中央空调高效机房方案选型设计策略研究.pdf

中央空调高效机房方案选型设计策略研

究

摘要：本文介绍了全变频超高效集成式冷冻机房在某工厂中央空调冷却过程

中的高效机房水系统的应用，并详细讨论了高效机房方案的设计思路，为高效机

房设计提供技术参考。

关键词：高效机房；中央空调；自然冷却；变频技术

1.导言

高能效机房将中央空调的机房设备，包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、

冷却塔、管道阀门、控制系统等设备进行系统性、智能性、集成性的深入优化设

计，确保整个制冷站运行起来后整体效率始终达到最高区间的一个完整的解决方

案，它是集成在暖通空调和自控创新经验的基础上，经过不断整合与深入挖掘而

开发出的针对客户提高制冷站整体性能和降低运行费用需求的一种有效工具。在

高效机房中，要求首先要求设备本身的能效水平比较高，主机、水泵以及冷却塔

应采用高效型（主机采用变频机组，水泵的电机选用高效电机，冷却塔通过CTI

认证）。同时，系统的控制也是非常重要，传感器应选用精度较高，能够满足安

装环境的仪器，控制策略要能够保证整个系统长期处于高效率区运行。同时，为

了达到较高的机房效率，必须尽量减少水系统的阻力（包括局部阻力和沿程阻

力），不同使用特性要求的管路分开等。减少局部阻力的办法一般是减少弯头等

局部阻力；减少沿程阻力的方法一般是尽量减少管路长度，保证从主机到水泵等

的管路最短。

高效智能机房通过智能控制技术实现了无人值守自动运行且操控简单，同时

实时监测显示机房实时的综合能效比，并实时反馈到各终端（电脑、手机等），

后期维护方便，可大幅度降低系统运行费用和维护难度。高效智能机房系统不是

简单的设备供货，它的价值更多体现在设备优化选型、系统优化设计、暖通空调

设备与机房控制系统整合、设备安装与工程管理、全系统整体调试的综合特性。

以华北地区的中央空调为例，分别通过三种方式来组合运用来达到系统高效

运行，分别是自然冷却技术、变频冷水机技术和水系统的变流技术。自然冷却技

术利用冬季的低环境温度，将冷却塔的冷却水直接送入板式换热器，通过板式换

热器交换冷水，而不需要运行主冷却器；变频冷水机技术通常被作为一种成熟的

节能技术使用[1]。一方面，冷却变频技术在降低冷却水温度时可以有效降低冷却

变频电机的能耗，另一方面，当冷却负荷降低时，电机的负荷也会自动调整，这

也可以有效降低电机的能耗。水系统的变流技术可以根据实际负荷需求调整冷水

泵的频率，满足冷水流量的实际需求，按需进行分配，可以有效降低水泵的能耗。

2.工程概况

公司生产区域使用的螺杆机中央空调已使用21年，能耗较高。现为实现节

能减排，在B3厂房改造了一台磁悬浮中央空调。新机组基本能满足B2~B4连通

所需冷量，另外2台原空调主机备用，同时可直接淘汰1台134KW空调主机电机。

18年8月1日安装完成后进行开机运行。

3.系统实际

3.1系统描述

该项目选择全变频超高效集成式冷冻机房（图1），这与传统的工程概念背

道而驰，向设计师和用户展示了一个高效的产品。为了实现最佳的性能、最小的

占地面积、最经济的投资、统一的责任制以及可记录和可量化的能源消耗，该项

目对系统的设计、设备选型、设备使用、有效控制系统以及数据可测量性和可验

证性都给予了充分的考虑。

一个高效的综合制冷站必须有一个先进的系统结构，与实际负荷的特点相匹

配，这是系统是否高效的基础。如果没有实现这一步，高效机房就是一个空话。

该项目根据建筑和负荷需求的特点，采用了完全基于变频器的系统，即高效变频

冷水机、变频冷冻水泵、变频冷却水泵和变频冷却塔[2]。冷水侧的系统结构是一

级变流量系统或一级变流量/二级变流量系统（一些大型系统）的形式。

图1某工厂预制的超高效集成式冷冻机房

高校机房在管道设计中，采用立式软管泵、进口分流器和出口多用阀，在三

维设计中精简和优化管道，节省管道长度和系统附件，节省空间，减少系统阻力

损失，降低泵扬程，减少泵的功率。

3.2设备的使用

有了性能良好的设备，如何使用它才能发挥设备的真正性能，从而为节能系

统发挥其特点。例如，如果我们把一台高效的离心机在部分负荷下不使用，而在

全负荷下使用，很明显，设备没有得到很好的使用。此项目的方法是使每台设备

尽可能有效地工作，从而使整个系统尽可能的高效。

（1）一个高效和稳定的控制系统

了解设备和整个控制