本文是《高效機(jī)房系統(tǒng)產(chǎn)品與案例藍(lán)皮書(2023)》系列的第二篇，該系列共分為三期，未來每周都將帶來一期全新的內(nèi)容。

 

　　01、制冷機(jī)房建設(shè)與運(yùn)行

　　1、系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不夠完善

　　對(duì)于制冷機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)方面缺乏成熟技術(shù)應(yīng)用體系，造成施工過程速度慢，后期運(yùn)行維護(hù)的困難。

 

　　2、建設(shè)過程的分離

　　建設(shè)過程設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行的分離，導(dǎo)致了建設(shè)過程的分散和不統(tǒng)一，不利于形成一體化的智慧設(shè)計(jì)、智慧建造、智慧運(yùn)行體系。

 

　　3、傳統(tǒng)建造管理方式

　　缺乏專業(yè)建造服務(wù)機(jī)構(gòu)提供制冷機(jī)房的一體化建設(shè)，造成建設(shè)過程復(fù)雜，以及施工不合理導(dǎo)致的各種問題。

 

　　4、能源利用效率低

　　針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行缺乏有效的智慧化管控手段，造成系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率低下。

 

　　5、控制方法簡單粗放 

　　制冷系統(tǒng)中的控制對(duì)象具有大慣性、非線性、多變量、大滯后和差異性特點(diǎn)。單一的控制方法節(jié)能效果差別很大，只有根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析的節(jié)能控制方法才是最有效的。

 

　　6、缺少能源管控工具

　　用能單位能源數(shù)據(jù)匯總體系不完善，缺乏互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的應(yīng)用。 

　　02、如何打造高效機(jī)房

　　1、采用高效的設(shè)備，主要包括冷水機(jī)組、水泵、冷卻塔等空調(diào)機(jī)房主要的能耗設(shè)備;

　　2、水路系統(tǒng)的節(jié)能深化設(shè)計(jì)，主要目標(biāo)是減少系統(tǒng)阻力降低輸配系統(tǒng)能耗;

　　3、智能控制系統(tǒng)和能耗能效評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)于高效機(jī)房必須有完善、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和能耗能效評(píng)價(jià)系統(tǒng)，可以清晰地了解各設(shè)備及系統(tǒng)的能效情況，對(duì)比分析設(shè)計(jì)效率與實(shí)際運(yùn)行效率的差異，利用智能控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并實(shí)時(shí)優(yōu)化運(yùn)行策略，保證空調(diào)系統(tǒng)持續(xù)高效健康運(yùn)行。

　　4、中央空調(diào)機(jī)房管理模式由粗放向精細(xì)化轉(zhuǎn)變，通過數(shù)字化智慧管理，減少系統(tǒng)損耗，擺脫對(duì)人的依賴，做到預(yù)見性維護(hù)。

 

　　03、高效機(jī)房相關(guān)基本規(guī)定

　　公共建筑能耗在建筑總能耗中占有巨大比重，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2017年我國公共建筑總能耗（不含北方采暖）達(dá)到2.93億噸標(biāo)煤(tce)，占建筑總能耗的31%;在公共建筑能耗中，空調(diào)系統(tǒng)供冷能耗占據(jù)較大比例，在2020年美國能源信息署(EIA)發(fā)布的《2020 年年度能源展望》中顯示，在2019年，美國公共建筑空調(diào)制冷耗電量大約為1540億千瓦時(shí)，相當(dāng)于公共建筑總耗電量的11%和美國總耗電量的4%；在公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)供冷能耗中，制冷機(jī)房約占50%左右，通過對(duì)北京市52棟商務(wù)辦公建筑除采暖外建筑年耗電量進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，制冷機(jī)房能耗平均值約為42.2kW·h/(m2·a)，約占年耗電總量的36%，由此可見制冷機(jī)房系統(tǒng)是公共建筑的耗能大戶。

 

　　制冷機(jī)房系統(tǒng)能效比(EER)，也就是制冷機(jī)房總輸出制冷量和機(jī)房總耗電量的比值是目前國際上衡量制冷機(jī)房效率的通用指標(biāo)，按美國制冷協(xié)會(huì) (ASHRAE) 的規(guī)定，高效率的制冷機(jī)房 EER 應(yīng)該到達(dá)5.0以上。《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告 2018》研究表明，廣東省內(nèi)部分建筑制冷機(jī)房 EER 全年2.5～3.0，因此空調(diào)制冷機(jī)房系統(tǒng)能效具有很大的提升空間。

 

　　2019 年 6 月國家發(fā)展改革委等七部委聯(lián)合印發(fā)了《綠色高效制冷行動(dòng)方案》提出到2030年，大型公共建筑制冷能效提升30%，制冷總體能效水平提升25%以上，綠色高效制冷產(chǎn)品市場占有率提高40%以上。對(duì)公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的能效提出了更高要求，考慮到目前國內(nèi)制冷機(jī)房系統(tǒng)運(yùn)行能效普遍較低，存在巨大的節(jié)能空間，因此發(fā)展高效制冷機(jī)房系統(tǒng)是響應(yīng)國家政策，提升公共建筑制冷能效的重要突破口。

 

　　高效制冷機(jī)房系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和建筑功能，在保證室內(nèi)熱舒適度的前提下，通過采用性能化設(shè)計(jì)方法、精細(xì)施工、全過程調(diào)適以及節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行等措施，提升系統(tǒng)運(yùn)行能效。高效制冷機(jī)房系統(tǒng)以實(shí)際運(yùn)行效果作為判定依據(jù)，需要以制冷機(jī)房性能目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工、調(diào)適和運(yùn)行各個(gè)階段協(xié)同配合，才能更好地保證建設(shè)效果。

 

　　高效機(jī)房建設(shè)性能目標(biāo)值

　　應(yīng)根據(jù)氣候條件、建筑功能以及經(jīng)濟(jì)性等因素合理確定，并在建設(shè)需求書進(jìn)行明確規(guī)定。

 

　　高效機(jī)房設(shè)計(jì)

　　宜采用以制冷機(jī)房系統(tǒng)綜合能效比為約束目標(biāo)的性能化設(shè)計(jì)方法。

 

　　性能化設(shè)計(jì)不同于常規(guī)采用的“合規(guī)設(shè)計(jì)”，是一種基于目標(biāo)的閉環(huán)設(shè)計(jì)方法，該方法以制定性能量化指標(biāo)為約束目標(biāo)，以節(jié)能措施集成與參數(shù)優(yōu)化為基礎(chǔ)，以全工況模擬分析為基本手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過模擬仿真等手段驗(yàn)證，以判定是否滿足目標(biāo)值。

 

　　性能化設(shè)計(jì)方法的核心是以性能目標(biāo)為導(dǎo)向的定量化設(shè)計(jì)分析與優(yōu)化，系統(tǒng)形式和相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取均基于定量分析結(jié)果，而不是從規(guī)范中直接選取。

 

　　高效制冷機(jī)房系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)以系統(tǒng)能效目標(biāo)為導(dǎo)向，以“保證室內(nèi)熱舒適度、最小化全壽命周期成本”為原則，根據(jù)氣候特征、建筑負(fù)荷特點(diǎn)以及建筑功能，結(jié)合建設(shè)方需求，選擇適宜的設(shè)計(jì)方案。

 

　　與傳統(tǒng)的機(jī)房設(shè)計(jì)方法相比，采用性能化設(shè)計(jì)方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　01、以性能目標(biāo)為導(dǎo)向、以仿真模擬分析進(jìn)行驗(yàn)證的迭代分析過程可以幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)高效制冷機(jī)房的設(shè)計(jì)方案具有更全面、更細(xì)致地了解，例如設(shè)備性能要求、運(yùn)行策略以及初投資等，從而可以在設(shè)備采購、自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)提出更為明確的需求，有助于高效制冷機(jī)房的有效實(shí)施。

 

　　02、設(shè)計(jì)階段以機(jī)房全年能效值為目標(biāo)，進(jìn)行全工況模擬分析，可使得設(shè)計(jì)人員充分考慮制冷機(jī)房部分負(fù)荷運(yùn)行特性，可保證設(shè)計(jì)參數(shù)與機(jī)房實(shí)際運(yùn)行效果更為一致。

 

　　03、性能化設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)階段設(shè)定機(jī)房能效目標(biāo)，并通過仿真模擬等方式評(píng)估各種設(shè)計(jì)措施對(duì)性能目標(biāo)的影響，有助于業(yè)主或設(shè)計(jì)人員能夠更好地理解機(jī)房性能指標(biāo)的影響因素。

 

　　04、性能化設(shè)計(jì)可幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程實(shí)際特點(diǎn)選取合理的技術(shù)措施，有助于提高高效機(jī)房設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)有助于激發(fā)設(shè)計(jì)人員對(duì)選用新材料、新工藝、新設(shè)備的創(chuàng)新動(dòng)力。

 

　　高效機(jī)房性能指標(biāo)應(yīng)至少包括

　　?制冷機(jī)房系統(tǒng)綜合能效比(EERa);

　　?制冷機(jī)房附屬設(shè)備綜合耗電比(λa);

　　?冷水機(jī)組綜合性能系數(shù)(COPa);

　　?冷凍水輸送系數(shù)(WHFchw);

　　?冷卻水輸送系數(shù)(WHFcw)。

 

　　制冷機(jī)房系統(tǒng)綜合能效比(EERa)是高效機(jī)房系統(tǒng)的核心指標(biāo)，是編制高效機(jī)房設(shè)計(jì)方案，開展性能化設(shè)計(jì)、性能調(diào)適以及測(cè)量與評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，應(yīng)在需求書中進(jìn)行明確規(guī)定。制冷機(jī)房附屬設(shè)備綜合耗電比(λa)和冷水機(jī)組綜合性能系數(shù)(COPa)是實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)房系統(tǒng)綜合能效比(EERa)的基礎(chǔ)指標(biāo)，是判定冷源設(shè)備選型和水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否滿足要求的依據(jù)，這兩項(xiàng)指標(biāo)不必在需求書中進(jìn)行明確規(guī)定，便于在設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)人員從安全、可靠、節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性等角度綜合考慮，對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。冷凍水輸送系數(shù)(WHFchw)是制冷機(jī)房系統(tǒng)制冷量(kW)與冷凍水泵(包括冷凍水系統(tǒng)的一級(jí)泵?二級(jí)泵、加壓泵等)的耗電量(kW)之比；冷卻水輸送系數(shù)(WHFchw)是冷卻水輸送的熱量(kW)與冷卻水泵的耗電量(kW)之比。

 

　　高效機(jī)房能效等級(jí)

　　高效機(jī)房應(yīng)根據(jù)制冷機(jī)房系統(tǒng)綜合能效比(EERa)測(cè)試結(jié)果，依據(jù)下表，判定高效機(jī)房能效等級(jí)。 

　　依據(jù)制冷機(jī)房系統(tǒng)綜合能效比的大小確定，依次分為1、2、3三個(gè)等級(jí)，其中1級(jí)表示能效最高。

 

　　國內(nèi)外多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將系統(tǒng)能效比5.0作為高效機(jī)房的判定依據(jù)，根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)和定位，將5.0作為判定是否是高效機(jī)房的最低限定值。根據(jù)目前調(diào)研的數(shù)據(jù)，國內(nèi)高效制冷機(jī)房的系統(tǒng)能效普遍能達(dá)到5.0以上，因此將5.0作為判定是否是高效機(jī)房的最低限定值是合理的。

 

　　考慮到目前國內(nèi)已有多個(gè)項(xiàng)目的系統(tǒng)能效達(dá)到6.0甚至更高，但同時(shí)初投資可能相應(yīng)增加，影響經(jīng)濟(jì)合理性，因此將6.0作為一級(jí)能效目標(biāo)值，取5.0和6.0的中間值作為二級(jí)能效目標(biāo)值。

 

　　考慮到室外濕球溫度對(duì)冷水機(jī)組效率的影響較大，因此以夏熱冬暖地區(qū)為基準(zhǔn)，按不同氣候區(qū)制冷季的平均濕球溫度對(duì) EERa 限值進(jìn)行了修正。

 

　　同時(shí)為確保高效機(jī)房能效等級(jí)制定的更加合理，編制組以寒冷氣候區(qū)為基準(zhǔn)，采用相同方法推算得出另一種高效機(jī)房能效等級(jí)劃分方案作為備選等級(jí)表（如下表所示）。 

　　該內(nèi)容來源于：中國工程建設(shè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《高效制冷機(jī)房系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》