1、 引言

近些年，我国铁路迅速发展，截至２０１７年底，总里程达１２．７万ｋｍ，高速铁路营业里程达２．５万多ｋｍ［１］；全国城市轨道交通运营里程５０２１．７ｋｍ，与城市轨道交通相关的城市已达５０多个［２］。随着轨道交通领域的迅猛发展，与之相配套的附属建筑建设也得到了迅猛地发展。据统计，在配套附属建筑中，高大厂房、库房占总附属用房５０％以上，联合检修库、停车列检库、镟轮、不落轮、洗车库、调机及工程车库、特种车库等厂房都存在面积大、建筑高度高、内部发热量小及大门开启时间长等特点，单位面积供暖热负荷指标为民用建筑的２～３倍或更大［３－５］，高大厂房冬季供暖能耗占附属建筑能耗的７０％以上。以上配套建筑设施在我国北方寒冷地区、严寒地区如何能在保证工艺要求，满足维修人员正常的工作条件下，又能响应国家节能减排的政策，实现降低使用能耗是我们研究的目标。本文以我国轨道交通行业配套附属建筑高大厂房的供暖现状及测试数据和卡利欧玛燃气供暖解决方案来分析，提供实现以上配套附属建筑节能45-70%的方案。

2、 目前轨道交通高大厂房采用的供暖形式

目前国内轨道交通行业联合检修库、停车列检库等高大空间厂房供暖方式主要分为散热器+暖风机方案和燃气辐射供暖方案两种。

散热器+暖风机供暖方案通过加热空气，以对流传热的形式进行供暖。

应用案例：沈阳地铁1号线十三号街车辆段；沈阳地铁2号线浑河南定修段；长春地铁1号线；北京地铁车辆段（除15号线车辆段外）。

燃气辐射供暖系统的工作原理为：通过天然气燃烧产生热气流直接加热辐射管，辐射管被加热后释放出红外线，通过辐射的方式被人体和其它物体及地面后被吸收。直接加热物体而不是室内空气。

应用案例：天津1号线双林车辆段、刘园停车场；天津2号线李明庄车辆段；天津3号线华苑车辆段及曹庄停车场；北京15号线马泉营车辆段。

3、 两种供暖型式经济能耗测算及实际运行存在的问题

3.1以天津地铁6号线列车采用DC1500V架空接触网供电为例，根据大毕庄车辆段土建招标图设计方案，停车列检库、联合检修库、洗车库总建筑面积7.71万m2。工艺要求设计温度停车列检不低于10℃；联合检修库不低于14℃。

              图-1 A燃气辐射投资比例                                                                                                                                                      图-2 B散热器+暖风机投资比例

表-1经济能耗比较表［6］

（注：作业时间为运营提供，燃气辐射与运营作业时间同步，锅炉房热水系统为持续性供热，因此按每天有效运行9小时计算），供暖季按120天考虑，天津冬季供暖室外平均温度-0.6℃，冬季供暖室外计算温度-7.0℃［7］。工业用电按0.8元/kwh；工业用气按3.14元/m³计算。

图-3 B经济对比表

以上运行费用计算采用室外平均温度进行了修正。方案A燃气辐射供暖比方案B散热器+暖风机初投资节省费用40万元，运行费用节省31.41万元。

3.2车辆段运行现状：

目前采用燃气辐射型式高大厂房运行现状：

车辆段内停车列检库内通常设检查地坑，工作人员列检作业过程中约30%时间处于检查坑内、30%时间位于车内，燃气辐射供暖方案辐射管布置在库内顶端，受车体遮挡，检查坑内、车内供暖效果不明显。

车辆段内月检库、静调库、定修库通常在股道之间设作业平台，工作人员在平台下及车底作业。同样受车辆及检修平台遮挡原因，燃气辐射供暖效果不明显。

目前采用散热器+暖风机型式高大厂房运行现状：

轨道交通厂房大多空间大、供暖负荷大，布置散热器地方受限。由于设计供暖负荷不常出现，因此暖风机开启次数很少，甚至不用，但在设计和使用过程，由于暖风机水路侧连锁电动阀设置或使用不当，暖风机系统的供回水是流通的，造成大量的热量通过暖风机干管和暖风机盘管散发到厂房上部空间，不能有效提高厂房内工作区的温度，还使厂房上部空间温度升高，增加了热压差值和冷风渗透量。同时，暖风机水路系统阀门全开，暖风机关闭时致使其供回水温差较小，暖风机水系统“高温回水”与散热器“低温回水”汇合，减小了整个热网供回水温差，使室外热网大流量、小温差运行，大大增加了循环水泵能耗。［8］

以上运行部门反映的意见说明，设计的合理性与节能性与运行方案息息相关，不了解用户需求和使用习惯，即使再节能的技术也不能很好发挥出特点。负荷来源和特点是合理选择系统方案及运行方案的前提，对供暖系统效果及节能起到至关重要的作用。设计过程中，根据轨道交通高大厂房的负荷特点，合理划分系统，明确每个系统承担的负荷来源，并设置合理的联动及温控装置是达到供暖系统节能的关键。

4、 意大利卡利欧玛如何在高大厂房实现节能45-70%

意大利卡利欧玛在欧洲是以定制化供暖解决方案的提供者来服务于客户的。。

燃气辐射技术产品的特点就是，不直接加热空气，热传递的方式更直接；采用直接燃烧的方式无需换热形式，提升了热能使用效率；热源与末端设计成一个产品，实现一体化，大大降低了热量的输送能耗；可以通过控制分区分时供暖。

卡利欧玛公司的价值理念就是节能、效率和责任。能源的高效提用是每个员工的使命。卡利欧玛是从产品品质、设计方案、安装、运行保养等方面去做好 “四个关注”，在先进的辐射技术节能30%以上的基础上实现了按需供暖，项目总体节能率达到了45-70%。

4.1 卡利欧玛更关注整机的辐射效率

卡利欧玛HE系列、HE-JR燃烧器的氮氧化合物排放在24-26mg/KWh，约等于23.2-25.2mg/m³，符合国家严苛的排放标准，是国内行业内一家拥有30 mg/m³检测报告的企业；产品采用烟气余热回收再利用技术，提高燃烧效率；辐射管采用黑色渗铝钢，不但保证辐射管温度更均匀还提高了辐射强度；《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2015 5.5.4采用燃气红外线辐射供暖时，室内计算温度宜低于对流供暖室内空气温度2-3℃，条文说明指出：经国外的实测数据表明，采用35%辐射效率的设备时，辐射供暖的实感温度比对流供暖室内空气温度高2-3℃。［7］卡利欧玛的设备的辐射效率达到81%，节能的效果也更明显。

4.2 卡利欧玛更关注高大厂房的热能使用效率

卡利欧玛在项目初期就调研厂方的工艺需求，生产线的布置方式，区域划分。通过与使用部门的沟通，了解客户对厂房的使用规则，运行规则规划，结合建筑本身的围护结构特点，定制合理的系统布置方案；通过公司专门开发的计算软件，模拟设计条件下的温度场，使项目的经济性与供暖的有效性达到统一，满足客户对建筑分区域、分时段供暖的同时，减少无效的能源损耗。通同时根据高大厂房屋面结构的特点采用BIM技术建模，有效的跟厂房屋顶的绗架与网架结合布置，达到建筑美观要求。

4.3 卡利欧玛更关注产品安装的标准化

卡利欧玛安装过程完全执行公司欧洲安装标准；在高大厂房安装前，安装部门与技术部门事前根据不同建筑结构特点分析特殊安装节点，确定适宜安装方案。

4.4 卡利欧玛更关注产品运行保养的标准化

卡利欧玛采用控制提示及人工提示方式，确保设备定期保养，延长设备使用寿命。

5、 作为意大利国家铁路、保加利亚铁路公司的战略合作伙伴，卡利欧玛致力于为客户提供完善、有效的供暖解决方案，目前意大利国家铁路公司将卡利欧玛整体式燃气辐射加热带作为机车维修库的唯一的专业解决方案，一直沿用至今。同时，西班牙铁路、法国铁路等公司也先后开始采用整体式燃气辐射加热带作为机车维修库的专业解决方案。

5.1燃气辐射供暖技术在意大利威尼斯停车列检库的应用

本项目是意大利威尼斯停车列检库见图一，长500米（部分400米），宽60米，高12米，停放8列火车，建筑高度为12m。

图4 意大利威尼斯停车列检库平面图

冬季室外供暖计算温度为-5℃，冬季室内供暖设计温度为16℃，总热负荷为6MW。供暖周期为120天，采用18套整体式燃气辐射加热带（EUCERK）设备，每天24小时运行，其运行温度根据工作时间和区域的温度要求自动调整。整个供暖期其运行成本为仅低至2.2欧元/㎡（折合人民币17.03元/㎡），其中天然气单价为0.4欧元/m³（折合人民币3.0965元/㎡）。燃气辐射供暖系统，以较低的运行成本，很好的解决了列车整装库等高大空间建筑供暖系统能耗大、室内温度低的问题。

通过图4方案布置图也可以看出，卡利欧玛在同一空间内采用了不同的布置方式，主要是从外围护结构对热负荷的影响；在节省投资下如何zui大可能的保证供暖的均匀性；避免与其他管道进行交叉影响；以及了解客户的运行规则；被动热负荷对大空间的热负荷的影响等多角度多维度进行技术考量。

6、 结语

随着我国轨道交通的总里程数的不断增加，如何解决轨道交通行业高大厂房存在的垂直方向温度梯度大、温度场不均匀和运行能耗极高的问题已经是刻不容缓，采用燃气辐射供暖技术在初投资和运行费用上都是比较好的选择，但是随着我国对清洁能源供暖与建筑节能越来越重视，如何能更大发挥燃气辐射供暖技术的节能效果，卡利欧玛作为欧洲行业排名第一的公司给我提供了好思路，不光要强调好的产品更要能为客户提供切实有效的热能管理解决方案。

参考文献：

［1］朱茜．２０１８年铁路行业zui新政策汇总及解读［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１８－０１－２４］．ｈｔｔｐｓ：∥ｗｗｗ．ｑｉａｎｚｈａｎ．ｃｏｍ／ａｎａｌｙｓｔ／ｄｅｔａｉｌ／２２０／１８０１３０－ｂａ３９７４０ｄ．ｈｔｍｌ

［2］２０１８年中国城市轨道交通通车里程排行榜［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１８－０２－０５］．ｈｔｔｐ：∥ｆｉｎａｎｃｅ．ｊｒｊ．ｃｏｍ．ｃｎ／２０１８／０２／０５１１１７２４０６２１８０．ｓｈｔｍｌ

［３］乔继欣．牡丹江铁路客车整备库供暖设计［Ｊ］．铁道建筑技术，２００７，２４（２）：６５－６８

［４］黄晨，李美玲，邹志军，等．大空间建筑室内热环境现场实测及能耗分析［Ｊ］．暖通空调，２０００，３（６）：５２－５５

［５］林俊峰，马江燕，邓保顺．超长大型厂房的热水供暖系统设计［Ｊ］．暖通空调，２０１８，４８（６）：７４－４９

［6］《天津地铁6号线工程大毕庄车辆段大库供暖方案专题研究报告》

［7］《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015

［8］马江燕，江晶晶．轨道交通高大厂房供暖实测与分析［Ｊ］．暖通空调，２０１9，４9（5）：10－14