作者：冯静、钟酉元、项明明，上海意利法暖通科技有限公司
摘要：地源热泵空调系统其性能优良、受室外环境影响小，但是系统复杂、施工难度大。本文介绍的模块化的地源热泵空调机房，将最复杂的空调机房简化。阐明了模块式空调机房的优势，未来的安装方式必定是走向模块化、标准化。
关键词：模块式空调机房系统、模块式空调机房设备、水系统
0 引言
国家在“十一五”、“十二五”规划中都特别显示了对于建筑节能的特别重视，尤其是空调的节能，更是出台了各种财政政策予以大力支持。在如此大环境下，地源热泵系统也渐渐进入人们的眼球。地源热泵系统利用地下土壤或水源恒温的特性，通过管道与之换热，使得制冷和制热效果不受室外环境温度影响，保证优良的空调使用效果。但是仍旧有很多空调设计安装公司对此有所敬畏，因为它的系统复杂远超传统的氟利昂系统、甚至传统水系统，所以安装难度大成为其大面积推广的绊脚石之一。在整个中央空调系统中以空调机房的设计和施工难度最大。为解决此矛盾，让更多的人能享受到水空调带来的好处，提出了模块式空调机房系统。
1 概述
地源热泵系统，以带余热回收的热泵主机为例。主要由室外换热部分、机房部分、室内末端部分和控制部分组成。模块式空调机房系统（如图1）由地源热泵主机、地埋管集分水器、模块式空调机房设备、缓冲水箱、热水水箱组成。整个模块式空调机房将原有的散落的部件整合到一个模块中，构成整个空调系统的动力输配。
模块在工厂标准化制造、检验。模块化、标准化的产品替代原有的现场安装，减少因人为因素而导致工程质量参差不齐的现象，更提高整体的施工安装质量与效率。对于整个地源热泵机房的施工、管理，大大降低了其成本。让项目经理在对整个工程项目的风险、成本、工期、人员、材料等方面的管理难度大大降低。有效的提高了水空调系统的整体安装质量，让用户可以更安心的使用、更舒适的享受。
对于采购、设计、施工和售后各个阶段，模块式机房系统的提出，无疑为广大从业者带来了极大的简便。
系统的设计由传统的复杂设计计算，变为简单的设备选型。系统的施工由传统的数十各部件现场组装，改为4~5个部件的组合对接。这些改变对于项目的施工者来说是颠覆性的。
2、模块式空调机房设备
模块式空调机房设备用于水系统的输配和控制，并连接冷热源主机设备和末端换热设备的供回水管路，形成一个完整的输送用模块式设备（如图2）。其中包括：泵组、阀组、管件、过滤除污器、测量组件、散热部件、配套组件和控制系统组成1。
图1 模块式空调机房设备
图2 模块式空调机房设备系统图
模块式空调机房设备中的阀配件完全满足实际需求：过滤除污、压差旁通、补水、排水、安全阀保护系统、膨胀罐给系统定压、流量开关保护水泵、电控组件给整套装置提供电源并可与其他设备进行联动控制。模块式空调机房设备中的管道采用“整管焊接”的模式，让局部阻力损失降到最低。直管段都保持一根管道到底，中间不断开，通过在直管上开旁通的形式安装配件。
下图3所示为传统地源热泵三位一体机的空调机房所需要的设备、阀配件。其节点数多达145个。而图4所示模块式空调系统机房的节点数量仅有33个。减少了77%的节点数量！
根据局部阻力当量长度计算法：
Ld=ζ*d/λ
Ld ——局部阻力当量长度（m）；
ζ ——局部阻力系数；
λ ——摩擦阻力系数；
d ——管径，m。
以DN50直流二通作为局部阻力值的比较参照。
查《实用供热空调设计手册》可知，其当量长度为：1.01m 。比摩阻以经济比摩阻300pa/m为标准。则得到下表。
表1 传统空调机房阀配件与模块式空调机房阀配件局部阻力值比较
机房形式 | 传统空调机房 | 模块式空调机房 |
局部阻力（Kpa） | 43 | 10 |
根据上述计算结果可知：模块式空调机房设备中的管道采用“整管焊接”的模式，局部阻力损失减少比传统连接方式减少52%以上！
2.1 模块式空调机房设备控制系统
模块式空调机房设备自带控制柜。其包含水泵、风扇、流量开关的控制。
水泵的控制除通常的电源保护、手动启停功能之外，还有低温保护、低流量保护控制、与主机的联动控制，当存在备用泵时，还具备一用一备、两用一备的备用控制以及故障自动切换等。
低流量保护通过流量开关进行控制。流量开关受到水流量的影响，其输出的信号也不同。当流量过小时，输出信号给主机，让主机关闭。
联动控制。主机与水泵侧通过联动控制线控制彼此的启停。当水泵打开，热泵主机自动打开；当主机关闭或主机检测到的回水温度达到设定温度时自动关闭，则水泵亦关闭。
图5 模块式空调机房控制示意图
2、模块式空调机房设备应用
模块式空调机房设备与地源热泵机组的对接形式多样。如下图所示。可左右放置连接，也可上下放置连接。
连接管口与地源热泵主机进水口一一对应。在小系统中甚至可以采用波纹管连接。降低施工难度，提高施工速度。在整个空调机房中，进水管走下部，出水管走上部，管线互不交叉，非常简单而且美观。模块式空调机房设备其整合后整体结构占地面积比原有的减少30%，上下叠放的形式的空调机房最少可以只需3㎡的空间。
模块式空调机房设备的带钣金设计，防护等级达IP54，可直接至于室外，从而减少设备间占地面积，提高整体建筑利用率。
4、结论
模块式空调机房将原本复杂的空调机房设计安装，变成块与块的对接。不仅解决了机房安装困难的问题，更提高了空调系统的节能性，控制也更加简便。工厂预制的形式让整个空调机房可以模块化、标准化的生产、安装，保证任一工程的质量统一化。在飞速发展的现代社会，工程的施工效率必将以更快的速度、更高的质量呈现在大众面前。
传统的系统设计变为简单的设备选型。传统的施工变为4~5个部件的组合对接。越少的部件，越小的压力损失。一个小模块比传统的减少约30Kpa的压力损失，一个大型建筑则可以减少300Kpa的损失。全国总人口约13亿，假设使用水空调系统的占总人口的万分之一，即共有13万户，则可以减少390万Kpa！压力损失的降低就是节能的提高！如此颠覆性的系统构建，对行业而言是急需的。对于空调系统来说，用产品替代施工的方式必将是整个行业未来的趋势！
