NEC锂电池绿色高效制冷机房深化及研究

摘要：拿我司在上海南站万科项目里高效机房的实际施工应用当实例，来展开分析说明之举，详细探讨于高效机房深化关联BIM工作期间，怎样围绕诸如优化系统、施工前期策划、机房利用三维建模以及施工进程里面的节点控制等多个方面，去阐释达成高效机房的“高效”这样一个概念 。

关键词：系统优化 、减阻、建模、节点控制

引言：伴随双碳政策的持续发展，以及建筑节能减排政策的逐步推进，高效机房对节能而言意义重大非常，并且在一定程度上能够节约设备的运行成本。对于施工单位来讲，安装高效机房是我们着手研究探索的方向。

一、系统优化：由减阻方法带来的机房管线排布特点

1.1.冷却水管和冷冻水管管路优化

冷却水管运用1个90°弯头以及1个斜向插入的顺水三通；冷冻水管采用了1个45°弯头、1个90°弯头还有1个斜向插入的顺水三通。相较于普通机房的做法，把45°弯头变更为90°弯头，稍微增添了局部阻力，不过在很大程度上节省了管线对通行空间的占用，还回避了三维空间双45度夹角管线的定位问题，让施工难度大幅降低，可谓是性价比较高的方案。

1.2. 水泵优化

水泵这块，常规排列的弯头数量并不多。端吸泵（那种下进上出的水泵样式），水泵吸入端通常来讲是一个三通以及一个90°弯头。要是考虑节约阻力，能够采用类似冷机进出口的45°斜向上弯头。那么要是依照水泵进口和主管高差3m来计算，经过简单计算能够得出，管道从弯头开始朝着水泵的轴向以及水平向都得伸出3*1.41 = 4.24m。很明显，这对机房空间的要求特别高，一般的机房没办法容纳像这样跨度的直管。特意南站项目运用了九十度弯头再加上顺水三通的样式，把机房的空间需求维持在了常规机房的水准。

水泵出口那儿是垂直朝上的那种接口，要是用正三通去接入，那么整段出水管，除去不能少的阀门附件之外，就只有一个三通。要是采用斜着插进主管的支管，原本直直竖着的那根管道就得加一个45°弯头，就会变成一个弯头加上一个斜三通的样子。

基于阻力系数展开剖析，依据红宝书给出的数据，一个合流正三通的阻力系数是1.5，一个合流斜三通的阻力系数是0.5，一个45°弯的阻力系数其最大值是1.0，最小值是0.5。表格之中并未清晰指明所使用的弯头的半径是多少，三通是否变径或者存在其他造型，按照默认的标准情形来看，弯头加斜三通这种形式所产生的阻力系数小于或等于单纯正三通的阻力系数，只有在支管管径为DN80和DN100的时候两者才相等，在其他管径的情况下弯头加三通的形式更为优越。南站的支管管径大于DN100，所以采用了此种接管形式。

通常被说起高效机房的设计以及施工时，常常首先冒出的想法就是得使劲把机房里头的阻力给降下来。然而在实际的系统运行过程当中，一味地去降低系统阻力，依据不同的系统形式看，不一定能够实现有效降低系统能耗的目的，在某些特别的情形之下甚至有可能反倒让能耗增加。接下来的文字会简要地讲述典型冷冻水系统的设计逻辑以及有可能存在的水泵功耗浪费方面的问题。

空调冷水系统被划分成冷冻水系统以及冷却水系统，于机房之内，冷冻水系统的分类是比较繁杂的，它被分成定流量水系统和变流量水系统，定流量系统里用户侧和主机的流量一直都不会改变，用户的调节借助设置在末端的三通阀旁通多余的冷水得以达成，它适用于小型系统，并不太常见。

变流量系统能进一步划分成一级泵变流量系统、二级泵变流量系统，在针对更大项目时，还存在多级泵系统。按照主机是不是定频，一级泵系统存有一级泵压差旁通、一级泵变频变流量这两种形式。一级泵压差旁通从原理方面来看，和定流量系统的差别不算大，在负荷比较大的时候，没办法节省水泵能耗，只有当用户冷负荷下降到一台机组容量以下时，才运行一台主机以及对应的水泵来实现节能。

管道系统形式方面，一级泵变频变流量系统和前者并无差异，然而，当用户需求出现变动时，借助水泵变频能够实现节能。此系统会存在两种致使能量浪费的情形：其一，倘若水泵扬程过大，多余的流量会经由旁通流过，进而产生浪费；其二，要是用户侧冷负荷过小，为确保冷机安以全运行所需的最小系统流量，水泵依旧需满负荷运行，最终造成大流量小温差。在第二种情形里，问题的关键大多在于设备选型的适配以及主机的性能，暂时先不予以阐述，而第一种情形的另外一种表达是，水泵的扬程相较于管道系统的阻力而言更大，不管是设备选型方面的问题，还是管道实际存在的阻力过小，均存在节能的潜在可能性。

二级泵系统之中，存在着两组泵，一次侧水泵处于定流量运行状态，二次侧是变流量，两组水泵各自凭借自身独立运行，这乃是中大型项目里较为常见的一种形式。其中二次泵，若扬程选择过大，除会造成像上述系统那样的旁通浪费外，还可能致使盈亏管中的水逆流，也就是二次泵从盈亏管中抽水，因为此流向的水属于冷冻水回水，其温度较高，跟供水混合后会让用户侧供水温度升高，致使用户侧“感到”冷量不足，进而“要求”二次泵增加流量，导致二次泵进一步提高扬程，使整个情况恶化，最终造成大量的能量损失 。

经上述系统分析能够知道，于制冷系统运行时，文献里提到的水泵扬程过高、旁通水回流是冷冻水系统典型的不良运行情形。冷冻水旁通水回流是纯粹的能量浪费部分。旁通的缘由是，二次侧水系统给出的水压与流量超出了二次侧用户的需求，是为确保冷冻机在一定流量下运行而采取的安全举措。在二级泵系统中，水泵提供的压头过大会导致恶性循环，使得系统一直运行在满负荷状态，然而用户舒适性却降低了。

所以总而言之，就算把管路阻力降低，那也得是针对当下的冷水系统，而且要精准地匹配设备的性能，不然的话，有可能达不到节能的效果，或者反倒会增加系统的能耗。

1.3.阀门优化

在南站万科所采用的模式之下，机房群控这一情况均被涵盖于冷机厂家签署的合同范围之内，由此而产生的其中一个优势在于，机房内部设置的传感器以及部分控制阀门能够由冷机进行替代，进而实现减少部分阀门仪表的目的，系统将所有的温度传感器以及定流量阀予以取消，对出口处的金属软接实施了优化 。

另外，那些规模并非特别大的系统，能够借助计算严格把控水力平衡，进而取消分集水器，以此来降低阻力 。

1.4. 减阻能力分析

南站初始设计做法阻力计算和后期优化的阻力计算分析对比

优化之前的一次侧冷水     优化之后的一次侧冷水。

能够看到，重点优化的部分在于弯头数目，温度计所产生的影响并不显著。借助于弯头的优化，总的阻力由9.87米递减至9.62米，下降了2.53%。其中蒸发器的压降是7.1米，所以对于输配系统来讲优化的幅度为9.03%。

二、施工前策划

高效制冷机房运用高效设备，机房优化设计要大量进行方案对比以及技术优化，如此便延长了设备的选型周期，个别项目还使用了非常规设备，这进一步增添了设备的生产时间。故而，机房的前期工程得提前开展，设备采购环节相较于常规项目也要提前，留出充足的时间，防止影响后续工程。

T4制冷机房处在地下三层，大型设备吊装向来是机电施工项目里危险性比较大的分部分项工程，设备的吊装安全管理是关键，设备的运输安全管理也是关键，所以为保证本项目吊装工程安全且有序，需要协调供应商针对吊装设备行走路线进行前期策划，需要协调供应商针对吊装方案进行前期策划，需要协调供应商针对相关配合措施进行前期策划。

围绕高效制冷机房，其管线走位状况复杂，为达成机房高效运行的工况，将复核水力计算作为图纸深化的前提条件，借助BIM模型展开对机房的深化设计，此设计用以开展现场实施前的施工模拟，针对施工面空间狭窄、工序交叉情况繁多的重难点予以提前预判，进而展开技术策划，同时针对安装施工进程里的关键工艺实施提前交底，对关键节点进行现场监督与检查，在系统安装契合规范的基础情况下，经由精细化施工保障系统水力达成平衡且压降得以可控。随后达成这样一项要求，即确保高效机房所关联的配套电气系统、搭载智能控制以及能效监测系统的设备、管线安装均达符合标准。

三、三维建模

高效机房因降阻需求，借助“异形角度连接”致使管线密集分布，传统机房是横平竖直布局，高效机房却将原本处于水平干管下方的立管移至外侧，以斜接方式连至主管，如此一来影响面得以扩大，施工空间随之缩小。有效的施工空间，既是施工质量得以保证的前提条件，又是工人施工效率能够提高的关键重要因素。所以需要应用必要的保障措施。

在前期 BIM 深化那一环，要满足机房高效的工况，把复核水力计算当作图纸深化的前提条件，与此同时，还要尽最大程度去考量未来物业巡视维修的主通道，且把这个主通道当作后期施工的主要通道，一定要确保主通道上的施工空间，所有管线因这个因素而进行优化避让。

处在安排施工顺序的状况下，是按照由上而下的方向，先是进行水平主管作业，接着是立管斜接操作，依照由内而外的次序依次开展施工，以此来防止施工面出现重叠情况，与此同时，鉴于立管段有着较多的配件安装，可以运用局部预制化技术，先于加工场完成预制工作，而后在现场与主管进行连接，在提升施工效率的同时，也减少了对机房施工空间所造成的影响。

四、节点控制

对于安装施工过程之中的关键工艺，要进行提前交底，对于关键节点，要进行现场的监督以及检查，在系统安装符合规范这个前提之下，凭借精细化施工，确保系统水力能够达到平衡，并且压降处于可控状态，还要确保高效机房配套的电气系统，以及智能控制和能效监测系统的设备、管线安装符合相应要求。

五、运维配合

验证空调系统联合运行时的各项功能，验证系统综合效果，确保高效制冷机房运转良好，确保整个系统运转良好，确保各项供能均能正常实现。对施工单位来说，保证传感器稳定传输，是对于后续运维工作得以开展的一项重要保证。

六、总结

万科南站商务城三期项目，涉及4个高效机房施工，2022年先行完成两个机房 。高效制冷机房，并非简单的制冷机房高效升级 。其整体施工流程，和传统制冷机房无本质区别 。但在一些施工要点及细节上，大相径庭 。主攻精细化施工，为后续精细化运维保驾护航 。

归纳T4高效制冷机房施工实施要点，总结之后，形成一套具备通用性、泛用性的技术方案，此方案能为该项目后续施工以及其他类似新建项目提供技术参考 。