“建设低碳城市是未来城市发展的重要导向,轨道交通在节能新技术、环保新材料的研发及应用应该提前引起重视。佛山已有企业在这方面有关键技术的突破。”上周五,深圳市科协“自主创新大讲堂”,“轨道交通的发展现状及其关键技术”的研讨中,佛山市创新技术协会秘书长黄志海抛出这样一段言论,引起与会者的关注。
国内愈来愈多城市开建地铁项目,佛山自身的轨道交通同样迎来一轮全新建设,2020年佛山市地铁线网达到172.8公里。黄志海所讲到的正是佛山南海两家企业,一者广东西屋康达空调有限公司,已通过联合广州大学建筑节能研究院,实现轨道交通站台站厅公共区空调的一项关键节能新技术的突破。一者利铭蜂窝复合材料有限公司提供的铝蜂窝板材料在新加坡地铁60个站点及上盖建筑中有应用。
“作为佛山本土企业,我们希望能够反哺当地社会,也希望佛山政府能引导和提供给装备制造企业提供一些实战的平台,让企业自主创新的技术及产品可以得到本土化应用。”西屋康达总经理蔡湛文称。
企业撞上研究院 突围节能新技术
将“低碳”这一字眼写入企业发展竞争力的企业为数不多。西屋康达正是这样一员。其将致力于“低碳建筑中央空调综合节能之研究”作为企业的核心竞争力。
西屋康达,2012年初,遇上广州大学建筑节能研究院。该研究院此前在空调节能领域专注研究了十多年。在同一领域有着同样追求的两者,碰撞出了合作的火花,并将目光聚焦在“轨道交通节能空调系统”新技术的研发。
空调通风系统是轨道交通的用电大户之一,空调系统的能耗大约占到整个地铁总能耗的40%左右,费用约占地铁营运票务收入的近半。
2013年10月,经过两者的产学研合作,完成“无级调载型变风量轨道交通空调节能关键技术”项目,通过省级科技成果鉴定,该技术整体达到国内领先水平,较传统轨道交通空调系统节能约20%。
“企业本身就勇于投入搞研发,他们有生产制造、产业化的基础,再联合我们研究院在理论研究方面的力量,优势互补,终于实现了轨道交通节能空调系统关键技术的突破。”广州大学建筑节能研究院主任李峰说。
中国地铁事业高速大发展,目前有36个城市获批建设,超70条地铁线路正在建设。到2015年中国轨道交通运营里程将达3000多公里,2020年将会翻倍达到6000公里。未来5—10年间,世界轨道市场的3/4在中国。
地铁亏损在中国大陆已属常态,例如2009年广州地铁运营亏损0.6亿元,其中电费支出就有3亿元,占到了总成本的近20.5%。中国综合交通研究中心执行主任、城市轨道交通系主任毛保表示,“一些城市发展地铁忽视了经济效益,地铁长期处于亏损状态,这将影响地铁的持续健康发展。”
“这样高速的增长下,在建设节约节能型的轨道交通领域,进行新研究、开发新技术就显得非常关键。特别是针对空调系统这只电老虎,在节能新技术上的研究与运用就大有可为。”李峰说。
新品遭应用“卡脖”
“这一关键技术省去了常规中央空调以水为载冷剂的冷冻水系统,提高了蒸发温度,从而达到制冷系数提升21.4%的效果。”研发中心研发总监彭景华说出节能新技术的关键所在。由于轨道交通具备特定环境性,比如说在不同的时间段,地铁中人流活动的状态不同,高峰期和平时对冷量的要求就有所不同,通过大量的数据分析,进行节能控制方案的优化设计,实现系统自动应对不同的工况,实现最优化的运转。
彭景华说,“事实上,我们是将包括空调机组、冷却塔、冷却水泵等在内整套空调系统做通盘考虑,进行全系统节能解决方案的制订。”西屋康达的轨道交通专用空调,还通过机组设备的整合实现机组的一体化,因此不需要挖建冷水主机机房,可以节省土建成本及设备管道费用,按照10个站点计算可节约2000万元投资,效益可观。
“我们通过软件控制,在实验中模拟各种工况,让专用空调接受考验,现在从实验室数据来看,节能效益是明显的。通过举办相关技术研讨会,这项技术也得到了广州地铁总公司、武汉轨道交通有限公司、港铁轨道交通(深圳)有限公司等多家省内外地铁公司相关领导和专家的认可。”黄志海称。
事实上,这项技术具备解决公共建筑空调系统节能的通用性问题,其运用的范畴因此继续被挖掘。大型公共建筑的单位面积用电量是一般住宅建筑用电量的 10~20倍,节能潜力巨大。而在大型建筑中,有超过一半以上的能耗是被中央空调系统所消耗。西屋康达城市轨道交通专用空调通过中标,已经成功应用在佛山高明万方商城项目上。“事实上,地铁环境与部分商场、工厂等有一些共通之处,都是大空间、人员流动大、长时间运行的场所。因而,我们同样可以将所研究的成果,运用在商业项目上。通过实战,我们会持续监控系统的运行,综合实际情况再进行设备的优化提升。”广州大学—西屋康达空调节能研究中心秘书长梁达礼称。
轨道交通项目如何变“实战场”
按照最新编制的《佛山市快速轨道交通2020年线网规划图》,2020年佛山地铁线网方案将由五条线路组成,分别为佛山地铁一号线(广佛线)、二号线(南庄至广州南)、三号线(容桂至狮山)、五号线(滘口至葛岸)、六号线(乐从至平洲),线网长度约为172.8公里,其中近期规划建设的线路只有两条,即地铁二号线一期(南庄至广州南)和三号线(容桂至狮山),建设里程为102.2公里。
佛山已经在去年引进南车项目,明确提出“佛山车、佛山造、佛山配套”的目标即要实现佛山轨道交通车辆在佛山生产,并以此带动与整合现有关联产业。
在黄志海看来,现在举办轨道交通领域的展览或举行相关论坛,大家关注的焦点更在于轨道交通工具的创新技术与应用。此前,在广佛地铁上,地铁车站展墙面的陶瓷墙板材料全部由佛山市本地厂家生产。“但轨道交通能带动的产业范畴还更广泛,比如说建筑墙面也可以用铝蜂窝复合新材料板,比如说空调系统,可以引导相关企业进行攻关,实现在这里面分一份羹;而在技术成熟的一些产品,或可研究方案,在本地轨道交通线路上进行试点推广应用。”
在西方,由于轨道交通的增长不快,很多轨道交通线路的规划设计中,在空调节能系统的新技术研发与应用,缺乏热度。
“早在30年前,中国开始建设地铁,并在地铁中选用中央空调时,都是借鉴国外的这一套经验。但是中国地广辽阔,并不是一套系统、一套方案能走遍全国的。随着全国天南地北的城市都开建地铁,这种矛盾问题就出现了。比如说,昆明,一个四季如春的地方,地铁站只需要做好通风,处理好空气的净化,可以不强调制冷功能,而利用外界舒适温度的空气进行补充调节就可以满足使用要求。”梁达礼认为,轨道交通专用空调系统,其技术研发与产品开发的空间非常大。
广州大学建筑节能研究院与西屋康达公司在这项技术上的合作并未中止,双方合作进一步深入,共同申报广东省重大科技专项项目。接下来合作在攻关的重要任务在于,一是推广这项技术,让它得以落地实践,最好是在佛山本土能有灵活机制,提供一些试验条件,如个别站点进行先行试用;二是进一步优化完善机组的性能,进一步提升能效比。
“在中国地铁事业第二轮大发展中,有实力的企业可以联合高校力量,在公共建筑节能系统上加深研究,做好科技创新的文章。”李峰称,企业联合研究院力量,实现产学研合作,这一步走得比较顺畅,但在新技术产品从制造企业走向应用企业,真正在地铁路线上用起来,这一步还在探索中。“创新成果,必须经过市场应用进行论证,可以推动新技术新产品在佛山轨道交通项目上运用起来,以此成为示范名片。”