中央空调安装在提供舒适温度的同时，也成为了建筑中的能耗大户。以空调使用需求较多的上海地区为例，对于采用集中空调安装的公共建筑中，集中空调安装的能耗占建筑总能耗的30%～60%。中央空调安装的冷源部分（主机+冷冻水泵+冷却水泵+冷却塔）能耗占集中空调安装能耗的60%～90%。在商业建筑中，冷源部分的能耗占建筑总能耗的18%～54%。

部分建筑制冷机房能效COP实测全年平均2.5～3.0；部分建筑甚至低于1.5；集中空调安装的制冷机房安装能效>5.0为高效机房，现有设计的集中空调安装的制冷机房安装能效大多不超过3，经高能效优化改造后，集中空调安装的制冷机房安装能效从3.0提升到5.0，集中空调安装的制冷机房安装能效提高66.6%，建筑能耗降低可高达22%。因此，提升集中空调制冷机房安装的能源利用效率对提高建筑 的能效水平，实现建筑节能，有显著的作用。

在了解建筑负荷特性的基础上，通过合理选用暖通设备、优化水安装设计，并在自控安装的控制下，以满足室内设计要求为前提，实现较高的安装年运行效率满足超高效中央空调安装全年平均能效超过5.0的效果。

超高效中央空调安装需要一站式解决方案和服务，其高能效结果的达成需要从设计、安装、运维全程进行精细化把关和服务。以下将对超高效中央空调安装集成解决方案的4步骤：1）超高效中央空调安装的精细化设计；2）BIM精细化制图及安装督导；3）M-BMS多智能体自适应节能控制安装的精细化监控；4）暖通及自控安装的精细化运行调试及优化进行详细探讨。

1  超高效中央空调安装的精细化设计

1.1  全年负荷模拟

目前能耗高的公共建筑空调安装中，大部分是由于设计方案的“先天不足”所造成的，如冷热源方式选择不当，冷冻机和水泵等容量选型偏大，在设计方案中留下了一系列的隐患，导致空调安装在实际运行中能效较低，能耗增大。并且这些问题很难在建成使用后通过调节或简单改造就能解决，由此给空调安装节能运行和实现高能效带来极大的困难。因此，对设计方案阶段进行严格审查，并要求采用全工况，全过程的模拟分析辅助方法计算建筑冷负荷分析，减少和避免由于设计不当导致建筑高能耗。

根据建筑数据及暖通规范要求，通过运用空调安装模拟软件对建筑物负荷逐时、逐日、逐月的计算可获取全年8 760个小时的准确制冷总负荷、最小制冷负荷，详细的建筑物日负荷变化规律和年负荷变化规律。剔除设计选型余量、实现精细化设计、设备精细化选型、精确控制并针对整个空调安装及安装中各个部件提出改善及优化策略。

1.2  空调水安装优化设计

1.2.1  中央空调设备优化选型

通过对全年逐时能耗进行详细计算、分析，结合不同负荷下的设备运行策略，选出最佳的设备选型。

1.2.1.1  主机优化

根据设计院提供的设计负荷及业主提供的设备使用规律进行全年逐时冷负荷需求，模型进行分析，结合空调安装群控设备运行策略，选取综合能效最佳主机形式及组合。通常会选用大温差，三流程蒸发器的双一级能效变频直驱主机，冷凝器选用二流程并自带胶球清洗端盖，保证常年自清洗达到全周期能效保持的效果。

1.2.1.2  水泵优化

中央空调水安装输送动力能耗占整个空调安装能耗的20%左右，应尽量减少中央空调安装输送动力能耗。水泵优化可采取以下主要措施：

1）优化水泵扬程选型：中央空调水安装最不利环路阻力加上机房各设备阻力之和作为确定水泵扬程的依据，故千方百计地缩小最不利环路的长度，选择低阻力阀门阀件或增大管径，能将水泵扬程缩小下来。

2）降低冷却塔塔体扬程：冷却塔顶部进水管与集水盘液面高度之差即塔体扬程的大小，直接影响到水泵的扬程，因此尽量选用塔体扬程小的产品。

1.2.1.3  冷却塔性能优化

根据测算，冷凝温度每增加 1 ℃，单位制冷量的耗功率约增加2%～3%。因此，降低冷却安装供回水温度，能显著提高冷水机组COP值。但为达到此目的，需采取以下措施:

1）提高冷凝器冷却水侧的放热系数：提高放热系数的有效途径是减小水侧的污垢热阻，对冷却水补水进行有效的处理。

2）增大冷却塔的型号：考虑一定量的富余系数，根据项目当地最不利适当增大冷却塔型号，力争将冷却塔设计工况逼近度降低至3 ℃以下。

1.2.1.4  冷冻水大温差及末端组空优化

目前常规中央空调冷冻水安装采用5 ℃温差设计，高能效机房一般采用不低于7 ℃的大温差设计，可降低水泵运行费用。为适应大温差工况，末端选型加大，能够适应更宽的输出能力要求，在负荷变高甚至超过设计最大负荷的情况下也可以轻松适应该负荷，同时因为应对大小负荷都游刃有余，真正可以通过提高出水温度和降低风机风量来进行节能。

1.2.2  空调管网优化选型

首先，需要将具有相同使用时间和相同使用负荷规律的末端用同一组管网进行连接，尽量减少不同管道之间的相互影响。在此基础上，由于水泵功率与扬程成正比关系，因此降低水安装阻力是降低水输送动力的有效途径，建议采取以下主要措施。

1.2.2.1  选择低阻力阀件

1）过滤器：市场上供应的Y型水过滤器过滤面积小，阻力较大，一般为1～3 m。应优先选用水阻小于0.3 m篮式过滤器。还可以选择直角式过滤器，安装在水泵入口，可以连接水平管和竖向管道，节省一个弯头及其阻力损失。

2）止回阀：目前市场常用的蝶式止回阀，阻力较大，一般为1～2 m，应优先选用水阻小于0.3 m的静音式止回阀。

1.2.2.2  管网低阻力优化

通过将水泵进出水口高度与主机进出口置平，可以减少管路弯头，将主机与水泵水平对接，直进直出，可以减少弯头。如将水泵入口处弯头改为直角式过滤器，或取消设计落地式分集水器则还可以减少弯头。机房内水管路设置弯头时应尽量设置顺水弯头，阻力可以降低50%。

1.2.2.3  空调水安装仿真建模

暖通空调安装一般都是由许多的管路、设备等器件通过各种不同的连接方式组合在一起，形成一个网络。在整个网络中，各部分之间相互独立而又相互影响，它们各自的物理参数不能够单独求解得到，需要对整个网路中的所有物理量进行联立求解。通过管网建模仿真软件，对于较复杂的安装能够快速有效的建立精确的安装模型，并进行完备的分析。通过管道参数、阻力元件设定，主机、末端设备动态水阻曲线设定，在给定设计流量下，模拟该流量下的安装总压降，为水泵选型提供依据。在变流量工况下分别计算10%～100%工况下的水泵扬程，并输出安装所有设备的模拟参数，包括流量、流速、压降等。

1.3  全年变负荷工况能效计算

前文所述已对冷水机组主机、各水泵、冷却塔、末端、管网等进行了优化，目的即为实现制冷机房全年综合能效比不低于5.0，中央空调安装是一个庞大而又复杂的安装工程，各安装设备之间相互联系、相互影响。建筑环境由室外气象条件、室内外的通风状况、室内各种热源的发热状况等因素所决定。建筑环境控制安装的运行也必须随着建筑环境的变化而不断的进行响应调节，以实现既满足室内舒适性又满足其他要求的建筑环境。由于建筑环境的变化是由多种因素所决定的一个复杂过程，只有通过计算机的模拟计算的方法才能有效地对建筑全年能效进行计算。模拟计算按某实际高效空调安装设计工况冷冻出水9 ℃/16 ℃（末端按此大温差进行选型），设计工况冷却水温度31 ℃/36 ℃（广州设计工况）及变冷却水工况，对不同负荷率下制冷机房安装能效进行计算，从而得到全年平均制冷机房安装能效预测值不低于5.0。

2  BIM精细化制图及安装督导

超高效冷源安装机房管道往往比较复杂，BIM技术在超高效中央空调安装深化设计中的应用，可发现大量隐藏在设计中的问题，使设计思路能详尽地表达给建设项目相关的各个单位，提高沟通效率，为机房的管线设计和安装带来了极大的便利。其优势主要体现在以下几个方面：

1）三维可视化及精确定位：对于传统机房而言，管道横平竖直，利用CAD软件可以表达出管道的走位。而超高效机房安装，管道往往带有倾斜角度，利用二维软件无法清晰表达。BIM模型可以展现出二维安装图上看不到的问题。利用软件的碰撞维护功能，将管线之间及管线结构之间碰撞问题尽早地反馈出来，大幅度提高安装的生产效率，避免了由安装协调和返工造成的成本增加与工期延误。

2）设备参数复计算：在超高效中央空调安装安装过程中，由于对管线进行了深化设计以及路线调整，在此过程会增加或减少部分管线长度和弯头数量，对原有安装阻力参数产生一定的影响。采用BIM技术后，软件根据BIM模型及设备与管道的参数可以对能耗及流量等进行智能模拟，模拟结果与BIM模型实时关联，为设备参数的选择提供一定的参考。

3）传感器的定位：在超高效中央空调安装中需要安装的传感器数量较多，包括管道水流温度、压力、流量等传感器。若按照常规做法，在管道安装完之后自控工程师再到现场定位，经常出现在不到十米长的管道上同时安装多种传感器，导致传感器安装空间、位置不满足规范要求，在后续运行中采集的数据有较大误差。采用BIM技术可以在图纸上精确定位传感器，提前判断安装空间及位置能否满足要求，若不满足及时调整管路安装，保证自控传感器的顺利安装，为后续精确的数据采集提供保障。

3  M-BMS多智能体自适应节能控制安装的精细化监控

为了充分发挥暖通空调安装在不同部分负荷时的最优能效，经过精细化设计的空调安装采用了M-BMS多智能体自适应节能控制安装可以达到全年集中空调安装的制冷机房安装能效超过一级能效的运行效果。该安装将传统中央空调集中式控制安装中将各类设备进行控制逻辑解耦并分散为多个独立的控制模块。各模块内部通过自适应算法按效率最高进行控制，各个模块互不干涉，独立控制，形成整体的高能效解决方案。

多智能体自适应节能控制安装的多智能体是一定数量的自主个体通过相互合作和自组织，在集体层面上呈现出有序的协同运动和行为。在这一安装中所有的单元（子安装）都是独立平等的，它们之间不存在任何隶属关系。各个单元都能独立完成各自的任务而不受其他单元的干预。同时各个单元之间也能协调工作来实现整个安装的运行。

M-BMS多智能体自适应节能控制安装，由主机综合节能控制安装，水泵智能节能控制安装，冷却塔智能节能控制安装，末端智能节能控制安装等模块以多智能体形式自协调形成一个统一的整体。硬件形式可以按模块组合类型和数量不同，适用于不同形式的机房安装，同时，也适用于强弱电一体解决方案和弱电+强电解决方案，并且可以与云端进行实时交互，在云端获得可以使整体运行效果发挥更好的参数优化设定及能效维护和分析。如果某一个设备出现故障，也可以通过智能识别禁止开启有故障的设备，而用其他设备代偿运行。

M-BMS多智能体自适应节能控制安装，在现场用通讯线缆与冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却塔控制柜、末端控制柜连接。通过安装监控数据对空调安装负荷、冷却安装负荷情况进行智能评估，并根据空调水供回水温度、冷却水供回水温度及安装压力等参数控制空调水泵和冷却水泵、风机及相应阀门的节能运行。

主机综合节能控制安装模块将根据建筑负荷实时变化，使空调主机自动调整空调组合及输出负荷从而控制空调水安装冷热量的质/量，从而使空调主机在高能效状态运行，同时确保冷冻水泵、冷却水泵处于低能耗状态，确保安装性能系数最高（即安装整体能耗最低）。

水泵智能节能控制安装模块通过变频器柔性启动水泵，水泵起动后，按控制器输出的控制参数值，实现最优效率加减载，并调节各水泵变频器的输出频率，控制水泵的转速。冷冻水泵组将使安装在保证末端空调用户的舒适度的同时，可实现安装最大限度的节能。冷却水泵组将使冷却传输系数达到最优值。

冷却塔智能节能控制安装模块通过依据所采集的实时气象数据及安装的历史运行数据计算出最佳冷却水温度，并与维护到的实际参数作比较，根据其偏差值控制冷却风机的启停和变速运行，从而改变冷却塔的散热量，使冷却水安装的回水温度趋于最优值。

末端智能节能控制安装，通过室内温湿度可以进行模块内部的调节送风温度，水阀开度及风机频率，在保证末端舒适度的前提下，使供冷量与需求相匹配，最大限度地降低风机能耗。

本安装对机房内空调安装的设备实行实时、全天候的自动监测和控制。并同时收集、记录、保存及分析管理安装运行的重要信息和数据，通过对安装负荷的准确预测，实现对中央空调设备、空调水泵、冷却水泵、冷却风机自律协调一体化的同步控制，从而实现中央空调安装中，空调主机、空调水泵、冷却水泵、冷却风机等主要能耗设备的智能、节能运行，达到提高能源效率，满足室内环境需求的同时，节省能源，节省人力，延长设备使用寿命，最大限度降低设备寿命周期的费用。

4  暖通及自控安装的精细化运行调试及优化

4.1  空调设备精细化调试

根据高效机房深化设计的效率目标及运行要求，实施精细化调试、诊断、分析报告工作。

4.1.1  主机的精细化调试

冷水主机完成主机运行调试工作，提供调试报告、最佳部分负荷率电子表格或曲线，最大及最小冷冻、冷却水流量工况，最高及最低的冷却水进水温度、冷冻水出水温度工况下的主机能效状态，确定每台主机的最佳效率运行负荷段。并出具冷水主机的诊断、分析报告。

4.1.2  冷冻、冷却水泵的精细化调试

根据优化后的机房平面布局和管网设计图纸、采购设备的技术参数，进行精确计算比较，测试确定全部水泵的最佳运行技术参数。并出具水泵的诊断、分析报告。

4.1.3  冷却塔的精细化调试

根据冷水主机的最佳部分负荷率电子表格或曲线，测试出不同负荷段的冷却塔运行台数及冷却效果。并出具冷却塔的诊断、分析报告。

4.1.4  冷源机房安装的精细化调试

在机房安装内的所有设备完成单设备精细化调试工作后进行，冷源机房安装全部启动，测试每台设备在各个负荷段的协同运行性能参数在最优效率点。并出具冷源机房安装的诊断、分析报告。

4.1.5  末端安装诊断、分析

当机房冷源安装精细化调试完成后，冷冻水供水温度达到设计值±0.5 ℃条件下，末端安装满负荷及部分负荷运行的条件下，冷冻水主管供回温差≥设计温差-0.5 ℃，确定末端安装在不同的负荷段运行，冷冻水供回水温差均可以达到≥设计温差-0.5 ℃，并出具末端安装诊断、分析报告。

4.2  节能控制安装调试

在完成机房暖通安装的精细化调试工作后，进行节能控制安装的半自动、全自动运行模式调试工作。

4.2.1  传感器校正

根据传感器技术要求数据，对安装内的温度、流量等传感器进行校正，以达到技术文件要求为目标。

4.2.2  半自动模式调试

单机组自动运行模式，一键启动机组，机组内的冷却、冷冻水泵、电动阀门、冷却塔自动联锁运行，自控安装自动调节冷冻、冷却水泵流量，实现单机组高效运行。

4.2.3  全自动模式调试

4.2.3.1  主机的优化控制

根据最佳部分负荷率电子表格或曲线，对应冷却水的进水温度及冷冻水出水温度设定值确定机组的最佳负荷值。根据末端负荷实测需求，计算需要投入的机组规格和台数，实现最优台数控制。

4.2.3.2  冷冻水泵的变频控制

根据实测末端冷冻水流量需求、最不利环路的压差变化和冷冻水进出水温差变化，精确控制流量分配和水泵的运行频率，确保冷冻水的供回水温差大于或等于设计值，杜绝大流量小温差的不节能现象。

4.2.3.3  冷却水泵的变频控制

根据实测水流量需求和冷却水进出水温差变化精确控制冷水主机并联回路的动态压力平衡和水泵运行频率，确保冷却水的供回水温差不小于设计值，杜绝大流量小温差的不节能现象，并能保证冷水主机在最高效率区间运行。

4.2.3.4  冷却塔自控安装调试

根据实测冷却水流量自动控制投入运行的冷却塔台数；根据出水温度与室外湿球温度的差值变化控制风机的运行频率，确保逼近度在合理水平。

超高效中央空调安装高能效结果的达成需要从设计、安装、运维全程进行精细化把关和服务，做到超高效中央空调安装的精细化设计，BIM精细化制图及安装督导，M-BMS多智能体自适应节能控制安装的精细化监控，暖通及自控安装的精细化运行调试及优化。传统的商业模式在建设机房的时候涉及到多个设备供应商，设计院，机电安装公司，调试公司及监理等多个对接方。项目的达成需要过多不同分散责任主体的配合，设计深化不到位，安装选型配置方案不够完善，设计和现场安装上通常会脱节，没有人从整体去管理和把控，所以最终得不到很好的效果。

而作为提供中央空调安装核心的主机厂家可以从冷量的生产源头出发对安装进行全面的优化，提供深化优化后的安装级解决方案，将M-BMS多智能体自适应节能控制安装融合在经过精细化设计及调试后的高效暖通空调安装中，使暖通与自控无缝集成，智能化节能运行，保障项目全年集中空调安装的制冷机房安装能效实现超过一级能效的超高效运行效果。