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【第五代高效机房来了】高效空调制冷机房的发展简述
发布于2022-12-06 15:36
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摘要：随着双碳战略的逐步推进，高效制冷空调机房的概念高频出现在行业交流中。现阶段高效空调制冷机房尚无明确定义，且缺少对本技术发展脉络的系统梳理。本文试图通过关键特征描述，对高效制冷空调机房节能技术发展阶段进行划分。
1、前言
2020年9月22日，中国在第75届联合国大会上正式提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。我国制定“双碳”目标是为了在促进经济高质量发展的同时，兼顾生态环境改善，以更低的能源消耗支撑我国经济社会发展和居民生活水平提高。
党的二十大报告提出：实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。完善能源消耗总量和强度调控，逐步转向碳排放总量和强度“双控”制度。
在这样一个历史性时期，作为公共建筑和工业生产中的能耗核心之一(根据2019年国家统计局数据：我国建筑总面积约726亿㎡，公共机构面积约占18%。但公共机构运行能耗占据全部建筑运行能耗的40%左右。其中不含供暖的空调能耗又占到公共建筑运行能耗的30-40%)，集中空调制冷机房能效的提升面临着前所未有的挑战和机遇，高效空调制冷机房系统解决方案也迎来了蓬勃发展。空调系统节能也从仅仅关注能耗降低的比例，转向用能总量降低和用能效率提升双控的阶段。
针对集中空调冷源系统，我国早期的节能工作主要是围绕设备节能展开，随着高效空调制冷机房技术不断升级，高效节能创新技术发展进入了快车道。不同于传统空调制冷机房，高效空调制冷机房更关注整体能效指标，不仅需要方案设计与产品选型相互匹配，还与安装、调适、运维的质量等因素密切相关。
经过多年的探索与实践，全行业在高效空调制冷机房领域积累了大量经验，取得了较为显著的工作成效，同时也有一些地方标准、团体标准对高效制冷机房的评定提出了具体的判定方法。但总体而言，高效空调制冷机房解决方案良莠不齐，对于这些解决方案，缺乏便于识别的技术特点。
2、阶段划分
中国电子节能技术协会暖通空调能力能效等级评定办公室的工作人员，通过走访业内知名企业，并与中天智汇郑丽军、华润置地赵小虎、丰调节能钱颖初、樊大连、江苏天纳阴长茂、费晟珏、河南冷博士马锦伟、亿联鑫车福亮、碳索能源马利英等多位有丰富实践经验的专家交流之后，针对高效空调制冷机房，试图按节能措施的种类和所覆盖工程环节的数量，借鉴通讯技术1G到6G的表述，把集中空调制冷机房节能技术发展的过程，大致分为六个阶段。
第一代节能技术（1G）设备节能阶段
围绕单个设备展开，主要是针对冷冻泵和冷却泵安装变频器，利用设计余量，直接手动设置运行频率，进行设备节能。
第二代节能技术（2G）群控节能阶段
通过一些简单的控制逻辑，来进行水泵的动态变频控制，试图用群控技术代替部分人工操作。
第三代节能技术（3G）机房整体节能阶段
关注点从单个设备节能延伸到机房整体节能，运用更先进的算法来进行自动控制。同时引入机房管道水力优化、冷却塔均匀布水、冷却塔可变流量、主机加减载、环境温度补偿、小球清洗等技术，在保证设备稳定运行的基础上，进行机房整体能效寻优，力争给用户交付一个无人值守的高效制冷机房。
第四代节能技术（4G）空调全系统的节能阶段
关注点从制冷机房节能到全系统节能。在第三代节能技术的基础上，重视优化末端水力平衡，控制上注重按需供给的流量与能量双变双控，做到全年自动化运行，给用户交付一个机房与末端都可以高效运行的自动化制冷系统。
第五代节能技术（5G）全生命周期高效的节能阶段
在第四代节能技术基础上，强化BIM数字化技术，重视调适（非调试）与运维，以数字为线索，将运维经验前馈至设计。从系统验收交付时的高效状态，延伸到全生命周期的高效，从高效走向持续高效。第五代高效空调制冷机房技术，关注延续性的全年能效指标。不仅基于全年负荷特性进行设备选型优化，还包括利用 BIM技术，进行精细化制图设计、施工、调适及运维，在全生命周期内形成闭环管理。交付用户一个可靠、安全、经济、低维护成本的高效制冷使用环境。
第六代（6G）技术目前还在研究与探索阶段
比如与虚拟电厂技术结合，利用系统热惰性，在保证舒适性与经济性的同时，进行需求侧响应等。
3、案例调研
暖通空调能力能效等级评定办公室，目前对多个高效机房案例进行了调研，发现河南信阳信合万达广场商业综合体项目、浙江杭州中天银座办公楼项目、华润置地南京万象天地商业综合体项目中，对高效空调制冷机房技术的应用，都已经发展到了第四代，同时也具备了BIM等第五代的特征。但是否能够有效的实现持续高效，还需要有更长时间的监测数据来体现。
华润置地南京万象天地商业综合体项目中▼
通过与以上项目的能效责任主体单位交流，大家一致表示，高效空调集中空调系统的发展不仅是技术的问题，更是管理模式转变的问题。
实现前三代的节能技术，只需要引入一个节能公司就可以完成。但要想取得第四代和第五代的效果，就必须在空调项目实施过程中，打破目前设计、顾问、招采、安装、监理、运维等环节各自为政，均不对能效负责的现状。由业主选择或引入一个“能效责任主体单位”，对项目最后的能效结果负责，并且要责、权、利相匹配。
4、结语
从目前一个项目中各环节的营业额权重分配和技术能力来看，安装公司是最有条件成为“能效责任主体单位”身份的。但安装公司在没有增加效益的前提下，很难有动力去自我挑战，给自己找“麻烦”。因此需要业主方给予足够的重视，不仅要在招标文件中明确“年能效比指标”，而且明确、细化验收流程。同时要在招标环节和中标价格上做出一定的倾斜，这样才可能得到一个真正持续高效的“5G”空调制冷系统。
参考文献
1、徐伟. 中国高效空调制冷机房发展研究报告（2021）[R]. 北京：中国建筑工业出版社 2022：1-23
2、清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报告2022（公共建筑专题）[M]. 北京：中国建筑工业出版社 2022:19
1、前言
2020年9月22日，中国在第75届联合国大会上正式提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。我国制定“双碳”目标是为了在促进经济高质量发展的同时，兼顾生态环境改善，以更低的能源消耗支撑我国经济社会发展和居民生活水平提高。
党的二十大报告提出：实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。完善能源消耗总量和强度调控，逐步转向碳排放总量和强度“双控”制度。
在这样一个历史性时期，作为公共建筑和工业生产中的能耗核心之一(根据2019年国家统计局数据：我国建筑总面积约726亿㎡，公共机构面积约占18%。但公共机构运行能耗占据全部建筑运行能耗的40%左右。其中不含供暖的空调能耗又占到公共建筑运行能耗的30-40%)，集中空调制冷机房能效的提升面临着前所未有的挑战和机遇，高效空调制冷机房系统解决方案也迎来了蓬勃发展。空调系统节能也从仅仅关注能耗降低的比例，转向用能总量降低和用能效率提升双控的阶段。
针对集中空调冷源系统，我国早期的节能工作主要是围绕设备节能展开，随着高效空调制冷机房技术不断升级，高效节能创新技术发展进入了快车道。不同于传统空调制冷机房，高效空调制冷机房更关注整体能效指标，不仅需要方案设计与产品选型相互匹配，还与安装、调适、运维的质量等因素密切相关。
经过多年的探索与实践，全行业在高效空调制冷机房领域积累了大量经验，取得了较为显著的工作成效，同时也有一些地方标准、团体标准对高效制冷机房的评定提出了具体的判定方法。但总体而言，高效空调制冷机房解决方案良莠不齐，对于这些解决方案，缺乏便于识别的技术特点。
2、阶段划分
中国电子节能技术协会暖通空调能力能效等级评定办公室的工作人员，通过走访业内知名企业，并与中天智汇郑丽军、华润置地赵小虎、丰调节能钱颖初、樊大连、江苏天纳阴长茂、费晟珏、河南冷博士马锦伟、亿联鑫车福亮、碳索能源马利英等多位有丰富实践经验的专家交流之后，针对高效空调制冷机房，试图按节能措施的种类和所覆盖工程环节的数量，借鉴通讯技术1G到6G的表述，把集中空调制冷机房节能技术发展的过程，大致分为六个阶段。
第一代节能技术（1G）设备节能阶段
围绕单个设备展开，主要是针对冷冻泵和冷却泵安装变频器，利用设计余量，直接手动设置运行频率，进行设备节能。
第二代节能技术（2G）群控节能阶段
通过一些简单的控制逻辑，来进行水泵的动态变频控制，试图用群控技术代替部分人工操作。
第三代节能技术（3G）机房整体节能阶段
关注点从单个设备节能延伸到机房整体节能，运用更先进的算法来进行自动控制。同时引入机房管道水力优化、冷却塔均匀布水、冷却塔可变流量、主机加减载、环境温度补偿、小球清洗等技术，在保证设备稳定运行的基础上，进行机房整体能效寻优，力争给用户交付一个无人值守的高效制冷机房。
第四代节能技术（4G）空调全系统的节能阶段
关注点从制冷机房节能到全系统节能。在第三代节能技术的基础上，重视优化末端水力平衡，控制上注重按需供给的流量与能量双变双控，做到全年自动化运行，给用户交付一个机房与末端都可以高效运行的自动化制冷系统。
第五代节能技术（5G）全生命周期高效的节能阶段
在第四代节能技术基础上，强化BIM数字化技术，重视调适（非调试）与运维，以数字为线索，将运维经验前馈至设计。从系统验收交付时的高效状态，延伸到全生命周期的高效，从高效走向持续高效。第五代高效空调制冷机房技术，关注延续性的全年能效指标。不仅基于全年负荷特性进行设备选型优化，还包括利用 BIM技术，进行精细化制图设计、施工、调适及运维，在全生命周期内形成闭环管理。交付用户一个可靠、安全、经济、低维护成本的高效制冷使用环境。
第六代（6G）技术目前还在研究与探索阶段
比如与虚拟电厂技术结合，利用系统热惰性，在保证舒适性与经济性的同时，进行需求侧响应等。
3、案例调研
暖通空调能力能效等级评定办公室，目前对多个高效机房案例进行了调研，发现河南信阳信合万达广场商业综合体项目、浙江杭州中天银座办公楼项目、华润置地南京万象天地商业综合体项目中，对高效空调制冷机房技术的应用，都已经发展到了第四代，同时也具备了BIM等第五代的特征。但是否能够有效的实现持续高效，还需要有更长时间的监测数据来体现。
河南信阳信合万达广场商业综合体项目
华润置地南京万象天地商业综合体项目中▼
通过与以上项目的能效责任主体单位交流，大家一致表示，高效空调集中空调系统的发展不仅是技术的问题，更是管理模式转变的问题。
实现前三代的节能技术，只需要引入一个节能公司就可以完成。但要想取得第四代和第五代的效果，就必须在空调项目实施过程中，打破目前设计、顾问、招采、安装、监理、运维等环节各自为政，均不对能效负责的现状。由业主选择或引入一个“能效责任主体单位”，对项目最后的能效结果负责，并且要责、权、利相匹配。
4、结语
从目前一个项目中各环节的营业额权重分配和技术能力来看，安装公司是最有条件成为“能效责任主体单位”身份的。但安装公司在没有增加效益的前提下，很难有动力去自我挑战，给自己找“麻烦”。因此需要业主方给予足够的重视，不仅要在招标文件中明确“年能效比指标”，而且明确、细化验收流程。同时要在招标环节和中标价格上做出一定的倾斜，这样才可能得到一个真正持续高效的“5G”空调制冷系统。
参考文献
1、徐伟. 中国高效空调制冷机房发展研究报告（2021）[R]. 北京：中国建筑工业出版社 2022：1-23
2、清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报告2022（公共建筑专题）[M]. 北京：中国建筑工业出版社 2022:19
