高效机房系统热点问题和核心理念讨论介绍

培训时间：2025年10月25日培训讲师：XXX高效机房系统热点问题和核心理念讨论课件

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高效机房核心要素：输送能耗控制加减机策略冷冻水系统选择冷却水系统设计2高效机房的核心要素•

变频/磁悬浮机组•

一级能效设备•

塔泵变频控制•

加减机逻辑•

冷冻水温度优化•

冷冻水压差优化•

冷却水温差优化•

冷却塔逼近度优化高效设备系统控制•

采用IE3电机高效机房增加调节能力减少输送能耗•

增加管径•

全变频的设计理念•

能实现加减机自由•

水泵频率优化方案•

变流量冷却和0~100%调节的风机•

减少阀门弯头•

低阻力的阀件，如低阻力单向阀，直角过滤器3高效机房的整体概念设备性能系统设计运行控制4控制逻辑的整体思路冷却水温度控制冷却水流量控制冷冻水流量控制房间温度控制冷水机组加/减机控制5末端设备的运行特点6表冷器的性能曲线末端特性流量百分比7末端的特性10℃7℃2-通阀控制3-通阀控制12℃14℃7℃7℃风机高转速风机低转速12℃10℃7℃7℃8冷冻水的温差和流量特性8765432100%50%流量百分比曲线1：代表流量%小于冷量%的末端，例如用比例二通阀控制的末端，或者是定风量的空调箱等设备。末端温差有可能大于

也有可能小于

C曲线2：代表流量%大于冷量%的末端，例如安装三通阀的风机盘管和变风量的空调箱等曲线3：代表安装了多种不同末端设备的系统。9多个末端的水力平衡末端水力平衡876543•

多个末端之间会相互干扰•

水力不平衡导致末端有“欠流”和2“过流”二种情况末端温差平均值一般会小于5度，平衡越差温差会越小•

补足“欠流”末端流量，会导致整个系统过流。10冷冻泵的控制逻辑梳理用压差控制用温差控制压差传感器变频器变频器空调末端空调末端温度传感器用温差控制，各别末端可能会失水11主机与水泵分开控制主机与水泵分开运行让系统更灵活系统的工作模式：⚫

冷冻机负责制冷（加减载

或

加减机）⚫

水泵负责输送水（水泵控制）⚫

冷水机组与水泵的开启无需要对应一次泵需要变频控制➢

更好的适应末端➢

优化加减机策略➢

节省水泵能耗主机的工作模式：anyflowrate

…

任何水流量…anyDT

任何温差12末端运行特点总结：1、末端的流量和冷量并不对应2、受水力平衡影响，末端经常需要多供水3、末端的冷冻水温差并不一定是设计温差（5度）4、平衡越差的系统，冷冻水温差越小13加减机逻辑14加减机逻辑的重要性说明加减机逻辑的重要性高效机房能耗占比统计•

高效机房项目，冷水机组的占比为75~85%之间•

控制冷水机组的能耗非常关键•

加减机逻辑是整个高效机房控制的核心加减机逻辑的区别•

传统系统根据流量加减机•

高效机房根据效率加减机解放加减机逻辑的因素•

冷冻水一次泵变流量•

冷却泵和塔变频15常规系统的加减机逻辑一次泵定流量，二次泵变流量系统加减机逻辑◼

加机逻辑（机组出口温度漂移达上限，或者旁通管流量低于单台机组10%加机计时）100L/S60L/S二次泵（变频）◼

减机逻辑（旁通管流量高于单台机组110%减机）主机侧定流量末端侧变流量F➢

为什么根据流量加减机？而不是7℃一次泵（定频）根据冷量？➢

这样的加减机逻辑是否合理，是10℃12℃否靠谱？生产侧需求侧➢

根据流量加减机的基本逻辑和关键点是什么？冷水机流量

>

系统流量旁通管上没有阀门16高效机房的加减机逻辑常规系统：

一次泵与主机一对一运行，多开冷冻泵会导致多开冷机，然后冷却塔和冷却泵也会跟着多开末端多供水末端多供冷多开冷塔多开冷冻泵多开冷机多开冷却泵高效机房：主机与一次泵分开运行，末端需要多供水，多开冷冻泵，需要冷，多开冷机多开冷机多开末端多供冷末端多供水冷冻泵17变流量的一次泵工作原理高效系统常规系统7℃超量打水7℃7℃7℃60%负荷11℃60%负荷M11℃11℃10℃一次泵定频，二次泵变频主机与水泵捆绑运行一次泵变频，旁通管关闭••••可根据机组的效率加减机，主机台数可自由选择主机可实现的流量变化范围40%~130%多开冷冻泵，就要多开主机18冷水机组的最高和最低流速的限制

管内流速是主要限制因素，而不是主机的流量

不同设计流速的机组的流量变化范围不一样

每一台机组的最大最小流速都不一样（单独交选型报告）流速最大值有统一限制但流速最小值各不相同管内流速限制因素◼

Lower

limit低限•

heat

transfer

–

laminar

flow热传导

–

层流对换热影响巨大最小流速限制2~3FPS（0.6~0.9M/S).◼

Upper

limit高限•

erosion

冲蚀

vibration振动最大流速限制•

affordable

pressure

drop允许的水压降11fps（3.3M/S)1919水泵接法说明定频离心机效率（COP）变频离心机效率（COP）16141210816141210832C冷却水25C冷却水18C冷却水变频系统高效主机12C冷却水传统系统6644220%20%40%60%80%100%120%140%0%20%40%60%80%100%120%140%定频主机变频主机部分负荷优先，（40~75%负荷）一机对一泵的接法冷机和水泵一样多开变频机组低负荷效率高变频冷却泵和塔支持多开满载优先（60~90%负荷）多机对多泵的接法水泵多开，冷机少开冷机高负荷运行为主20加减机逻辑变迁主机电流加减机◼

加机逻辑（机组出口温度漂移达上限，或者电流达到90%加机计时）◼

减机逻辑（当N台主机的电流<N-1台的满载电流的80%时，进行减机倒计时M60%负荷机组效率曲线旁通管流量加减机◼

加机逻辑（机组出口温度漂移达上限，或者旁通管流量低于单台机组10%加机计时）◼

减机逻辑（旁通管流量高于单台机组110%减机）机组负荷加减机和效率曲线加减机21按效率曲线加减机加减机负荷点的智能调节•

冷却水温度的变化导致的加减机负荷点的移动•

不同类型的冷水机组混用时，加减机负荷点的确定•

大小机搭配的情况下，加减机负荷点确定22效率曲线叠加实现智能加减机30度冷却水20度冷却水加减机顺序的智能调节高负荷时，离心机运行效率更高，离心机优先启动低负荷时，螺杆机的运行效率更高，螺杆机优先启动加减机负荷点的智能调节根据当前冷却水温度下的效率曲线组合，判断加减机的负荷点23冷却塔泵变频变频离心机效率（COP）塔泵变频的优势161412108机组能耗最优与系统能耗最优统一主机的加减机逻辑不受塔泵束缚6420%20%40%60%80%100%120%140%塔泵可以随主机一起降频，维持塔泵能耗占比定频塔或冷却泵多开主机，就要多开塔泵，系统的整体能耗上升定频塔泵会限制机组的加减机策略，尽量采用满载优先逻辑24加减机逻辑总结：1、根据效率曲线加减机最常用2、实现加减机自由，需要冷机和系统配合。3、一次泵需要变流量，旁通管最好关闭。4、冷却塔和冷却泵需要变频25变频技术介绍26变频机组的工作原理变频机组调节电机转速VSD调节电机转速定频机组调节导叶PRV/IGV优化

PRV

位置27导叶的运行特性介绍减载线低负荷满负荷（机组负荷）28叶轮工作特性冷媒流量代表机组制冷量。机组提升力=冷却水出口温度-冷冻水出口温度，冷冻水出口温度不变时，由冷却水决定机组提升力功耗/转数3压头/转数232

冷却水流量/转数24

冷却水高转速15

冷却水中转速提升力与转数平方成正比冷却水温度决定提升力冷却水温度决定电机转数低转速制冷剂流量（机组制冷量）29工况点的移动叶轮性能曲线变频离心机效率曲线161412108增加频率关小导叶导叶全开，降低频率导叶阻力B高转速CA6中转速4低转速2制冷量0%20%40%60%80%100%120%140%黄色粗箭头曲线表示理想的降频率的运行，在这条线运行，导叶全开，工况点不移动，只降频率黄色曲线的右侧，是通过升高频率来增加机组制冷量，此时导时全开，工况点前移曲色曲线左侧，是通过升高频率，关小导叶来实现的，此时工况点后移30变频/磁悬浮机组性能31开机策略分析理想运行模式高环温◼

高冷却水温度下推荐采用“满载优先”模式运行.➢

高冷却水温度➢

高运行频率60%90%90%OFF60%60%➢

机组高负荷◼

低冷却水温度下推荐采用“部分负荷优先”模式➢

低冷却水温度低环温90%90%OFF60%60%60%➢

低运行频率➢

机组低负荷运行32降低输送能耗33降低输送能耗总结降低水泵流量降低水泵扬程水泵能耗计算公式变频水泵增加水管的管径减少管路的弯头降低供水温度流量*扬程*9.8效率*3600大温差末端（提高回水）

压差传感器位置改善末端水力平衡减小流量浪费优化水泵的扬程细化分区用管道泵接力34冷冻水出口温度不建议降低Steven

T.

Taylor,

PE•

降低主机的出口温度虽然可以增加冷冻水温差，节省冷冻水泵的能耗，但会增加冷水机组的能耗•

系统的能耗模拟表明，主机的能耗增加更多，降低冷冻水出口温度，整个系统的能耗是增加的，那怕冷冻水泵的扬程高达30米，水泵减少的能耗也抵消不掉主机能耗的增加。35冷冻水出口温度对效率的影响冷凝温度（冷媒侧）系统大温差≠主机大温差1000Ton离心机COP76.56面积表示换热温差37C冷却水温差5.55压缩机做功水侧➢

冷冻水出口温度增加1℃，对主机效率的影响约3.5~5%32C4.5412C冷冻水温差增加

，对主机效率1℃的的影响为0.2~0.3%➢总温差冷冻水温差3.53107C7℃8℃9℃2.54℃5℃6℃7℃8℃冷冻水温差蒸发温度（冷媒侧）36冷冻水温差的调整常规末端：

常规末端需要通过降低冷冻水的供水温度，来抵消冷冻水低流量对换性能的影响，主机的运行效率会受到影响。常规末端能接受的冷冻水最大温度是7度（6~13度），超过7度温差，会有各种问题。大温差末端：大温差末端调整了冷冻水流程，来防止管内流速的下降，其换热性能不受影响。大温差末端可保持冷冻水进水温度和送风温度不变。不影响主机效率也不影响末端的除湿能力。常规盘管大温差盘管降低冷冻水温度调整末端的回程数CoolingUnitTa

gEAT-DB/WB

LAT-DB/WBEWTLWTWPD全热显热KW4.815.81KW3.624.32°C°C°C77°C1512kPa44.1307-15(06)7-12(06)27.0/19.527.0/19.514.4/13.714.4/13.737提高供冷温度

VS

提高温差？◼

提高冷冻水温度采用10~16度冷冻水，可节省冷机组12%左右的功耗考虑冷机能耗占比78%整个系统可节省9.3%◼

提高冷冻水温差采用8度冷冻水温差，可节省40%冷冻水泵能耗➢

考虑冷冻泵的能耗占比9%左右。➢

整个系统可节省3.6%能耗38减小流量浪费旁通流量弊端末端系统造成高低温水混合将一次泵压力清零对末端和冷冻水管路做全面的水力平衡，有助力减少冷冻水流量的浪费无旁通流量的系统M一次泵变流量系统一二次泵都变流量的系统调节方式尽量采用二通阀来调节末端流量多个供冷区域，每个区域要设置单独的调节设备（电动阀或者二次泵）不推荐的系统一次泵定，二次泵变流量的系统一次泵定流量系统39减少管路系统阻力（

BIM技术）减少管道阻力的措施增加管径，减少沿程阻力减少弯头，采用低阻力的阀件，减少局部阻力40冷冻泵的控制逻辑梳理传感器在远端传感器在近端压差传感器变频器变频器空调末端空调末端压差传感器41压差传感器的安装位置影响功耗/转数3压头/转数2流量/转数压差传感器安装位置压差传感器安装在机房内会导致水泵扬程被固定水泵扬程固定后，水泵就没有降频率的空间。42传感器放置位置C传感器放近端B传感器放远端A远端靠近最不利末端）近端（靠近机房主干管上）43水泵压力图压差传感器在水泵口水泵扬程固定不变压差传感器在主管的末端水泵扬程随负荷下降而降低44水泵的压差优化控制压差优化控制的调节原理在系统正常工作模式下，上游侧控制器会不断检测每一个末端的阀门开度，根据开度情况判断当前的静压值是否合理，并且相应对静压设定值作出调整。空调箱空调箱空调箱压差传感器变频器两通控制阀楼控系统阀门开度反馈45压差优化控制原理压差优化的调节原理常规的系统，恒定供水压差，在部分负荷的时候，往往阀门的开度很小压差优化后，阀门开度变大，水泵扬程变小，运行更节能。定压差系统变压差系统25M扬程20M扬程54%67%55%85%95%35%阀门开度阀门开度46水泵压差优化的控制逻辑关键阀门定义增加水管静压•

开度最大的阀门定义为关键阀门95%•

如碰到关键阀门是损坏的情况，需要增加判断阀门是否正常的逻辑关键阀门开度大小没有动作•

也可采用开度最大的三个阀门的平均值来指导静压优化85%降低水管静压47优化水泵扬程的考虑设计扬程不宜过份优化管路阻力计算错误现场安装不到位或者有调整末端的平衡没做好以后系统需要改造扩容等重点优化实际运行扬程基于反馈数据优化末端的扬程细化水力分区，特别是工业项目要注意。48基于预测的水泵扬程优化控制方法49冷冻水温度和压力的调整根据时间调整冷冻水压力根据负荷调整冷冻水温度50降低水泵能耗总结降低水泵流量降低水泵扬程•

变频水泵•

增加水管的管径•

降低供水温度•

减少管路的弯头•

压差传感器位置•

优化水泵的扬程•

细化分区•

大温差末端（提高回水温度）•

改善末端水力平衡•

减小旁通流量51冷冻水系统设计52一次泵系统的适用性讨论冷冻水温度精度要求高的工业项目三次泵二次泵第三回路M一次泵多个供冷区域的扬程、使用时间、管路特性各不相同53多冷源系统融冰模式双工况主机TS板式换热器100%

12米常规主机50%

4米冷负荷54一次泵系统的错误做法汇总压差传感器装水泵出口支路或者末端不装电动阀冷却塔冷却塔冷却塔MM去区域1去区域2去区域3冷凝蒸冷水机组冷水机组M发冷凝蒸发区域1回区域2回冷凝蒸发冷水机组区域3回用压差控制旁通管阀门55分水器上无电动阀56旁通管阀门的控制说明接各环路压差传感器旁通管阀门的控制说明1、旁通管常闭运行2、最后一台主机，最低流量下开启3、一次泵维持主机的最低流量4、由旁通管维持末端的压差57一二次泵同时变流量的系统一次泵一次泵F一次泵一次泵MT1T2旁通管常开旁通管常闭末端末端二次泵二次泵末端末端旁通管常开，可消化末端流量变化，避免主机因流量波动而导致的出口温度变化。另外旁通管流量可指导一次泵频率调节旁通管常闭，运行更节能，适合对温度要求不高，但对能耗要求更高的项目。但一次泵的频率调节有较大难度。58多级直联泵的控制江森推荐的解决方案•

末端的压差控制三级泵•

用三级泵的频率信号控制二级泵•

用二级泵的频率信号控制一级泵•

旁通管维持主机的最低流量•

三级泵设置停泵旁通，停泵后，由停泵旁通上的阀门控制末端压差•

三级泵推荐采用0~100%调节能力水泵MVSDVSDVSD三级泵停泵旁通59细化水力分区冷却塔冷却塔冷却塔冷却塔冷却塔冷却塔MM去区域1去区域2去区域3冷凝蒸发冷凝蒸发低温机组去区域1去区域2去区域3低温机组M冷凝蒸发冷凝蒸发低温机组常温机组区域1回区域2回区域3回冷凝蒸发冷凝蒸发低温机组中温机组一次泵+电动阀系统水泵扬程按最高要求供主机温度按最低温度供多分区的一次泵系统水泵扬程和主机的温度都可以分别设置冷却塔冷却塔冷却塔去区域1去区域2去区域3冷凝蒸发低温机组一次泵的控制逻辑？只能用静压优化技术通过各分区的电动阀开度集中式二次泵系统二次泵扬程可以分区设置一次泵也变频，旁通管关闭主机温度不能区分冷凝蒸发低温机组区域1回区域2回冷凝蒸发低温机组60区域3回并联集管的用法一机一泵多机多泵主机水泵一对一接61经典的高效机房案例欣赏末端多分区冷却塔冷却塔冷却塔冷却塔冷却塔冷却塔工业项目，必须保证每一个末端的冷冻水温度和压力，如果不分区，为了满足单个末端，要牺牲整个系统的能耗，分区后各区水泵可以根据各自末端情况优化运行频率冷凝蒸发低温机组去低温用户3~8℃一次泵系统冷凝蒸发常温机组常温机组常温机组给单个区域供冷，可用一次泵系统简化系统方案，并且系统易于标准化.常规温度用户冷凝蒸发主机一机一泵7~12℃冷凝蒸发一机一泵的冷冻水管路，管路简单，阻力低，并且水泵扬程可根据机组阻力优化.10~15℃系统备用性冷凝蒸发中温机组中温机组去中温用户并联集管让三个系统共用一个备用泵，还可让三个系统之间互相支援。冷凝蒸发备用泵备用泵62一次泵系统+预留管道泵空间预留管道泵方案冷却塔冷却塔冷却塔去区域1去区域2去区域3冷凝蒸发低温机组冷凝蒸发低温机组区域1回区域2回区域3回冷凝蒸发低温机组•

重要末端和有问题的末端，可单独设置管道泵，以解藕整体供水和单个末端的特殊需求。•

如果不确定那个区域末端会出现问题，可先预留管道泵安装空间，并设置法兰。63冷冻水系统设计总结：1、明确一次泵系统的适用性和弊端2、多区域一次泵系统，水泵扬程优化很重要3、多级直联泵的控制（下级泵的频率优化上级泵）4、有条件可用多分区一次泵系统5、预留管道泵也可解决一次泵系统的弊端64冷却水系统设计65冷却塔容量的考虑和选择由于冷却水泵是变频的，所以冷却水不强调采用大温差，关键是要考虑冷却塔的容量的增加。高效机房虽然比较强调增加冷却塔的容量，但不宜过份增加，一般建议冷却塔的容量增加10~20%比较合理。冷却塔成本180%不推荐低冷却塔逼近度的选项高效机房不考虑减少冷却塔的选项153%160%140%120%100%80%60%40%20%0%126%120%109%100%92%85%80%30-35C30-37C31-36C31-37C32-37C32-38C32-39C32-40C66冷却水温度推荐冷却塔成本分析变频水泵不用考虑大温差设计增加湿球温度到29度较常见极致性能180%153%160%140%120%100%80%高性价比126%120%109%100%92%85%80%60%40%20%0%30-35C30-37C31-36C31-37C32-37C32-38C32-39C32-40C67冷却塔的配置说明采用变流量喷嘴和0~100%调节的风机，才可以完美的支持所有冷却塔全开的运行策略常规的塔运行在最低冷却水流量以下或者最低风机频率时，需要减少冷却塔的运行台数冷却塔的风机变流量的喷嘴多叶片的静音风机，确保在低转速下，仍然有足够的风量常规变频风机的调节范围50~100%常规冷却塔不适合变流量运行，低流量下冷却塔的布水效果大幅下降，一般塔的最低流量在40%左右68冷却塔的流量分配不均视频多数冷却塔依靠重力布水，需要保证热水盘内有8CM的水位高度。杭州某高效机房的项目实际运行情况：冬季10台塔全开，室外接近0度，冷却水超过20度现场实地观察情况，10组塔只有二组塔有水，其它塔填料基本没淋水，都在空过风，有水的二组塔布水也极不均匀.69冷却塔的运行台数说明冷却塔建议采用通过总管连接，方便让更多冷却塔投入使用。一般情况下，冷却塔多开节能效果更好，同样冷却水温度下，多开塔的能耗更低。四台冷却塔运行风机转数60%冷却塔冷却塔冷却塔冷却塔单台风机功率12.5KW四台冷却塔总功率50KW冷却水30-35度三台冷却塔运行风机转数81%单台风机功率23.7KW三台冷却塔总功率71.3KW冷却水30-35度70冷却侧的运行策略讨论塔泵的频率组合多冷却泵与冷却塔频率组合众多冷却塔和冷却泵的频率的优