中央空調(diào)安裝在提供舒適溫度的同時，也成為了建筑中的能耗大戶。以空調(diào)使用需求較多的上海地區(qū)為例，對于采用集中空調(diào)安裝的公共建筑中，集中空調(diào)安裝的能耗占建筑總能耗的30%～60%。中央空調(diào)安裝的冷源部分（主機+冷凍水泵+冷卻水泵+冷卻塔）能耗占集中空調(diào)安裝能耗的60%～90%。在商業(yè)建筑中，冷源部分的能耗占建筑總能耗的18%～54%。

部分建筑制冷機房能效COP實測全年平均2.5～3.0；部分建筑甚至低于1.5；集中空調(diào)安裝的制冷機房安裝能效>5.0為高效機房，現(xiàn)有設計的集中空調(diào)安裝的制冷機房安裝能效大多不超過3，經(jīng)高能效優(yōu)化改造后，集中空調(diào)安裝的制冷機房安裝能效從3.0提升到5.0，集中空調(diào)安裝的制冷機房安裝能效提高66.6%，建筑能耗降低可高達22%。因此，提升集中空調(diào)制冷機房安裝的能源利用效率對提高建筑 的能效水平，實現(xiàn)建筑節(jié)能，有顯著的作用。

在了解建筑負荷特性的基礎上，通過合理選用暖通設備、優(yōu)化水安裝設計，并在自控安裝的控制下，以滿足室內(nèi)設計要求為前提，實現(xiàn)較高的安裝年運行效率滿足超高效中央空調(diào)安裝全年平均能效超過5.0的效果。

超高效中央空調(diào)安裝需要一站式解決方案和服務，其高能效結(jié)果的達成需要從設計、安裝、運維全程進行精細化把關和服務。以下將對超高效中央空調(diào)安裝集成解決方案的4步驟：1）超高效中央空調(diào)安裝的精細化設計；2）BIM精細化制圖及安裝督導；3）M-BMS多智能體自適應節(jié)能控制安裝的精細化監(jiān)控；4）暖通及自控安裝的精細化運行調(diào)試及優(yōu)化進行詳細探討。

1  超高效中央空調(diào)安裝的精細化設計

1.1  全年負荷模擬

目前能耗高的公共建筑空調(diào)安裝中，大部分是由于設計方案的“先天不足”所造成的，如冷熱源方式選擇不當，冷凍機和水泵等容量選型偏大，在設計方案中留下了一系列的隱患，導致空調(diào)安裝在實際運行中能效較低，能耗增大。并且這些問題很難在建成使用后通過調(diào)節(jié)或簡單改造就能解決，由此給空調(diào)安裝節(jié)能運行和實現(xiàn)高能效帶來極大的困難。因此，對設計方案階段進行嚴格審查，并要求采用全工況，全過程的模擬分析輔助方法計算建筑冷負荷分析，減少和避免由于設計不當導致建筑高能耗。

根據(jù)建筑數(shù)據(jù)及暖通規(guī)范要求，通過運用空調(diào)安裝模擬軟件對建筑物負荷逐時、逐日、逐月的計算可獲取全年8 760個小時的準確制冷總負荷、最小制冷負荷，詳細的建筑物日負荷變化規(guī)律和年負荷變化規(guī)律。剔除設計選型余量、實現(xiàn)精細化設計、設備精細化選型、精確控制并針對整個空調(diào)安裝及安裝中各個部件提出改善及優(yōu)化策略。

1.2  空調(diào)水安裝優(yōu)化設計

1.2.1  中央空調(diào)設備優(yōu)化選型

通過對全年逐時能耗進行詳細計算、分析，結(jié)合不同負荷下的設備運行策略，選出最佳的設備選型。

1.2.1.1  主機優(yōu)化

根據(jù)設計院提供的設計負荷及業(yè)主提供的設備使用規(guī)律進行全年逐時冷負荷需求，模型進行分析，結(jié)合空調(diào)安裝群控設備運行策略，選取綜合能效最佳主機形式及組合。通常會選用大溫差，三流程蒸發(fā)器的雙一級能效變頻直驅(qū)主機，冷凝器選用二流程并自帶膠球清洗端蓋，保證常年自清洗達到全周期能效保持的效果。

1.2.1.2  水泵優(yōu)化

中央空調(diào)水安裝輸送動力能耗占整個空調(diào)安裝能耗的20%左右，應盡量減少中央空調(diào)安裝輸送動力能耗。水泵優(yōu)化可采取以下主要措施：

1）優(yōu)化水泵揚程選型：中央空調(diào)水安裝最不利環(huán)路阻力加上機房各設備阻力之和作為確定水泵揚程的依據(jù)，故千方百計地縮小最不利環(huán)路的長度，選擇低阻力閥門閥件或增大管徑，能將水泵揚程縮小下來。

2）降低冷卻塔塔體揚程：冷卻塔頂部進水管與集水盤液面高度之差即塔體揚程的大小，直接影響到水泵的揚程，因此盡量選用塔體揚程小的產(chǎn)品。

1.2.1.3  冷卻塔性能優(yōu)化

根據(jù)測算，冷凝溫度每增加 1 ℃，單位制冷量的耗功率約增加2%～3%。因此，降低冷卻安裝供回水溫度，能顯著提高冷水機組COP值。但為達到此目的，需采取以下措施:

1）提高冷凝器冷卻水側(cè)的放熱系數(shù)：提高放熱系數(shù)的有效途徑是減小水側(cè)的污垢熱阻，對冷卻水補水進行有效的處理。

2）增大冷卻塔的型號：考慮一定量的富余系數(shù)，根據(jù)項目當?shù)刈畈焕m當增大冷卻塔型號，力爭將冷卻塔設計工況逼近度降低至3 ℃以下。

1.2.1.4  冷凍水大溫差及末端組空優(yōu)化

目前常規(guī)中央空調(diào)冷凍水安裝采用5 ℃溫差設計，高能效機房一般采用不低于7 ℃的大溫差設計，可降低水泵運行費用。為適應大溫差工況，末端選型加大，能夠適應更寬的輸出能力要求，在負荷變高甚至超過設計最大負荷的情況下也可以輕松適應該負荷，同時因為應對大小負荷都游刃有余，真正可以通過提高出水溫度和降低風機風量來進行節(jié)能。

1.2.2  空調(diào)管網(wǎng)優(yōu)化選型

首先，需要將具有相同使用時間和相同使用負荷規(guī)律的末端用同一組管網(wǎng)進行連接，盡量減少不同管道之間的相互影響。在此基礎上，由于水泵功率與揚程成正比關系，因此降低水安裝阻力是降低水輸送動力的有效途徑，建議采取以下主要措施。

1.2.2.1  選擇低阻力閥件

1）過濾器：市場上供應的Y型水過濾器過濾面積小，阻力較大，一般為1～3 m。應優(yōu)先選用水阻小于0.3 m籃式過濾器。還可以選擇直角式過濾器，安裝在水泵入口，可以連接水平管和豎向管道，節(jié)省一個彎頭及其阻力損失。

2）止回閥：目前市場常用的蝶式止回閥，阻力較大，一般為1～2 m，應優(yōu)先選用水阻小于0.3 m的靜音式止回閥。

1.2.2.2  管網(wǎng)低阻力優(yōu)化

通過將水泵進出水口高度與主機進出口置平，可以減少管路彎頭，將主機與水泵水平對接，直進直出，可以減少彎頭。如將水泵入口處彎頭改為直角式過濾器，或取消設計落地式分集水器則還可以減少彎頭。機房內(nèi)水管路設置彎頭時應盡量設置順水彎頭，阻力可以降低50%。

1.2.2.3  空調(diào)水安裝仿真建模

暖通空調(diào)安裝一般都是由許多的管路、設備等器件通過各種不同的連接方式組合在一起，形成一個網(wǎng)絡。在整個網(wǎng)絡中，各部分之間相互獨立而又相互影響，它們各自的物理參數(shù)不能夠單獨求解得到，需要對整個網(wǎng)路中的所有物理量進行聯(lián)立求解。通過管網(wǎng)建模仿真軟件，對于較復雜的安裝能夠快速有效的建立精確的安裝模型，并進行完備的分析。通過管道參數(shù)、阻力元件設定，主機、末端設備動態(tài)水阻曲線設定，在給定設計流量下，模擬該流量下的安裝總壓降，為水泵選型提供依據(jù)。在變流量工況下分別計算10%～100%工況下的水泵揚程，并輸出安裝所有設備的模擬參數(shù)，包括流量、流速、壓降等。

1.3  全年變負荷工況能效計算

前文所述已對冷水機組主機、各水泵、冷卻塔、末端、管網(wǎng)等進行了優(yōu)化，目的即為實現(xiàn)制冷機房全年綜合能效比不低于5.0，中央空調(diào)安裝是一個龐大而又復雜的安裝工程，各安裝設備之間相互聯(lián)系、相互影響。建筑環(huán)境由室外氣象條件、室內(nèi)外的通風狀況、室內(nèi)各種熱源的發(fā)熱狀況等因素所決定。建筑環(huán)境控制安裝的運行也必須隨著建筑環(huán)境的變化而不斷的進行響應調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)既滿足室內(nèi)舒適性又滿足其他要求的建筑環(huán)境。由于建筑環(huán)境的變化是由多種因素所決定的一個復雜過程，只有通過計算機的模擬計算的方法才能有效地對建筑全年能效進行計算。模擬計算按某實際高效空調(diào)安裝設計工況冷凍出水9 ℃/16 ℃（末端按此大溫差進行選型），設計工況冷卻水溫度31 ℃/36 ℃（廣州設計工況）及變冷卻水工況，對不同負荷率下制冷機房安裝能效進行計算，從而得到全年平均制冷機房安裝能效預測值不低于5.0。

2  BIM精細化制圖及安裝督導

超高效冷源安裝機房管道往往比較復雜，BIM技術在超高效中央空調(diào)安裝深化設計中的應用，可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設計中的問題，使設計思路能詳盡地表達給建設項目相關的各個單位，提高溝通效率，為機房的管線設計和安裝帶來了極大的便利。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）三維可視化及精確定位：對于傳統(tǒng)機房而言，管道橫平豎直，利用CAD軟件可以表達出管道的走位。而超高效機房安裝，管道往往帶有傾斜角度，利用二維軟件無法清晰表達。BIM模型可以展現(xiàn)出二維安裝圖上看不到的問題。利用軟件的碰撞維護功能，將管線之間及管線結(jié)構(gòu)之間碰撞問題盡早地反饋出來，大幅度提高安裝的生產(chǎn)效率，避免了由安裝協(xié)調(diào)和返工造成的成本增加與工期延誤。

2）設備參數(shù)復計算：在超高效中央空調(diào)安裝安裝過程中，由于對管線進行了深化設計以及路線調(diào)整，在此過程會增加或減少部分管線長度和彎頭數(shù)量，對原有安裝阻力參數(shù)產(chǎn)生一定的影響。采用BIM技術后，軟件根據(jù)BIM模型及設備與管道的參數(shù)可以對能耗及流量等進行智能模擬，模擬結(jié)果與BIM模型實時關聯(lián)，為設備參數(shù)的選擇提供一定的參考。

3）傳感器的定位：在超高效中央空調(diào)安裝中需要安裝的傳感器數(shù)量較多，包括管道水流溫度、壓力、流量等傳感器。若按照常規(guī)做法，在管道安裝完之后自控工程師再到現(xiàn)場定位，經(jīng)常出現(xiàn)在不到十米長的管道上同時安裝多種傳感器，導致傳感器安裝空間、位置不滿足規(guī)范要求，在后續(xù)運行中采集的數(shù)據(jù)有較大誤差。采用BIM技術可以在圖紙上精確定位傳感器，提前判斷安裝空間及位置能否滿足要求，若不滿足及時調(diào)整管路安裝，保證自控傳感器的順利安裝，為后續(xù)精確的數(shù)據(jù)采集提供保障。

3  M-BMS多智能體自適應節(jié)能控制安裝的精細化監(jiān)控

為了充分發(fā)揮暖通空調(diào)安裝在不同部分負荷時的最優(yōu)能效，經(jīng)過精細化設計的空調(diào)安裝采用了M-BMS多智能體自適應節(jié)能控制安裝可以達到全年集中空調(diào)安裝的制冷機房安裝能效超過一級能效的運行效果。該安裝將傳統(tǒng)中央空調(diào)集中式控制安裝中將各類設備進行控制邏輯解耦并分散為多個獨立的控制模塊。各模塊內(nèi)部通過自適應算法按效率最高進行控制，各個模塊互不干涉，獨立控制，形成整體的高能效解決方案。

多智能體自適應節(jié)能控制安裝的多智能體是一定數(shù)量的自主個體通過相互合作和自組織，在集體層面上呈現(xiàn)出有序的協(xié)同運動和行為。在這一安裝中所有的單元（子安裝）都是獨立平等的，它們之間不存在任何隸屬關系。各個單元都能獨立完成各自的任務而不受其他單元的干預。同時各個單元之間也能協(xié)調(diào)工作來實現(xiàn)整個安裝的運行。

M-BMS多智能體自適應節(jié)能控制安裝，由主機綜合節(jié)能控制安裝，水泵智能節(jié)能控制安裝，冷卻塔智能節(jié)能控制安裝，末端智能節(jié)能控制安裝等模塊以多智能體形式自協(xié)調(diào)形成一個統(tǒng)一的整體。硬件形式可以按模塊組合類型和數(shù)量不同，適用于不同形式的機房安裝，同時，也適用于強弱電一體解決方案和弱電+強電解決方案，并且可以與云端進行實時交互，在云端獲得可以使整體運行效果發(fā)揮更好的參數(shù)優(yōu)化設定及能效維護和分析。如果某一個設備出現(xiàn)故障，也可以通過智能識別禁止開啟有故障的設備，而用其他設備代償運行。

M-BMS多智能體自適應節(jié)能控制安裝，在現(xiàn)場用通訊線纜與冷凍水泵控制柜、冷卻水泵控制柜、冷卻塔控制柜、末端控制柜連接。通過安裝監(jiān)控數(shù)據(jù)對空調(diào)安裝負荷、冷卻安裝負荷情況進行智能評估，并根據(jù)空調(diào)水供回水溫度、冷卻水供回水溫度及安裝壓力等參數(shù)控制空調(diào)水泵和冷卻水泵、風機及相應閥門的節(jié)能運行。

主機綜合節(jié)能控制安裝模塊將根據(jù)建筑負荷實時變化，使空調(diào)主機自動調(diào)整空調(diào)組合及輸出負荷從而控制空調(diào)水安裝冷熱量的質(zhì)/量，從而使空調(diào)主機在高能效狀態(tài)運行，同時確保冷凍水泵、冷卻水泵處于低能耗狀態(tài)，確保安裝性能系數(shù)最高（即安裝整體能耗最低）。

水泵智能節(jié)能控制安裝模塊通過變頻器柔性啟動水泵，水泵起動后，按控制器輸出的控制參數(shù)值，實現(xiàn)最優(yōu)效率加減載，并調(diào)節(jié)各水泵變頻器的輸出頻率，控制水泵的轉(zhuǎn)速。冷凍水泵組將使安裝在保證末端空調(diào)用戶的舒適度的同時，可實現(xiàn)安裝最大限度的節(jié)能。冷卻水泵組將使冷卻傳輸系數(shù)達到最優(yōu)值。

冷卻塔智能節(jié)能控制安裝模塊通過依據(jù)所采集的實時氣象數(shù)據(jù)及安裝的歷史運行數(shù)據(jù)計算出最佳冷卻水溫度，并與維護到的實際參數(shù)作比較，根據(jù)其偏差值控制冷卻風機的啟停和變速運行，從而改變冷卻塔的散熱量，使冷卻水安裝的回水溫度趨于最優(yōu)值。

末端智能節(jié)能控制安裝，通過室內(nèi)溫濕度可以進行模塊內(nèi)部的調(diào)節(jié)送風溫度，水閥開度及風機頻率，在保證末端舒適度的前提下，使供冷量與需求相匹配，最大限度地降低風機能耗。

本安裝對機房內(nèi)空調(diào)安裝的設備實行實時、全天候的自動監(jiān)測和控制。并同時收集、記錄、保存及分析管理安裝運行的重要信息和數(shù)據(jù)，通過對安裝負荷的準確預測，實現(xiàn)對中央空調(diào)設備、空調(diào)水泵、冷卻水泵、冷卻風機自律協(xié)調(diào)一體化的同步控制，從而實現(xiàn)中央空調(diào)安裝中，空調(diào)主機、空調(diào)水泵、冷卻水泵、冷卻風機等主要能耗設備的智能、節(jié)能運行，達到提高能源效率，滿足室內(nèi)環(huán)境需求的同時，節(jié)省能源，節(jié)省人力，延長設備使用壽命，最大限度降低設備壽命周期的費用。

4  暖通及自控安裝的精細化運行調(diào)試及優(yōu)化

4.1  空調(diào)設備精細化調(diào)試

根據(jù)高效機房深化設計的效率目標及運行要求，實施精細化調(diào)試、診斷、分析報告工作。

4.1.1  主機的精細化調(diào)試

冷水主機完成主機運行調(diào)試工作，提供調(diào)試報告、最佳部分負荷率電子表格或曲線，最大及最小冷凍、冷卻水流量工況，最高及最低的冷卻水進水溫度、冷凍水出水溫度工況下的主機能效狀態(tài)，確定每臺主機的最佳效率運行負荷段。并出具冷水主機的診斷、分析報告。

4.1.2  冷凍、冷卻水泵的精細化調(diào)試

根據(jù)優(yōu)化后的機房平面布局和管網(wǎng)設計圖紙、采購設備的技術參數(shù)，進行精確計算比較，測試確定全部水泵的最佳運行技術參數(shù)。并出具水泵的診斷、分析報告。

4.1.3  冷卻塔的精細化調(diào)試

根據(jù)冷水主機的最佳部分負荷率電子表格或曲線，測試出不同負荷段的冷卻塔運行臺數(shù)及冷卻效果。并出具冷卻塔的診斷、分析報告。

4.1.4  冷源機房安裝的精細化調(diào)試

在機房安裝內(nèi)的所有設備完成單設備精細化調(diào)試工作后進行，冷源機房安裝全部啟動，測試每臺設備在各個負荷段的協(xié)同運行性能參數(shù)在最優(yōu)效率點。并出具冷源機房安裝的診斷、分析報告。

4.1.5  末端安裝診斷、分析

當機房冷源安裝精細化調(diào)試完成后，冷凍水供水溫度達到設計值±0.5 ℃條件下，末端安裝滿負荷及部分負荷運行的條件下，冷凍水主管供回溫差≥設計溫差-0.5 ℃，確定末端安裝在不同的負荷段運行，冷凍水供回水溫差均可以達到≥設計溫差-0.5 ℃，并出具末端安裝診斷、分析報告。

4.2  節(jié)能控制安裝調(diào)試

在完成機房暖通安裝的精細化調(diào)試工作后，進行節(jié)能控制安裝的半自動、全自動運行模式調(diào)試工作。

4.2.1  傳感器校正

根據(jù)傳感器技術要求數(shù)據(jù)，對安裝內(nèi)的溫度、流量等傳感器進行校正，以達到技術文件要求為目標。

4.2.2  半自動模式調(diào)試

單機組自動運行模式，一鍵啟動機組，機組內(nèi)的冷卻、冷凍水泵、電動閥門、冷卻塔自動聯(lián)鎖運行，自控安裝自動調(diào)節(jié)冷凍、冷卻水泵流量，實現(xiàn)單機組高效運行。

4.2.3  全自動模式調(diào)試

4.2.3.1  主機的優(yōu)化控制

根據(jù)最佳部分負荷率電子表格或曲線，對應冷卻水的進水溫度及冷凍水出水溫度設定值確定機組的最佳負荷值。根據(jù)末端負荷實測需求，計算需要投入的機組規(guī)格和臺數(shù)，實現(xiàn)最優(yōu)臺數(shù)控制。

4.2.3.2  冷凍水泵的變頻控制

根據(jù)實測末端冷凍水流量需求、最不利環(huán)路的壓差變化和冷凍水進出水溫差變化，精確控制流量分配和水泵的運行頻率，確保冷凍水的供回水溫差大于或等于設計值，杜絕大流量小溫差的不節(jié)能現(xiàn)象。

4.2.3.3  冷卻水泵的變頻控制

根據(jù)實測水流量需求和冷卻水進出水溫差變化精確控制冷水主機并聯(lián)回路的動態(tài)壓力平衡和水泵運行頻率，確保冷卻水的供回水溫差不小于設計值，杜絕大流量小溫差的不節(jié)能現(xiàn)象，并能保證冷水主機在最高效率區(qū)間運行。

4.2.3.4  冷卻塔自控安裝調(diào)試

根據(jù)實測冷卻水流量自動控制投入運行的冷卻塔臺數(shù)；根據(jù)出水溫度與室外濕球溫度的差值變化控制風機的運行頻率，確保逼近度在合理水平。

超高效中央空調(diào)安裝高能效結(jié)果的達成需要從設計、安裝、運維全程進行精細化把關和服務，做到超高效中央空調(diào)安裝的精細化設計，BIM精細化制圖及安裝督導，M-BMS多智能體自適應節(jié)能控制安裝的精細化監(jiān)控，暖通及自控安裝的精細化運行調(diào)試及優(yōu)化。傳統(tǒng)的商業(yè)模式在建設機房的時候涉及到多個設備供應商，設計院，機電安裝公司，調(diào)試公司及監(jiān)理等多個對接方。項目的達成需要過多不同分散責任主體的配合，設計深化不到位，安裝選型配置方案不夠完善，設計和現(xiàn)場安裝上通常會脫節(jié)，沒有人從整體去管理和把控，所以最終得不到很好的效果。

而作為提供中央空調(diào)安裝核心的主機廠家可以從冷量的生產(chǎn)源頭出發(fā)對安裝進行全面的優(yōu)化，提供深化優(yōu)化后的安裝級解決方案，將M-BMS多智能體自適應節(jié)能控制安裝融合在經(jīng)過精細化設計及調(diào)試后的高效暖通空調(diào)安裝中，使暖通與自控無縫集成，智能化節(jié)能運行，保障項目全年集中空調(diào)安裝的制冷機房安裝能效實現(xiàn)超過一級能效的超高效運行效果。