相信剛過去不久的高考查分曾令不少人問號滿滿——2024年5月30日才正式設立的深圳理工大學（以下簡稱“深理工”），首次招收本科生即實現“開門紅”——在廣東省錄取物理類考生120人，最高分達到664分；投檔最低分為624分，超過華南理工大學，追平了中山大學！
圖表1 深圳理工大學
深理工依托中國科學院深圳先進技術研究院一流科研機構科教產教資源建立，是深圳市人民政府舉辦的具有法人資格的全日制普通公辦高等學校。作為一所探索高起點、高水平、高標準、高質量的新型研究型大學，深理工不僅擁有多個全國重點實驗室、國家創新中心、重大設施平臺等，同時，其基礎設施的綠色化、高效化、數智化等性能同樣走在前列。
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探深理工高效機房“真面目”。
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9月，我國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標以來，國家頻頻出臺政策，推動節能降碳落到實處。2024年5月，國務院印發《2024-2025年節能降碳行動方案》，提出“完善能源消耗總量和強度調控，重點控制化石能源消費，強化碳排放強度管理，分領域分行業實施節能降碳專項行動，更高水平更高質量做好節能降碳工作”等要求。并明確量化指標：
2024年，單位國內生產總值能源消耗和二氧化碳排放分別降低2.5%左右、3.9%左右，非化石能源消費占比達到18.9%左右，重點領域和行業節能降碳改造形成節能量約5000萬噸標準煤、減排二氧化碳約1.3億噸；
2025年，非化石能源消費占比達到20%左右，重點領域和行業節能降碳改造形成節能量約5000萬噸標準煤、減排二氧化碳約1.3億噸。
高校作為經濟社會有機體的重要組成部分，建設節能高效校園，在引領和促進全社會低碳化發展、綠色化升級等方面意義十分重大。
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：由于人員流動，校內不同區域的人群密集度不一；同時，校內的建筑空間大，首層、頂層溫度較高，冷負荷需求較大，中間層溫度相對較低，冷負荷需求較小；而且，校園內功能較多，濕負荷大，照明設備較多，空調的實際需求負荷將隨人流和場景不同而將發生較大變化；
新風要求較高：一方面，需要保證室內空氣品質；同時，空調運行時，其流失較大，因此，需要滿足室內對新空氣需求量大等特點；
用冷時間超長：深圳位處熱帶，高溫時間長；同時，由于校內不同區域的溫度有所差異，冬季校內部分區域需要局部供冷；
負荷均衡：校園高效機房與常規商業項目有所區別，由于存在寒暑假，院校實現能源負荷均衡面臨較大挑戰，這將進一步影響項目能否實現高能效目標；
高效節能：由于機房用能巨大，因此系統要追求盡可能高效節能；
標桿引領：通過應用標準化設計與施工、BIM建模等，打造含高效制冷機房在內的高效能源站應用，實現系統能效≥5.4，節能性好，樹立高效機房樣板標桿。
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，以確保項目順利達成目標。
美的樓宇科技成立于1999年，是美的集團旗下五大業務板塊之一，聚焦樓宇產品、服務及相關產業，核心業務覆蓋暖通空調、樓宇自控、能源管理、數智電梯等。作為樓宇建筑智慧生態集成方案服務商，美的樓宇科技具備強大的技術實力，目前，其在全球已建成6大創新研發中心、7大產品研發和制造基地，累計授權專利總量達到7000多件。基于不同的行業和場景，美的樓宇科技可為客戶提供包括頂層設計、建筑實施及后期運維、升級服務在內的數智建筑全棧解決方案，以低碳、智能為核心，共建可持續的智慧空間。
在高效機房領域，美的樓宇科技已具備豐富的案例經驗，曾先后承接花旗集團上海大廈、佛山萬達廣場、順德農商行總部大樓、合肥高新文化服務政務中心、太忻雙碳產業科技園、潮汕國際機場等大型建筑/產業園區的高效機房建設/改造項目。美的樓宇科技無疑是實施深理工高效機房項目的最合適之選。
圖表3 美的樓宇科技曾實施多家大型建筑/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”為指導實施建設。結合該校實際情況，具體為：
圖表4 美的高效機房“五步法”
第一步，模擬仿真。美的樓宇科技根據建筑的維護結構、地理位置的光照強度、氣候參數以及多年積累的學校項目特性等，開展負荷動態模擬+建模仿真校核全年干濕球溫度，全年負荷分析達8760小時。根據仿真模擬，發現機房滿負荷運行的實際占比非常少，不足1%，大部分實際運行在10%-60%之間。
基于以上測算分析，深圳理工大學高效機房項目的運行策略最終確定為在3月-11月的制冷季中，校園整體負荷將由主機制冷系統承擔，而冬季12月到次年1月則由新風或通風來供冷。
第二步，優化設計。即通過分析各負荷段的時間占比，對冷水機組、葉輪、蒸發器、管網、水泵、在線清洗裝置、表計、邊緣計算網關和冷卻塔等進行整體方案的優化設計選型。
針對該項目，由于機房整體冷量不大，因此冷水機組采用兩大一小的常規選型配置，由兩臺700RT的變頻直驅離心機和一臺350RT的變頻直驅離心機組成。三臺機組均采用380V低壓啟動，啟動電流小；均可變頻，可調范圍廣；電機直接驅動葉輪，無齒輪箱結構，傳動效率更高；兩器水阻降低至6米以內；振動噪音小、冷媒用量少。
圖表5 高效機房定制款離心機組
葉輪采用水平對置的放置形式，好比“扁擔挑水”，即使壓縮機在高速運轉時也能保持平穩有力。
蒸發器的形式為全降膜蒸發式，基本可實現蒸發器內“零”液位，較傳統滿液式、混合降膜式蒸發器可減少大量的制冷劑充注量；標配的機載變頻啟動柜采用冷媒冷卻散熱，保障主機持續高效運行。
管網設計首先盡可能少采用閥門閥件，其次采用的閥件主要也是低阻力閥件。以兩大主要應用環節為例：第一個是直角過濾器處，通過使直角彎頭及Y型水過濾器相結合，不但有效減少閥門管件數量，且相比Y型水過濾器的無反沖力影響，其水阻基本可降低2-3米。第二個是橡膠瓣止回閥，通過采用橡膠墊，回流時僅靠自身重力回落即可達到止回效果，過程無異音，有效克服水阻大、彈簧卡頓等不足，對水泵揚程的減少優化起到重要作用。此外，樹立額外的立管作為共用集管，作為最嚴酷工況下的水泵備用，滿足業主最高系統冗余可靠的要求。
水泵的高效同樣重要，冷凍側系統通過對管網低阻優化后，對圖紙進行詳細的水力計算，確定機房內阻力，從而進行水泵揚程的精細選型。經過計算及比對，確定冷凍泵及冷卻泵均采用立式雙吸泵形式，使之較常規端吸泵效率更高。
圖表6 深理工高效機房水泵優化選型路徑
在線清洗裝置對所有冷水主機的冷凝器都作了定制配備，其可與主機程序聯動，并在操控屏上設置清洗的日程計劃，定期通入膠球，利用水流對主機筒體內的銅管進行沖刷，避免結垢以及雜質的沉淀影響換熱效率。
圖表7 端蓋式膠球清洗裝置
采用美控電磁熱量表，溫度精度達0.1度，流量精度達0.2級，可實時把高精度水溫、水流量數據傳輸至智慧控制平臺，便捷實現單臺主機能效統計，以及時調整運行策略或檢查機組故障情況。
冷卻塔采用永磁同步直驅變頻電機，確保η＞96%；散熱能力是冷凝器的1.4倍；力爭冷卻出水31℃，逼近度3℃，實現低逼近度；噪聲滿足國標Ⅰ級標準；帶變流量噴頭并滿足20%-100%變流量等要求。
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，其集成了高效機房群控系統以及配套傳感器流量計等，可設置能源管理、能效監測和對比等功能，通過多智能體指揮官+高效一體機模組+高效冷卻塔模組的架構，實現對整個機房設備的運行監控、能效日歷、分析預警和智能聯動控制。
圖表8 美的自研多智能體分布式控制系統軟件界面
自控系統中搭載高效機房高級算法庫，能夠實現冷卻塔散熱自適應最優控制、冷水機組出水溫度智能重設、水泵溫壓差智能雙控、設備自尋優加減載控制、主機檔位智能控制等功能，保證機房穩定高效運行。多智能體指揮官搭載全域協調尋優控制算法，通過融合數據驅動、機理模型與進化算法，實現水側與風側能效協同優化控制，以及全工況過程控制參數自學習調優，有效提高環控系統的整體能效與控制穩定性。
同時，強弱電一體柜里的所有美控DDC控制器、變頻器、智能電表等均是美的制造。一體柜將變頻啟停+弱電控制的功能集成在一起，弱電控制回路可以在工廠端完成接線和測試，極大地減少現場施工接線工作，提高整體的調試效率。同時集成的智能電表，可對水泵、冷卻塔進行電能統計，用于系統能效的計算。其中，水泵一體柜又稱高效一體機模組控制柜，可獨立運行實現對冷機+水泵的聯動控制。
第四步，高效建造。整個機房采用裝配式建造，前期設計即在高效機房三維可視化仿真平臺構建1:1全3D演示空間，保證所有管道走向有條不紊。同時，所有管道以及鋼結構支架都是工廠預制后直接運至現場安裝，采用法蘭連接，全過程無明火動焊，安全、快捷。
圖表9 深理工高效機房內景
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，專為大型中央空調系統而設計。該產品通過標準數據模型規范化數據語義，采用“機理模型+數據智能”技術核心，提供能效診斷和優化算法服務，為能源托管和節能改造等能源業務進行數字化賦能，提高交付效率。同時，美的i能效將IT和OT技術深度結合，實現中央空調系統的可視化、數據量化和能效優化，幫助客戶提升運維管理水平和系統能效水平，實現可持續運營管理。
圖表10 美的i能效智慧運維系統
（二）深理工高效機房項目預期成效
深理工高效機房通過全生命周期解決方案服務(咨詢、深化、工程、精細化調試、運行維護及持續優化)，以及自動云端AI輔助運維，將使管理人員減少50%以上，并大幅簡化系統切換控制點、強弱電一體柜和樓宇自控系統等，保障校內冷源相關系統舒適高效運行。
全年高效制冷機房系統能效≥5.4，相比傳統制冷機房，年節約36萬kWh，節能率高達28%。
三、未來展望
美的樓宇科技作為以硬件起家的企業，從超高效的離心機、磁懸浮離心機，到各種各樣的空調設備、閥門、控制器，再到DDC和控制平臺，包括美的i能效、綜合運維管理的軟件等，都是美的自主研發和生產。同時，基于團隊和軟硬件的能力，美的樓宇科技的合作模式也非常靈活，從技術咨詢服務到節能設備銷售，再到能效擔保EPC，以及投資運營BOT等，均有所涉獵。
相信未來美的樓宇科技將貢獻更多技術水平先進、合作模式多樣的高校場景案例，賦能節能高效校園建設，引領和促進全社會低碳化發展、綠色化升級。
