時(shí)代背景

　　在全球碳中和浪潮下，建筑領(lǐng)域的節(jié)能降碳已成為國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的核心環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)建筑運(yùn)維階段碳排放占全行業(yè)20%以上，其中空調(diào)系統(tǒng)碳排放量占建筑運(yùn)行階段碳排放的50%以上，而制冷機(jī)房作為空調(diào)系統(tǒng)的核心耗能單元，其能效水平直接決定了建筑節(jié)能的成敗。

　　國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、市場(chǎng)監(jiān)管總局、國(guó)管局于2019年6月13日印發(fā)實(shí)施的《綠色高效制冷行動(dòng)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(biāo)，高效制冷機(jī)房已成為行業(yè)轉(zhuǎn)型的必然選擇。

　　本文將系統(tǒng)梳理高效制冷機(jī)房的核心定義、技術(shù)體系、國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)及未來(lái)趨勢(shì)，為行業(yè)實(shí)踐提供參考。

　　國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展及對(duì)比

　　在制冷機(jī)房能效研究中，美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)通過(guò)調(diào)研大量的公共建筑、工業(yè)建筑的實(shí)際案例，于2001年9月在全球率先提出制冷機(jī)房系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)指標(biāo)，并定義了冷水機(jī)組綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)、冷機(jī)能效比和水系統(tǒng)運(yùn)行輸送效率等，開(kāi)創(chuàng)了高效空調(diào)制冷機(jī)房規(guī)范化建設(shè)的先河，詳見(jiàn)ASHRAE 189.1-2014《高性能綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。

　　該標(biāo)準(zhǔn)率先定義了冷水機(jī)組綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)（IPLV）、水系統(tǒng)輸送效率等指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)全生命周期能效評(píng)價(jià)。

　　美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步細(xì)化了能效分級(jí)：EERa＞5.0為高效機(jī)房，3.5~5.0為一般機(jī)房，＜3.5則為需改造機(jī)房。

　　新加坡建筑學(xué)院BCA（AcademyoftheBuiltEnviron-ment)在2016年提出《空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行規(guī)范》，其中規(guī)定在新建的建筑中,當(dāng)建筑面積大于5000m3則必須設(shè)計(jì)為綠色建筑，并規(guī)定新建建筑制冷機(jī)房能效比需大于4.4，并按制冷量（500冷噸為界）設(shè)定分級(jí)限值，體現(xiàn)了對(duì)大型建筑的嚴(yán)格要求。

新加坡高效制冷機(jī)房指標(biāo)與分級(jí)

　　日本在2013年對(duì)居住建筑和公共建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整合，推出了《建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)2013》，定義了空調(diào)系統(tǒng)能耗系CEC(CoefficientofEnergyConsumption)對(duì)公共建筑空調(diào)系統(tǒng)的能效進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)價(jià)，即空調(diào)系統(tǒng)全年耗電量與全年空調(diào)負(fù)荷的比值，該指標(biāo)與制冷機(jī)房能效比的內(nèi)涵一致?

　　我國(guó)高效制冷機(jī)房現(xiàn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要包括地方標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)兩類(lèi)，目前尚無(wú)國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)?

　　廣東作為科技創(chuàng)新最活躍的地區(qū)之一，在2017年率先推出了地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T15-129-2017《集中空調(diào)制冷機(jī)房系統(tǒng)能效監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，從實(shí)際運(yùn)行效果出發(fā)，構(gòu)建了高效空調(diào)制冷機(jī)房的評(píng)價(jià)等級(jí)劃分、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及方法，明確指出最高等級(jí)的高效空調(diào)制冷機(jī)房冷源系統(tǒng)能效比應(yīng)該不低于5.0，為我國(guó)高效機(jī)房的推廣起到了率先示范和風(fēng)向指引作用。

　　廣東高效制冷機(jī)房指標(biāo)與分級(jí)

　　團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CECS1012-2022將機(jī)房能效分為三級(jí)（1級(jí)EERa≥6.0，3級(jí)≥5.0），T/CECA20026-2023則引入“設(shè)計(jì)能效比”與“運(yùn)行能效比”雙指標(biāo)，覆蓋全生命周期評(píng)價(jià)。

　　對(duì)比可見(jiàn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)更注重系統(tǒng)性和精細(xì)化，而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)仍在追趕中——現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)多聚焦制冷系統(tǒng)，對(duì)制熱、蒸發(fā)冷等形式覆蓋不足，且缺乏全國(guó)統(tǒng)一的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，這成為制約高效機(jī)房推廣的瓶頸。

　　國(guó)內(nèi)外高效制冷機(jī)房現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)

　　各標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

　　行業(yè)現(xiàn)狀，改善能效的技術(shù)路徑

　　我國(guó)制冷機(jī)房能效現(xiàn)狀不容樂(lè)觀——清華大學(xué)調(diào)研顯示，國(guó)內(nèi)67個(gè)城市的制冷機(jī)房綜合能效普遍低于4.0，75%的機(jī)房能效處于ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)的“需改造”區(qū)間，與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)水平差距顯著。這種差距既源于技術(shù)應(yīng)用的不足，也反映了標(biāo)準(zhǔn)體系的不完善，凸顯了發(fā)展高效制冷機(jī)房的緊迫性。

　　高效制冷機(jī)房并非簡(jiǎn)單的設(shè)備堆砌，而是以系統(tǒng)綜合能效為核心的整體解決方案。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行主流標(biāo)準(zhǔn)，冷源系統(tǒng)能效比（EERa）不低于5.0的空調(diào)制冷機(jī)房被定義為高效機(jī)房。

　　這一指標(biāo)不同于單一設(shè)備的能效評(píng)價(jià)，而是涵蓋制冷主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔等全系統(tǒng)的綜合能效，其計(jì)算公式為：

　　目前業(yè)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)房高效運(yùn)行，每個(gè)廠家似乎都有自己的“拿手絕活”，但基本的技術(shù)路線大致相同，具體如下：

　　1.精準(zhǔn)負(fù)荷模擬與能耗仿真

　　負(fù)荷預(yù)測(cè)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。主流模擬軟件如EnergyPlus（國(guó)際）和DeST（國(guó)產(chǎn)）通過(guò)動(dòng)態(tài)計(jì)算全年逐時(shí)冷負(fù)荷，為設(shè)備選型提供數(shù)據(jù)支撐。某大型辦公建筑項(xiàng)目通過(guò)全年負(fù)荷仿真，發(fā)現(xiàn)50%~70%負(fù)荷率時(shí)段占比達(dá)60%，據(jù)此采用“2大1小”冷水機(jī)組組合，避免了傳統(tǒng)“大馬拉小車(chē)”的能耗浪費(fèi)。

　　能耗仿真則進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)性能。Trnsys軟件通過(guò)模塊化建模，可模擬不同工況下的設(shè)備響應(yīng)，如冷卻塔逼近度每降低1℃，冷水機(jī)組COP可提升3%~5%。然而，國(guó)內(nèi)軟件仍存在短板：DeST缺乏新材料模塊接口，多數(shù)中文版軟件依賴EnergyPlus內(nèi)核，存在技術(shù)封鎖風(fēng)險(xiǎn)。

　　2.設(shè)備精細(xì)化選型與系統(tǒng)優(yōu)化

　　冷水機(jī)組：應(yīng)優(yōu)先選擇變頻機(jī)型，其在部分負(fù)荷下能效優(yōu)勢(shì)顯著。例如磁懸浮離心機(jī)組在30%~70%負(fù)荷率時(shí)COP可達(dá)6.8以上，較定頻機(jī)組節(jié)能20%~30%。某酒店項(xiàng)目對(duì)比顯示，全磁懸浮機(jī)組方案雖初投資增加20%，但全生命周期費(fèi)用降低15%。

　　水泵與冷卻塔：采用“一機(jī)一泵”連接形式，減少水力損失；冷卻水泵揚(yáng)程應(yīng)控制在24m以內(nèi)，冷卻塔逼近度宜≤3℃。?？低曋貞c科技園項(xiàng)目通過(guò)低阻力過(guò)濾器（水阻＜0.5mH?O）和橡膠瓣止回閥，使系統(tǒng)總阻力降低15%，水泵能耗減少12%。

　　管網(wǎng)設(shè)計(jì)：最不利環(huán)路比摩阻需＜100Pa/m，采用順?biāo)ā?5°彎頭等低阻部件。行業(yè)內(nèi)有案例通過(guò)BIM優(yōu)化管路走向，減少?gòu)濐^數(shù)量30%，管網(wǎng)阻力降低25%。

　　3.智能控制系統(tǒng)與智慧運(yùn)維

　　控制系統(tǒng)：采用“多智能體分布式架構(gòu)”，將冷水機(jī)組、水泵、冷卻塔劃分為獨(dú)立模組，通過(guò)云端協(xié)同實(shí)現(xiàn)負(fù)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(diào)節(jié)，穩(wěn)定后切換為溫差控制，使系統(tǒng)長(zhǎng)期處于“大溫差、小流量”狀態(tài)，節(jié)能率達(dá)15%~20%。

　　智慧運(yùn)維：基于平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集（采樣間隔≤1min），通過(guò)AI算法診斷異常。某工業(yè)園項(xiàng)目的云能效平臺(tái)可自動(dòng)生成能效報(bào)告，識(shí)別出冷卻塔風(fēng)機(jī)頻率過(guò)高問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化控制策略使運(yùn)維能耗降低8%。

　　4.施工建造與調(diào)適優(yōu)化

　　裝配式建造技術(shù)可縮短工期30%以上。通過(guò)BIM預(yù)制加工和模塊吊裝，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)誤差；調(diào)適工作需覆蓋完整供能周期，某項(xiàng)目通過(guò)持續(xù)6個(gè)月的參數(shù)優(yōu)化，使機(jī)房實(shí)際能效從設(shè)計(jì)值5.2提升至5.7。

　　高效制冷機(jī)房的未來(lái)趨勢(shì)與發(fā)展建議

　　1.技術(shù)發(fā)展方向

　　國(guó)產(chǎn)化軟件突破：需研發(fā)自主可控的負(fù)荷模擬內(nèi)核，支持新材料、新構(gòu)件模塊接入，如光伏建筑一體化（BIPV）與制冷系統(tǒng)的耦合模擬。

　　零碳能源融合：結(jié)合地源熱泵、分布式光伏等可再生能源，上海某項(xiàng)目通過(guò)光伏直驅(qū)冷卻塔風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房碳減排12%。

　　數(shù)字孿生技術(shù)：構(gòu)建機(jī)房全要素虛擬模型，實(shí)時(shí)映射物理系統(tǒng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)性維護(hù)可降低故障停機(jī)時(shí)間50%以上。

　　2.完善標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)制

　　制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：統(tǒng)一能效術(shù)語(yǔ)與測(cè)試方法，覆蓋制冷、制熱全系統(tǒng)，參考新加坡按建筑類(lèi)型和制冷量分級(jí)的思路。

　　全過(guò)程責(zé)任機(jī)制：明確設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維主體的能效責(zé)任，推廣“施工總承包+能效擔(dān)?！蹦Ｊ剑稠?xiàng)目通過(guò)該模式使實(shí)際能效達(dá)標(biāo)率從60%提升至95%。

　　第三方評(píng)價(jià)體系：引入獨(dú)立機(jī)構(gòu)開(kāi)展能效檢測(cè)，強(qiáng)化數(shù)據(jù)溯源，避免“重設(shè)計(jì)、輕運(yùn)行”的形式主義。

　　展望高效機(jī)房的未來(lái)

　　高效制冷機(jī)房是建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)突破領(lǐng)域，其核心在于從“設(shè)備高效”邁向“系統(tǒng)高效”。

　　通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)、技術(shù)創(chuàng)新和機(jī)制保障，我國(guó)制冷機(jī)房能效水平有望在2030年前實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。目前國(guó)內(nèi)有許多成功實(shí)施的案例，其高效機(jī)房不僅能帶來(lái)30%以上的能耗降低，更能推動(dòng)建筑行業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型。

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