時代背景

　　在全球碳中和浪潮下，建筑領域的節能降碳已成為國家“雙碳”戰略的核心環節。數據顯示，我國建筑運維階段碳排放占全行業20%以上，其中空調系統碳排放量占建筑運行階段碳排放的50%以上，而制冷機房作為空調系統的核心耗能單元，其能效水平直接決定了建筑節能的成敗。

　　國家發展改革委、工業和信息化部、財政部、生態環境部、住房城鄉建設部、市場監管總局、國管局于2019年6月13日印發實施的《綠色高效制冷行動方案》明確提出到2030年大型公共建筑制冷能效提升30%的目標，高效制冷機房已成為行業轉型的必然選擇。

　　本文將系統梳理高效制冷機房的核心定義、技術體系、國內外標準及未來趨勢，為行業實踐提供參考。

　　國內外技術發展及對比

　　在制冷機房能效研究中，美國采暖、制冷與空調工程師學會通過調研大量的公共建筑、工業建筑的實際案例，于2001年9月在全球率先提出制冷機房系統能效評價指標，并定義了冷水機組綜合部分負荷性能系數、冷機能效比和水系統運行輸送效率等，開創了高效空調制冷機房規范化建設的先河，詳見ASHRAE 189.1-2014《高性能綠色建筑設計標準》。

　　該標準率先定義了冷水機組綜合部分負荷性能系數（IPLV）、水系統輸送效率等指標，強調全生命周期能效評價。

　　美國ASHRAE標準進一步細化了能效分級：EERa＞5.0為高效機房，3.5~5.0為一般機房，＜3.5則為需改造機房。

　　新加坡建筑學院BCA（AcademyoftheBuiltEnviron-ment)在2016年提出《空調系統設計運行規范》，其中規定在新建的建筑中,當建筑面積大于5000m3則必須設計為綠色建筑，并規定新建建筑制冷機房能效比需大于4.4，并按制冷量（500冷噸為界）設定分級限值，體現了對大型建筑的嚴格要求。

新加坡高效制冷機房指標與分級

　　日本在2013年對居住建筑和公共建筑相關標準進行了整合，推出了《建筑節能標準2013》，定義了空調系統能耗系CEC(CoefficientofEnergyConsumption)對公共建筑空調系統的能效進行統一評價，即空調系統全年耗電量與全年空調負荷的比值，該指標與制冷機房能效比的內涵一致?

　　我國高效制冷機房現行評價標準主要包括地方標準和團體標準兩類，目前尚無國家強制標準?

　　廣東作為科技創新最活躍的地區之一，在2017年率先推出了地方標準DBJ/T15-129-2017《集中空調制冷機房系統能效監測及評價標準》，從實際運行效果出發，構建了高效空調制冷機房的評價等級劃分、評價指標體系及方法，明確指出最高等級的高效空調制冷機房冷源系統能效比應該不低于5.0，為我國高效機房的推廣起到了率先示范和風向指引作用。

　　廣東高效制冷機房指標與分級

　　團體標準T/CECS1012-2022將機房能效分為三級（1級EERa≥6.0，3級≥5.0），T/CECA20026-2023則引入“設計能效比”與“運行能效比”雙指標，覆蓋全生命周期評價。

　　對比可見，國際標準更注重系統性和精細化，而我國標準仍在追趕中——現有標準多聚焦制冷系統，對制熱、蒸發冷等形式覆蓋不足，且缺乏全國統一的強制標準，這成為制約高效機房推廣的瓶頸。

　　國內外高效制冷機房現行標準

　　各標準適用范圍

　　行業現狀，改善能效的技術路徑

　　我國制冷機房能效現狀不容樂觀——清華大學調研顯示，國內67個城市的制冷機房綜合能效普遍低于4.0，75%的機房能效處于ASHRAE標準的“需改造”區間，與國際先進標準水平差距顯著。這種差距既源于技術應用的不足，也反映了標準體系的不完善，凸顯了發展高效制冷機房的緊迫性。

　　高效制冷機房并非簡單的設備堆砌，而是以系統綜合能效為核心的整體解決方案。根據我國現行主流標準，冷源系統能效比（EERa）不低于5.0的空調制冷機房被定義為高效機房。

　　這一指標不同于單一設備的能效評價，而是涵蓋制冷主機、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔等全系統的綜合能效，其計算公式為：

　　目前業內尚無統一的技術措施來實現制冷機房高效運行，每個廠家似乎都有自己的“拿手絕活”，但基本的技術路線大致相同，具體如下：

　　1.精準負荷模擬與能耗仿真

　　負荷預測是系統設計的基礎。主流模擬軟件如EnergyPlus（國際）和DeST（國產）通過動態計算全年逐時冷負荷，為設備選型提供數據支撐。某大型辦公建筑項目通過全年負荷仿真，發現50%~70%負荷率時段占比達60%，據此采用“2大1小”冷水機組組合，避免了傳統“大馬拉小車”的能耗浪費。

　　能耗仿真則進一步驗證系統性能。Trnsys軟件通過模塊化建模，可模擬不同工況下的設備響應，如冷卻塔逼近度每降低1℃，冷水機組COP可提升3%~5%。然而，國內軟件仍存在短板：DeST缺乏新材料模塊接口，多數中文版軟件依賴EnergyPlus內核，存在技術封鎖風險。

　　2.設備精細化選型與系統優化

　　冷水機組：應優先選擇變頻機型，其在部分負荷下能效優勢顯著。例如磁懸浮離心機組在30%~70%負荷率時COP可達6.8以上，較定頻機組節能20%~30%。某酒店項目對比顯示，全磁懸浮機組方案雖初投資增加20%，但全生命周期費用降低15%。

　　水泵與冷卻塔：采用“一機一泵”連接形式，減少水力損失；冷卻水泵揚程應控制在24m以內，冷卻塔逼近度宜≤3℃。海康威視重慶科技園項目通過低阻力過濾器（水阻＜0.5mH?O）和橡膠瓣止回閥，使系統總阻力降低15%，水泵能耗減少12%。

　　管網設計：最不利環路比摩阻需＜100Pa/m，采用順水三通、45°彎頭等低阻部件。行業內有案例通過BIM優化管路走向，減少彎頭數量30%，管網阻力降低25%。

　　3.智能控制系統與智慧運維

　　控制系統：采用“多智能體分布式架構”，將冷水機組、水泵、冷卻塔劃分為獨立模組，通過云端協同實現負荷匹配。

　　例如，冷凍水泵采用“溫壓雙控”策略——初始階段按壓差調節，穩定后切換為溫差控制，使系統長期處于“大溫差、小流量”狀態，節能率達15%~20%。

　　智慧運維：基于平臺實現數據實時采集（采樣間隔≤1min），通過AI算法診斷異常。某工業園項目的云能效平臺可自動生成能效報告，識別出冷卻塔風機頻率過高問題，通過優化控制策略使運維能耗降低8%。

　　4.施工建造與調適優化

　　裝配式建造技術可縮短工期30%以上。通過BIM預制加工和模塊吊裝，減少現場作業誤差；調適工作需覆蓋完整供能周期，某項目通過持續6個月的參數優化，使機房實際能效從設計值5.2提升至5.7。

　　高效制冷機房的未來趨勢與發展建議

　　1.技術發展方向

　　國產化軟件突破：需研發自主可控的負荷模擬內核，支持新材料、新構件模塊接入，如光伏建筑一體化（BIPV）與制冷系統的耦合模擬。

　　零碳能源融合：結合地源熱泵、分布式光伏等可再生能源，上海某項目通過光伏直驅冷卻塔風機，實現機房碳減排12%。

　　數字孿生技術：構建機房全要素虛擬模型，實時映射物理系統狀態，預測性維護可降低故障停機時間50%以上。

　　2.完善標準與機制

　　制定國家標準：統一能效術語與測試方法，覆蓋制冷、制熱全系統，參考新加坡按建筑類型和制冷量分級的思路。

　　全過程責任機制：明確設計、施工、運維主體的能效責任，推廣“施工總承包+能效擔保”模式，某項目通過該模式使實際能效達標率從60%提升至95%。

　　第三方評價體系：引入獨立機構開展能效檢測，強化數據溯源，避免“重設計、輕運行”的形式主義。

　　展望高效機房的未來

　　高效制冷機房是建筑領域實現“雙碳”目標的關鍵技術突破領域，其核心在于從“設備高效”邁向“系統高效”。

　　通過標準引領、技術創新和機制保障，我國制冷機房能效水平有望在2030年前實現質的飛躍。目前國內有許多成功實施的案例，其高效機房不僅能帶來30%以上的能耗降低，更能推動建筑行業向綠色低碳轉型。

　　未來，隨著智能化、低碳化技術的深度融合，高效制冷機房將成為智慧城市的重要節能單元，為全球建筑節能提供“中國方案”。