《绿色高效制冷行动方案》发改环资〔2019〕1054号要求，到2030年，大型公共建筑制冷能效提升30%，制冷总体能效水平提升25%以上，绿色高效制冷产品市场占有率提高40%以上，实现年节电4000亿千瓦时左右。
“加强制冷领域节能改造，重点支持中央空调节能改造、数据中心制冷系统能效提升、园区制冷改造和冷链物流绿色改造等重点示范工程，更新升级制冷技术、设备，优化负荷供需匹配，实现系统经济运行，大幅提升既有系统能效和绿色化水平”。
能效管理国家标准：
GB55015-2021，建筑节能与可再生能源利用通用规范
GB19577-2024，热泵和冷水机组能效限定值及能效等级
GB50189-2015，公共建筑节能设计标准
GB51245-2017，工业建筑设计统一标准
JGJ/T177-2009，公共建筑节能检测标准
GB50189-2015《公共建筑节能设计标准》，关于综合能效SCOP计算方法：
电冷源综合制冷性能系数(SCOP)的计算应注意以下事项：
1）制冷机的名义制冷量、机组耗电功率应采用名义工况运行条件下的技术参数。
2）冷却水流量按冷却水泵的设计流量选取。由于水泵选取时，可考虑1～1.1的富裕系数。
3）冷却水泵扬程按设计设备表上的扬程选取，水泵效率按设计设备表上水泵效率选取。
4）名义工况下冷却塔水量是指室外环境湿球温度28℃，进出水塔水温为37℃、32℃工况下该冷却塔的冷却水流量。确定冷却塔名义工况下的水量后，可根据冷却塔样本查风机配置功率。
5）冷源系统的总耗电量按主机耗电量、冷却水泵耗电量及冷却塔耗电量之和计算。
6）电冷源综合制冷性能系数(SCOP)为名义制冷量(kW)与冷源系统的总耗电量(kW)之比。
国内外SCOP能效等级指标：
1）高效制冷站：全年平均SCOP≧5.4
2）超高效制冷站：全年平均SCOP≧6.0
GB50189-2015，综合能效SCOP限定值：
4.2.12 空调系统的电冷源综合制冷性能系数(SCOP)不应低于表4.2.12的数值。对多台冷水机组、冷却水泵和冷却塔组成的冷水系统，应将实际参与运行的所有设备的名义制冷量和耗电功率综合统计计算，当机组类型不同时，其限值应按冷量加权的方式确定。
制冷站能效对标管理工具：
安装“精准能效在线监测系统”：“能效要看得见”，是中央空调系统能效管理的首要条件，安装能效在线监测系统，时刻观察制冷站SCOP，采集数据进行分析：
1）流量计，计算制冷量和放热量；
2）数字电表；计算设备能耗和功率；
3）温度传感器，采集温度和温差；
监测系统精度参照新加坡标准：
读取水泵通讯卡，获得流量数据；温度探头，精度±0.2℃；
系统的冷热平衡系数误差≦5%；数据采集间隔5分钟/组。
综合能效SCOP之间的关系：名义设计SCOP＜标况运行SCOP＜全年平均SCOP。
综合能效SCOP不同含义解读：
名义设计SCOP，以铭牌名义参数计算，只用一次，即立项审批时，必须符合GB50189-2015要求。其意义在于，对水泵水塔的设计富裕量，有所限制。
实测运行SCOP，实际工况下显示数据，伴随主机负载率、冷却水和冷冻水温度不同时，随时变化，不具可比性。需进行换算，才可对比。
标况运行SCOP，将实测运行SCOP的冷却水和冷冻水温度，统一换算成国标工况，可用做能效对比分析，最常用。需附加，参照水塔逼近度。
全年平均SCOP，是全制冷年实测运行SCOP的平均值，全面反映了制冷站的能效管理水平，是评价SCOP的完整判定标准，需要全年运行的数据。
1）主机的能效体现在增大分子（主机COP越高越好，能效寻优更好）；
2）水泵的能效体现在减小分母（水泵和水塔的功耗占比越低越好）；
3）水塔的能效体现在增大分子（冷却水温越低，主机制冷量越高），
选择同样高效主机后，制冷站之间的差异体现在水泵和水塔。
主机能效和负载数据表：
为了获得更高的标况运行SCOP，选主机要看两个方面：
①主机能效，不仅要看名义COP最高，更要看其部分负荷能效COP分布；
②从部分负载运行数据看，如果选磁悬浮离心机，实际运行能效COP会更好。
1）常规设计，水泵和水塔功率占比约30%；优点是安全可靠，缺点降低了SCOP。例如，选用一级能效COP=6.3的主机，采用这样的方案，设计SCOP就不合格了。
2）优化设计，水泵和水塔功率占比约25%，综合安全性和能效SCOP，适度折中获得审批即可。
3）极限设计，水泵和水塔功率占比约20%，SCOP很高，余量极限小，遇到特殊天气，有能力不足风险。
名义设计SCOP只在立项审批时用到一次，其作用是在设计方案中，限制了水泵和水塔功率设计富裕量，选用1级能效主机，适度优化很容易达标。至于整个系统是否节能，关键是全年平均运行SCOP。
超高效制冷站SCOP解读：
以优化设计方案为例。主机运行在不同负载时，水泵和水塔功率也伴随主机负载变化。
因主机、水泵和水塔同时能效寻优，通常标况运行SCOP比名义设计SCOP高出约15%；
因冷冻水温度提升和冷却水温度下降，因此全年平均SCOP比标况运行SCOP高出≧15%。
从本案例看，水泵的运行功率都在55kW以下，但是设计时要留有足够大余量。
超高效制冷站，其运行能效的差异体现在水泵和水塔：
1）标况运行SCOP，体现了水泵水塔智能变频控制的水平；
2）全年平均SCOP，补充体现了水塔全年换热效果的水平。
管理超高效制冷站，应未雨绸缪，提前做好防衰减措施：
（1）冷却循环水，采用组合技术，防止主机和水塔结垢；
（2）规划好处理主机冷媒侧油膜问题，早处理早受益。
GB19577-2024，制冷主机能效COP限定值：
GB50189-2015，新建制冷站主机能效标准
4.2.10 采用电机驱动的蒸气压缩循环冷水(热泵)机组时，其在名义制冷工况和规定条件下的性能系数(COP)应符合下列规定：
2 水冷变频离心式机组的性能系数(COP)不应低于表4.2.10中数值的0.93倍；
3 水冷变频螺杆式机组的性能系数(COP)不应低于表4.2.10中数值的0.95倍。
（1）主机能效寻优和选型
制冷站配置（1-2台）主机时，建议至少选1台变频主机。
制冷站配置3台以上的主机时，建议至少选2台变频主机。
主机能效寻优自控系统，建议在制冷站运行1-2年后，掌握了制冷站全年制冷负荷曲线后再加装，这样主机能效寻优的自动控制逻辑清晰，避免逻辑错误和故障。
（2）主机冷冻水温度对标
冷冻出水温度每提升1℃，主机COP提升2%。
冷冻水温度越高越好，受限于两个条件：
1）不超过露点温度，否则无法除湿；
2）末端风机盘管，要有足够的富裕量；
（3）新风除湿和室内风除湿，冷冻水温度如下所示：
冷却塔出水温度每降低1℃，主机COP提升3-4%。
水塔换热效果的评价指标为逼近度=冷却塔出水温度–湿球温度，通常逼近度≦4℃。
主机的冷却进水温度越低越好，但受限于两个温度：
①不会低于环境的湿球温度。经验值，夏季逼近度≦3℃，过渡季节逼近度≦5℃。
②应高于主机最低冷却水温度，例如≧18℃。否则，会导致离心机组喘振或者宕机。
（4）主机趋近温度对标
主机趋近温度表征冷凝器水垢：
趋近温度=冷媒饱和温度–冷却出水温度
1）趋近温度每提升1℃，主机COP降低3-4%；
2）新机组趋近温度，理论上无限趋近0℃，由于传感器误差±0.5℃，因此通常趋近温度≤1.0℃；
3）旧机组即使将水垢清除干净，但因表面粗糙，通常趋近温度≤1.5℃，视同无水垢。
※冷却循环水污垢构成复杂，单一水处理方法无法彻底解决这一问题，导致趋近温度不断上升。需要综合水处理组合技术。
主机能效对标小结：
新设计高能效制冷站，选择主机的两点建议：
（1）不仅看主机名义COP，更要看主机高效区间宽窄。
（2）选择主机COP最高的机组，并选配一定比例的变频离心机。
※为了减少能效衰减，需要做好主机换热器和冷却塔的维护保养。
主机能效对标的案例分析：
以下案例，就是“孤立片面”的节能改造真实写照。“节能改造”仅针对水泵变频节能率考察效果，未理解水泵变频过度导致的能耗转移，结果是“水泵节能率很高，最终账单没省钱。”
冷却水温差 ≦4.8℃：
1）温差越大，水泵能耗越低；
2）温差超过5℃，主机能耗增加。
本案例，主机能耗增加15%。
趋近温度 ≦1.0℃：
1）小温差越高，表明水垢越严重；
2）小温差7.9℃，水垢非常严重。
本案例，主机能耗增加了21%。
水塔能效对标：
（1）冷却塔换热原理及选型
冷却塔换热原理：
1）扩大水与空气接触面积：
– PVC填料层，增大面积；
– 光滑的表面，水易成膜；
– 填料间距越小，面积越大；
2）足够的风量带走热量：
– 填料间距越小，风阻越大；
– 进风量与风机功率相关；
冷却塔能效指标：
逼近度=冷却出水温度–湿球温度。
冷却水温度无限逼近湿球温度。逼近度≦4℃。
冷却塔选型对标：综合成本和逼近度，设计预留≦30%富裕量。
（2）冷却塔风机功率占比
冷却塔换热量=（填料面积×风量）×换热系数
只有当填料面积有富裕量时，才可能降低风机功率：
1）冷却塔设计时，适当增大20%-30%的富裕量；
2）单台主机低负荷运行时，可适当降低风机功率；
3）多台主机制冷站，只有少部分主机工作，且冷却水布满全部填料面积，可以减少风机开启台数；或者开启多台风机，采用变频降低功率节能。
4）应保证逼近度最小为优先，降低风机功率为其次。
※ 高效冷却塔风机功率，在总功率中占比≦ 4%。
※ 多台冷却塔部分负荷时，可减少风机能耗。
冷却塔参数对标小结：
降低风机功耗占比：
1）负荷在15%-80%范围时；
2）全塔布水，换热面积富裕；
2）风机可变频降功率；
水塔功耗占比≦4%。
降低冷却塔的逼近度：
1）冷却塔水力平衡设计；
2）冷却塔风机结构设计；
3）冷却塔布水结构设计；
4）消除填料表面污垢；
逼近度≦4℃。
经验判断水塔问题：
1）4℃≦逼近度≦6℃，填料污垢；
2）6℃≦逼近度≦ 8℃，布水器污垢；
3）8℃≦逼近度，整体结构，换新塔。
水泵能效对标分析：
跟踪主机，随机应变，动态调节。
水泵的电能主要消耗在流量和扬程：（见下图）
1）水泵推动不同体积的水，需要花费不同的功率，因此水的流量越大越耗能；
2）系统管径固定，当流量增大时，流速加快，管道的阻力就会增大，所需扬程增大，反之则扬程降低。
3）主机在运行时，负载变化，其所需流量也应该变化，水泵就需要自动调节流量和扬程，适应主机所需。因此，水泵应能调节流量和扬程，变频是必须的。
图示：
① 水泵额定功率，主机100%负载，温差为4.5℃；
② 主机100%负载，温差为5℃所需流量的功率点；
③ 主机70%负载，温差为5℃所需流量的功率点；
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主机负载
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50%
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70%
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80%
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100%
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定流量温差∆T
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2.5℃
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3.5℃
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4.0℃
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5.0℃
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变流量温差∆T
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5.0℃
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5.0℃
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5.0℃
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5.0℃
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流量下降比例
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↓50%
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↓30%
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↓20%
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0
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水泵功率下降比例
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67%
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42%
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37%
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0
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水泵节能来源于消除厄余量：
水泵的设计富裕量：
按照主机满载设计，通常水泵留出富裕流量≧110%。主机能效寻优，在部分负荷（高效区间65%-85%），而水泵却在110%流量运行，就造成了水泵的能源浪费。水泵配大，必然能耗增大。
水泵伴随主机一起变：
主机负载变化时，必须调节流量变化，来保持温差稳定。因此，水泵运行时，必须能够伴随主机变化调节流量，才能降低水泵的功耗，制冷站SCOP才能提升。
水泵变频，才会运行节能。
水泵的运行节能量，主要来源于：
① 水泵选型的设计富裕量，在水泵运行时，通过动态调节将其消除，
② 水泵根据主机负载变化，随时调整流量，并能降低扬程厄余量。
※ 水泵运行时的动态调节方法，决定了水泵的节能量大小。
（1）冷冻水温差对标参数分析
冷冻水温差越大越好：
1）温差越大，蒸发器平均温度越高，有利于主机COP；
2）温差越大，流量越小，管阻越小，有利于水泵节能；
制约冷冻水温差的因素：
1）要满足最不利末端的冷量，不能导致末端冷量不足；
2）冷冻水流量不能低于主机最小流量，否则引起宕机；
冷冻水温差≧5℃（设计温差）：
1）按照最不利末端恒压控制；参考主机设计温差；
2）温差≤4.5℃(设计温差90%)，需巡查水力不平衡；
1）主机冷冻水温差设计为5℃；
2）主机温差扩大时，蒸发器平均温度从9.5℃提升到11℃，蒸发温度提升对主机能效COP有利。
3）蒸发温度提升1℃，主机COP升2%。
（2）冷却水温差对标参数分析
冷却水温差应适可而止：
1）温差越小，冷凝器平均温度越低，有利于主机COP；
2）温差过大，会导致冷凝温度提高，不利于主机COP；
制约冷却水温差的因素：
1）温差太小，流量太大，会导致水泵能耗增大；
2）温差太大，流量过小，盛夏时会影响水塔冷却效果；
4.4℃≤冷却水温差≤4.8℃
1）冷却泵的控制逻辑，要跟随主机控制温差范围；
2）盛夏时节，为保障水塔逼近度，可适当加大流量；
1）主机冷却水温差设计为5℃；
2）主机温差扩大时，冷凝器平均温度从32.5℃提升到33.5℃，冷凝温度提升，对主机能效COP不利。
3）冷凝温度提升1℃，主机COP降3%。
（3）水泵功耗占比对标分析
降低水泵功耗占比，关键在变频调节技术：
1）常规控制，功耗占比24%；SCOP只有4.47（低于国标）；
2）智能变频，功耗占比14%；SCOP达到5.17（节能等级）；
※ 水泵功耗占比，直接影响SCOP的能效等级。
参考指标：水泵的功耗占比≤14%
制冷站全智能控制：
制冷站智能优化控制：
1）各个模块独立工作，由专业厂家提供。
2）简化控制逻辑，避免了BUG和系统瘫痪。
3）只有温度传感器，多点接触平均值，消除故障。
制冷站智能控制创新点：
各项设备控制逻辑互不干扰，独立运行或串联运行，均实现节能无死角。
①冷却塔跟踪逼近度，把风机功率降至极限；
②冷却泵将水进塔顶部调整到零扬程，功率最小；
③冷冻泵以满足末端需求为优先，恒压控制将功率降至最小。
主机控制逻辑：
1）冷冻水温度重设，指挥主机调温度；
2）多台能效寻优，指挥电流加减负载；
3）调节启停台数，需全年冷负荷曲线。
主机厂提供主机自动控制模块。
冷冻泵控制逻辑：
1）冷冻泵的对标：跟踪最不利末端压力；
2）参照温差，判断系统水力平衡。
※ 无传感器智能变频水泵的独特优势。
水泵厂提供群泵控制模块
冷却泵控制逻辑：
1）冷却水温差对标：4.4℃≤∆T≤4.8℃。
2）冷却泵跟随温差，冷却水进塔时零扬程。
水泵厂提供群泵控制模块
冷却塔控制逻辑：
1）跟踪湿球温度，逼近度最小为优先；
2）充分利用填料面积，变频降低风机功率；
水塔厂提供水塔的控制模块
高能效制冷站特征：
设计SCOP≧4.60（国标要求）
运行SCOP大于设计SCOP
全年SCOP≧5.40；
全年SCOP，每年衰减率≦3%。
预防能效衰减技术推荐：
综合水处理技术；
主机清除油膜污垢；
高效智能变频水泵；
高效智能变频水塔。
高效制冷站能效对标：
本文来源于互联网，作者标注为清正节能。暖通南社整理编辑。
