相信刚过去不久的高考查分曾令不少人问号满满——2024年5月30日才正式设立的深圳理工大学（以下简称“深理工”），首次招收本科生即实现“开门红”——在广东省录取物理类考生120人，最高分达到664分；投档最低分为624分，超过华南理工大学，追平了中山大学！
图表1 深圳理工大学
深理工依托中国科学院深圳先进技术研究院一流科研机构科教产教资源建立，是深圳市人民政府举办的具有法人资格的全日制普通公办高等学校。作为一所探索高起点、高水平、高标准、高质量的新型研究型大学，深理工不仅拥有多个全国重点实验室、国家创新中心、重大设施平台等，同时，其基础设施的绿色化、高效化、数智化等性能同样走在前列。
以最突出的“能耗大户”之一，中央空调制冷机房为例，深理工采用美的标准化自控系统设计，首创高效机房多智能体分布式节能控制系统架构，用软件定义硬件的方式将系统划分为高效一体机模组（主机+冷冻水泵+冷却水泵）、高效冷却塔模组及高效机房多智能体指挥官，通过模组的自组织调度协作实现机房整体的高效优化运行，成功打造出能效最优、可靠智能的高效机房。
随着开学季临近，让物联网智库率先为读者朋友一探深理工高效机房“真面目”。
图表2 物联网智库走进深理工高效机房
一、深理工高效机房项目背景
自2020年9月，我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标以来，国家频频出台政策，推动节能降碳落到实处。2024年5月，国务院印发《2024-2025年节能降碳行动方案》，提出“完善能源消耗总量和强度调控，重点控制化石能源消费，强化碳排放强度管理，分领域分行业实施节能降碳专项行动，更高水平更高质量做好节能降碳工作”等要求。并明确量化指标：
2024年，单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低2.5%左右、3.9%左右，非化石能源消费占比达到18.9%左右，重点领域和行业节能降碳改造形成节能量约5000万吨标准煤、减排二氧化碳约1.3亿吨；
2025年，非化石能源消费占比达到20%左右，重点领域和行业节能降碳改造形成节能量约5000万吨标准煤、减排二氧化碳约1.3亿吨。
高校作为经济社会有机体的重要组成部分，建设节能高效校园，在引领和促进全社会低碳化发展、绿色化升级等方面意义十分重大。
在国家大力引导和地方支持鼓励下，深理工建校伊始即以“零碳校园”为目标。而高效机房即是其中重要一环。也因此，深理工的高效机房建设，不仅需要满足人流量大、场景多样、新风要求较高、用冷时间超长等需求，还要具备负荷均衡、高效节能和标杆引领等先进性。
人流大场景多：由于人员流动，校内不同区域的人群密集度不一；同时，校内的建筑空间大，首层、顶层温度较高，冷负荷需求较大，中间层温度相对较低，冷负荷需求较小；而且，校园内功能较多，湿负荷大，照明设备较多，空调的实际需求负荷将随人流和场景不同而将发生较大变化；
新风要求较高：一方面，需要保证室内空气品质；同时，空调运行时，其流失较大，因此，需要满足室内对新空气需求量大等特点；
用冷时间超长：深圳位处热带，高温时间长；同时，由于校内不同区域的温度有所差异，冬季校内部分区域需要局部供冷；
负荷均衡：校园高效机房与常规商业项目有所区别，由于存在寒暑假，院校实现能源负荷均衡面临较大挑战，这将进一步影响项目能否实现高能效目标；
高效节能：由于机房用能巨大，因此系统要追求尽可能高效节能；
标杆引领：通过应用标准化设计与施工、BIM建模等，打造含高效制冷机房在内的高效能源站应用，实现系统能效≥5.4，节能性好，树立高效机房样板标杆。
在此大背景下，项目建设方最后选定了专业性强，同时具备丰富的相关案例经验的厂家——美的楼宇科技实施建设，以确保项目顺利达成目标。
美的楼宇科技成立于1999年，是美的集团旗下五大业务板块之一，聚焦楼宇产品、服务及相关产业，核心业务覆盖暖通空调、楼宇自控、能源管理、数智电梯等。作为楼宇建筑智慧生态集成方案服务商，美的楼宇科技具备强大的技术实力，目前，其在全球已建成6大创新研发中心、7大产品研发和制造基地，累计授权专利总量达到7000多件。基于不同的行业和场景，美的楼宇科技可为客户提供包括顶层设计、建筑实施及后期运维、升级服务在内的数智建筑全栈解决方案，以低碳、智能为核心，共建可持续的智慧空间。
在高效机房领域，美的楼宇科技已具备丰富的案例经验，曾先后承接花旗集团上海大厦、佛山万达广场、顺德农商行总部大楼、合肥高新文化服务政务中心、太忻双碳产业科技园、潮汕国际机场等大型建筑/产业园区的高效机房建设/改造项目。美的楼宇科技无疑是实施深理工高效机房项目的最合适之选。
图表3 美的楼宇科技曾实施多家大型建筑/产业园区高效机房项目
二、深理工高效机房项目的实践与成效
（一）以美的“五步法”为指导实施项目建设
深理工高效机房以美的“五步法”为指导实施建设。结合该校实际情况，具体为：
图表4 美的高效机房“五步法”
第一步，模拟仿真。美的楼宇科技根据建筑的维护结构、地理位置的光照强度、气候参数以及多年积累的学校项目特性等，开展负荷动态模拟+建模仿真校核全年干湿球温度，全年负荷分析达8760小时。根据仿真模拟，发现机房满负荷运行的实际占比非常少，不足1%，大部分实际运行在10%-60%之间。
基于以上测算分析，深圳理工大学高效机房项目的运行策略最终确定为在3月-11月的制冷季中，校园整体负荷将由主机制冷系统承担，而冬季12月到次年1月则由新风或通风来供冷。
第二步，优化设计。即通过分析各负荷段的时间占比，对冷水机组、叶轮、蒸发器、管网、水泵、在线清洗装置、表计、边缘计算网关和冷却塔等进行整体方案的优化设计选型。
针对该项目，由于机房整体冷量不大，因此冷水机组采用两大一小的常规选型配置，由两台700RT的变频直驱离心机和一台350RT的变频直驱离心机组成。三台机组均采用380V低压启动，启动电流小；均可变频，可调范围广；电机直接驱动叶轮，无齿轮箱结构，传动效率更高；两器水阻降低至6米以内；振动噪音小、冷媒用量少。
图表5 高效机房定制款离心机组
叶轮采用水平对置的放置形式，好比“扁担挑水”，即使压缩机在高速运转时也能保持平稳有力。
蒸发器的形式为全降膜蒸发式，基本可实现蒸发器内“零”液位，较传统满液式、混合降膜式蒸发器可减少大量的制冷剂充注量；标配的机载变频启动柜采用冷媒冷却散热，保障主机持续高效运行。
管网设计首先尽可能少采用阀门阀件，其次采用的阀件主要也是低阻力阀件。以两大主要应用环节为例：第一个是直角过滤器处，通过使直角弯头及Y型水过滤器相结合，不但有效减少阀门管件数量，且相比Y型水过滤器的无反冲力影响，其水阻基本可降低2-3米。第二个是橡胶瓣止回阀，通过采用橡胶垫，回流时仅靠自身重力回落即可达到止回效果，过程无异音，有效克服水阻大、弹簧卡顿等不足，对水泵扬程的减少优化起到重要作用。此外，树立额外的立管作为共用集管，作为最严酷工况下的水泵备用，满足业主最高系统冗余可靠的要求。
水泵的高效同样重要，冷冻侧系统通过对管网低阻优化后，对图纸进行详细的水力计算，确定机房内阻力，从而进行水泵扬程的精细选型。经过计算及比对，确定冷冻泵及冷却泵均采用立式双吸泵形式，使之较常规端吸泵效率更高。
图表6 深理工高效机房水泵优化选型路径
在线清洗装置对所有冷水主机的冷凝器都作了定制配备，其可与主机程序联动，并在操控屏上设置清洗的日程计划，定期通入胶球，利用水流对主机筒体内的铜管进行冲刷，避免结垢以及杂质的沉淀影响换热效率。
图表7 端盖式胶球清洗装置
采用美控电磁热量表，温度精度达0.1度，流量精度达0.2级，可实时把高精度水温、水流量数据传输至智慧控制平台，便捷实现单台主机能效统计，以及时调整运行策略或检查机组故障情况。
冷却塔采用永磁同步直驱变频电机，确保η＞96%；散热能力是冷凝器的1.4倍；力争冷却出水31℃，逼近度3℃，实现低逼近度；噪声满足国标Ⅰ级标准；带变流量喷头并满足20%-100%变流量等要求。
第三步，控制系统。自控系统采用美的自研的多智能体分布式控制系统，其集成了高效机房群控系统以及配套传感器流量计等，可设置能源管理、能效监测和对比等功能，通过多智能体指挥官+高效一体机模组+高效冷却塔模组的架构，实现对整个机房设备的运行监控、能效日历、分析预警和智能联动控制。
图表8 美的自研多智能体分布式控制系统软件界面
自控系统中搭载高效机房高级算法库，能够实现冷却塔散热自适应最优控制、冷水机组出水温度智能重设、水泵温压差智能双控、设备自寻优加减载控制、主机档位智能控制等功能，保证机房稳定高效运行。多智能体指挥官搭载全域协调寻优控制算法，通过融合数据驱动、机理模型与进化算法，实现水侧与风侧能效协同优化控制，以及全工况过程控制参数自学习调优，有效提高环控系统的整体能效与控制稳定性。
同时，强弱电一体柜里的所有美控DDC控制器、变频器、智能电表等均是美的制造。一体柜将变频启停+弱电控制的功能集成在一起，弱电控制回路可以在工厂端完成接线和测试，极大地减少现场施工接线工作，提高整体的调试效率。同时集成的智能电表，可对水泵、冷却塔进行电能统计，用于系统能效的计算。其中，水泵一体柜又称高效一体机模组控制柜，可独立运行实现对冷机+水泵的联动控制。
第四步，高效建造。整个机房采用装配式建造，前期设计即在高效机房三维可视化仿真平台构建1:1全3D演示空间，保证所有管道走向有条不紊。同时，所有管道以及钢结构支架都是工厂预制后直接运至现场安装，采用法兰连接，全过程无明火动焊，安全、快捷。
图表9 深理工高效机房内景
第五步，智慧运维。项目采用一款基于iBUILDING数字底座的SaaS化产品——美的i能效智慧运维系统，专为大型中央空调系统而设计。该产品通过标准数据模型规范化数据语义，采用“机理模型+数据智能”技术核心，提供能效诊断和优化算法服务，为能源托管和节能改造等能源业务进行数字化赋能，提高交付效率。同时，美的i能效将IT和OT技术深度结合，实现中央空调系统的可视化、数据量化和能效优化，帮助客户提升运维管理水平和系统能效水平，实现可持续运营管理。
图表10 美的i能效智慧运维系统
（二）深理工高效机房项目预期成效
深理工高效机房通过全生命周期解决方案服务(咨询、深化、工程、精细化调试、运行维护及持续优化)，以及自动云端AI辅助运维，将使管理人员减少50%以上，并大幅简化系统切换控制点、强弱电一体柜和楼宇自控系统等，保障校内冷源相关系统舒适高效运行。
全年高效制冷机房系统能效≥5.4，相比传统制冷机房，年节约36万kWh，节能率高达28%。
三、未来展望
美的楼宇科技作为以硬件起家的企业，从超高效的离心机、磁悬浮离心机，到各种各样的空调设备、阀门、控制器，再到DDC和控制平台，包括美的i能效、综合运维管理的软件等，都是美的自主研发和生产。同时，基于团队和软硬件的能力，美的楼宇科技的合作模式也非常灵活，从技术咨询服务到节能设备销售，再到能效担保EPC，以及投资运营BOT等，均有所涉猎。
相信未来美的楼宇科技将贡献更多技术水平先进、合作模式多样的高校场景案例，赋能节能高效校园建设，引领和促进全社会低碳化发展、绿色化升级。
