DB61-T 5086-2023 高效空调制冷机房设计标准

陕西省工程建设标准DB61/T5086-2023备案号J17494-2024高效空调制冷机房设计标准Designstandardforhighefficiencyairconditioningrefrigeratingstation2024-03-07发布2024-04-10实施陕西省住房和城乡建设厅联合发布陕西省市场监督管理局陕西省工程建设标准高效空调制冷机房设计标准DesignstandardforhighefficienDB61/T5086-2023主编部门:陕西省住房和城乡建设厅批准部门:陕西省住房和城乡建设厅陕西省市场监督管理局实施日期:2024年4月10日陕西省住房和城乡建设厅陕西省市场监督管理局文件陕西省住房和城乡建设厅陕西省市场监督管理局关于批准发布《海绵城市建设透水铺装施工技术规程》等7项陕西省工程建设标准的通告陕西省住房和城乡建设厅、陕西省市场监督管理局批准发布《海绵城市建设透水铺装施工技术规程》《小直径岩石掘进机隧洞施工技术规程》《城镇排水检查井水泥基内衬修复技术规程》《轻质蒸压砂加气混凝土砌块及板材应用技术规程》《近零能耗建筑设计标准》《高效空调制冷机房设计标准》《坡地民用建筑设计防火标准》等7项标准为陕西省工程建设地方标准,2024年3月7日发布,2024年4月10日实施。现予以公布(见附件)。特此通告。附件:批准发布的7项陕西省工程建设地方标准目录陕西省住房和城乡建设厅陕西省市场监督管理局附件:批准发布的7项陕西省工程建设地方标准目录序号标准名称主编单位标准编号条文解释单位备注海绵城市建设透水铺装施工技术规程陕西省西咸新区沣西新城海绵城市技术中心、长安大学陕西省西咸新区沣西新城海绵城市技术中心2小直径岩石掘进机隧洞施工技术规程中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司DB61/T5083-2023中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司城镇排水检查井水泥基内衬修复技术规程西安市城区市政设施养护管理有限公司西安市城区市政设施养护管理有限公司4轻质蒸压砂加气混凝土砌块及板材应用技术规程陕西省建筑科学司、陕西凝远新材料科技股份有限公司、西安建筑科技大学DB61/T5080-2023陕西省建筑科学研究院有限公司原标准《轻质蒸压砂加气混凝土砌块及板材技术规程》DB61/T89-2014自2024年3月7日起废止近零能耗建筑设计标准中联西北工程设计研究院有限公司中联西北工程设计研究院有限公司高效空调制冷机房设计标准中联西北工程设计研究院有限公司DB61/T5086-2023中联西北工程设计研究院有限公司7坡地民用建筑设计防火标准陕西省消防救援总队、中国建筑西北设计研究院有限公司、陕西省建设工程消防技术服务中心陕西省消防救援总队、中国建筑西北设计研究院有限公司原标准《坡地民用建筑设计防火规范》2024年3月7日起废止前言根据陕西省住房与城乡建设厅、陕西省市场监督管理局《关于下达2021年度工程建设标准制订计划的通知》(陕建标发〔2021)3号)中的相关要求,编制组经过广泛调查研究,认真总结实践经验,参考国内外标准,结合陕西省实际情况,在广泛征求意见的基础上,制定本标准。本标准的主要技术内容是:1.总则;2.术语;3.基本规定;4.机房系统;5.智能控制系统;6.电气系统;7.设备与材料。本标准由陕西省住房和城乡建设厅负责归口管理,陕西省建设标准设计站负责日常管理,中联西北工程设计研究院有限公司负责技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议,请反馈给中联西北工程设计研究院有限公司(地址:陕西省西安市雁塔区丈八四路16号,邮编:710077,电话:029-316263538@qq.com)。本标准主编单位:中联西北工程设计研究院有限公司本标准参编单位:西安建筑科技大学中国建筑西北设计研究院有限公司阿姆斯壮(西安)智能流体技术有限公司懒猫邦(西安)智慧能源有限公司赛莱默(中国)有限公司陕西中泰启创建设工程有限公司中陕核宜威新能源有限公司中建八局西北建设有限公司西安市建筑双碳科技创新研究会本标准主要起草人:刘涛薄蓉丁峰刘雄陈建维于海尹留成黄惠岳慧峰陈晓辉陈谦强世栋王磊沈彦辉赵杰黄静惠芳芳武江超王宏涛赵勇兵仲崇辉王超楠刘默斐陈欣周雅慧张圆胡攀瑶张晨马宇张骥王福松史光超邢超杨新荣李欣磊程红云成少敏高博超孙坚张桓瑞本标准主要审查人:杨天文徐博荣李建平陈旭宋涛李武宁段军锁 12 基本规定 4机房系统 54.1一般规定 .........................................................5 ........54 智能控制系统 .2智能控制系统 .控制策略 电气系统 7设备与材料 7.1一般规定 7.2冷水机组 7.4冷却塔 附录A主机选型案例 附录B经济性分析方法 条文说明 1总则1.0.1为促进陕西省空调制冷机房的发展,提升民用建筑空调冷源系统能效水平,推动建筑能源技术进步、降低建筑能耗、规范陕西省高效空调制冷机房设计,制定本标准。1.0.2本标准适用于民用建筑和工业建筑(非工艺制冷)中采用电驱动水冷式冷水机组的新建、扩建和改建的非蓄冷型高效空调制冷机房设计。1.0.3高效空调制冷机房的设计应根据我省各区县的气候条件和建筑功能,在保证室内热舒适度的前提下,通过采用性能化设计方法,提升机房能效。1.0.4高效空调制冷机房的能效等级应根据现行团体标准《高效空调制冷机房评价标准》T/CECS1100中机房等级目标确定。1.0.5空调系统末端设备的选型、运行和控制策略应与高效空调制冷机房设计方案相匹配。1.0.6高效空调制冷机房的设计除应符合本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。22术语2.0.1空调制冷机房air-conditioningrefr为空调系统集中制备并输送冷量的机房,包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、管道系统及附件。2.0.2冷源系统coolingsourcesystem由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔为主要设备组成的集中空调冷源侧供冷系统。2.0.3高效空调制冷机房highefficiencyair-conditioningrefriger-atingstation冷源系统全年能效比符合《高效空调制冷机房评价标准》T/CECS1100规定的空调制冷机房,简称高效机房。2.0.4制冷机房系统性能化设计performanceorienteddesignforchilled-waterplant以冷源系统全年能效比为性能目标,利用模拟工具,对冷源系统设计方案进行逐步优化,最终达到符合性能目标要求的设计过程。通过建立建筑热过程数学模型,与标准年逐时气象参数一一对应,计算建筑全年逐时负荷值的一种负荷计算方法。2.0.6冷源系统能效比(EER)energyefficiencyratioofchilled-waterplantsystem冷源系统制冷量(kw)与冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔总用电量(kw)的比值。2.0.7冷源系统全年能效比(EERa)annualenergyefficiencyratio3ofchilled-waterplant冷源系统全年累计制冷量(kw·h)与冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔全年累计总用电量(kw·h)的比值。2.0.8冷水机组全年性能系数(copa)annualcoefficientofper-formanceofchiller冷水机组全年累计制冷量与其累计用电量的比值。2.0.9附属设备耗电比(入)powerconsumptionratioofauxiliary冷却塔、冷冻水泵和冷却水泵用电量总和与冷源系统总用电量的比值。oofaulxiliaryequipment冷却塔、冷冻水泵和冷却水泵全年累计用电量总和与冷源系统全年累计总用电量的比值。2.0.11冷却塔冷源在室外湿球温度较低的工况下,关闭冷水机组,利用冷却塔的冷却水直接或间接地向空调系统提供冷量的供冷方式。2.0.12逼近度coolingapproach冷却塔出水温度与室外湿球温度的差值。43基本规定3.0.1机房设计时,应首先确定冷源系统全年能效比设计目标值EER,,以此目标值为约束性指标进行性能化设计。3.0.2新建机房应进行可行性分析、方案设计;改建和扩建项目应根据既有系统的供冷条件、使用情况等进行方案设计。3.0.3机房的设计性能指标确定应符合下列规定:1冷源系统全年能效比(EER,)应根据高效机房能效等级和建设方需求确定合理值;2附属设备全年耗电比(入)应根据冷水机组性能和空调水系统形式、规模以及相关设计参数,结合类似工程经验确定合理值;3冷水机组全年性能系数(COP。)应根据下列关系式计算确定:3·o·3)式中:copa——冷水机组全年性能系数;入a——附属设备全年耗电比。3.0.4当机房设计采用冷却塔供冷和冷凝热回收等节能措施时,应根据建筑物负荷特性、运行时间、项目地气候条件等因素合理设置机房配置。3.0.5机房应设置智能控制系统。智能控制系统应能满足高效机房的运行功能、运维管理和能效等级等要求,并应实现设备运行安全、可靠、节能的目标。54机房系统4.1一般规定4.1.1机房的设计应根据建筑功能、负荷特点、建设需求等因素,通过采用高效设备、优化冷水机组配置、减少输配系统能耗以及优化运行控制策略等方式,实现提高制冷机房能效比的目标。4.1.2机房性能化设计流程宜按下列步骤进行:1建筑冷负荷计算;2确定制冷系统参数和性能指标;3冷源设备选型与性能验证;4输配系统设计与性能验证;5确定自动控制策略;6验证机房能效目标值。4.2.1集中供冷系统应对设置供冷装置的每一个房间进行逐项逐时冷负荷计算。4.2.2冷水机组的选型宜采取下列步骤:1准备选型资料;2确定冷水机组总装机容量;3确定冷水机组单台容量和台数;6确定冷水机组型号。4.2.3冷水机组的总装机容量,应按冷负荷计算值直接选定,不得另作附加。在设计条件下,当机组的规格不符合计算冷负荷的要求时,所选择机组的总装机容量与计算冷负荷的比值不应超过4.2.4冷水机组选型,应以冷源系统全年能效比为目标,综合考虑建筑物冷负荷的变化规律及不同类型冷水机组的容量范围和能效特点,合理选择冷机台数、单机容量、冷机类型,并确定全年运行方式。4.2.5电机驱动的蒸汽压缩循环冷水机组在名义制冷工况和规的数值;的数值。表4.2.5-1名义制冷工况和规定条件下定频冷水机组的性能系数(COP)水冷机组类型名义制冷量CC(kw)性能系数(COP)寒冷地区夏热冬冷地区螺杆式CC≤5285.305.30528<CC≤11635.605.605.80离心式CC≤11635.701163<CC≤21106.006.106.307表4.2.5-2名义制冷工况和规定条件下变频冷水机组的性能系数(COP)水冷机组类型名义制冷量CC(kw)性能系数(COP)寒冷地区夏热冬冷地区螺杆式CC≤528528<CC≤11635.32离心式CC≤11634.931163<CC≤21105.205.395.494.2.6电机驱动的蒸汽压缩循环冷水机组的综合部分负荷性能系数(IPLV)应按下列公式计算:IPLV=1.2%xA+32.8%xB+39.7%xC+26.3%xD式中:A100%负荷时的性能系数(W/W),冷却水进水温度30℃/冷凝器进气干球温度35℃;B——75%负荷时的性能系数(W/W),冷却水进水温度26℃/冷凝器进气干球温度31.5℃;C50%负荷时的性能系数(W/W),冷却水进水温度23℃/冷凝器进气干球温度28℃;D——25%负荷时的性能系数(W/W),冷却水进水温度19℃/冷凝器进气干球温度24.5℃。4.2.7电机驱动的蒸汽压缩循环冷水机组的综合部分负荷性能系数(IPLV)应符合下列规定:1综合部分负荷性能系数(IPLV)计算方法应符合本标准第4.2.6条的规定;2定频冷水机组的综合部分负荷性能系数(IPLV)不应低于表4.2.71的数值;83变频冷水机组的综合部分负荷性能系数(IPLV)不应低于表4.2.7-1定频冷水机组综合部分负荷性能系数(IPLV)水冷机组类型名义制冷量CC(kw)综合部分负荷性能系数(IPLV)寒冷地区夏热冬冷地区螺杆式CC≤5285.45528<CC≤11635.906.30离心式CC≤11635.605.901163<CC≤21105.605.906.10表4.2.7-2变频冷水机组综合部分负荷性能系数(IPLV)水冷机组类型名义制冷量CC(kw)综合部分负荷性能系数(IPLV)寒冷地区夏热冬冷地区螺杆式CC≤5286.306.38528<CC≤11637.60离心式CC≤11636.967.091163<CC≤21107.607.934.2.8确定冷水机组台数、容量及类型应符合下列规定:1冷水机组的台数及单台制冷量的选择,应满足空调负荷变化规律及部分负荷高效运行的调节要求,一般不少于2台。当小型工程仅设置一台时,应选用调节性能及部分负荷性能优良的机型,使建筑物全年累计最大运行时间比率在机组最佳工况点。2冷负荷变化范围较大时,宜选用变频调速型冷水机组。93选择冷水机组类型时,宜按表4.2.8中的制冷量范围,经性能价格综合比较后确定。表4.2.8水冷式冷水机组选型范围单机名义工况制冷量(kw)冷水机组类型螺杆式、离心式离心式4.2.9冷却塔选型宜采用下列步骤:1准备选型资料;2确定冷却水总循环水量;3确定冷却塔单台容量和台数;4初选冷却塔型号;5冷却塔热力性能验证;6确定冷却塔型号。4.2.10冷却塔选型应在保证冷源系统安全运行的基础上,通过合理选择设备型号和控制策略减小冷却塔逼近度,以满足冷水机组选型时确定的冷却水供水温度设定值。4.2.11冷却塔选型宜符合下列要求:1应根据实际应用条件选择相应的冷却塔类型;2冷却塔能效应不低于《GB/T7190.1机械通风冷却塔第1部分:中小型开式冷却塔》GB/T7190.1规定的2级能效;3当湿球温度和冷却水进出水温度与冷却塔选型工况不一致时,应根据生产厂家提供的冷塔性能表,采用插值法、查图法进行修正;4在保证布水均匀性及热力性能的前提下,应选用流量调节范围广的冷却塔。4.2.12冷却塔供冷系统设计时宜符合下列要求:1根据室外气象条件、建筑负荷特点以及系统形式等因素,通过技术经济性分析确定冷却塔供冷的可行性和合理性;2冷却塔供冷宜采用设置板式换热器的间接供冷系统;3冷却塔冬季使用时,应有防冻措施。4.3输配系统4.3.1输配系统设计应在保证冷源系统安全稳定运行的前提下采取合理的降阻措施降低输配系统能耗。4.3.2输配系统设计主要包含以下内容:1确定系统形式;2管网设计;3管网水力平衡计算;4水泵选型;5水泵全年能耗计算。4.3.3冷冻水系统形式宜根据项目规模、建筑特点、冷源设备数量、末端设备数量及容量等因素综合考虑确定。4.3.4在保证室内热舒适和经济合理的前提下,冷冻水系统宜采用大温差设计。采用大温差设计宜符合下列规定:1综合考虑系统规模、系统形式以及设备特点等因素,采用优化分析方法确定合理的供水温度和温差值;2选用大温差专用机组,包括冷水机组以及风机盘管、新风机组、组合式空调机组等末端装置。4.3.5水系统管径的确定,宜符合下列规定:1管网宜根据经济比摩阻初步确定管径,机房内部宜根据经济流速初步确定管径;2可根据高效机房附属设备全年耗电比预设值为目标调整管径。104.3.6水泵选型应符合下列规定:1循环水泵的选择应通过水力计算确定水泵的流量及扬程,并确保水泵工作点在高效区。2循环水泵宜选用调速泵。调速水泵电机宜为变频电机,当不采用变频电机时应能满足最低流量的要求。3采用定速泵时,宜选取性能曲线为平坦型的水泵;采用调速泵时,宜选取性能曲线为陡降型的水泵,设计工况点宜位于水泵最高效率点的右侧区域。4.3.7水泵采用并联形式布置时,应符合下列规定:1宜选用相同型号的水泵;2水泵应合理配置电机容量,保证在单泵运行工况时电机不过载;3应绘制并联水泵总性能曲线和系统特性曲线,根据曲线特征确定水泵台数控制切换点;4不宜采用定速水泵和调速水泵并联的布置形式。4.3.8当采用冷水机组和负荷侧均变流量的一级泵系统时,设计应满足下列要求:1水泵应采用调速泵;2应选择允许水流量变化范围大、允许流量变化率大、具有减少出水温度波动控制功能的冷水机组;3在供、回水总管之间应设旁通管和电动旁通调节阀,旁通调节阀的设计流量应结合冷水机组配置和台数控制策略确定;4电动旁通调节阀流量特性应为线性,应根据阀门两端压差变化特点选择适宜的阀门调节范围和执行器;5冷水机组蒸发器侧应设置流量监测装置,流量监测装置可采用电磁或超声波流量计,也可采用高精度压差传感器。4.3.9当采用二级泵系统时,设计应满足下列要求:1冷源侧一级泵和负荷侧二级泵均应采用调速泵;2应在冷源侧和负荷侧分界处供回水总管之间设置平衡管。4.3.10冷却水系统设计应符合下列规定:1冷却水变流量运行时,应确定合理的流量变化范围;2应设置合理的水力平衡措施,保证多台冷却塔并联运行时,各台冷却塔的水流量与设计流量的偏差不应大于10%;3设置多台冷却塔时,应以不同冷却塔间集水盘的最大液位差作为资用压头确定连通管尺寸,确保连通管压降低于最大液位差;4应设置合理的技术措施,避免系统集气影响正常运行。5智能控制系统5.1一般规定5.1.1机房应设置智能控制系统。5.1.2机房智能控制系统的功能设计应满足现行国家标准《民用建筑电气设计规范》GB51348对建筑能源监控系统的要求。5.1.3智能控制系统应包括监测、自动控制、智能调节、分析管理能效监测、故障报警和信息存储、传输等功能。5.1.4智能控制系统应分级设置,统一调控。5.1.5智能控制系统宜采用开放式通信协议。并能够与末端设备控制系统兼容,以保证末端设备与环境参数及机房监控系统的数据共享。5.1.6智能控制系统的仪器仪表应符合现行国家标准。传感器设计时应满足产品使用环境及采样要求。5.2智能控制系统5.2.1控制对象应包含冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔和电动阀、补水装置等辅助设备。5.2.2监测功能应对机房内的主要设备、电动阀门和系统的运行数据和状态进行监测。5.2.3自动控制和调节系统功能应对机房内的主要设备、电动阀门进行自动控制和自动调节。5.2.4能效监测系统应具备数据采集、计算及分析功能。5.2.5监控系统应能实现下列自动调节和择优控制功能:1冷水机组、冷却塔、水泵运行台数和转速的自动调节;2按照累计运行时间进行被监控设备的轮换;3冷冻水供水温度重新设定;4冷却水供水温度重新设定;5冷冻水压差重新设定;6当设置冷却塔冷源供冷功能时,冷水机组供冷/冷却塔供冷工况转换。5.3.1智能控制系统应在保证设备安全和满足室内环境使用需求的前提下,选择运行方式最节能的控制策略。5.3.2设备自动启停控制宜采用下列策略:1当用户编制时间表时,制冷机房设备按时间表规定开启;当用户未编制时间表时,宜根据室外温度和室内典型功能区温度设置制冷工况识别策略自动控制设备启停。2当制冷机房系统连续运行时,制冷工况开启后,应能进行冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、阀门等设备的顺序启停和连锁控制。3当制冷系统间歇运行时,制冷工况的启停宜根据时间表并结合启停逻辑确定。5.3.3冷水机组、冷却塔、水泵等设备运行台数控制宜采用下列策略:1冷水机组的台数控制宜根据冷水机组效率与负荷曲线确定,确保冷水机组在不同负荷工况下均处于高效运行区。2冷却塔宜在保证均匀布水,不影响换热效率的情况下,采用多台塔运行方式,以降低冷却水进水温度和风机运行转速。3冷冻与冷却水泵的台数,宜在满足流量要求下,根据水泵性能曲线与管网特性曲线确保水泵在不同工况下均处于高效运行区。5.3.4冷水机组、冷却塔、冷冻水泵和冷却水泵等设备变频调速控制宜采用下列策略:1冷水机组变频调速一般由其自带控制单元根据冷冻水供水温度、负荷率等进行自我调节;2冷却塔风机根据冷却水供水温度设定值与实测值偏差进行变频调节;3冷冻水泵宜根据压差进行变频调节,压差设定值宜根据最不利末端阀门开度、阀门开启率或总负荷结合温度补偿再设定,冷冻水泵变频应满足用户侧最不利环路上换热盘管的制冷需求。4冷却水泵宜根据冷却水温差进行变频调节,冷却水温差设定值宜选取设计温差。5.3.5冷冻水供水温度宜采用动态设定。5.3.6冷却水供水温度,宜根据室外湿球温度进行动态设定。5.3.7二级泵系统应设置可靠控制措施保证一次侧和二次侧流量平衡。5.3.8设置冷却塔冷源供冷功能时,应制定控制策略保证最大限度利用免费供冷量。6电气系统6.0.1电动压缩式冷水机组电动机的供电方式应符合现行《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736的相关规定。6.0.2机房的高低压配电设备宜布置在专用的配电室内,低压配电设备容量较小时,可不设专用的低压配电室,但配电设备应设置在便于观察和操作且上方无水管道的位置。6.0.3机房宜选用变频冷水机组和变频泵等设备,并应在靠近谐波源处设置有源或无源滤波装置。6.0.4机房内的用电设备应设置具有远传功能的用电分项计量装置。177设备与材料7.1一般规定7.1.1冷水机组、水泵、冷却塔等设备的选择,应符合国家现行相关产品标准的规定。7.1.2冷水机组、水泵、冷却塔等设备和管路及部件的工作压力不应大于其额定工作压力。7.1.3机房内的冷冻水、冷却水管道均应保温,管道和保温材料应符合国家现行国家标准《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243的有关规定。7.1.4管道保温层设计应符合现行国家标准《设备及管道绝热技术通则》GB/T4272、《设备及管道绝热设计导则》GB/T8175的有关规定。7.1.5当冷源设备有明确定制要求时,制造企业应提供定制性能满足设计要求的工厂检验或第三方检验报告或其他证明文件。过滤器、止回阀、平衡阀等阀部件的制造企业应提供阻力特性参数。7.1.6机房系统使用的设备与材料应经进场检查确认合格后,方可使用。7.2.1冷水机组选型应满足系统最小负荷时高效运行,水泵、冷却塔设备选型应满足负荷变化需求。制冷机COP值和IPLV值应符合现行国家标准《建筑节能和可再生能源利用通用规范》7.2.2冷水机组采用的制冷剂应符合国家现行有关环保的规定。7.3水泵7.3.1水泵应符合现行国家标准《离心泵技术条件(I类)》GB/T16907、《离心泵技术条件(II类)》GB/T5656、《离心泵效率》GB/T13007的规定。水泵的效率应不低于现行《清水离心泵能效限定值及节能评价值》GB19762规定的节能评价值。7.3.2当选用变频水泵时,水泵电机应为变频电机。7.4.1应根据安装空间、周围环境要求、当地气候特点、冷却水质要求等条件选取适宜的冷却塔类型。7.4.2应选用热力与阻力性能好、刚度好、耐腐蚀、抗老化、具有阻燃性能的填料。7.4.3集水盘应确保开、关机时有足够的容积不使冷却水溢出,当选用成品冷却塔时应对其集水盘进行核算。当不能满足时,应加大集水盘深度,并应满足现行《机械通风冷却塔工艺设计规范》GB/T50392的要求。附录A主机选型案例A.0.1根据本标准第4.1.2条规定,对高效空调机房性能化设计流程中冷源选型优化分析进行演示。A.0.2冷源选型方法本项目建筑面积约13.77万平方米,冷负荷计算采用PKPM软件。峰值冷负荷为16520kW。负荷曲线如图A.0.2所示:图A.0.2年负荷曲线图二、供冷系统参数空调系统冷源采用电驱动水冷式冷水机组。空调末端装置采用组合式空调机组、新风机组、风机盘管。冷水供、回水设计温度为7℃/12℃,冷却水供、回水设计温度为30℃/35℃。三、机房能效目标值20本制冷机房冷源系统设计全年能效目标值EERa≥5.5。四、冷源设备选型冷源设备选型是以制冷机房设计能效值5.5为目标值,通过PKPM计算软件和经济性分析,对系统和设备进行比对优化后确定主机、水泵及冷却塔的选型方案。本案例为只针对冷机进行比选,默认水泵和冷却塔性能参数不变。根据负荷峰值与负荷分布状况,本项目采用4台装机容量相同机组。冷机参数为:供冷量1200冷吨(4220kw),冷水供回水设计温度为7/12℃,冷却水供回水设计温度为30/35℃。优化方案具体步骤如下:(一)方案比对优选1方案一:(1)采用常规制冷机房方案,选择4台1200冷吨定频机组,主机COP=6.20、IPLV=6.349,满足《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB550152021的要求。(2)经水力计算得出:空调冷水管路阻力ΔP=22.3mH2O;冷却水管路阻力AP=18mH2O。(3)选择4台冷却塔与冷水机组多对多连接,冷却水逼近度(4)经PKPM软件计算得出,系统年总耗冷量3781462KW·h,年总耗电量778427.6kw·h。EERa=总耗冷量/总耗电量=3781462/778427.6=4.8578(5)不满足系统能效比EERa=5.5的目标值要求。2方案二:(1)在方案一的基础上提高4台定频机组的COP值,按照《绿色建筑评价标准》7.2.5条,主机COP值提高6%。主机COP (2)水泵及冷却塔性能参数与方案一相同。(3)经PKPM软件计算得出,系统总耗冷量3781462KW·h,总耗电量680097.6kw·h。EERa=总耗冷量/总耗电量=3781462/680097.6=5.5602(4)满足系统能效比EER,=5.5的目标值要求。3方案三:(1)在方案二的基础上,将1台定频机组改为变频机组。变频机组的COP=5.80、IPLV=8.128。其他三台定频机组的COP值与方案二相同。(2)水泵及冷却塔性能参数与方案一相同。(3)经PKPM软件计算得出,系统总耗冷量3781462KW·h,总耗电量613737.8kw·h。EER,=总耗冷量/总耗电量=3781462/613737.8-6.1614(4)满足系统能效比EERa=5.5的目标值要求。4方案四:(1)在方案二的基础上,将2台定频机组改为变频机组。变频机组和定频机组的COP值与方案三相同。(2)水泵及冷却塔性能参数与方案一相同。(3)经PKPM软件计算得出,系统总耗冷量3781462KW·h,EERa=总耗冷量/总耗电量=3781462/610891.2=6.1901(4)满足系统能效比EER,=5.5的目标值要求。五、结论经过以上步骤得出方案四系统能效比EER,值最高。较方案二高出11.33%,较方案三高0.49%。22附录B经济性分析方法B.0.1机房的建设,应在方案合理的前提下进行经济性分析。静态投资回收期宜采取如下步骤:1高效制冷机房静态回收期估算宜采用如下公式:式中:pt——静态投资回收期;Fc高效机房设备初投资;FC常规机房设备初投资;C——常规机房年净现金流:ct——高效机房净现金流;UC——机房年运行费用;MC——机房年维保费用;uct——高效机房年运行费用;注:此方法仅适用于年运行、维保费用不变的情况。2计算常规设计方案和高效制冷机房设计方案的机房系统年现金流;3计算常规机房和高效机房的初投资;4计算静态投资回收期。B.0.2本附录对附录A案例进行经济性分析1对应常规机房方案一,系统初投资见表B.0.2-1:表B.0.2-1方案一初投资设备名称数量(台数)单价(万元)合计(万元)冷机(定频)4468冷水水泵4冷却水泵4冷却塔450200合计2对应高效机房方案二,系统初投资见表B.0.22:表B.0.2-2方案二初投资设备名称数量(台数)单价(万元)合计(万元)冷机(定频)4516冷水水泵4冷却水泵4冷却塔450200自控系统1(套)合计3对应高效机房方案三,系统初投资见表B.0.2-3:表B.0.2-3方案三初投资设备名称数量(台)单价(万元)合计(万元)冷机(定频)3387冷机(变频)冷水水泵4冷却水泵4冷却塔450200自控系统1(套)合计244对应高效机房方案四,系统初投资见表B.0.2-4:表B.0.2-4方案四初投资设备名称数量(台)单价(万元)合计(万元)冷机(定频)2258冷机(变频)2280冷水水泵4冷却水泵4冷却塔450200自控系统1(套)合计5初投资汇总见表B.0.25:表B.0.2-5初投资汇总表方案类型总投资(万元)方案一方案二方案三方案四6运行费用见表B.0.2-6:表B.0.2-6运行费用汇总表方案类型总电费(万元)方案一方案二方案三方案四注:本项目业态为商业综合体,电费按1.2元/kw·h计算。7系统维保费用按每年每冷吨50元计算,每年24万元。8静态投资回收期估算:以方案一为基准,根据公式(B.0.1-1)和表B.0.2-6进行计算:pt=(FctFC)/(CCt)计算结果见表B.0.27:表B.0.2-7回收期汇总表方案类型静态回收期(年)方案二方案三方案四26本标准用词说明1为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格,非这样做不可的词:正面词采用"必须",反面词采用"严禁";2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:正面词采用"应",反面词采用"不应"或"不得";3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用正面词采用"宜",反面词采用"不宜";4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用2标准中指明应按其他有关标准执行的写法为:"应符合……的规定"或"应按…执行"27引用标准名录1《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB507362《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB550153《公共建筑节能设计标准》GB501894《清水离心泵能效限定值及节能评价值》GB197625《电动机能效限定值及能效等级》GB186136《通风机能效限定值及能效等级》GB197617《机械通风冷却塔工艺设计规范》GB/T503928《智能建筑工程质量验收规范》GB503399《通风与空调工程施工质量验收规范》GB5024310《空调通风系统运行管理标准》GB5036511《民用建筑电气设计标准》GB5134812《建筑电气与智能化通用规范》GB5502413《绿色工业建筑评价标准》GB/T5087814《建筑给水排水设计标准》GB5001515《公共建筑节能检测标准》JGJ/T17729陕西省工程建设标准高效空调制冷机房设计标准DB61/T5086-202330 .......................................................................................................3基本规定 .................................................4机房系统 4.2冷源系统 4.3输配系统 5智能控制系统 5.1一般规定 415.2智能控制系统 6电气系统 7设备与材料 7.1一般规定 46 467.4冷却塔 46附录A主机选型案例 47附录B经济性分析方法 311总则1.0.12019年6月国家发展改革委等七部委联合印发了《绿色高效制冷行动方案》,提出到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。目前,由中国工程标准化协会批准发布的《高效制冷机房技术规程》T/CECS1012-2022和《高效空调制冷机房评价标准》T/CECS1100-2022,对提高制冷系统的能效给出了具体要求和措施。由于我省跨越寒冷和夏热冬冷两个气候区,空调制冷机房的能耗特性与其它地区存在较大的差异,且机房运行能效普遍较低,故制定本标准。1.0.2本标准适用于采用电驱动水冷式冷水机组作为冷源方案的空调制冷机房,机组形式主要包括离心式和螺杆式。本标准不适用于采用蓄冷装置(包括水蓄冷和冰蓄冷)、风冷式冷水机组、溴化锂吸收式冷水机组作为冷源的空调制冷机房。1.0.3高效空调制冷机房的能效水平是以实际运行效果作为判定依据,需要以空调制冷机房能效目标为导向。设计、招投标、施工、调适和运维各个阶段协同配合,才能更好的保证建设效果。本标准仅着眼于高效空调制冷机房建设的设计阶段,对机房的设计方法、技术路径、自动控制与监测系统配置等内容进行了详细说明。性能化设计不同于常规采用的"合规设计",是一种基于目标为导向的闭环设计方法。该方法以制定性能量化指标为约束目标,以节能措施集成与参数优化为基础,以全工况模拟分析为基32本手段进行设计,并通过模拟仿真等手段验证,判定机房设计是否满足目标值。1.0.5机房是为保证空调末端设备的热湿处理能力满足室内负荷需求,因此,高效空调制冷机房设计的技术参数和控制策略应与末端设备协调一致。1.0.6本标准针对高效空调制冷机房的特点和要求,围绕机房能效提升,在技术指标、设计方法、技术路径等方面进行了规定,因此在进行空调制冷机房设计时,除应符合本标准要求外,尚应符合国家现行有关标准的规定。3基本规定3.0.1高效机房的设计,应首先明确冷源系统全年能效比目标值,围绕目标值开展设计。全年能效比目标值应符合《高效空调制冷机房评价标准》T/CECS1100的规定。制冷系统具有运行复杂、设备之间相互耦合、负荷随时变化等特点。因此高效机房的设计应对设备和系统建立模型,借助仿真软件对系统进行动态模拟分析,用仿真模拟的迭代分析过程帮助设计人员确定冷源方案、设备选型和控制策略。在确保达到设计目标值的前提下,降低高效机房的初投资和运行费用。1冷源系统能效目标值的设定,应根据项目特点进行具体分析,在综合考虑当地气候条件、建筑功能和负荷特点、设备制造水平和经济性等因素基础上确定。3制冷系统中,冷水机组是输出冷量的唯一源头(冷却塔冷源供冷除外),冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔作为附属设备并不直接输出供冷量。因此冷水机组的耗电量是影响制冷系统能效的主要因素。由表1可知,降低附属设备耗电占比,在相同的制冷系统能效下,可降低对冷机的性能要求,从而降低冷机初投资。表1冷水机组全年性能系数(copa)计算明细表序号冷源系统全年能效比(EERa)附属设备全年耗电比(入)预设值冷水机组全年性能系数(copa)20%225%34续表1冷水机组全年性能系数(copa)计算明细表序号冷源系统全年能效比(EER)附属设备全年耗电比(入a)预设值冷水机组全年性能系数(copa)330%435%540%50%10.03.0.4过渡季或冬季存在供冷需求的建筑,可结合室外气候条件采用由冷却塔直接或间接提供空调冷水的方式,以减少完整制冷季运行冷水机组的时间。对于常年有稳定生活热水需求的建筑(如酒店、医院、洗浴中心的卫生热水、厨房的生活热水等),可采用冷凝热回收型冷水机组。采用冷凝热回收措施会影响EERa和入a的计算值,因此在进行目标值计算时,该项措施可不参与计算。3.0.5高效机房能效比目标的实现,离不开合理的智能控制系统。智能控制系统除控制功能外还具备整体的管理功能,同时具备实现相应辅助评价项的功能,以满足能效等级的需求。4机房系统4.1一般规定4.1.2建筑设计初期除采用软件对系统进行选型优化设计外,还应包含性能验证,以便确定控制策略和验证目标值。1建筑冷负荷计算按《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736和《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019的规定执行,不做另行规定。建筑总冷负荷应通过负荷模拟软件进行全年负荷模拟分析。2冷源总冷负荷不应考虑负荷放大系数;冷源系统参数根据空调末端形式确定。3冷源设备选型和验证为检验冷水机组全年性能系数是否满足设计目标值的要求。4输配系统设计与性能验证为检测验证附属设备全年耗电比是否满足设计目标值的要求。5冷源系统自动控制策略主要包括设备自动启停控制、台数控制、变频调速控制、冷冻水温重设,冷却水温重设以及系统性能实时优化等内容。4.2冷源系统4.2.1高效机房的负荷计算不同于传统负荷计算,应对建筑进行动态负荷计算,并对负荷占比结构、全年/典型日逐时负荷分布、负荷累积概率分布等特征进行分析。364.2.2该阶段工作的重点内容是根据冷水机组的性能数据搭建冷水机组仿真模型,并预设冷水机组全年运行模拟工况,对冷水机组设计全年性能系数copa进行验证,通过仿真计算冷水机组全年性能系数(copai),并与冷水机组设计全年性能系数(copa)进行比对,直至满足copai≥copa为止。4.2.4冷水机组在制冷系统中能耗占比较大,其他附属设备的能耗及效率也与之相关联。制冷机要达到运行效率最高的目标,需实现建筑负荷动态需求和冷水机组动态特性的合理匹配。设计人员应对冷负荷特性曲线和冷水机组动态特性有精确理解与分析。4.2.8螺杆式冷水机组单机制冷量小,运行稳定可靠,通常的应心式冷水机组单机制冷量大,能效高,通常的应用范围为1758kw10000kw;对于单机制冷量范围在1054kw~1758kw时,离心式和螺杆式机组均可选用,可以通过性能价格比较后,选择合适的机组。4.2.9冷却塔选型时,应根据冷水机组选型阶段确定的冷却水额定流量、冷却水供回水设计温度和冷却水温设定策略,确定冷却塔型号和台数。冷却塔热力性能验证方法:搭建冷却塔仿真模型、设定冷却塔全年模拟运行工况、预设控制策略,计算出冷却水供水温度。将冷却水供水温度代入预设冷却塔选型进行比较。4.2.10在冷源系统的设计过程中,降低冷却水供水温度和加大冷却水温差以提升冷源系统性能系数是一项非常有效和常用的节能措施。根据相关研究,冷却水供水温度每降低1℃,冷水机组性能系数可提高2%4%,但同时也对冷却塔的热力性能和控制方式提出更高的要求。实践表明,降低冷却水供水温度会增加冷却塔初投资和运行能耗,但可显著降低冷水机组的能耗;加大冷却水温差虽然使冷水机组能耗增加,但冷却水泵能耗降低。上述两种方法,制冷系统的总能耗均有所降低。标准工况下冷却塔逼近度为4℃。在设计高效机房时,设计工况应贴近实际工况,冷却塔逼近度宜取2℃3℃。由于当环境湿球温度变化时,空气中含湿量会随之发生变化,导致冷却塔的散热能力随之变化。因此,在部分负荷工况下,可根据室外湿球温度值并结合冷却塔热力性能,对冷却塔逼近度进行动态调整。在实际运行过程中,为保证全年运行工况下冷却水供水温度满足冷水机组要求,需要设置有效的控制策略。4.2.11空调冷却循环水系统中的冷却塔一般选用定型产品。应依据冷却塔热力特性曲线选定,设计循环水量不宜超过冷却塔的额定水量。当循环水量达不到额定水量的80%时应对冷却塔的配水系统进行校核。冷却塔尺寸受冷负荷、进出水温差、逼近度和湿球温度的影响。在冷却塔选型中,逼近度和处理水量是最为关键的参数,一般来说,逼近度越小,冷却塔尺寸越大,因此所需成本越高。4.2.12冷却塔免费供冷技术,是一种充分利用自然冷源降低空调能耗的有效方法。在过渡季尤其是冬季,当室外湿球温度低于某值时,关闭冷水机组,通过冷却塔间接向水系统提供所需冷负荷,减少了占比最高的主机能耗。4.3输配系统4.3.1降低输配系统运行能耗,是实现高效机房节能目标的重要保证措施之一。在设计过程中,通过采用低阻力设备和阀部件、提高水系统温差设计值、适当扩大管径、尽量减小管道的局部构件数量和管路优化布置等措施,合理降低水系统输配能耗。4.3.2管网设计宜采用管网流体分析软件进行输配系统的设计和优化。在高效机房设计过程中,当输配系统能耗过高导致机房系统能效比无法满足设计值时,可采取相应技术措施降低输配系统能耗,此时借助管网流体分析软件,可实现不同降阻措施对降低输配能耗的定量分析。4.3.3对于冷冻水供水温度和供回水温差与末端要求一致且各区域管路压力损失相差不大的冷水系统,宜采用变流量一级泵系统。系统作用半径较大、设计水流阻力较高的冷冻水系统,宜采用变流量二级泵系统。冷源设备集中且用户分散的区域供冷的冷冻水系统,当二级泵的输送距离较远且各用户管路阻力相差较大,或者供水温度、温差要求不同时,可采用多级泵系统。设计温差较大的变流量冷水系统,当建筑冷负荷较大需设置多台冷水机组时,可采用冷水机组串联逆流布置形式。相比于传统的冷水机组并联布置形式,上、下游冷水机组压缩机压比减小,单位压缩机能耗所获得的制冷量更大,在相同冷量下冷水机组串联逆流布置时,冷水机组更节能。串联逆流布置形式适用于大温差设计工况,因为当系统温差较小时,在同等冷量下对应的水系统流量较大,由于冷机串联,因此水系统输配阻力可能过大,影响串联逆流布置形式的节能效果。4.3.4制冷系统耗能包括三部分:冷源能耗,末端设备能耗,输配系统能耗。1大温差设计可降低水系统输配能耗和初投资,提高冷却塔换热效率,但同时会降低冷水机组在满负荷和部分负荷工况下的性能系数,降低末端换热设备的制冷量和除湿能力。因此在实际应用中,可以空调系统运行费用最低为目标,选择适当的约束条件,采用优化算法确定空调水系统的最佳温差值。392风机盘管和组合式空调机组等末端设备表冷器应用于大温差空调水系统中会因工况变化产生不同的换热效果,其水侧流速会随着温差的增大而减小,使水侧热阻增大而使表冷器的总传热系数降低。当水侧流速降至层流时,传热系数下降更为显著,导致表冷器制冷量降低,除湿能力下降。因此常规的风机盘管和组合式空调机组应用于大温差空调水系统中,应借助生产厂家选型软件或者相关拟合公式对制冷量、除湿能力以及水阻力等关键性能参数进行修正,以保证在设备选型过程中,产品性能满足室内热湿负荷需求。4.3.6设计工况下选择的高效水泵,运行时不一定能保证水泵运行能耗最低。由于水泵运行时处于设计负荷工况下的运行时间较短,因此在选择水泵时,应根据负荷特点分析系统流量分布特征,尽可能使水泵高效运行区与系统流量分布区保持一致。设计工况点一般位于水泵最高效率点的右侧区域,可保证水泵全年处于高效运行工况的时间最长。2水流量变化范围大的冷水机组,允许流量变化率大、出水温度波动较小。4当冷水机组台数采用容量控制时,旁通调节阀的设计流量取各台冷水机组允许的最小流量中的最大值;当冷水机组台数采用能效值控制时,取各台冷水机组允许最小流量值之和;冷水机组最小流量应不影响蒸发器换热效果和运行安全性。5电动旁通调节阀应保证通过当前运行冷水机组的冷水流量不低于最小流量限值。当采用容量法控制冷水机组加减机时,在当前运行机组达到或接近设计容量时,开启另一台机组,此时电动旁通调节阀的设计流量应取各台冷水机组允许的最小流量中的最大值;当采用能效值冷水机组加减机时,根据冷水机组能效最优值判断冷水机组运行台数,此时冷水机组可能处于多台低40频率工况运行,此时电动旁通调节阀的设计流量应取各台冷水机组允许最小流量值之和。4.3.9二级泵系统应进行详细的水力计算,根据计算结果确定平衡管管径,平衡管一般不宜小于总供、回水管管径。平衡管宜设置在制冷机房内,平衡管的管径确定应在设计流量下,选择适当流速和长度,使得平衡管的阻力为零或尽可能小。1冷却水系统变流量运行需要充分考虑对冷水机组压缩机压比控制、冷却塔换热性能的影响,当冷却水温差设计值较小时,对应的冷却水设计流量较大,在部分负荷下,冷却水流量允许变化范围大,冷却水进行变流量运行可降低冷却水泵输配能耗;但当冷却水温差设计值较大时,对应的冷却水设计流量较低,此时在部分负荷下,冷却水流量允许变化范围可能较小,此时冷却水进行变流量运行,相对于增加的控制系统成本和操作复杂性而言,其节省的冷却水泵输配能耗可能并不明显。2冷却水变流量运行时,最大流量取设计流量,最低流量应取下列值的最大值:(1)冷却塔最低流量;(2)冷水机组冷却水最低流量;(3)冷却水泵最低流量;(4)克服冷却塔塔体阻力所需的流量值。3便于系统排气的技术措施主要包括:(1)确定合理的管路流速,以便于气体可随冷却水水流经管路返回冷却塔排出;(2)管路布置应合理,避免集气,例如管段最高点宜低于冷却塔进水接口高度。5智能控制系统5.1一般规定5.1.1智能控制系统是确保机房高效运行的主要手段。5.1.2智能控制系统满足国标