池州九华山机场地源热泵中央空调系统.docx
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池州九华山机场地源热泵中央空调系统
池州九华山机场地源热泵
中央空调系统
一、项目概况
本项目建设地点位于池州市贵池区梅龙街道办，工程名称为池州九华山机场
制冷站及航站楼地源热泵中央空调系统安装工程，工程概况：
地源热泵机房位于
动力区制热制冷站，地埋管设置在航站楼南旱喷广场区域，航站楼建筑面积约11700平方米，地上2层，总冷负荷为2053.6KW，总热负荷为1639.6KW，冷负荷指标175w/m2,热负荷指标140w/m2,职工生活热水和机场卫生热水20T/天
二、地源热泵中央空调系统设计
1.中央空调系统设计二台地源热泵螺杆机组EKSC300AR3单台制冷量
1086.3kw单台制热量1122.7kw;
2.职工生活热水和机场卫生热水设计三台地源热水机组EKWD030AM/AS
3.设计地埋管为双U深100m共472孔井。
三、水（地）源热泵空调系统简介
1、背景
环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何在享受的同时付出最少的代
价逐渐成为人类的共识，在这种背景下以环保和健康为主要特征的绿色建筑应运而生。
尽可
能少地消耗能源为建筑物创造舒适环境已经成为空调的发展方向，开发利用天然的冷/热源
能够为空调带来节能和环保双重效益，因而越来越受到人们的重视。
地下土壤是一个巨大的
天然资源，其热惰性极大，全年的温度波动很小，一般说来，埋藏于地表20m以下的土壤可
常年维持在该地区年平均温度左右，是一种理想的天然冷热源。
2、地源热泵简介
地源中央空调系统是一种从土壤资源中提取热量的高效、节能、环保、再生的供热（冷）
系统。
该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地埋管技术于一体，在相对稳定的水体
温度下高效、稳定、经济的运行。
地埋管内的循环水吸收土壤中的热量，地源中央空调系统
是由末端系统、水源热泵系统和地埋管水源水系统三部分组成。
为用户供热时，地埋管内的
循环水吸收土壤中的热量，水源中央空调系统从地埋管中的循环水中提取低品位热能，通过
电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源（即空调水系统），以满足用户
供热需求地埋管内的循环水。
为用户供冷时，水源中央空调系统将用户室内的余热通过水源
中央空调主机（制冷）转移到地埋管内的循环水中，通过地埋管向土壤放热，以满足用户制冷需求。
地源中央空调主机系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。
地源热泵是利用了地球本体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的冷暖空调
系统。
地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%勺太阳辐射能量，比人
类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是
一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的均衡。
这使得利用储存于其中的似乎无限的太阳能或地能成为可能。
所以说，地源热泵是利用可再
生能源的一种有效途径。
制冷工况的实现只需通过合理地设计用户系统和水源水系统管道和阀门，切换阀门来
实现进蒸发器的水源水改进冷凝器，进冷凝器的用户系统循环水改进入蒸发器，以达到制冷
的目的。
（反之则为供热工况）
3、地源热泵中央空调系统的工作原理图
在上图中，机组提取土壤中的低位能量并将其聚变为高位能量，然后输送给冷暖水循
环系统（用户末端）。
整个系统仅消耗电能，无任何污染。
主机占地面积比传统方式大大减少,可放置在地下室等空间。
4、地源热泵中央空调系统应用条件
一般来说，只要建筑物周边可以打孔埋管的项目均可使用该技术，运用范围较广，不受太
多条件限制。
5、地源热泵特点
环保洁净
没有燃烧过程，避免了排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著。
自由运用土壤资源。
节水省地
以土壤为源体，向其吸收或放出能量，即不消耗水资源，也不会对其造成污染。
省去了锅炉房，冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积。
节能经济
能源利润率为传统方式的3—4倍，投入1KW的电能可得到5—6KW以上的制冷或供热的能量。
运行费用可节省1/2—1/3。
灵活安全
真正做到“一机三用”。
利用地源热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，也
可提供卫生热水，提高了设备的利用率。
机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。
系统末端亦可作多种选择。
无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。
自动化程度高，无需专业人员操控。
用途广泛
从严寒地区至热带地区均适用。
可为办公楼、宾馆、医院、饭店、超市、幼儿园、别墅、居民小区等提供中央空调
系统，并可同时提供生活热水。
可为纺织、化工、食品、电子等行业提供工艺冷冻水
运行可靠不会衰减，更无结霜除霜之虑了。
机组主要零部件全部采用进口设备，维护简单，主机运行寿命可达25年以上。
6、地（水）源热泵中央空调的市场前景
1）.本项目是一种利用低位能源（空气、土地、水、太阳能、工业废热等）代替一部分高位能源（煤、石油、电能等）以实现节能目的的高新技术，由于其所具备的高热能转换效率（1：
4），无污染，运行成本低，便于物业管理，系统使用寿命长等特点，备受世界能
源、环保组织和发达国家推崇，并被市场广泛接受，自八十年代以来，年增长率一直保持在
20%^上。
如美国，85年只有14000台水源热泵，99年末统计，已安装了400000台。
水源热泵系统已占空调总保有量的20%其中新建筑中占30%这样将降低温室气体1百万吨，
相当于减少50万辆汽车的污染物排放，年节约能源费用达4.2亿美元，美国的水源热泵研
究和应用偏重于住宅和商业小型系统（60KW以下），而中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德
国等国家则偏重于大型机组。
据99年统计，水源热泵在新建房屋中的利用率，瑞士为96%
意大利为38%丹麦为27%
2）.在未来的几年中，中国面临着巨大的能源压力。
中国经济在保持较高速度增长
的同时，必须考虑环保和可持续发展问题。
所以要求提高能源利用率，要求能源结构调整。
调整能源结构的方向就是从以煤为主转为以燃气、电为主。
中国政府已于一九九七年与美国
政府签订热泵技术引进协议；国家建设部1999年提出在10年内建筑节能效率要在现有基础上提高50%北京市政府已明令在四环以内，撤掉所有燃煤锅炉，在三年内改造1000万平
方米建筑取暖方式，使用清洁能源，并在财政上予以扶持。
3）.据调查统计，我国住宅空调安装率迅速增长。
上海居民住宅空调拥有率已超过60%
北京34%城镇居民拥有率20%空调很可能成为冰箱、彩电后普及的又一种家电。
这样，对于黄河、长江中下游地区的城市，住宅环境就不再仅仅是采暖问题，而是要满足统一考虑
采暖和空调需求的综合性问题。
为此，采用具有诸多优势的地（水）源热泵方式将成为这种
需求最具竞争力的住宅供热空调方式。
四、EK水（地）源热泵机组性能特点
☆国际认证质量品质
获得国际ISO9001质量标准认证证书注册号：
110906036
生产许可证
编号为XK06-015-00361
换热器获得
GB105-98认证
换热器专利
PED认证
换热器获得
ASM认证
☆成熟的水源热泵技术
意大利EK在欧洲已经有多年的水源热泵中央空调系统的专业机组制造和系统组织的历史，有多个项目的成功经验，在国内已有许多用户选用，技术非常成熟，产品稳定性、可靠性已得到充分考验。
机组整体防腐
机体整体均做喷涂防腐处理，整体不宜生锈。
☆螺杆压缩机
EK空调双螺杆压缩机率先获得了“欧盟安全法规认证CEmark”、“欧盟压力容器认
证PED”、“美国实验室国家认证UL”、"CRAA认证”等国内外专业认证，确保机组长期高效运行，安全可靠。
无级调节
采用滑阀式增减载装置，容调滑阀机构采配置高可
靠度国际品牌电磁阀，精准控制，实现25%-100%的
精确无级调节。
从而实现与实际负荷的完美匹配，在提供舒适环境的同时实现节能。
双层机壳
采用灰铸铁精铸而成的双层壳体，经M/C加工机床精密加工，采用三次元精密量测
仪检测加工精度，除了满足压力及长期运转需求外，更能实现降噪功能。
米用专利设计的5:
6非对称型转子齿形，在连续运转下，转子可保持最佳间隙，更使高低压侧泄漏减至最少，以达到最佳效率要求，COP值高。
轴承
以高精度大框号的轴向与径向轴承支撑公母转子，稳定耐用。
内部优良的油路设计，
采用压差供油方式，使轴承获得充分的润滑，有效的提高轴承的寿命。
进气滤清器
采用双层式进气滤网设计，强度大，压损小，确保任何固体杂质不进入压缩机，独特
的可拆式设计，清洗时可不拆进气管，方便机组保养。
电机
采用国际知名的高效两极三相F级绝缘感应式电机，内置PTC热敏电阻，并配以
INT69模组保护电机，精确监控线圈的温度，以确保压缩机正常运转。
独特内部散热
流道设计，确保压缩机在运转范围内长期运转，运转范围跟宽广。
油分离器
创新内置式油分离器，内部构造采用三段滤油机构，配合高密度油过滤网，达到最佳
油气分离效果，效率高达99.7%以上。
回油简单，无需油泵
独特压缩机回油设计，回油简单，无需油泵
EK压缩机安装在独立的减震的装置上，压缩机采用了最新的合成材料，使用寿命可
达9.5万小时而不需更换，使得整机的使用年限可达20年之久。
★蒸发器和冷凝器采用意大利PROVIDES品牌蒸发器、冷凝器
获国际专利。
采用专利的冷媒分配结构设计，即氟利昂气态、液态回路采用特殊设计，冷剂无论在液态或气态时都在最佳、均匀的循环流速下运行，因而不仅使液态制冷剂能够充分蒸发，又使回路的循环阻力最小，并增强系统的回油效果。
具有更高热交换效率，更
高的效能和更高的安全性。
★制冷回路
机组设为1----2个独立的制冷回路，双回路设计，增加了机组系统的备用性。
每一回路装有：
截止阀
角阀
可更换滤芯的干燥过滤器
视液镜
电子膨胀阀
压力安全阀
压力控制装置
★电源和电器控制板质量保证
独特的防触电电控箱设计，强电箱体门装有互锁开关，主机一旦接通电源，操作人员将无法打开强电控制柜门，以确保操作人员的安全。
电气部分均采用国际知名品牌元气件如施耐
德、西门子、ABB等。
电气部分的维修可在机组的前部或侧面进行微电脑可编程控制器，电子膨胀阀驱动器，手操器等采用意大利著名品牌CAREL，所有控制逻辑和程序EK自主研发。
★人机界面友好
微电脑控制，可以实现无人值守；
直观的用户操作面板，各种状态参数使用户一目了然。
图形化符号按键和显示，操作简便；
通过菜单和快捷键，可以方便地进行参数调整和设定；
★全电脑自控运行
EK在它的每一产品中都采用了安全可靠的全电脑自动控制，采用的卡了DDC可编
程的微电脑处理器，功能齐全、技术先进，主要功能为:
自动控制系统
制冷容量控制，实现无级调节；
机组回水温度控制；
压缩机的启动、卸载、停止、压缩机启动延时、压缩机小时启动限制、压缩机运行
计时、压缩机运行时间均衡；
机组系统运行参数、控制设定;
机组运行数据、故障记录查询
机组配备标准RS485通讯接口
内置MODBUS协议
通讯功能：
群控功能
支持连接可采用EK集中控制软件（选配）；
选用群控设备，多台机组可以协调工作;
EK集中控制控装置可以远程协调监控机组、水泵、冷却塔的运行，内置ModBus;
计算机软件监控多台机组运行和设定，采集记录和分析运行数据；实现EK服务中
心对设备的远程监控和托管。
机组故障报警
开机自检，避免病机运行；
三级密码保护，防止未授权人的误操作；
电路电压、频率过高、过低保护、过电压、电流、缺相、相序保护、三相不平衡
保护和报警；
传感器故障报警
压缩机过载、过热、过压保护和报警，压缩机排气温度保护与报警；
冷冻水、冷却水温度过高、过低保护和报警，水流量过低保护和报警；
制冷系统低压、高压保护与报警，制冷剂泄露报警。
故障处理功能
根据故障级别，自动采取报警、压缩机减载、停止压缩机、停止机组保护
自动判别故障，指示故障类别
自动进行故障记录
★噪音和振动控制
1.所有螺杆机组压缩机均采用双螺杆结构，两个精密加工的螺杆转子靠油膜润滑和密
封，高速运转的螺杆转子之间不接触，因而振动小，噪音低。
2.双螺杆在同一平面上，没有上下振动。
3.每个压缩机均采用专用减振或减振弹簧支撑，减少震动的传播。
4.压缩机以及整个机组安装减振垫。
★环保冷媒与出水温度
EK一直致力于环保冷媒的应用。
EK提供给国内的地（水）源热泵机组可以采用R22、
R134a等环保冷媒。
常用的冷媒R22,在中国可以使用到2040年
替代冷媒HFC系列的R134a对臭氧没有破坏作用，能够制取60C高温度的热水。
五、模块式水冷冷水（水源热泵）空调系统特点优势高能效：
1•部分负荷更节能：
模块组合形式，分级的能量调节，部分负荷时，电机只有开关，
始终满负荷，效率更高，避免传统大型单压缩机冷水机组部分负
荷时电机效率低下的缺点
电机数率
模块机组部分负荷电机效率线
单压缩机机组部分负荷电机效率线
EH4&S
耳班HISfUfc
"口
ZRH7
空调满负荷选配，全年全负荷运行20%，螺杆式大容量机组部分负
荷低于75%以下时能效比远低于全负荷运行的能效普通水冷螺杆的满负荷能效比一般在3.8-4.9，而EKW水冷模块的满负荷制冷CO高达5.38，达到并远远超过国家一级能效（一级能效5.0），高效机组大大节省了运行费用。
螺杆机取能效4.4与EKW运行费用比较表
冷量负荷（kW）
100
100
cop
4.4
5.38
耗电功率
22.73
18.59
1天运行时间（小时）
8
8
耗电量（度）
181.82
148.70
电费（元）
1.00
1.00
1天运行费用
181.82
148.70
年运行天数
200
200
全年运行费用（元）
36363.64
29739.78
2.采用EMERSON效涡旋压缩机，性能更可靠，效率更高效
Copelan
Daikiii
型号
VR144KSTFP
JT335
上要特性
50Hz
50Hz
额定能力（F3V）
35.2
344
功率（KAV）
10.1
9,98
COF
3.5
3.4
振动（ntiks）
3.0
3用
直径（mm）
232.2
228
高度（mm）
533.2
524
适用机型
EKAC-A/B款，
EKWD系列
McQuavMAC风冷模块系列’
3、机组采用高效壳管式冷凝器，换热效率高。
水走管程，冷媒走壳程，制冷剂阻力小，采用的新型高效铜管，使冷媒接触更彻底，热阻更小，换热效率更高。
4、机组采用高效板式蒸发器。
板换采用不锈钢钎焊而成，采用交叉对交流设计，每个制冷剂回路和水路相邻，实现水和制冷剂的充分换热，有利于提高蒸发器的蒸发温度，提高了换热器的换热效率，部分负荷时传热温差增加20%COP增大4%
蒸发器
板式换热器
壳管式换热器
套管式换热器
材质
不锈钢
铁+铜管
铁+铜管
体积
小
大
小
换热效率
高
较高
低
分液效果
好
一般
差
制冷剂阻力
小
大
大
水阻力
小
大
大
回油效果
好
差
一般
交叉设计
部分负荷时传热温差增加
COP增大4%
20%,
4）、机组能力可分二级调节，模块组合后就可以实现多级调节，例如6台EKW机组模块组合后就可以实现12级调节，效果已经非常接近无级调节。
电子控制机组分级运行，有利于减少机组启动时对电网的冲击，有利于节能。
5）、欧科空调产品技术主要是从欧科集团总部意大利引进，有一批经验丰富的外籍专家常驻东莞，进行相应的技术指导工作。
同时还还拥有一大批训练有素，技术经验丰富的开发设计工程师，优化了水冷模块机组的系统优配置，有效的提高机组的能效比。
噪声、寿命、使用环境
1）机组外壳采用经典粉末喷涂处理（采用桔纹喷涂处理）抗紫外线，高的防腐能力，保证运行15年不退色。
2）整机采用箱体隔震设计经过噪声频谱分析，对部件进行了严格的比对、选择和改进，对结构和管路进行了专业的降噪设计，加上低噪全封闭涡旋压缩机的采用，制冷模式下更具有夜间静音功能，噪声、振动均占据业界领先水平，机组的噪声仅55dB
3）机组可放置于恶劣的室外环境，普通的水冷冷水机组只能放置于室内。
为了使机组既能放置在室内，又能放置于恶劣的室外环境，我们在机组的结构上采用经过特殊处理的箱体结构.
吊装、安装、拼接、维护
1）机组外形小巧，可以通过电梯及手推叉车等完成搬运，无需专业的吊装设备（普通2t的货梯，货梯尺寸：
宽1800*深2500就可以运送）
2）机组采用密闭外壳设计，无需专用机房，可以选择安装在室内、室外、楼顶等任何适合安装的地方，安装灵活。
模块式水冷冷水机组，对欧科、特灵、约克、格力品牌类似产品进行
对比：
品牌
型号
制冷量
（kW）
输入功率
（kW）
COP
长
（mm）
宽
（mm）
高
（mm）
体积
（mA3）
运行
重量
（kg）
模块
组合
放置
室外
制冷与
制热
热回收
功能
欧科
EKWD030A
105
19.5
5.38
1645
631
1203
1.25
654
V
V
V
V
约克
YCWE30SC
104
20.9
4.98
2083
531
1354
1.50
720
V
X
X
X
格力
SSD110R
110
22.0
5.00
1910
670
1400
1.79
1000
V
X
V
X
特灵
CGWP040
117.5
26.4
4.45
1525
1121
1441
2.46
980
X
V
X
X
3）机组安装时候可以进行无缝拼接，节省安装空间。
4）机组采用智能控制，拥有高压保护、低压保护、压缩机过载保
护、蒸发器防冻保护、冷却塔风机过载保护、冷冻水流量不足保护、冷却水流量不足保护、冷冻水泵过载保护，探头缺失自动保护、从机通讯故障保护、排气温度保护和故障报警功能，当机组出现故障时，控制器能迅速准确的显示故障的所在，协助快速排除故障，便于维护。
5）机组模块拼接时，一边进行水路连接，一段可以进行电气维护，维修空间大，便于维修。
多种应用模式
结合水源热泵和全热回收系统的优势，通过对机组外置水侧阀门的控制，实现了多种工作模式和一机多用（附图PS02-1~5）
为了能实现机组的多种工作模式和一机多用：
1）通过扩大机组的运行范围，使机组在冷凝侧的进水温度15~50C,
冷冻水的出水温度5~20C之间可以运行。
运行范围
冷凝器进水温度C
说明：
A、B、C、D点分别表示在制冷运行、制热运行、热回收模式运行和热水器模式运行时额定工况的运行点。
为了使机组处于较佳的运行状态，建议：
1、制冷运行时冷冻水的进水温度控制在10~15C之间，冷却水的进水温度控制在20~35C之间；
2、制热运行时使用侧的进水温度控制在35~45C之间，放热侧的进水温度控制在12~20C之间；
3、热回收模式运行时空调侧的进水温度控制在10~15C之间，热回收侧的进水温度控制在35~50C之间。
4、热水器模式运行时使用侧的进水温度控制在40~50C之间，热源侧（蒸发侧）的进水温度控制在12~20C之间。
2）通过机组的控制器来控制机组外置水侧阀门的控制，实现机组的多种工作模式和一机多用。
A、控制技术：
1）机组负荷的能力需求计算；
2）压缩机能力分级控制；
3）平均磨损算法；
4）板式换热器的防冻技术；
5）智能故障查询；
6）紧急状态运转措施；
7）可靠的系统保护程序。
B、机组的运行模式
1）冷水模式2
）水源热泵模式
热水回水
开
门?
fL
蒸发器
蒸发器
3）水源热泵模式4）
5）热水器模式
热水供水
开'闭
水源水回水
水源热泵+全热回收模式
行业首创一机多用，自由切换（冷水模式、水源热泵模式、水源热泵+热回收模式、冷水+全热回收模式、热水器模式）全面满足客户对空调制冷、制热和热水的需求，一机多用，创新水系统，节能舒适，机组能效比高达5.38，部分负荷更节能，全年运行，相比其他系统节能50%
应用方向：
节能改造项目/无机房项目
1.投资更灵活
机组的单元模块有20RT和30RT两个机组，可进行相同或不同型号16台以内的单元模块任意组合，满足冷负荷从20RT到480RT的应用场合，每一档组合冷量跨度为10RT可供选择的方案多达47种。
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
rr111111
20
20
30
30
30
30
20
20
20
30
30
30
30
30
30
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
30
30
-
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
-20
20
2.安装空间小
改造项目一般安装空间有限，机组体积过大或这过重都会给现实施工带来困难，EKWD020/EKWD0机组长*宽为1647*632，体积仅
1.25M3,普通2t的货梯，货梯尺寸：
宽1800*深2500就可以运送，不需要特殊的吊装设备，150冷吨拼接长度仅632*5=3160mm而普通螺杆机组的长3600,但是水冷螺杆机组要有单独的机房，而EKW可
以放置于室外（如楼顶，阳台等）不受机房限制。
可零距离拼接
■
六、地下埋管设计
采用土壤为冷热源，采取地埋管的方式。
地下换热器分为垂直换热器和水平换热器，
水平换热器换热量小，在大型换热器中一般采用垂直换热器。
土壤温度受大气影响较小，年
平均温度在12~20度之间，以地下埋管内介质循环与土壤温度进行闭式热交换，作为冷源和
热源供主机制冷、制热。
依据对九华山地区地质分析，每米PE管与土壤的夏季放热量为6.5W/m2，冬季吸热量
为5.3W/m2。
孔深可考虑100米。
（见地埋管土壤热力报告）
1、
孔内布管示意图
紀L険
+
4-
-+
2.1U型管接点示意图
说明：
U型弯和PE管采用热熔套筒热熔对接。
Id
2.2T型
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