高效节能机房技术措施

　　随着碳达峰、碳中和和建筑节能减排政策的不断推进。高效节能机房具有优异的经济效益和显著的推广应用价值，对建筑节能具有重要意义。本文根据我公司项目实施经验，简要分析了高效节能机房的技术措施。

　　中央空调系统是公共建筑机电系统的重要组成部分，在建筑能耗中占有很大比重。市场上主流的中央空调系统采用水冷制冷机，中央空调系统的能耗占建筑总能耗的40%～60%。中央空调系统的冷源“三大部件”(制冷机组、冷却塔、空调水循环泵)能耗占中央空调系统能耗的60%～80%。也就是说，中央空调系统制冷机房的能耗占建筑总能耗的20%～50%。

　　根据美国标准或新加坡绿色建筑标准和广东省标准，中央空调系统制冷机房系统能效COP超过5.0才能称为高效制冷机房。目前，我国公共建筑制冷机房全年综合能效COP在2.5～在3.0范围内，中央空调系统制冷机房系统的能效COP从3.0提高到5.0，建筑能耗可以降低20%以上。因此，提高中央空调系统制冷机房的能源利用效率对提高建筑能效水平有着显著的积极作用。

　　1、高效率制冷机房优化选型

　　优化和选择高效制冷机房，首先需要模拟全年空调的冷载荷，根据不同业态的使用规律拟定全年的冷载荷趋势。然后，以全年空调冷载荷模拟数据为制冷机房设备优化依据，根据模拟结果和特点，合理选择制冷机组、空调水循环泵、冷却塔的制冷能力、扬程等性能参数，适当降低冷却水供水温度，节约机组能耗。其次，需要对中央空调系统的冷冻水管网布局进行合理优化，尽可能保证各端环路的水力平衡。**，需要制定自动控制和节能运行策略

　　1.1全年空调冷负荷模拟

　　常规公共建筑中央空调系统的初步设计方案趋于保守。现有空调设计多为7-12℃冷冻水温度，32℃冷却水温度入口。不考虑负荷变化、冷却塔与主机的匹配，缺乏对终端冷却需求的有针对性研究。制冷机组和循环泵的选择通常具有较大的剩余量，这直接导致制冷机房在日常运行中综合能效低下，增加能耗。因此，在实施高效制冷机房深化设计的初期，有必要通过模拟分析辅助方法来计算建筑物的冷载荷变化。通过使用空调系统，可以逐月模拟制冷负荷。

　　1.2冷源“三大件”优化选择

　　**，制冷机组是制约整个高效制冷机房能源消耗的核心。根据制冷循环的基本理论，冷凝温度越低，压缩机功耗越小，制冷量越大，制冷效率越高，制冷温度越低。制冷主机需选用低冷却水温主机(30.5/35.5℃)。

　　第二，空调水循环泵的能耗占整个中央空调系统能耗的20%～25%左右。在满足最不利端冷需求的情况下，应尽可能降低空调水输送动力的能耗。空调水泵的效率与水泵的功率成正比，水泵的功率与水泵的扬程成正比，水泵的扬程与系统的内阻成正比。因此，为了提高空调水循环泵的效率，我们可以从降低空调水系统的阻力开始。空调水泵的扬程、流量等参数通常只有在整个高效机房项目的深化方案基本确定后才能最终确定，因为水泵参数应结合空调系统的管径、阀门数量、阀门的水阻、系统的水流、冷却塔的负荷和冷却塔的选择。

　　最终，根据以往的工程案例计算，保持制冷机组蒸发温度不变，冷凝温度每增加1℃，单位制冷能力消耗大约增加3%～4%，冷却系统的回水温度直接关系到制冷机组的COP值。因此，在选择冷却塔类型时，必须考虑一定的剩余量，但不能盲目增加冷却塔类型，增加项目初始投资成本。例如，当最不利的环境湿球温度为28℃时，常规制冷机房的冷却塔标准供水温度为37/32℃，高效制冷机房的冷却塔可以尽可能将冷却塔的供水温度降低到35.5/30.5℃。

　　空调水系统管网优化1.3

　　水冷制冷中央空调系统通常设置不同的供水回路，以满足终端冷却的需要。通过优化管道布局和直径，系统管网可以在同一供冷时间段保持水力平衡，保证并联回路之间的压力损失相对差额控制在15%以内，最不利端回路的水阻最小化。可以采取以下措施来降低水系统的阻力:

　　1.3.1选择低阻力阀门管件。

　　常规制冷机房在循环泵的进水端使用Y型过滤器，常见的Y型过滤器过滤面积小，阻力大。水压降低于2kPa的角形过滤器或篮式过滤器应优先。由于其形状特点，水平和垂直管道可以同时连接，节省了管道设计中的一个弯头及其水损。此外，常规蝶式止回阀也应调整为静音止回阀，其水压降低于2kPa。

　　1.3.二是低阻力管道优化。

　　如果空调水系统的管道流量不变，高效制冷机房的管道系统优化应采用支管和主管，尽量采用45。°～60°斜插连接进一步减少管道系统的水头损失。循环泵的出口与制冷机组的蒸发器和冷凝器的入口高度保持在同一水平线上。干管的水平方向应尽量减少直角弯头的使用，将直角弯头和直角三通改为顺水弯头或顺水三通，避免“马鞍形”管道，缩短管道路径。

　　2、BIM应用

　　高效制冷机房的管道往往比较复杂。BIM技术在高效制冷机房深化设计中的应用，是在相对有限的空间内更科学、更合理、更美观、更高效地布置各种机电专业管道，实际反映空间中设备、管道、桥梁的排列趋势，更好地指导现场施工人员操作，为施工现场合理安排施工顺序、优化施工方案提供技术依据，使各专业管道交叉有序，更好地协调施工现场。

　　与常规制冷机房相比，高效制冷机房的主管连接多为斜置，管道上有大量的传感器，包括许多精密传感器，如流量传感器、温度传感器和压力传感器，仅靠CAD二维软件是无法直观展示的。BIM模型不仅可以从多个角度精细展示管道布局、主要设备和管道的安装标高和管道之间的水平间距和定位尺寸，还可以准确检查各种传感器的安装空间。此外，还可以利用revit碰撞检测功能提前反馈不同专业管道、管道和建筑结构之间的交叉设置。