相信剛過去不久(jiu)的(de)高(gao)考(kao)查(cha)分曾令不少人問號滿滿——2024年5月30日才正式設立的(de)深(shen)圳理(li)工(gong)(gong)(gong)大學（以下簡稱“深(shen)理(li)工(gong)(gong)(gong)”），首(shou)次招收本科生即實現“開門紅”——在(zai)廣東省錄取物理(li)類(lei)考(kao)生120人，最(zui)高(gao)分達到664分；投檔最(zui)低分為624分，超過華南理(li)工(gong)(gong)(gong)大學，追平了(le)中山大學！
圖表1 深圳理工(gong)大學
深理工(gong)依托中(zhong)國科(ke)學(xue)院深圳先(xian)進技術研究院一流科(ke)研機(ji)構科(ke)教(jiao)產教(jiao)資源建立，是深圳市人民政府舉辦的具(ju)有(you)法人資格的全日制普通公辦高(gao)等(deng)學(xue)校(xiao)。作為(wei)一所探索高(gao)起點、高(gao)水平、高(gao)標(biao)準、高(gao)質量(liang)的新(xin)型(xing)(xing)研究型(xing)(xing)大學(xue)，深理工(gong)不僅(jin)擁(yong)有(you)多(duo)個全國重點實(shi)驗室(shi)、國家創新(xin)中(zhong)心、重大設(she)施平臺等(deng)，同時，其(qi)基礎設(she)施的綠色化、高(gao)效化、數(shu)智化等(deng)性能同樣(yang)走在(zai)前列。
以最突出的“能耗大戶”之一，中央空調制冷機房為例，深理工采用美的標準化自控系統設計，首創高效機房多智能體分布式節能控制系統架構，用軟件定義硬件的方式將系統劃分為高效一體機模組（主機+冷凍水泵+冷卻水泵）、高效冷卻塔模組及高效機房多智能體指揮官，通過模組的自組織調度協作實現機房整體的高效優化運行，成功打造出能效最優、可靠智能的高效機房。
隨著開學季臨近，讓物聯網智庫率先為讀者朋友一(yi)探深理工高效機房(fang)“真面(mian)目”。
圖表2 物聯網智庫走進深理工高效機房
一、深理工高效機房項目背景
自2020年(nian)9月，我國明確提(ti)出(chu)2030年(nian)“碳(tan)達峰(feng)”與2060年(nian)“碳(tan)中和”目標以來，國家頻(pin)(pin)頻(pin)(pin)出(chu)臺政策，推(tui)動節能(neng)降(jiang)碳(tan)落到實處(chu)。2024年(nian)5月，國務院印(yin)發《2024-2025年(nian)節能(neng)降(jiang)碳(tan)行動方案》，提(ti)出(chu)“完(wan)善(shan)能(neng)源(yuan)消耗總量(liang)和強度調控，重點控制化(hua)石能(neng)源(yuan)消費，強化(hua)碳(tan)排放強度管理，分領域(yu)分行業實施節能(neng)降(jiang)碳(tan)專(zhuan)項行動，更(geng)高水(shui)平更(geng)高質(zhi)量(liang)做好節能(neng)降(jiang)碳(tan)工作”等(deng)要求。并明確量(liang)化(hua)指標：
2024年，單位(wei)國內(nei)生(sheng)產總值能(neng)源消(xiao)耗和二(er)氧(yang)化碳(tan)排放分(fen)別降低(di)2.5%左右、3.9%左右，非(fei)化石(shi)能(neng)源消(xiao)費(fei)占比(bi)達到18.9%左右，重(zhong)點領域和行業節能(neng)降碳(tan)改(gai)造形成節能(neng)量約5000萬(wan)噸標準煤、減排二(er)氧(yang)化碳(tan)約1.3億噸；
2025年，非化石能源消費占比(bi)達到20%左右，重點領(ling)域(yu)和行業節能降碳改造形(xing)成節能量(liang)約5000萬噸(dun)標準煤(mei)、減排(pai)二氧化碳約1.3億噸(dun)。
高校作為(wei)經濟(ji)社會有機體的重(zhong)要組成部分，建設節能高效校園，在引領和促進全社會低(di)碳化發(fa)展、綠色(se)化升(sheng)級(ji)等方面意義(yi)十分重(zhong)大(da)。
在國家大力引導和地方支持鼓勵下，深理工建校伊始即以“零碳校園”為目標。而高效機房即是其中重要一環。也因此，深理工的高效機房建設，不僅需要滿足人流量大、場景多樣、新風要求較高、用冷時間超長等需求，還要具備負荷均衡、高效節能和標桿引領等先進性。
人流大場景多：由于(yu)人(ren)員(yuan)流動，校(xiao)(xiao)內不同(tong)區域的人(ren)群密集度(du)(du)(du)不一；同(tong)時，校(xiao)(xiao)內的建筑空間大(da)(da)，首層、頂層溫度(du)(du)(du)較高，冷負荷需(xu)求(qiu)較大(da)(da)，中(zhong)間層溫度(du)(du)(du)相對較低，冷負荷需(xu)求(qiu)較小；而且(qie)，校(xiao)(xiao)園內功能較多，濕負荷大(da)(da)，照明設備較多，空調的實際(ji)需(xu)求(qiu)負荷將隨人(ren)流和場景不同(tong)而將發生較大(da)(da)變(bian)化；
新風要求較高：一方面，需(xu)要保證室內(nei)空(kong)氣品質；同時，空(kong)調(diao)運行時，其流失較大(da)，因此，需(xu)要滿足室內(nei)對(dui)新空(kong)氣需(xu)求(qiu)量大(da)等特點；
用冷時間超長：深(shen)圳位處(chu)熱(re)帶，高(gao)溫時間長；同時，由(you)于校(xiao)內不同區域的溫度有所(suo)差異(yi)，冬(dong)季校(xiao)內部分區域需要局部供(gong)冷；
負荷均衡：校園高效機(ji)房與常(chang)規商業項目有所區別，由于存在(zai)寒(han)暑假，院校實現(xian)能(neng)源負荷均衡面臨較大挑戰，這將進一步(bu)影響項目能(neng)否(fou)實現(xian)高能(neng)效目標；
高效節能：由于(yu)機(ji)房用能巨大，因此系統要(yao)追求盡可能高效節能；
標桿引領：通過(guo)應用(yong)標準化設計與施工(gong)、BIM建(jian)模等，打造含高(gao)效制(zhi)冷機(ji)房在(zai)內的(de)高(gao)效能(neng)源站(zhan)應用(yong)，實現系統能(neng)效≥5.4，節(jie)能(neng)性好，樹立高(gao)效機(ji)房樣板標桿。
在此大背景下，項目建設方最后選定了專業性強，同時具備豐富的相關案例經驗的廠家——美的樓宇科技實施建設，以(yi)確保項目順利達(da)成目標(biao)。
美(mei)的(de)(de)樓(lou)(lou)宇(yu)科技(ji)(ji)成(cheng)立于1999年(nian)，是美(mei)的(de)(de)集團旗下五大(da)業(ye)務(wu)板塊(kuai)之一，聚焦樓(lou)(lou)宇(yu)產(chan)品、服務(wu)及(ji)相關(guan)產(chan)業(ye)，核(he)心業(ye)務(wu)覆蓋(gai)暖(nuan)通空調、樓(lou)(lou)宇(yu)自(zi)控(kong)、能(neng)源管(guan)理、數智(zhi)電梯等(deng)。作為樓(lou)(lou)宇(yu)建筑(zhu)智(zhi)慧生(sheng)態集成(cheng)方案服務(wu)商，美(mei)的(de)(de)樓(lou)(lou)宇(yu)科技(ji)(ji)具(ju)備強大(da)的(de)(de)技(ji)(ji)術實力(li)，目前，其在全球(qiu)已建成(cheng)6大(da)創新研(yan)(yan)發中(zhong)心、7大(da)產(chan)品研(yan)(yan)發和制造(zao)基(ji)地(di)，累計(ji)授(shou)權專(zhuan)利總量達(da)到7000多件。基(ji)于不(bu)同的(de)(de)行業(ye)和場(chang)景(jing)，美(mei)的(de)(de)樓(lou)(lou)宇(yu)科技(ji)(ji)可為客戶提供(gong)包括頂層設計(ji)、建筑(zhu)實施及(ji)后(hou)期運維、升級服務(wu)在內的(de)(de)數智(zhi)建筑(zhu)全棧解決(jue)方案，以(yi)低碳、智(zhi)能(neng)為核(he)心，共建可持續的(de)(de)智(zhi)慧空間。
在高效機房領域，美的樓宇科技已具備豐富的案例經驗，曾(ceng)先后承接(jie)花旗(qi)集團上(shang)海(hai)大廈、佛山萬達廣場、順德農商行總部大樓(lou)、合肥高(gao)新文(wen)化服務(wu)政務(wu)中心、太忻雙碳產業科技(ji)園、潮汕國際(ji)機(ji)場等(deng)大型建(jian)筑/產業園區的(de)高(gao)效機(ji)房建(jian)設(she)/改造(zao)項(xiang)目。美(mei)的(de)樓(lou)宇科技(ji)無疑是實施深(shen)理工高(gao)效機(ji)房項(xiang)目的(de)最合適之選。
圖表3 美的樓宇科技(ji)曾實(shi)施(shi)多家(jia)大型建(jian)筑/產業園區高效機房項目
二、深理工高效機房項目的實踐與成效
（一）以美的“五步法”為指導實施項目建設
深理工高效機房以美的“五步法”為(wei)指導實施建設。結合該校實際情況，具體為(wei)：
圖表4 美的高效機(ji)房“五步法”
第一步，模擬仿真。美的(de)樓宇科技根(gen)據(ju)(ju)建(jian)筑的(de)維護結構、地(di)理(li)位置的(de)光照強度(du)、氣(qi)候參(can)數(shu)以(yi)及多年(nian)積(ji)累的(de)學校項目特性等，開展負荷(he)動態(tai)模擬(ni)+建(jian)模仿真校核全年(nian)干(gan)濕球溫度(du)，全年(nian)負荷(he)分(fen)析達8760小時(shi)。根(gen)據(ju)(ju)仿真模擬(ni)，發現機(ji)房滿(man)負荷(he)運行的(de)實(shi)際(ji)占比非(fei)常少，不足1%，大部分(fen)實(shi)際(ji)運行在10%-60%之(zhi)間。
基于以上測算(suan)分析，深圳(zhen)理工大學高效機房項(xiang)目的運行策略最(zui)終(zhong)確定為在3月-11月的制(zhi)冷季中，校園整體負(fu)荷將由主機制(zhi)冷系統承(cheng)擔(dan)，而冬季12月到次年1月則由新風或通風來供(gong)冷。
第二步，優化設計。即通(tong)過分析各負荷段的時間占(zhan)比，對冷水(shui)機組、葉輪、蒸發器、管(guan)網(wang)、水(shui)泵、在線清洗裝置、表計(ji)、邊(bian)緣計(ji)算網(wang)關和冷卻(que)塔等進(jin)行整體方案的優化設計(ji)選型。
針對該項目，由于機房整體冷量不大，因此冷水機組采用(yong)兩大(da)一小的常規選(xuan)型配(pei)置，由兩臺(tai)700RT的變(bian)頻直驅離心(xin)機(ji)和一臺(tai)350RT的變(bian)頻直驅離心(xin)機(ji)組成。三臺(tai)機(ji)組均(jun)采用(yong)380V低壓(ya)啟動，啟動電流小；均(jun)可(ke)變(bian)頻，可(ke)調范圍(wei)廣(guang)；電機(ji)直接驅動葉輪，無(wu)齒輪箱結構(gou)，傳動效率更高；兩器(qi)水阻降(jiang)低至(zhi)6米以內；振動噪音小、冷媒用(yong)量少。
圖(tu)表5 高效機房定制(zhi)款離心(xin)機組
葉輪采用水平(ping)對(dui)置的放(fang)置形式，好比“扁(bian)擔挑水”，即(ji)使壓縮機在高速運轉時也能保(bao)持平(ping)穩有(you)力。
蒸發器的形式(shi)為全降膜(mo)蒸(zheng)發(fa)式(shi)，基本可實現蒸(zheng)發(fa)器內(nei)“零”液位，較傳統(tong)滿液式(shi)、混合降膜(mo)式(shi)蒸(zheng)發(fa)器可減少大(da)量(liang)的制冷劑充(chong)注量(liang)；標配的機載變(bian)頻(pin)啟動(dong)柜采用冷媒冷卻(que)散熱，保(bao)障主機持續高效運行。
管網設計首(shou)先盡可能少(shao)采用(yong)(yong)閥門閥件，其(qi)次采用(yong)(yong)的閥件主要也是低(di)(di)阻力(li)閥件。以兩大主要應用(yong)(yong)環節為(wei)例：第一個(ge)是直(zhi)角過(guo)(guo)濾器處(chu)，通(tong)過(guo)(guo)使直(zhi)角彎頭及Y型水(shui)(shui)過(guo)(guo)濾器相(xiang)結(jie)合，不(bu)但有效(xiao)(xiao)減少(shao)閥門管(guan)(guan)件數量，且相(xiang)比Y型水(shui)(shui)過(guo)(guo)濾器的無反沖力(li)影響，其(qi)水(shui)(shui)阻基本(ben)可降低(di)(di)2-3米。第二個(ge)是橡(xiang)膠(jiao)瓣止回(hui)(hui)閥，通(tong)過(guo)(guo)采用(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)墊(dian)，回(hui)(hui)流時僅靠自(zi)身(shen)重力(li)回(hui)(hui)落即(ji)可達到止回(hui)(hui)效(xiao)(xiao)果，過(guo)(guo)程無異音，有效(xiao)(xiao)克(ke)服水(shui)(shui)阻大、彈簧卡頓等不(bu)足(zu)，對水(shui)(shui)泵(beng)揚程的減少(shao)優化起到重要作用(yong)(yong)。此外，樹立額外的立管(guan)(guan)作為(wei)共用(yong)(yong)集管(guan)(guan)，作為(wei)最(zui)嚴(yan)酷工(gong)況下的水(shui)(shui)泵(beng)備用(yong)(yong)，滿(man)足(zu)業主最(zui)高系統(tong)冗余(yu)可靠的要求。
水泵的高效同樣重要，冷凍(dong)側系統通過對管網低(di)阻(zu)優化后，對圖紙(zhi)進(jin)行詳細的水力計算(suan)，確定(ding)機房內阻(zu)力，從而(er)進(jin)行水泵(beng)揚程的精細選型。經過計算(suan)及(ji)比對，確定(ding)冷凍(dong)泵(beng)及(ji)冷卻泵(beng)均采用立式雙吸(xi)泵(beng)形(xing)式，使之較(jiao)常(chang)規端吸(xi)泵(beng)效率更高。
圖表6 深理工高效機房水泵優化選型路(lu)徑(jing)
在線清洗裝置對所有(you)冷水主(zhu)機(ji)的冷凝器都作了定制配備，其可與主(zhu)機(ji)程序聯動，并在操控屏(ping)上設置清洗的日程計劃，定期通入膠球(qiu)，利(li)用水流對主(zhu)機(ji)筒體內的銅(tong)管進行沖刷，避免結(jie)垢(gou)以(yi)及(ji)雜質(zhi)的沉淀影響換熱效率。
圖表7 端(duan)蓋式膠球清洗(xi)裝置
采用美控電磁熱量表，溫度(du)精(jing)度(du)達(da)(da)0.1度(du)，流(liu)量(liang)精(jing)度(du)達(da)(da)0.2級，可(ke)實時把高精(jing)度(du)水溫、水流(liu)量(liang)數據傳輸至智慧控制(zhi)平(ping)臺，便(bian)捷實現單臺主機能效統計，以(yi)及(ji)時調整運行策略或檢查機組故障情況。
冷卻塔采用永(yong)磁同步直(zhi)驅(qu)變頻(pin)電機，確保η＞96%；散(san)熱能(neng)力是冷凝器的1.4倍；力爭冷卻出水31℃，逼近(jin)度3℃，實現低逼近(jin)度；噪聲滿足國標Ⅰ級標準；帶變流(liu)量噴頭并滿足20%-100%變流(liu)量等要求。
第三步，控制系統。自控系統采用美的自研的多智能體分布式控制系統，其集(ji)成了(le)高效(xiao)機(ji)房群控系(xi)統以及配套傳感器流量計等(deng)，可設(she)(she)置能(neng)源(yuan)管(guan)理、能(neng)效(xiao)監測和(he)對比等(deng)功能(neng)，通過多智(zhi)(zhi)能(neng)體指揮官+高效(xiao)一體機(ji)模(mo)組+高效(xiao)冷卻塔模(mo)組的(de)架構，實現(xian)對整個機(ji)房設(she)(she)備的(de)運行(xing)監控、能(neng)效(xiao)日歷、分析預警(jing)和(he)智(zhi)(zhi)能(neng)聯動控制(zhi)。
圖表8 美的自研多智(zhi)能體(ti)分布式控制系統軟件界面(mian)
自(zi)(zi)(zi)控(kong)系統中(zhong)搭載(zai)高效機房(fang)高級算法(fa)庫，能(neng)(neng)(neng)夠實(shi)現(xian)冷卻塔散熱自(zi)(zi)(zi)適應最優(you)控(kong)制、冷水(shui)機組出(chu)水(shui)溫(wen)度智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)重設、水(shui)泵溫(wen)壓差智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)雙控(kong)、設備自(zi)(zi)(zi)尋(xun)優(you)加減(jian)載(zai)控(kong)制、主(zhu)機檔位智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)控(kong)制等(deng)功能(neng)(neng)(neng)，保證機房(fang)穩(wen)定高效運(yun)行。多智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)體(ti)(ti)指揮官搭載(zai)全域協(xie)調尋(xun)優(you)控(kong)制算法(fa)，通過(guo)融(rong)合數據驅(qu)動、機理模型與(yu)進化算法(fa)，實(shi)現(xian)水(shui)側(ce)與(yu)風側(ce)能(neng)(neng)(neng)效協(xie)同優(you)化控(kong)制，以(yi)及全工況過(guo)程(cheng)控(kong)制參數自(zi)(zi)(zi)學習調優(you)，有效提(ti)高環控(kong)系統的整(zheng)體(ti)(ti)能(neng)(neng)(neng)效與(yu)控(kong)制穩(wen)定性(xing)。
同時，強弱電一體柜里的所有美(mei)控(kong)(kong)DDC控(kong)(kong)制器(qi)、變頻(pin)器(qi)、智能電(dian)(dian)(dian)表(biao)等均是美(mei)的制造。一(yi)體柜將(jiang)變頻(pin)啟停+弱(ruo)電(dian)(dian)(dian)控(kong)(kong)制的功能集(ji)成(cheng)在一(yi)起，弱(ruo)電(dian)(dian)(dian)控(kong)(kong)制回路可以在工(gong)廠端完成(cheng)接線和測試(shi)，極大(da)地(di)減少現場施工(gong)接線工(gong)作，提高整(zheng)體的調(diao)試(shi)效(xiao)率。同時集(ji)成(cheng)的智能電(dian)(dian)(dian)表(biao)，可對水泵、冷卻(que)塔(ta)進(jin)行(xing)電(dian)(dian)(dian)能統(tong)計(ji)，用于系統(tong)能效(xiao)的計(ji)算。其中，水泵一(yi)體柜又(you)稱高效(xiao)一(yi)體機(ji)模組控(kong)(kong)制柜，可獨(du)立(li)運(yun)行(xing)實現對冷機(ji)+水泵的聯(lian)動控(kong)(kong)制。
第四步，高效建造。整個機房采(cai)用裝配(pei)式建(jian)造，前期設計(ji)即在高效機房三維可視化仿真平臺構建(jian)1:1全(quan)3D演示空間(jian)，保證所(suo)有管(guan)道走向(xiang)有條(tiao)不紊。同(tong)時，所(suo)有管(guan)道以(yi)及鋼結構支架都是(shi)工廠(chang)預制后直接(jie)運(yun)至現(xian)場(chang)安裝，采(cai)用法蘭連接(jie)，全(quan)過程(cheng)無明火動焊，安全(quan)、快(kuai)捷。
圖表9 深理工高效機(ji)房內景
第五步，智慧運維。項目采用一款基于iBUILDING數字底座的SaaS化產品——美的i能效智慧運維系統，專為大型中央(yang)空調系統而設計。該產(chan)品(pin)通過標準數據模(mo)型規范化(hua)(hua)數據語義，采用“機理(li)模(mo)型+數據智能(neng)”技術(shu)核(he)心，提供能(neng)效(xiao)診斷和優化(hua)(hua)算法(fa)服務，為能(neng)源托管(guan)和節(jie)能(neng)改造等能(neng)源業務進(jin)行數字化(hua)(hua)賦能(neng)，提高交付效(xiao)率。同時，美(mei)的i能(neng)效(xiao)將IT和OT技術(shu)深度結合，實(shi)現(xian)中央(yang)空調系統的可(ke)視化(hua)(hua)、數據量化(hua)(hua)和能(neng)效(xiao)優化(hua)(hua)，幫助客戶提升運維管(guan)理(li)水平(ping)和系統能(neng)效(xiao)水平(ping)，實(shi)現(xian)可(ke)持續運營管(guan)理(li)。
圖表10 美的i能(neng)效智慧運維系統
（二）深理工高效機房項目預期成效
深理工高(gao)效(xiao)機房通過全生(sheng)命周期解決方案服務(咨詢、深化(hua)(hua)、工程、精細化(hua)(hua)調(diao)試、運行維(wei)護及(ji)持續優化(hua)(hua))，以(yi)及(ji)自(zi)動云(yun)端AI輔(fu)助運維(wei)，將使管理人員(yuan)減少50%以(yi)上，并大幅簡化(hua)(hua)系(xi)統切換(huan)控(kong)制點、強弱(ruo)電(dian)一(yi)體(ti)柜和樓宇自(zi)控(kong)系(xi)統等，保障校內(nei)冷源相關(guan)系(xi)統舒適(shi)高(gao)效(xiao)運行。
全年高(gao)效制冷機(ji)房(fang)系(xi)統能效≥5.4，相比(bi)傳統制冷機(ji)房(fang)，年節約36萬(wan)kWh，節能率高(gao)達28%。
三、未來展望
美(mei)的(de)樓(lou)宇科技作為以硬(ying)件起家的(de)企業，從(cong)超高效的(de)離(li)心機、磁懸浮(fu)離(li)心機，到(dao)各(ge)種(zhong)各(ge)樣的(de)空(kong)調設(she)備、閥門、控(kong)制器，再到(dao)DDC和控(kong)制平臺，包(bao)括美(mei)的(de)i能效、綜合(he)運維管理的(de)軟(ruan)件等，都是美(mei)的(de)自主研發和生產。同(tong)時(shi)，基于團隊和軟(ruan)硬(ying)件的(de)能力(li)，美(mei)的(de)樓(lou)宇科技的(de)合(he)作模式也非常靈活，從(cong)技術咨(zi)詢(xun)服務到(dao)節(jie)能設(she)備銷售，再到(dao)能效擔保EPC，以及投資運營(ying)BOT等，均有(you)所涉獵。
相信未來美的樓(lou)宇科技將貢獻更多技術水平先進、合作模(mo)式多樣的高校(xiao)場景案(an)例，賦能節(jie)能高效(xiao)校(xiao)園建設(she)，引領(ling)和(he)促進全社會低碳化發展、綠(lv)色化升(sheng)級。
