中 国 火 车 站 的 发 展 可 以 分 为 以 下 三 个 阶 段 : 16 (i) 支 线 模 式 火 车 站 这 类 车 站 建 于 1950 至 1960 年 之 间, 例 如 北 京 站, 规 模 较 大, 售 票 行 李 寄 存 及 其 他 设 施 位 于 铁 轨 旁 人 行 天 桥 将 不 同 平 台 连 接 在 一 起 这 种 类 型 的 火 车 站 仅 为 铁 路 运 输 而 设 计 ( 图 4) (ii) 多 用 途 火 车 站 这 类 车 站 通 常 建 于 20 世 纪 90 年 代, 例 如 上 海 站 ( 图 5) 沈 阳 北 站 以 及 长 春 北 站 尽 管 与 支 线 模 式 相 同, 大 多 数 火 车 站 设 施 位 于 铁 路 线 旁, 但 火 车 站 建 筑 内 却 包 含 酒 店 购 物 中 心 及 其 他 设 施 部 分 火 车 站 在 其 车 站 结 构 顶 部 还 建 造 了 高 层 酒 店 这 些 火 车 站 总 体 规 模 较 大, 而 且 往 往 是 所 在 城 市 的 门 户 (iii) 交 通 枢 纽 火 车 站 这 类 车 站 建 于 2000 年 后, 例 如 南 京 南 站 ( 图 6) 新 广 州 火 车 站 及 武 汉 站 交 通 枢 纽 设 计 用 于 不 仅 仅 满 足 铁 路 运 输 需 求, 因 此 它 们 整 合 了 不 同 类 型 的 交 通 方 式, 并 成 为 诸 多 出 行 方 式 之 间 的 连 接 尽 管 建 筑 自 身 体 量 较 大, 由 于 旅 客 在 火 车 站 逗 留 的 时 间 较 短, 候 车 大 厅 售 票 区 及 零 售 空 间 显 著 缩 小, 多 数 区 域 用 于 供 旅 客 换 乘 不 同 交 通 工 具 交 通 枢 纽 的 开 发 也 倾 向 于 更 注 重 旅 客 的 需 要, 而 不 是 便 于 交 通 管 理 16 脚 注 4; 郑 健, 等 2009 中 国 当 代 铁 路 客 站 设 计 理 论 探 索 人 民 交 通 出 版 社 北 京 9

10 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 图 4: 北 京 站 过 道 图 资 料 来 源 : 郑 健, 等 2009 中 国 当 代 铁 路 客 站 设 计 理 论 探 索 人 民 交 通 出 版 社 北 京 图 5: 上 海 站 过 道 图 资 料 来 源 : 郑 健, 等 2009 中 国 当 代 铁 路 客 站 设 计 理 论 探 索 人 民 交 通 出 版 社 北 京

国 内 火 车 站 能 耗 11 图 6: 北 京 南 站 过 道 图 资 料 来 源 : 郑 健, 等 2009 中 国 当 代 铁 路 客 站 设 计 理 论 探 索 人 民 交 通 出 版 社 北 京 2.2 大 型 火 车 站 的 能 耗 本 节 主 要 根 据 中 国 铁 路 总 公 司 所 提 供 的 调 查 结 果 概 述 了 大 型 现 代 火 车 站 的 能 耗 情 况 ( 脚 注 8) 火 车 站 依 靠 煤 天 然 气 液 化 石 油 气 煤 气 及 汽 油 满 足 用 电 取 暖 及 其 他 能 源 需 求 由 于 所 处 地 域 和 所 用 设 备 不 同, 全 国 各 地 火 车 站 使 用 的 能 源 也 存 在 差 异 在 候 车 大 厅 超 过 5,000 平 方 米 的 大 型 火 车 站, 主 要 能 源 为 电 网 供 电 区 域 供 暖 和 现 场 烧 煤 电 网 供 电 满 足 了 42.67% 的 能 源 需 求 对 所 有 车 站 来 说, 空 调 和 取 暖 在 能 耗 中 所 占 的 比 例 最 高, 而 照 明 和 电 梯 所 占 比 例 略 低 ; 在 大 型 火 车 站, 电 梯 在 能 耗 中 所 占 的 比 例 更 高 大 型 火 车 站 能 耗 明 细 如 图 7 所 示 ; 由 于 气 候 寒 冷, 北 方 火 车 站 取 暖 在 能 耗 中 所 占 的 比 例 高 达 56%; 而 在 南 方 火 车 站, 取 暖 所 占 比 例 不 超 过 25% 能 耗 高 峰 总 是 出 现 在 最 冷 和 最 热 的 月 份 照 明 是 第 二 大 耗 能 项 目, 在 大 型 火 车 站 全 部 能 耗 中 的 占 比 平 均 为 15% 对 所 有 火 车 站 来 说, 空 调 和 取 暖 在 能 耗 中 占 的 比 例 最 高

12 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 图 7: 大 型 火 车 站 的 能 耗 构 成 火 车 站 能 源 构 成 大 型 火 车 站 按 用 途 划 分 的 能 耗 2% 1% 9% 10% 5% 7% 25% 22% 61% 15% 43% 电 煤 煤 气 柴 油 汽 油 液 化 天 然 气 天 然 气 大 型 火 车 站 按 用 途 划 分 的 能 耗 ( 北 方 大 型 火 车 站 ) 制 冷 取 暖 照 明 自 动 扶 梯 其 他 大 型 火 车 站 按 用 途 划 分 的 能 耗 ( 南 方 大 型 火 车 站 ) 12% 6% 9% 17% 9% 11% 37% 20% 56% 制 冷 取 暖 照 明 自 动 扶 梯 其 他 23% 制 冷 取 暖 照 明 自 动 扶 梯 其 他 资 料 来 源 : 中 国 铁 路 总 公 司 2012 2011 年 大 型 火 车 站 能 源 调 查 北 京 作 为 大 型 公 共 建 筑, 火 车 站 体 量 巨 大, 人 员 密 度 高, 要 消 耗 大 量 能 源 图 8 比 较 了 火 车 站 与 典 型 购 物 中 心 的 平 均 能 耗, 这 两 种 建 筑 的 能 耗 显 著 高 于 其 他 公 共 建 筑 17 17 脚 注 14; 建 筑 服 务 工 程 师 特 许 协 会 (CIBSE),2008 年 TM46: 能 源 基 准 英 国

国 内 火 车 站 能 耗 13 图 8: 不 同 类 型 公 共 建 筑 的 能 耗 比 较 ( 单 位 : 每 年 每 平 米 千 瓦 时 ) 一 般 公 共 建 筑 ( 中 国 ) 大 型 公 共 建 筑 ( 中 国 ) 大 型 火 车 站 ( 中 国 ) 2003 年 后 新 建 的 火 车 站 ( 中 国 ) 传 统 火 车 站 ( 中 国 ) 北 方 火 车 站 ( 中 国 ) 南 方 火 车 站 ( 中 国 ) 典 型 写 字 楼 典 型 购 物 中 心 ( 中 国 ) 典 型 酒 店 ( 中 国 ) 火 车 站 ( 英 国 ) 区 域 交 通 枢 纽 ( 英 国 ) 资 料 来 源 : 中 国 铁 路 总 公 司 2012 2011 年 大 型 火 车 站 能 源 调 查 北 京 火 车 站 的 能 耗 有 以 下 特 征 : (i) (ii) (iii) 2003 年 后 新 建 火 车 站 的 能 耗 约 为 传 统 火 车 站 的 一 半, 原 因 有 以 下 几 点 :(a) 新 建 火 车 站 客 流 量 目 前 仅 占 既 有 火 车 站 客 流 量 的 三 分 之 一 ;(b) 传 统 火 车 站 设 备 老 旧, 能 效 较 低 ;(c) 传 统 火 车 站 采 购 的 供 暖 量 较 高, 特 别 是 北 方 的 传 统 火 车 站 ;(d) 新 火 车 站 的 设 计 突 出 了 较 大 的 开 放 空 间, 可 充 分 利 用 自 然 光, 节 约 了 能 源 ;(e) 新 火 车 站 的 一 体 化 售 票 候 车 及 乘 车 系 统 减 少 了 旅 客 的 候 车 时 间 和 在 火 车 站 逗 留 的 时 间, 减 少 了 建 筑 占 地 面 积 ;(f) 由 于 中 国 2005 年 7 月 颁 布 了 公 共 建 筑 节 能 设 计 标 准 建 筑 规 范,2005 年 后 建 成 的 火 车 站 按 更 高 标 准 设 计 在 南 方, 暖 通 空 调 的 能 耗 在 总 能 耗 中 的 占 比 为 60%, 而 在 北 方 该 比 例 为 73%, 南 方 火 车 站 的 能 耗 约 为 北 方 火 车 站 的 一 半 中 国 北 方 的 旧 建 筑 和 火 车 站 所 消 耗 的 能 源 最 多 原 因 包 括 :(a) 北 方 取 暖 需 求 更 高 ;(b) 传 统 火 车 站 的 客 流 量 更 大, 旅 客 逗 留 时 间 更 长 ;(c) 旧 火 车 站 设 备 效 率 更 低 成 功 的 节 能 规 划 应 从 项 目 启 动 直 至 设 计 施 工 及 安 装 试 运 行 与 运 行 阶 段, 始 终 处 于 优 先 地 位 (iv) 在 中 国, 大 型 火 车 站 建 筑 的 能 耗 水 平 与 购 物 中 心 类 似 原 因 包 括 : (a) 设 计 了 大 型 开 放 空 间 的 火 车 站 对 供 暖 通 风 及 制 冷 的 需 求 大 幅 度 上 升 ;(b) 火 车 站 的 运 行 时 间 长 于 其 他 公 共 建 筑, 通 常 为 24 小 时

14 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 运 行 ;(c) 与 其 他 公 共 建 筑 相 比, 火 车 站 的 人 流 量 更 大, 因 此 空 调 及 电 梯 负 荷 更 高 ( 脚 注 15) (v) 中 国 大 型 火 车 站 的 能 耗 低 于 英 国 的 区 域 交 通 枢 纽 2.3 火 车 站 设 计 对 能 耗 的 影 响 在 案 例 调 查 中, 我 们 注 意 到 气 候 地 区 差 异, 以 及 对 更 优 质 的 建 成 环 境 ( 包 括 出 行 便 利 供 暖 舒 适 度 及 照 明 舒 适 度 ) 的 需 求 都 是 火 车 站 建 筑 设 计 需 要 考 虑 的 因 素 许 多 新 火 车 站 设 计 了 较 高 的 窗 墙 比 和 较 大 的 开 放 空 间, 要 求 安 装 更 多 电 梯, 中 央 空 调 系 统 的 使 用 时 间 也 会 增 加 为 进 一 步 说 明 这 些 设 计 特 征 如 何 影 响 能 耗, 我 们 会 在 考 虑 表 3 中 的 实 际 用 途 的 基 础 上, 对 不 同 因 素 进 行 分 析 表 3: 火 车 站 设 计 对 能 耗 的 影 响 项 目 常 见 设 计 特 征 对 能 耗 或 环 境 的 影 响 对 舒 适 度 的 影 响 总 体 布 局 列 车 频 繁 离 站 ; 旅 客 候 车 时 间 缩 短 步 行 距 离 缩 短 ; 候 车 大 厅 合 并 ; 温 度 要 求 不 一 致 ; 旅 客 人 数 迅 速 变 化 导 致 空 调 负 荷 频 繁 变 动 ; 对 室 内 新 风 系 统 的 需 求 增 加 ; 较 大 的 开 放 区 域 及 走 廊 导 致 严 重 的 热 损 失 ; 空 气 质 量 频 繁 变 动 建 筑 设 计 天 花 板 很 高 的 巨 大 室 内 空 间 ; 通 常 采 用 钢 结 构 ; 建 筑 围 护 结 构 中 的 节 能 措 施, 如 低 辐 射 玻 璃 与 屋 顶 遮 阳 自 然 采 光 设 计 尽 管 只 需 考 虑 人 的 身 高 所 需 空 间, 却 大 幅 度 地 增 加 了 空 调 负 荷 ; 非 常 高 的 窗 墙 比 导 致 太 阳 辐 射 得 热 上 升 ; 暖 通 空 调 设 备 新 风 机 组 中 的 热 回 收 装 置 ; 从 废 气 中 回 收 热 可 节 约 高 达 60% 的 能 源 ; 照 明 设 备 电 梯 与 自 动 扶 梯 高 性 能 系 数 中 央 冷 冻 水 机 组 ; 经 改 善 的 设 备 效 率 与 性 能 ; 无 影 响 制 冷 供 暖 及 发 电 联 合 技 术 采 用 以 上 做 法 能 提 高 能 效 ; 无 影 响 ( 多 数 火 车 站 并 未 采 用 ); 但 是, 采 用 空 调 自 动 控 制 系 统 的 火 车 站 并 不 关 心 节 能 及 能 效 ; 几 乎 全 部 火 车 站 都 安 装 了 节 能 灯 具, 如 LED 系 统 ; 火 车 站 采 用 智 能 照 明 系 统 ; 多 数 火 车 站 分 区 域 环 路 及 时 间 进 行 主 题 控 制 ; 所 有 火 车 站 均 装 有 电 梯 与 自 动 扶 梯, 其 中 部 分 火 车 站 由 于 空 间 过 大 安 装 了 多 部 电 梯 和 自 动 扶 梯 ; 缺 乏 良 好 的 管 理 策 略 导 致 完 全 无 法 降 低 能 耗 ; 全 年 365 天, 全 天 24 小 时 不 间 断 照 明 导 致 能 耗 增 加 ; 商 业 照 明 屏 幕 灯 光 指 路 灯 及 背 景 照 明 ; 能 耗 上 升 ; 改 善 自 然 采 光 ; 难 以 维 持 舒 适 度 ; 缺 乏 适 当 清 洗 或 过 滤 导 致 空 气 污 浊, 并 降 低 了 设 备 效 率 ; 仅 凭 监 测 模 式 并 不 能 保 证 室 内 环 境 始 终 如 一 ; 严 格 的 安 全 与 保 安 照 明 要 求 ; 商 业 照 明 需 求 上 升 ; 无 影 响 转 下 页

国 内 火 车 站 能 耗 15 表 3 续 表 项 目 常 见 设 计 特 征 对 能 耗 或 环 境 的 影 响 对 舒 适 度 的 影 响 配 电 与 可 再 生 能 源 部 分 火 车 站 采 用 地 源 / 水 源 热 泵 供 暖 ; 部 分 火 车 站 采 用 太 阳 能 光 伏 供 暖 ; 多 数 火 车 站 已 安 装 能 源 计 量 表, 但 许 多 并 未 妥 善 使 用 这 些 装 置 ; 降 低 能 耗 效 果 可 忽 略 不 计 ; 部 分 不 当 设 计 和 ( 或 ) 安 装 ; 可 再 生 能 源 发 电 上 网 错 配 ; 资 料 来 源 : 中 国 铁 路 总 公 司 2012 2011 年 大 型 火 车 站 能 源 调 查 北 京 此 外, 在 支 线 类 型 火 车 站 交 通 枢 纽 火 车 站 或 大 型 火 车 站, 空 间 效 率 与 能 源 效 率 之 间 的 平 衡 至 关 重 要 紧 凑 型 的 垂 直 火 车 站 供 暖 与 制 冷 效 率 更 高, 因 为 它 们 拥 有 较 高 的 体 积 表 面 积 比, 但 此 类 火 车 站 的 照 明 负 荷 也 较 高, 因 为 最 低 楼 层 所 获 得 的 日 光 有 限 此 类 火 车 站 也 需 要 额 外 能 源 用 于 垂 直 交 通 在 温 和 气 候 条 件 下, 支 线 类 型 火 车 站 的 能 效 可 能 更 高, 因 为 它 们 更 多 地 利 用 日 光, 但 又 不 会 因 建 筑 表 面 积 增 加 而 吸 收 或 损 失 更 多 热 量 ; 而 在 比 较 极 端 的 气 候 条 件 下, 紧 凑 型 火 车 站 的 能 耗 很 可 能 更 低, 因 为 损 失 或 吸 收 热 量 是 影 响 能 效 的 主 要 因 素 因 此, 为 实 现 火 车 站 建 筑 节 能, 必 须 从 设 计 启 动 时 就 考 虑 相 关 因 素 项 目 前 端 糟 糕 的 设 计 决 定 导 致 之 后 阶 段 纠 正 问 题 的 成 本 及 运 行 成 本 增 加 成 功 的 节 能 规 划 应 从 项 目 启 动 直 至 设 计 施 工 及 安 装 试 运 行 与 运 行 阶 段, 始 终 处 于 优 先 地 位 2.4 智 能 火 车 站 建 筑 对 能 耗 的 影 响 我 们 的 调 查 提 供 了 可 靠 的 证 据, 证 明 对 建 筑 监 测 与 评 估 设 备 的 有 效 管 理 对 于 改 善 建 筑 能 耗 管 理 至 关 重 要 设 备 运 行 不 正 常 不 仅 无 法 满 足 建 筑 的 要 求, 还 会 消 耗 更 多 能 源 建 筑 自 动 化 系 统 (BAS) 是 解 决 该 难 题 的 一 种 方 法 妥 善 安 装 和 使 用 建 筑 自 动 化 系 统 可 有 效 管 理 所 有 建 筑 系 统, 防 止 人 工 操 作 温 度 调 节 照 明 控 制 及 空 调 管 理 装 置 所 产 生 的 错 误, 提 高 设 备 运 行 的 安 全 性 与 可 靠 性, 同 时 还 可 延 长 设 备 使 用 寿 命 目 前, 多 数 建 筑 控 制 系 统 仅 用 于 监 测 设 备 状 况, 几 乎 完 全 未 安 装 能 充 分 控 制 建 筑 环 境 实 现 节 能 减 排 的 智 能 控 制 系 统 尽 管 作 为 标 准 设 计 方 案, 许 多 新 建 火 车 站 采 用 了 建 筑 自 动 化 系 统, 但 实 际 上 许 多 机 械 电 气 及 管 道 系 统 仍 然 由 人 工 操 作 或 独 立 控 制 重 视 和 充 分 利 用 建 筑 自 动 化 系 统 的 集 成 管 理, 才 能 从 中 受 益 值 得 注 意 的 是, 控 制 策 略 乏 力 控 制 系 统 未 能 妥 善 安 装, 以 及 试 运 行 流 于 表 面, 会 导 致 建 筑 能 耗 升 至 更 高 水 平 根 据 我 们 的 研 究 和 现 场 调 查, 中 国 国 内 智 能 建 筑 控 制 系 统 实 施 案 例 中 存 在 诸 多 问 题, 具 体 见 图 9 尽 管 作 为 标 准 设 计 方 案, 许 多 新 建 火 车 站 采 用 了 建 筑 自 动 化 系 统, 但 实 际 上 许 多 机 械 电 气 及 管 道 系 统 仍 然 由 人 工 操 作 或 独 立 控 制

16 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 图 9: 国 内 智 能 建 筑 项 目 中 出 现 的 问 题 设 计 缺 乏 认 识 使 用 设 计 现 状 与 实 际 情 况 不 适 应 缺 乏 综 合 设 计 及 整 体 控 制 策 略 控 制 系 统 理 解 不 深 刻, 用 户 体 验 不 佳 往 往 用 人 工 控 制 代 替 自 动 控 制 未 实 现 建 筑 能 源 控 制 系 统 效 率 最 大 化 产 品 过 多 而 且 技 术 参 数 不 明 确 未 进 行 安 装 监 理 未 进 行 试 运 行 规 划 / 设 计 采 购 安 装 / 试 运 行 在 项 目 启 动 时 并 未 参 与, 亦 未 表 达 其 期 望 兼 容 性 存 在 问 题, 难 以 通 过 界 面 操 作 未 制 定 试 运 行 计 划 操 作 人 员 未 参 与 试 运 行 过 程 缺 乏 控 制 系 统 分 包 商 的 反 馈 用 户 缺 乏 培 训 缺 乏 性 能 优 化 运 行 / 性 能 未 编 写 操 作 手 册 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问 根 据 欧 洲 EN15232 标 准, 智 能 建 筑 自 动 化 与 控 制 的 效 率 可 分 为 四 个 级 别, 见 表 4 表 4: 建 筑 自 动 化 与 控 制 的 效 率 级 别 A B C D 能 效 对 应 于 高 能 效 的 建 筑 自 动 化 控 制 系 统 及 建 筑 技 术 管 理 系 统 联 网 的 房 间 自 动 化 系 统, 并 具 备 自 动 需 求 控 制 功 能 按 计 划 维 护 能 源 监 测 可 持 续 的 能 源 优 化 对 应 高 级 建 筑 自 动 化 控 制 系 统 及 某 些 特 定 的 建 筑 技 术 管 理 系 统 功 能 联 网 的 房 间 自 动 化 系 统, 但 不 具 备 自 动 需 求 控 制 功 能 能 源 监 测 对 应 标 准 的 建 筑 自 动 化 控 制 系 统 主 要 设 备 的 联 网 建 筑 自 动 化 系 统 未 配 备 房 间 电 子 自 动 化 系 统, 暖 气 片 上 未 安 装 恒 温 阀 未 安 装 能 源 监 测 系 统 对 应 缺 乏 能 效 的 建 筑 自 动 化 控 制 系 统 拥 有 此 类 系 统 的 建 筑 应 进 行 改 造 新 建 筑 不 得 安 装 此 类 系 统 未 配 备 联 网 的 建 筑 自 动 化 功 能 未 配 备 房 间 电 子 自 动 化 系 统 未 安 装 能 源 监 测 系 统 资 料 来 源 : 英 国 标 准 学 会 2012 建 筑 能 效 建 筑 自 动 化 控 制 与 建 筑 管 理 的 影 响 BSEN15232:2012 英 国

国 内 火 车 站 能 耗 17 我 们 判 断, 中 国 火 车 站 目 前 的 智 能 控 制 水 平 只 能 达 到 D 或 C 级, 还 需 付 出 很 多 能 力 才 能 达 到 B 或 A 级 水 平 因 此, 在 既 有 火 车 站 有 效 实 现 节 能, 需 要 重 视 以 下 三 大 点 : (i) 通 过 采 用 智 能 建 筑 的 最 佳 做 法, 优 化 运 行 管 理 通 过 推 广 先 进 技 术, 可 节 能 20%, 如 降 低 空 调 能 耗 尽 可 能 使 用 自 然 光 增 加 节 能 灯 具 的 使 用, 并 安 装 节 能 的 办 公 设 备 (ii) (iii) 利 用 实 际 能 源 统 计 数 据 监 测 火 车 站 的 运 行, 并 逐 步 将 节 能 任 务 的 重 点 从 运 用 技 术 转 向 统 计 比 较 这 将 形 成 更 加 系 统 的 节 能 策 略 开 展 节 能 教 育 培 训 应 面 向 所 有 员 工 ( 包 括 未 直 接 参 与 操 作 设 备 的 员 工 ), 以 培 养 节 能 意 识 ( 如 报 告 空 调 系 统 运 转 不 正 常 的 部 分 无 法 正 常 工 作 的 空 气 扩 散 器, 以 及 出 现 故 障 的 灯 具 垂 直 循 环 元 件 及 其 他 与 能 耗 有 关 的 问 题 ) 应 落 实 经 济 奖 励 措 施, 以 鼓 励 员 工 发 现 并 报 告 问 题, 并 进 行 定 期 审 计 以 检 查 员 工 报 告 的 效 果 2.5 中 国 火 车 站 目 前 在 能 效 方 面 存 在 的 不 足 通 过 对 中 国 火 车 站 的 调 查 及 对 火 车 站 能 耗 指 标 的 分 析, 我 们 将 导 致 火 车 站 能 耗 高 于 其 他 大 型 公 共 建 筑 的 主 要 原 因 概 括 如 下 : (i) (ii) (iii) 在 设 计 阶 段, 未 认 真 考 虑 被 动 节 能 分 析 和 措 施 18, 即 使 这 些 措 施 是 最 经 济 地 提 高 能 效 的 途 径 由 于 时 间 紧 迫, 未 充 分 分 析 并 根 据 位 置 和 天 气 等 因 素 优 化 设 计, 特 别 是 对 能 源 设 计 措 施 而 言 在 设 计 阶 段, 建 筑 自 动 化 系 统 集 成 并 非 与 所 有 组 成 部 分 兼 容 建 筑 控 制 系 统 是 新 建 火 车 站 的 标 准 要 求, 但 是 其 实 际 应 用 无 法 满 足 功 能 要 求 这 种 不 成 功 应 用 的 原 因 在 于 缺 乏 整 体 考 量, 设 计 院 设 备 供 应 商 分 包 商 及 最 终 用 户 之 间 缺 乏 沟 通 或 整 合 即 使 在 设 计 中 考 虑 了 某 些 节 能 措 施, 其 中 一 些 在 特 定 情 形 下 的 表 现 并 不 好 例 如, 地 热 泵 被 视 为 一 种 节 能 措 施, 但 是 它 要 求 根 据 具 体 情 况 及 环 境 条 件 准 确 设 置 新 技 术 需 要 更 详 细 的 技 术 与 经 济 评 估, 并 且 对 设 计 施 工 及 运 行 的 要 求 更 高 (iv) 在 设 计 阶 段 缺 乏 对 准 确 跟 踪 及 数 据 记 录 的 能 源 分 表 计 量 系 统 的 考 虑, 导 致 高 效 的 能 源 管 理 及 能 源 基 准 的 制 定 变 得 非 常 困 难 18 被 动 设 计 是 尽 可 能 降 低 燃 油 或 用 电 耗 的 一 种 方 法

18 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 (v) (vi) 在 采 购 阶 段, 设 备 供 应 商 与 控 制 系 统 分 包 商 数 量 众 多, 整 合 难 度 上 升, 而 且 每 一 方 仅 负 责 自 己 合 同 中 的 工 作 内 容, 这 是 价 格 驱 动 的 采 购 过 程 的 结 果 许 多 客 户 往 往 更 重 视 硬 件, 忽 视 对 软 件 及 员 工 培 训 的 投 资 在 采 购 阶 段, 对 控 制 系 统 分 包 商 的 技 术 评 估 不 够 全 面, 投 标 要 求 及 合 同 在 功 能 要 求 效 率 及 节 能 性 能 方 面 的 规 定 不 够 清 晰 和 客 观 (vii) 在 施 工 阶 段, 建 筑 商 和 监 理 过 于 强 调 土 建 工 程 的 质 量, 对 机 械 电 气 及 管 道 系 统 的 质 量 有 所 忽 视 出 现 这 种 情 况 原 因 是 缺 乏 独 立 的 集 成 测 试 与 试 运 行, 而 且 未 能 运 用 先 进 的 建 筑 管 理 理 念 (viii) 在 施 工 阶 段, 由 于 工 期 紧 张, 未 严 格 执 行 相 关 国 家 规 范, 特 别 是 关 于 智 能 建 筑 与 工 程 质 量 的 国 家 规 范 (ix) (x) (xi) 在 施 工 阶 段, 建 筑 自 动 化 系 统 及 相 关 设 备 的 所 有 权 不 清 晰, 责 任 划 分 不 明 确 在 运 行 阶 段, 缺 少 适 用 的 运 行 维 护 手 册 及 对 操 作 人 员 的 培 训 熟 练 的 设 施 管 理 工 程 师 的 数 量 少, 而 且 他 们 往 往 并 不 参 与 试 运 行 及 验 收 未 开 展 持 续 的 节 能 行 动, 如 重 新 调 试 及 节 能 改 造 今 后 对 这 些 工 作 应 给 予 足 够 的 重 视 在 运 行 阶 段, 未 监 测 或 记 录 实 际 能 耗, 而 这 些 数 据 能 够 反 映 系 统 真 实 运 行 状 况, 是 分 析 和 比 较 不 同 时 间 及 地 点 能 耗 的 基 础 中 国 的 政 策 制 定 者 必 须 解 决 上 述 问 题, 才 能 成 功 实 现 其 节 能 目 标, 并 提 高 火 车 站 网 络 的 服 务 质 量 对 于 评 估 并 利 用 智 能 火 车 站 建 筑 的 节 能 潜 力 而 言, 了 解 中 国 目 前 火 车 站 建 筑 的 缺 陷 非 常 重 要 第 3 章 介 绍 了 一 种 用 于 评 估 节 能 减 排 潜 力 的 建 筑 评 价 与 模 拟 方 法

3. 对 智 能 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 潜 力 的 评 估 本 章 将 确 立 建 筑 能 耗 基 准 我 们 将 模 拟 不 同 智 能 控 制 策 略 的 节 能 效 果, 并 推 荐 评 价 方 法 3.1 确 立 基 准 建 筑 能 源 基 准 可 分 为 建 筑 的 设 计 能 效 和 实 际 能 效 两 类 按 照 中 国 公 共 建 筑 节 能 标 准, 建 筑 的 设 计 性 能 根 据 设 计 参 数 计 算 该 标 准 将 20 世 纪 80 年 代 早 期 建 成 的 公 共 建 筑 作 为 能 耗 基 准 与 基 准 相 比 可 将 能 耗 降 低 50% 的 建 筑 设 计 被 视 为 达 标 模 拟 分 析 是 通 过 与 基 准 进 行 比 较 来 测 试 新 设 计 方 案 的 工 具 实 际 能 效 根 据 运 行 能 耗 水 平 确 定 由 于 普 及 信 息 技 术 革 新 的 速 度 缓 慢, 中 国 并 未 建 立 全 国 性 的 建 筑 能 耗 统 计 数 据 库 平 台, 通 常 是 将 所 评 估 建 筑 的 能 耗 与 类 似 规 模 建 筑 的 平 均 能 耗 进 行 比 较 需 要 指 出 的 是, 事 先 设 定 的 设 计 条 件 可 能 不 同 于 实 际 运 行 条 件, 导 致 原 始 设 计 与 实 际 性 能 之 间 出 现 差 异 确 立 基 准 的 重 要 性 包 括 : (i) 我 们 希 望 中 国 在 未 来 能 借 鉴 国 际 经 验, 采 用 部 分 先 进 节 能 产 品 技 术 及 系 统 集 成 方 案 但 是, 此 类 技 术 需 要 经 济 与 可 行 性 分 析 加 以 验 证 (ii) 在 长 期 内, 基 准 的 确 立 可 加 快 对 既 有 及 新 建 火 车 站 能 效 的 量 化 评 价 确 立 基 准 的 难 点 是 : (i) (ii) 影 响 能 耗 的 因 素 众 多, 包 括 但 不 限 于 气 候 建 筑 规 模 及 运 行 条 件 的 变 化 如 果 运 用 统 计 方 法 进 行 分 析, 需 要 大 量 实 际 能 耗 数 据 这 些 数 据 难 以 获 取, 而 且 不 属 于 中 国 铁 路 总 公 司 的 初 始 职 责 范 畴 基 于 以 上 原 因, 我 们 将 采 用 年 度 动 态 能 耗 模 拟 方 法 计 算 典 型 气 候 带 内 的 能 耗 计 算 结 果 可 用 作 比 较 不 同 控 制 措 施 效 果 的 基 准 我 们 采 用 这 种 模 拟 方 法 的 原 因 概 括 如 下 : 19

20 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 (i) 该 方 法 是 国 际 通 行 做 法, 公 共 建 筑 节 能 设 计 标 准 就 采 用 该 方 法 (ii) 该 方 法 的 容 差 为 5%, 足 以 进 行 精 确 的 比 较 (iii) 该 方 法 易 于 在 不 同 气 候 带 及 不 同 火 车 站 规 模 之 间 复 制 但 是, 仍 然 需 要 重 视 舒 适 度 标 准 无 论 是 国 内 还 是 国 际 的 成 功 实 践, 仍 没 有 权 威 的 室 内 舒 适 度 量 化 标 准 ; 因 此, 这 方 面 的 基 准 和 等 级 必 须 按 照 中 国 的 设 计 及 运 行 标 准 确 定 尽 管 动 态 能 耗 模 拟 能 在 某 种 程 度 解 决 问 题, 我 们 仍 然 建 议 中 国 铁 路 总 公 司 尽 快 在 铁 路 站 场 安 装 远 程 集 中 计 量 系 统, 以 建 立 可 更 准 确 地 比 较 能 耗 的 数 据 库 3.2 建 议 采 用 的 评 估 方 法 为 促 进 铁 路 站 场 的 节 能 发 展, 采 用 整 合 了 市 场 机 制 的 评 估 方 法 非 常 重 要 3.2.1 技 术 与 经 济 评 估 3.2.1.1 技 术 评 估 技 术 评 估 的 重 点 是 实 际 节 能 效 果 : (i) (ii) (iii) 机 电 子 系 统 的 控 制 逻 辑 : 确 保 建 筑 不 同 区 域 的 逻 辑 控 制 系 统 正 常 运 行, 包 括 空 调 照 明 电 梯 及 其 他 重 要 的 机 电 子 系 统 全 面 监 测 并 收 集 数 据 : 确 保 能 效 管 理 系 统 准 确 监 测 并 收 集 建 筑 能 耗 数 据 控 制 系 统 集 成 可 促 进 能 效 管 理, 并 改 善 不 同 装 置 之 间 的 通 信 一 体 化 节 能 的 效 果 : 提 供 在 不 损 害 建 筑 基 本 功 能 前 提 下 促 进 节 能 的 证 据 3.2.1.2 经 济 评 估 经 济 评 估 的 重 点 是 技 术 项 目 的 经 济 效 益 : (i) 投 资 : 技 术 投 资 成 本, 包 括 设 备 价 款 人 工 成 本 施 工 成 本 及 维 护 成 本 (ii) 回 报 : 预 期 回 报 包 括 基 本 能 源 价 格 收 入 稳 定 性, 以 及 收 益 分 配 (iii) 运 行 管 理 : 技 术 运 行 与 风 险 管 理 的 复 杂 性

对 智 能 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 潜 力 的 评 估 21 3.2.1.3 适 用 性 评 估 适 用 性 评 估 的 重 点 是 特 定 技 术 解 决 方 案 及 其 在 特 定 火 车 站 的 可 行 性 : (i) 建 筑 类 型 : 建 筑 的 规 模 与 形 式, 所 有 高 铁 车 站 的 建 筑 规 模 与 形 式 类 似 (ii) 地 域 特 征 : 特 定 的 气 候 及 舒 适 度 标 准 人 流 量 及 建 筑 的 日 常 运 行 时 间 (iii) 基 本 节 能 策 略 : 建 筑 能 效 策 略 包 括 被 动 建 筑 设 计 节 能 机 电 设 备 及 运 行 管 理 在 第 4 章, 我 们 将 运 用 此 方 法 评 估 能 效 及 控 制 措 施 3.2.2 建 筑 能 效 评 估 根 据 建 筑 类 型, 评 估 方 法 可 分 为 评 估 新 建 筑 的 方 法 及 评 估 既 有 建 筑 的 方 法 : (i) 评 估 新 建 筑 的 能 效 : 将 设 备 的 当 前 设 计 参 数 及 估 计 的 实 际 使 用 数 据 输 入 计 算 机 模 型 并 与 基 准 进 行 比 较, 以 确 定 设 计 能 效 评 估 过 程 如 下 所 示 : 收 集 设 计 参 数 和 建 筑 物 参 数, 计 算 单 位 面 积 的 能 耗 比 较 和 分 析 收 集 气 象 运 行 情 况 和 舒 适 度 要 求 数 据 将 数 据 输 入 基 线 模 型, 计 算 单 位 面 积 能 耗 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问 (ii) 评 估 既 有 建 筑 的 能 效 : 收 集 当 前 的 能 耗 数 据 并 与 年 度 或 月 度 能 耗 数 据 进 行 比 较 评 估 过 程 如 下 所 示 : 历 史 能 耗 数 据 : 月 度 或 年 度 数 据 比 较 和 分 析 建 立 独 立 计 量 平 台 收 集 月 度 和 年 度 数 据 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问

22 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 注 : 为 了 真 正 理 解 能 耗 的 特 征, 除 整 座 建 筑 的 能 耗 外, 上 述 比 较 分 析 还 应 包 括 功 能 区 的 能 耗 明 细 及 设 备 类 型 此 外, 就 本 研 究 的 深 度 而 言, 评 估 不 仅 针 对 整 座 建 筑, 还 包 括 用 于 机 器 设 备 的 节 能 措 施, 如 在 春 秋 季 开 启 的 全 新 风 运 行 模 式 冷 却 水 温 度 重 置 3.3 火 车 站 能 耗 评 估 本 节 将 一 个 真 实 案 例 作 为 能 耗 评 价 的 示 范 模 式 通 过 确 立 基 准 并 比 较 采 用 智 能 措 施 的 不 同 节 能 场 景, 我 们 可 以 更 好 地 理 解 评 估 过 程 及 这 些 措 施 的 效 果 3.3.1 设 计 与 运 行 参 数 在 收 集 详 尽 的 建 筑 机 械 及 电 气 图 纸 设 备 参 数 与 运 行 基 本 状 况 信 息 之 后, 应 对 年 度 能 耗 进 行 动 态 分 析, 以 确 定 能 耗 基 准 ; 还 可 输 入 其 他 信 息, 如 峰 值 曲 线 月 度 能 耗 及 不 同 设 备 的 能 耗 了 解 相 关 参 数 的 清 单, 请 查 看 表 5 表 5: 暖 通 空 调 系 统 设 计 参 数 终 端 设 备 新 风 类 型 风 扇 速 度 可 变 ( 是 或 否 ); 可 实 现 的 最 高 温 度 ; 可 实 现 的 最 低 温 度 ; 制 冷 能 效 比 ; 供 暖 性 能 系 数 ; 类 型 风 扇 速 度 可 变 ( 是 或 否 ); 可 实 现 的 最 高 温 度 ; 可 实 现 的 最 低 温 度 ; 热 回 收 ( 是 或 否 ) 热 回 收 类 型 ; 热 回 收 旁 路 ( 是 或 否 ); 热 回 收 效 率 ; 热 回 收 压 降 转 下 页

对 智 能 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 潜 力 的 评 估 23 表 5 续 表 冷 冻 水 系 统 每 台 冷 水 机 的 制 冷 量 ; 冷 水 机 数 量 性 能 系 数 与 综 合 部 分 负 荷 性 能 系 数 (IPLV) 冷 水 机 的 进 水 温 度 及 冷 冻 水 出 水 温 度 ; 主 泵 数 据 ( 功 率 效 率 压 头 ) 二 次 泵 的 数 据 ( 功 率 效 率 压 头 ) 二 次 泵 可 变 频 调 速 ( 是 或 否 ) 低 位 进 水 温 度 及 冷 冻 水 出 水 温 度 中 位 进 水 温 度 及 冷 冻 水 出 水 温 度 高 位 进 水 温 度 及 冷 冻 水 出 水 温 度 冷 凝 器 水 环 路 冷 却 塔 类 型 每 座 冷 却 塔 的 模 块 数 量 冷 却 塔 的 制 冷 量 开 式 冷 却 塔 的 控 制 ( 单 速 双 速 变 速 ) 冷 却 塔 进 水 及 出 水 温 度 主 泵 数 据 ( 功 率 效 率 压 头 ) 二 次 泵 的 数 据 ( 功 率 效 率 压 头 ) 二 次 泵 可 变 频 调 速 ( 是 或 否 ) 低 位 进 水 温 度 及 凝 结 水 出 水 温 度 ; 中 位 进 水 温 度 及 凝 结 水 出 水 温 度 ; 高 位 进 水 温 度 及 凝 结 水 出 水 温 度 空 调 热 水 系 统 锅 炉 类 型 燃 料 类 型 锅 炉 类 型 锅 炉 数 量 锅 炉 热 效 率 (%) 锅 炉 进 水 温 度 及 出 水 温 度 主 泵 数 据 ( 功 率 效 率 压 头 ) 二 次 泵 的 数 据 ( 功 率 效 率 压 头 ) 二 次 泵 可 变 频 调 速 ( 是 或 否 ) 低 位 进 水 温 度 及 热 水 出 水 温 度 中 位 进 水 温 度 及 热 水 出 水 温 度 高 位 进 水 温 度 及 热 水 出 水 温 度 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问 3.3.1.1 舒 适 度 指 标 的 设 置 采 用 建 筑 管 理 系 统 (BMS) 的 目 的 为 通 过 维 护 一 系 列 系 统 保 证 火 车 站 的 舒 适 度, 例 如 温 度 湿 度 空 气 质 量 及 照 明 ; 建 立 建 筑 管 理 系 统 首 先 要 定 义 合 理 的 舒 适 度 要 求 并 综 合 考 虑 舒 适 度 与 能 耗 相 关 标 准 可 分 为 以 下 几 类 :

24 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 3.3.1.2 暖 通 空 调 系 统 (i) 火 车 站 的 室 内 干 球 温 度 指 标 : 需 要 针 对 冬 季 及 夏 季 月 份 分 别 设 置 温 度 指 标, 而 且 火 车 站 不 同 区 域 可 采 用 不 同 的 温 度 指 标 (ii) 室 内 相 对 湿 度 指 标 : 需 要 确 定 湿 度 的 季 节 性 变 化 (iii) 火 车 站 的 空 气 质 量 指 标 : 多 将 二 氧 化 碳 浓 度 作 为 衡 量 标 准 (iv) 室 内 空 调 风 速 及 风 噪 声 指 标 : 此 类 指 标 衡 量 设 计 与 安 装 的 质 量, 仅 仅 依 赖 建 筑 管 理 系 统 难 以 控 制 3.3.1.3 照 明 系 统 (i) 火 车 站 照 明 要 求 (ii) 指 示 照 明 应 急 照 明 指 标 : 可 参 照 建 筑 照 明 设 计 标 准 (GB50034-2004) 设 定, 此 类 指 标 并 未 出 现 在 建 筑 管 理 系 统 之 中 3.3.1.4 电 梯 与 自 动 扶 梯 系 统 旅 客 候 车 的 最 长 允 许 时 间 : 目 前, 大 型 交 通 枢 纽 安 装 了 大 量 自 动 扶 梯, 方 便 于 旅 客 行 动 自 动 扶 梯 数 量 过 多 会 增 加 能 耗, 而 自 动 扶 梯 数 量 不 够 又 会 延 长 旅 客 候 车 时 间 以 上 是 火 车 站 的 主 要 能 耗 指 标 这 些 参 数 如 果 准 确 无 误, 就 能 引 导 建 筑 管 理 系 统 采 取 适 当 的 控 制 策 略 满 足 以 上 要 求 3.3.2 建 筑 模 式 与 基 本 数 据 (i) 火 车 站 模 式 : 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问

对 智 能 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 潜 力 的 评 估 25 (ii) 气 候 数 据 : 成 都 夏 季 炎 热, 冬 季 寒 冷, 根 据 ASHRAE( 美 国 供 热 制 冷 与 空 调 工 程 师 学 会 )90.1 标 准, 属 于 3A 气 候 带 成 都 市 的 气 象 信 息 见 表 6, 在 所 有 模 拟 模 型 中, 这 类 信 息 应 保 持 一 致 地 区 纬 度 经 度 表 6: 气 候 数 据 成 都 北 纬 30.67 度 东 经 104.02 度 ASHRAE 干 球 温 度 设 计 温 度 (99.6%) 0 干 球 温 度 湿 球 温 度 (1%) 31 /25 CDD10 2,691 HDD18 1,505 CDD10= 冷 却 度 日 基 数 10 ;HDD18= 供 暖 度 日 基 数 18 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问,2013 年 9 月 equest 模 拟 结 果 图 10:B 车 站 每 日 干 球 温 度 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问,2013 年 9 月 equest 模 拟 结 果 图 Monthly 11:B Dry 火 Bulb 车 站 Temperature 每 月 干 球 温 ( C) 度 月 份 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问,2013 年 9 月 equest 模 拟 结 果

26 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 图 12:B 车 站 每 日 相 对 湿 度 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问,2013 年 9 月 equest 模 拟 结 果 图 13:B 车 站 每 日 辐 射 热 m 2 = 平 方 米 ;MJ= 兆 焦 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问 2013 年 9 月 equest 模 拟 结 果 (iii) 能 源 计 费 : 在 该 火 车 站, 空 调 照 明 及 其 他 形 式 的 能 耗 由 国 家 电 网 供 电 电 价 为 每 千 瓦 时 0.6195 元, 而 变 压 器 容 量 费 为 每 月 5,200 万 元 (iv) 用 户 基 本 情 况 : 图 14 显 示 了 车 站 基 本 运 行 状 况, 包 括 人 流 密 度 照 明 和 自 动 扶 梯 运 行 时 间 表 实 际 运 行 时 间 可 能 与 这 些 设 定 存 在 不 显 著 的 差 异 (v) 人 流 密 度 : 每 个 区 域 的 假 设 人 流 密 度 如 表 7 所 示

对 智 能 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 潜 力 的 评 估 27 图 14: 运 行 剖 面 百 分 比 人 流 密 度 室 外 照 明 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问 室 内 照 明 空 调 候 车 区 自 动 扶 梯 表 7: 人 流 密 度 空 间 类 别 人 流 密 度 : 售 票 大 厅 人 均 2.8 平 方 米 水 电 表 房 及 办 公 室 人 均 9.3 平 方 米 进 站 大 厅 座 位 :520 人 贵 宾 室 座 位 :66 人 候 车 区 座 位 :8,000 人 资 料 来 源 : 住 房 和 城 乡 建 设 部 建 筑 设 计 防 火 规 范 GB50016-2014 (vi) 建 筑 围 护 结 构 : 由 于 缺 少 信 息, 建 筑 围 护 结 构 的 参 数 按 照 节 能 建 筑 标 准 定 义 表 8: 建 筑 围 护 结 构 建 筑 围 护 结 构 热 传 导 效 率 KValue(W/m 2 K) 外 墙 1.0 屋 顶 0.7 地 板 1.0 窗 户 ( 幕 墙 ) K 值 2.5 0.5< 窗 墙 比 遮 阳 系 数 0.4 天 窗 K 值 3.0 遮 阳 系 数 0.4 K= 开 氏 度 ;m 2 = 平 方 米 ;W= 瓦 资 料 来 源 : 住 房 和 城 乡 建 设 部 建 筑 设 计 防 火 规 范 GB50016-2014

28 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 (vii) 室 内 照 明 : 根 据 设 计 图 纸, 照 明 功 率 密 度 见 表 9 这 包 括 火 车 站 模 型 的 室 外 月 台 及 西 走 廊 的 照 明 由 于 缺 少 可 靠 信 息, 贵 宾 室 及 服 务 中 心 的 照 明 功 率 密 度 是 估 算 数 据 表 9: 照 明 功 率 密 度 地 区 照 明 功 率 密 度 贵 宾 室 每 平 方 米 7 瓦 服 务 中 心 每 平 方 米 10 瓦 候 车 区 697.3 千 瓦 月 台 128.05 千 瓦 西 走 廊 14.08 千 瓦 资 料 来 源 : 住 房 和 城 乡 建 设 部 建 筑 照 明 设 计 标 准 GB50034-2013 (viii) 室 外 照 明 : 根 据 设 计 图 纸, 室 外 照 明 功 率 为 172.73 千 瓦 (ix) 设 备 及 插 座 负 荷 : 自 动 扶 梯 的 总 负 荷 为 1,211 千 瓦, 办 公 室 及 服 务 中 心 的 插 座 负 荷 假 设 为 每 平 方 米 11 瓦 (x) 暖 通 空 调 系 统 : 表 10: 暖 通 空 调 设 备 监 测 与 评 估 系 统 模 型 参 数 冷 源 3 台 离 心 式 冷 水 机 组, 制 冷 量 为 600RT( 冷 吨 ); 性 能 系 数 :5.396 3 台 地 源 热 泵 ; 制 冷 能 力 :650RT; 性 能 系 数 :5.51 出 口 及 入 口 温 度 :7 12 散 热 设 备 3 座 冷 却 塔 ; 流 速 : 每 小 时 600 立 方 米 ; 功 率 :16.5 千 瓦 ; 出 口 及 入 口 温 度 :32 37 热 源 3 台 地 源 热 泵 ; 制 热 量 :2,500 千 瓦 ; 性 能 系 数 :4.71 出 口 及 入 口 温 度 :45 40 冷 冻 水 泵 主 泵, 以 恒 定 频 率 运 行 但 设 计 为 变 频 3 台 水 泵, 流 速 : 每 小 时 375 立 方 米 ; 压 头 39mH 2 O; 功 率 75 千 瓦 冷 却 水 泵 主 泵, 恒 定 频 率,3 台 水 泵, 流 速 : 每 小 时 480 立 方 米 ; 压 头 40mH 2 O; 功 率 75 千 瓦 转 下 页

对 智 能 火 车 站 建 筑 节 能 减 排 潜 力 的 评 估 29 表 10 续 表 监 测 与 评 估 系 统 GSHP( 地 源 热 泵 ) 水 泵 ( 接 地 端 ) GSHP( 地 源 热 泵 ) 水 泵 ( 负 荷 端 ) 系 统 空 调 自 然 冷 却 全 部 新 风 制 冷 模 型 参 数 主 泵, 恒 定 频 率 3 台 水 泵, 流 速 : 每 小 时 580 立 方 米 ; 压 头 60mH 2 O; 功 率 132 千 瓦 主 泵, 以 恒 定 频 率 运 行, 但 设 计 为 变 频 3 台 水 泵, 流 速 : 每 小 时 400 立 方 米 ; 压 头 40mH 2 O; 功 率 75 千 瓦 定 风 量 空 调 系 统 : 大 厅 售 票 大 厅 候 车 区 水 电 表 房 变 制 冷 剂 流 量 系 统 : 贵 宾 室 ; 办 公 室 ; 设 备 间 不 适 用 不 适 用 热 回 收 系 统 部 分 办 公 室 安 装 了 废 气 热 交 换 器, 假 设 其 热 回 收 效 率 为 60% 资 料 来 源 : 住 房 和 城 乡 建 设 部 公 共 建 筑 节 能 设 计 标 准 GB50189-2005 北 京 3.3.3 设 计 性 能 评 估 我 们 根 据 上 述 基 本 信 息 建 立 了 一 个 模 型, 其 中 暖 通 空 调 系 统 全 年 不 间 断 运 行, 候 车 区 的 照 明 要 求 与 室 内 其 他 区 域 相 同 年 度 基 准 能 耗 如 图 15 所 示, 可 推 导 出 设 计 能 效 约 为 每 年 每 平 方 米 150 千 瓦 时 ( 不 包 括 耗 水 量 ), 属 于 中 等 能 耗 Energy Consumption by Segments 图 15: 能 耗 基 准 明 细 景 观 照 明 1.73% 平 台 照 明 4.00% 风 扇 36.48% 制 冷 7.68% 室 内 照 明 24.13% 电 梯 18.92% 设 备 0.29% 泵 4.79% 冷 却 塔 0.16% 供 暖 1.83% 资 料 来 源 : 亚 行 顾 问,2013 年 9 月 equest 模 拟 结 果

30 建 设 智 能 火 车 站 提 高 能 效 减 少 排 放 随 后, 我 们 根 据 与 火 车 站 设 计 师 及 经 营 方 的 讨 论, 选 择 了 四 种 智 能 建 筑 措 施, 在 加 入 这 些 指 标 后, 我 们 对 智 能 火 车 站 建 筑 模 型 进 行 了 模 拟 四 种 措 施 在 中 国 火 车 站 都 是 可 行 的, 而 且 最 适 合 大 空 间 火 车 站 建 筑 这 四 种 措 施 是 : (i) (ii) (iii) (iv) 全 变 频 冷 水 机 组 该 设 备 使 得 冷 冻 水 与 冷 却 水 泵 及 冷 却 塔 风 扇 的 全 变 频 控 制 成 为 可 能 泵 激 频 率 取 决 于 封 闭 回 路 内 的 压 降 ; 冷 却 塔 风 扇 的 速 度 取 决 于 冷 冻 水 出 口 温 度 根 据 模 拟 结 果, 该 设 备 可 减 少 3.87% 的 总 能 耗 变 风 量 空 调 系 统 该 系 统 启 动 进 站 及 候 车 区 域 内 的 空 调 风 箱 最 小 风 量 设 置 为 设 计 值 的 60% 根 据 模 拟 结 果, 该 系 统 可 减 少 5.01% 的 总 能 耗 从 新 风 及 废 气 中 回 收 热 该 措 施 使 得 利 用 换 热 轮 在 候 车 区 的 新 风 与 废 气 进 行 全 面 的 热 回 收 变 为 可 能 如 果 焓 差 大 于 每 千 克 2.3 千 焦, 空 气 流 过 热 交 换 轮 ; 否 则, 空 气 则 会 绕 过 热 交 换 轮 根 据 模 拟 结 果, 该 措 施 可 减 少 2.86% 的 总 能 耗 照 明 采 光 控 制 该 措 施 使 得 候 车 区 的 人 行 道 区 域 的 灯 光 的 照 明 采 光 控 制 成 为 可 能 ; 这 些 灯 光 占 整 个 候 车 区 总 照 明 的 40% 照 明 度 达 到 200 勒 克 斯, 控 制 系 统 会 关 闭 灯 光 根 据 模 拟 结 果, 该 措 施 可 减 少 4.82% 的 总 能 耗 值 得 注 意 的 是, 如 果 采 用 调 光 系 统, 节 约 效 果 可 能 会 更 明 显 但 是, 调 光 系 统 要 求 采 用 可 调 光 电 子 镇 流 器, 这 种 设 备 成 本 比 开 关 系 统 高, 特 别 是 在 改 造 未 安 装 可 调 光 电 子 镇 流 器 的 既 有 照 明 系 统 时 但 是, 调 光 系 统 更 加 节 能, 而 且 不 会 出 现 开 关 系 统 常 见 的 亮 度 突 变 问 题 很 显 然, 在 采 用 以 上 四 种 智 能 控 制 措 施 后, 利 用 智 能 控 制 系 统 可 节 能 15.47% 很 显 然, 在 采 用 以 上 四 种 智 能 控 制 措 施 后, 利 用 智 能 控 制 系 统 可 节 能 15.47% 能 效 可 达 每 年 每 平 方 米 127 千 瓦 时 我 们 根 据 中 国 典 型 高 铁 车 站 的 实 际 设 计 参 数 建 立 了 一 个 基 准 模 型 通 过 调 整 过 渡 季 节 建 筑 设 备 的 不 当 使 用, 我 们 确 定 了 火 车 站 基 本 运 行 状 态 然 后, 通 过 考 虑 以 上 四 种 可 行 的 智 能 控 制 措 施 及 其 累 积 性 节 能 效 果, 我 们 建 立 了 一 个 高 性 能 模 型 对 两 个 模 型 模 拟 结 果 的 比 较 表 明, 智 能 建 筑 场 景 每 年 可 减 少 15.47% 的 能 耗 无 论 设 施 规 模 或 位 置 如 何, 以 上 模 拟 方 法 都 很 容 易 在 其 他 实 际 项 目 中 复 制 这 是 一 种 经 济 便 捷 地 预 测 建 筑 能 效 的 途 径, 并 且 有 利 于 做 出 关 于 最 合 适 的 智 能 建 筑 策 略 的 决 策 因 此, 我 们 建 议 中 国 铁 路 总 公 司 在 其 未 来 项 目 的 设 计 阶 段 开 展 以 上 分 析