EKSC螺杆式地源热泵机组淮安涟水机场设计方案
前言水(地)源热泵技术利用地表浅层水源吸收太阳能和地热能，并采用热泵原理，通过少量的高位热能的输入，把不能直接利用的低位热能转化为可以利用的高位热能，从而达到节能的目的。
水(地)源热泵技术是目前空调系统中能效比最高的制冷、制热方式之一，成为最热门的空调系统，中国政府大力倡导，根据政策规定，凡采用水(地)源热泵技术的建筑物，通过向当地政府申报，可获得政府的政策性支持，减免建筑配套费用140～200元/m2。
EK空调水(地)源热泵机组发展历史1912年，水(地)源热泵技术在瑞典诞生，并取得发明专利。
20世纪50年代，欧美发达国家开始研究水(地)源热泵技术。
20世纪70年代，因石油危机和环境日益恶化，使水(地)源热泵技术的研究取得迅速发展。
1978年，EK空调水(地)源热泵正式投入欧洲市场，并迅速取得市场好评。
2000年，EK空调和欧洲DLR航天工业全面开展水(地)源热泵技术的合作研究。
2009年，EK中国引进欧洲水(地)源热泵技术成果，推出EKSC螺杆式水(地)源热泵机组。
一、项目简介
淮安涟水机场于2008年10月8日经国务院、中央军委批准同意兴建，是国家“十一五”规划建设的重点支线机场，2010年10月1日前通航。本期工程按照满足年旅客吞吐量60万人次、货邮量4800吨的需求建设，机场本期工程总投资约为7.9亿元。 航站楼面积为14600平方米，航管楼和指挥塔台面积为2000平方米，空调冷负荷为2613kW，空调采暖负荷为2090kW。
二、地源热泵方案淮安涟水机场周围没有市政热力和燃气管道可以利用，但机场建筑物周围有大面积的空地，如机场跑道和机场停车场，故对该项目而言，地源热泵空调系统是最节能环保的空调设计方案。
1、系统设计
主机的选择：
淮安涟水机场航站楼和指挥塔的空调冷负荷为2613kW，空调采暖负荷为2090kW。该项地气候冬季寒冷，夏季炎热，冷热负荷需求都要满足，项目选用源自欧洲的水(地)源热泵品牌——意大利EK空调的EKSC螺杆式水(地)源热泵机组EKSC380AR3SD两台，单台制冷量l399.8kW，输入功率206.4kW；单台制热量1362.5kW，输入功率275.4kW。满足设计需求。
EKSC螺杆式水(地)源热泵机组的特点：
(1)安全可靠：节能高效：EKSC螺杆式水(地)源热泵机组采用欧洲领先设计，系统全都是经过最优化的匹配设计，具有多重保护，运行安全可靠。机组出厂均经过国家级实验室的测试合格。
(2)绿色环保：EKSC螺杆式水(地)源热泵机组在冬季供暖时，不需要锅炉，系统不向外界排放任何废气、废水、废渣等，符合国家能源和环保政策，是当前理想的“绿色空调”。
(3)节能环保：专为环保冷媒HFC-134a设计的新一代EK高性能双螺杆压缩机，在满负荷及部分负荷下均高效运行，节能环保，不破坏臭氧层，积极应对环保需求。
(4)应用广泛：机组除具有制冷、制热功能外，还能给客户提供部分热回收和全热回收功能，并在满足客户空调负荷需求的同时，免费提供生活热水，有效减轻建筑周围的“热岛效应”。
(5)精确控制：全系列机组都采用电子膨胀阀节流控制，±0.2℃的精确水温控制，给客户提供一个高舒适度的空调环境。
(6)噪声更低：机组采用EK空调欧洲领先的压缩机双层机壳设计，内置排气消声器，压机和两器之间加装了减震垫，优化管路设计，机组在减震的同时有效降低了噪声。
(7)运行范围广，环境适应性强：机组整体做了喷涂防锈处理，性能优良，寿命更高；运行范围宽广，冬季适用地源侧水温最低可达-10℃，夏季适用地源侧水温可达40℃。
(8)智能控制：全系列采用意大利领先的控制设计，智能的微电脑控制系统除具有多重的故障保护、显示、记录、分析和机组参数设定功能外，还具有集控和群控功能，满足客户的各种个性化的需求。
(9)维护方便：机组水路卡口式连接，出厂时配有卡箍，方便工程连接，智能控制器具有多重故障保护，能够显示故障代码，分析故障，同时记录故障发生前的多个现场数据，便于维护人员及时发现故障，排除故障，有利于问题的快速解决。
2、地源换热器的设计
地源换热器的设计与施工，地下埋管要埋多长，埋管打井要埋多深，这些都要进行实地地质勘探，打测试井，做热响应试验。
经过对测试数据的整理和分析，得出地下热物性参数的汇总(见下图)，岩土层的初始温度与当地全年地下平均温度相当，本次测得岩土层的温度为 17℃，此温度对于冬季埋管取热和夏季埋管排热都较为有利。
热响应试验测得地埋管换热器的夏季散热能力为40W/m, 冬季的取热能力为60W/m(见下表)
地下土壤作为空调的冷热源，其作用相当于换热器，空调系统从土壤中取冷、取热。
最大取冷量和最大取热量的确定，如公式(1)、(2)：
Qr=Qc{1+1/COP} (1)
Qq=Qh{1-1/COP} (2)
式中Qf------土壤换热器的最大取冷量，kW
Qq-----土壤换热器的最大取热量，kW
Qc------主机制冷量，1399.8kW
Qh------主机制热量，1362.5kW
COP----夏季循环性能系数，取6.78
COPh--冬季循环性能系数，取4.95
故Qf=1606.2kW
Qh=1087.1kW
土壤换热器通常设置在建筑物外广场或室外的绿化带下，机场候机楼外有大面积的停车场，故埋管设计埋在室外停车场的下面，淮安地处江苏省的北部，夏季空调运行时间为3个月，冬季空调运行时间为4个半月，机组全天24小时运行，以一年为周期，对比夏季的最大取冷量和冬季的最大取热量，考虑到其夏季运行时间和冬季运行时间，核算其冷热负荷基本平衡。故其埋管的井数要以冬夏的最大换热量分别核算：
两台机组夏天的最大取冷量Qf=1606.2X2=3222.4kW
两台机组冬天的最大取热量Qf=1087.1X2=2174.2kW
根据淮安民用机场项目土壤源热泵热响应测试参数，淮安民用机场空调地埋管放热去值6000w/孔，吸热4000w/孔。
淮安民用机场空调地埋管数量计算
夏天埋管数量: 3222.4kw/6kw=537孔
冬天埋管数量: 2174.2kw/4kw=544孔
故淮安民用机场空调地埋管数量为550孔，埋管深度100米。
3、水泵选型
根据计算最不利环路所得的管道压力损失，再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，确定水泵的扬程，需考虑一定的安全余量。根据系统总流量和水泵扬程，选择满足要求的水泵型号及台数。本系统地源侧循环水量最大是275T/h,故地源侧水泵取20%的余量，选水流量330T/H 、扬程32M 、功率45KW水泵选3台，空调侧水流量最大2用1备，用户侧水量最大为240T/h,故空调侧循环水泵取20%的余量，选水量300T/h、扬程22M、功率18.5kW水泵3台，2用1备。
三、运行费用比较机组夏季运行时间90天左右，每天24小时运行，冬季供暖140天左右，每天运行24小时，每度电按1元计算，天然气按每立方3元计算：
夏季制冷费用=机组总功率*运行系数*运行总时间*电价
冬季采暖费用(机组)=机组制热总功率*运行系数*运行总时间*电价
冬季采暖费用(锅炉)=单位时间燃气耗用量*运行系数*运行总时间*燃气单价
水泵运行费用=水泵总功率*运行系数*运行总时间*电费单价
不同方案运行费用表如图：
四、总结
综上分析，淮安机场EKSC螺杆式水(地)源热泵系统是一个节能环保、运行可靠的空调系统，整个系统已经经过调试运行，运转正常、稳定、无故障。夏季室内温度均保持在25℃以下，冬季保持在20℃以上，超过国家规定的夏季27℃以下，冬季17℃以上的标准。不但空气质量清新、舒适，而且控制设备智能可靠。其运行费用比传统中央空调加锅炉系统降低38%以上，实现了真正意义上的节能，环保，舒适。
