“高效机房” 可以说是近几年中央空调项目市场的第一大热词,高效机房运行对于节能降耗十分显著,而在整个行业都在向高效化发展的道路上,其又被赋予了更为浓重的色彩。

高效机房市场潜力
高效机房的概念来自海外,在美国、新加坡等对节能要求更高的国家率先兴起,近年来在国内暖通空调市场上,高效机房呈现出优秀的高效节能的特性,高效机房的概念和做法被越来越多的业内专业人士和业主认可,应用领域也越来越广泛。当前大多数制冷站综合能效SCOP≦3.0。以SCOP=3.0 为例:1)如果提升至新加坡节能标准SCOP=5.4,则节能率为44%;2)如果SCOP提升至6.0, 则节能率为50%。因此,能实现多大的节能率,取决于制冷站当前能效和目标能效的差距。

数据显示,在公共建筑中空调耗电量占建筑总耗电量的50%左右,而制冷机房系统(含冷水机组、水泵及冷却塔)又占空调系统的85%左右,可见制冷机房系统的节能潜力巨大。

打造高效机房成为中央空调系统节能的重点,也对降低建筑能耗发挥着重要的作用。因此“高效机房”的概念被提出,被业内一致认为是2021年乃至未来几年冷水机组发展的新趋势。
高效机房发展趋势
2019年,国家发改委等七部委联合印发《绿色高效制冷行动方案》。
双碳目标:2030年重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平;2060年清洁低碳安全高效的能源体系全面建立。

减排强度:到2060年几乎所有建筑都实现零碳排放,制冷能耗强度下降45%。
前景利好仍需努力
作为建筑节能的重点一环,中央空调如何通过技术实力实现最大程度的节能,是摆在行业面前的核心课题。面对制冷机房在国内中央空调市场现存的种种难题,可以通过一些改善型措施将高效机房的利好前景“变现”。

在国内统一的技术标准尚未正式发布前,“高效机房”的发展依然需要主流品牌根据自身技术能力进行多样化探索,在各个细分领域进行实践。值得期待的是,随着越来越多参与者的加入、政策越来越完善,高效机房建设的进程也必将越来越快、越来越好,我们为之期待的高校机房的“春天”也终将到来。
高效机房市场刚需
空调能耗是建筑能源消耗中最主要的组成部分,占50%左右,而传统中央空调并不能监测环境的变化而调节自身的能耗,会造成很多能源的浪费,可见空调节能空间之大。对于用能单位来说,安装高效机房将会产生最直接的经济效益。

中央空调机房设计只满足规范,实现功能,并未关注后期实际运行能效,操作复杂繁琐,对专业技术人员过度依赖,因此,高效机房势在必行。
常规中央空调机机房管理粗放,没有数据的支撑,疑难杂症没能从根本解决,维修维保不及时、不透明,设备常常带病工作,安装高效机房,一系列问题将迎刃而解。

同时,随着国家“3060”双碳目标的提出,碳减排工作将会是今后的一大趋势,涉及各政府部门、企事业单位,甚至关系到每一个个体。减少碳排放、实现对碳资产的科学精准管理,将是企业需要面对的课题,安装高效机房将是企业的不二之选。
如何赋能高效机房
智慧节能高效的高效机房解决方案解析

远程操作
高效机房可实现一键开关机、定时自动开关机。人工通常几小时完成的工作,高效机房在一分钟之内就可以完成,减轻操作人员工作负担,避免操作失误带来不可估量的损失
远程监控
常规中央空调机房使用人工24小时值守管理强度大,需要的人力资源多,支出成本高,高效机房只需供电联网,就可全天24小时对机房进行全面的远程监控管理,有效减轻员工工作强度,甚至可减少人员配置
数据记录
高效机房数据记录包括巡检记录、能耗记录、碳排放记录、历史数据等,实时了解空调系统运行情况,可以评估系统效率,及时发现问题
预警报警
高效机房通过智慧管控系统的神经网络系统,有自我学习、持续自主更新迭代功能,能对系统涉及的风险及时准确预测,对故障问题迅速定位,自动发出预警报警信号,大幅降低被动抢修率,有效避免突然的供冷中断给用冷单位带来的影响
自动调节
高效机房通过智慧管控系统利用大数据云算法优势,根据天气情况、人流状况、末端需求、设备状态等实时计算最佳运行策略,对中央空调机房系统的设备开机台数、运行功率、进出水温度、各水管流量等进行调节,使中央空调系统始终处于最佳运行状态
按需供冷
如遇特殊需求或特定场所对供冷有特定要求,高效机房可以在APP按需调配冷量,确保特定区域的冷量需求
高效机房收益
经济效益,省电省人工;社会效益,节能降碳;管理效益,智慧化管理
如何避免相关误区
当前建设高效机房是个热点,高效机房运行对于节能降耗十分显著,但是我们需要避免一些误区,结合几个实际案例,大致总结如下:
一、空调末端舒适性需保障
冷冻泵依据供回水压差来或温差来调节转速(频率),但设定值是很小的压差(如:50kPa)或很高的温差(如:8℃),这样会使冷冻泵大多数情况运行在小流量(低频),水泵的功率很小。同时由于流量小,冷机的制冷量也小,冷却水温升也小,冷却泵也可以降频(所以冷却泵的功率也小),从而使整个机房的能耗低,机房效率会很高。但忽视(或称牺牲)了供水流量品质,很有可能会影响空调末端的供冷能力;
冷冻水供水温度设定过高。提高冷冻水供水温度每提高1℃可有2~4%的冷机效率提高,但较高的供水温度会使空调末端的换热能力急剧下降,尤其是在高负荷天气。因此冷冻水供水温度可以在部分负荷时升高些,但一定要节制,避免末端供冷能力不足。
相关建议
小流量大温差可以提高水泵的输冷效率,但建议要有合理的变流量判断(判断末端供空调能力是否能够得到满足)。大流量小温差,水泵输冷效率虽然较低,但可最大程度上满足末端的空调水需求(在某些行业这点是最重要的)。
冷冻水的供水温度可以小范围变化,取决于空调负荷(或室外温度)。不建议12℃以上的供水温度,否则会降低供冷品质,较大影响末端的换热能力。
冷冻水供水流量、温度的改变必须要观察对全部空调末端的影响,它们是一个系统,不能分而治之。
二、供冷品质、连续性需保障
机房供冷品质是指冷冻水供水流量和温度,目的是为了满足空调末端的换热需求。
关于流量品质,由压差或温差来调节冷冻水泵的流量(转速),在第1节已提及。关于供水温度需要再强调一下,正常运行的空调系统希望供水温度是稳定的,在有些行业甚至希望是恒定的。因此供水温度的稳定性应该是评判机房运行是否正常的重要指标之一。

我们在不少项目中看到供水温度跳跃性很严重,一天内可以从7℃供水温度在多个时段跳跃到13、14℃,这说明冷机的加减机是有问题的,供水温度不稳定会严重影响末端的空调效果,这是我们不愿看到的,因此供水温度的稳定性更重要,其重要性应超过追求机房高效的重要性。
机房供冷的连续性也应该是评判机房运行是否正常的重要指标之一。
大型冷机(尤其是离心机)有各类保护,冷冻/冷却水流量、水质、制冷负荷、流量变化率、室外工况都可能触发冷机保护停机,在第一时间待命冷机能立即启动(通过自控),及时保障供冷的连续性也非常重要,尤其是一些微电子、数据中心行业、生物制药、化学/化工行业。
三、效率测量精度需保证
机房效率计算精度取决于冷冻水温度、流量和各设备有功功率测量精度。偏差率总体计算可根据以下公式:
根据我们的实践经验,当前热敏电阻式水温传感器的偏差在±0.2℃,以通常设计供回水温差在Δ5℃范围计算,±0.2℃偏差在该范围内,其偏差率达4%;

流量偏差率,由于目前项目中基本都是采用对夹式超声波流量计,其精度基本小于3%(管道振动、耦合剂、水中气泡、安装方式等影响);
有功功率,目前项目中对大型设备的电力测量基本都用智能电表,精度一般为0.5%(当然电流互感器的精度应该大于0.5%)。
按以上偏差率,代入公式(认为2个水温度传感器都为正向偏差率,故仅计算1个水温度传感器的偏差率),可计算出目前这种测量方式的误差率:(0.042+0.032+0.0052)0.5=5%
如一个机房的准确效率为4.5,但通过目前大多数的这样的测量仪表及方式,测量值可能是4.275~4.725。这样的误差率还是很大的,举个极端例子:对机房没有做任何整改,仅是更换了测量仪表,也许也可以从原先的测量值4.275提升显示为4.725,给人以机房效率显著提升的错觉。
相关建议
水温度传感器必须选择高精度的插入式传感器,精度在±0.1℃(即使这样,在Δ5℃范围内,偏差率也有2%),而且:1、必须选择供水、回水温度传感器同时为正偏差或负偏差的相同类型;2、必须校核精度(用高精度±0.1℃玻璃管式温度计、沸腾水、冰水混合物校核)。
流量计建议采用管道对夹法兰式电磁流量计,这种流量计精度可达0.2%,安装要求低、不受管道振动等影响,可长期使用精度不减。智能电表,要求精度至少在0.5%,电压、电流互感器的精度需在0.25%。
按以上精度选择的测量仪表,其总体精度为:2.1%。仍按机房效率4.5计算,其测量值将为4.4~4.6,这样就较为真实地表示了机房的准确效率了。
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