一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统技术方案

本实用新型专利技术属于煤矿供冷供暖及井口防冻技术领域，具体涉及一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，其解决了乏风余热资源利用浪费；现有的矿井供暖、降温系统技术需要设置专门的换热取热室及热泵机房，土建成本高，施工周期长且节能率不高的问题。本实用新型专利技术包括送风井、位于送风井井口的井口加热室、末端用户、热泵单元、制冷制热切换装置、回风换热室、回风通道、回风立井和新风通道。本实用新型专利技术将原来直接排放的矿井回风合理利用，变废为宝；换热运行阻力小；节能优势明显，减少项目投资成本，运行可靠，节能显著，可实现煤矿减煤减排，降低环境污染，节能环保。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统
本技术属于煤矿供冷供暖及井口防冻
，具体涉及一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统。
技术介绍
现有的煤矿余热回收领域使用的热管技术，存在着传热不匹配，总体换热系数低，设备笨重，各温区过渡段传热不合理衔接，以及换热过程易造成煤粉聚积等缺陷。现有的矿井供暖、降温系统技术，主要有三种不同的技术路线：一、矿井乏风源热泵系统:矿井乏风热泵存在取热量小，大量的煤粉尘在换热器上易积易堵，造成乏风换热器的风阻力较大，在乏风温度较低时换热器结霜融霜问题影响乏风源热泵的制热效率，制约了直接蒸发式乏风源热泵的应用与推广。二、矿井水水源热泵系统:采用矿井的井下排水在经过简单处理后，作为低温型水源热泵的热源。此种换热方式避免了乏风源热泵技术路线存在的缺陷，但不同的矿井，矿井涌水量不同，而且矿井水水量有波动，如果矿井所需的热负荷大，需要进一步采取其它方式制热，方能满足需求。三、燃气锅炉结合电制冷系统：采用燃气锅炉作为热源，采用水冷冷水机组作为冷源，从而满足矿井用冷用热需求，存在运行费用较高，燃气锅炉可能需要进一步低氮燃烧改造及燃料供应问题。上述三种矿井供暖、降温系统技术都存在一个需要设置专门的换热取热室及热泵机房，土建成本高，施工周期长且节能率不高的问题，在部分场合应用时基本上属于节煤不节能，只是解决了采用燃煤锅替代问题，节能效益不明显。
技术实现思路
本技术要解决乏风余热资源利用浪费；现有的矿井供暖、降温系统技术需要设置专门的换热取热室及热泵机房，土建成本高，施工周期长且节能率不高的问题，提供了一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统。本技术采用如下的技术方案实现：一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，包括送风井、位于送风井井口的井口加热室、末端用户、热泵单元、制冷制热切换装置、回风换热室、回风通道、回风立井和新风通道；新风通道的末端设于井口加热室内，井口加热室内还设有井口加热器，井口加热器的进风口位于井口加热室的外侧；回风换热室一端的底部设有回风进风口，回风换热室另一端的底部设有回风排风口；回风进风口设有回风防爆风机，回风进风口通过回风通道与回风立井连通，回风管路内设有主扇和回风扩散塔；回风换热室一端的顶部设有新风进风口，新风进风口设有新风防爆风机，回风换热室另一端的顶部设有新风排风口，新风排风口通过新风通道与井口加热室的左加热室连通；回风换热室内设有多流体热管管组，多流体热管管组包括若干套管式高温热管，套管式高温热管内设有用于液体流通的内管；所述热泵单元包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和油分离器；回风换热室的套管式高温热管通过制冷制热切换装置与热泵单元的蒸发器或冷凝器形成回路，回风换热室的套管式高温热管的热管第二端口与制冷制热切换装置之间的管路上设有热源侧循环泵组；末端用户通过制冷制热切换装置与热泵单元的冷凝器或蒸发器形成回路，末端用户的末端第一端口与制冷制热切换装置之间的管路上设有用户侧循环泵组；末端用户包括并联设置的井口加热器和建筑采暖热用户。进一步的，末端用户的井口加热器依次设有井口加热器进风口、井口加热器换热器、井口加热器防爆风机和井口加热器排风口；井口加热器换热器通过管路与热泵单元连通。进一步的，回风换热室内的多流体热管管组为一组或多组，多组多流体热管管组并联设置。进一步的，热泵单元数量为一个或多个，多个热泵单元并联设置；制冷制热切换装置的数量同热泵单元一致，热泵单元是满液式水源热泵、干式水源热泵或降膜式水源热泵。进一步的，热泵单元的蒸发器包括蒸发器进口和蒸发器出口，冷凝器包括冷凝器进口和冷凝器出口；所述制冷制热切换装置包括第一制冷切换阀、第二制冷切换阀、第三制冷切换阀、第四制冷切换阀、第一制热切换阀、第二制热切换阀、第三制热切换阀和第四制热切换阀；第三制热切换阀、第四制冷切换阀、第四制热切换阀和第三制冷切换阀依次串联形成第一切换回路；第一制热切换阀、第二制冷切换阀、第二制热切换阀和第一制冷切换阀依次串联形成第二切换回路；回风换热室的套管式高温热管的热管第一端口通过管路连通于第一切换回路的第三制热切换阀和第四制冷切换阀之间，热泵单元的冷凝器进口连通于第一切换回路的第四制冷切换阀和第四制热切换阀之间；末端用户的末端第一端口通过管路连通于第一切换回路的第四制热切换阀和第三制冷切换阀之间，热泵单元的蒸发器进口连通于第一切换回路的第三制冷切换阀与第三制热切换阀之间；回风换热室的套管式高温热管的热管第二端口通过管路连通于第二切换回路的第一制热切换阀和第二制冷切换阀之间，热泵单元的冷凝器出口连通于第二切换回路的第二制冷切换阀和第二制热切换阀之间；末端用户的末端第二端口通过管路连通于第二切换回路的第二制热切换阀与第一制冷切换阀之间，热泵单元的蒸发器出口连通于第二切换回路的第一制冷切换阀与第一制热切换阀之间。进一步的，本技术还包括定压补水装置，所述定压补水装置的管路上依次设有补水箱、定压补水泵组和第二膨胀定压罐，管路的开始端与水源连通，管路的末端连通于末端用户与用户侧循环泵组之间的管路上和热源侧循环泵组与制冷制热切换装置之间的管路上；补水箱的顶部设有进水补水球阀，补水箱的底部与排污管路连通，排污管路上设有第二排污阀；补水箱与定压补水泵组之间的管路上设有补水供给阀。进一步的，定压补水装置的水源为软化水装置，软化水装置的管路上依次设有补水阀、智能水表、补水过滤器、软化水装置进水阀、软化水设备和软化水供水截止阀，软化水设备通过管路连通有盐罐；软化水装置的管路的开始端与井下高压水管路连通，软化水装置的管路的末端与定压补水装置的管路的开始端连通。进一步的，用户侧循环泵组和热源侧循环泵组均包括进口截止阀、过滤器、水泵、水泵两侧软连接、止回阀、压力表和出口截止阀；用户侧循环泵组和热源侧循环泵组的数量均为一组或多组。进一步的，热源侧循环泵组上并联有用于防止水锤现象的热源侧止回阀。本技术相比现有技术的有益效果：1.本技术可以直接吸收矿井回风中间的热量或冷量，直接加热新风用于井口防冻，还可以利用热泵单元，夏季供给建筑物制冷，冬季用于建筑物供暖、井筒防冻等，将原来直接排放的矿井回风合理利用，变废为宝；2.回风换热主要采用套管式高温热管，可以利用回风同时加热新风和套管式高温热管的内管流着的水，其换热时运行阻力小，可以将换热与热泵提热相结合，可以提供更多的热量用于除井口防冻外的建筑采暖使用；3.本技术与传统的燃煤供热方式相比节能优势明显；本技术将热管换热技术与水源热泵提热技术有机结合，特别利用套管式高温热管，可实现回风的深度提热，一次投资，同时可以解决采暖、制冷和井口防冻问题，减少项目投资成本，运行可靠，节能显著，可实现煤矿减煤减排，降低环境污染，节能环保，具有很好的实用性。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，其特征在于：包括送风井（28）、位于送风井（28）井口的井口加热室（29）、末端用户、热泵单元（A1）、制冷制热切换装置（A2）、回风换热室（10）、回风通道（2）、回风立井（1）和新风通道（36）；/n新风通道（36）的末端设于井口加热室（29）内，井口加热室（29）内还设有井口加热器（30），井口加热器（30）的进风口位于井口加热室（29）的外侧；/n回风换热室（10）一端的底部设有回风进风口（5），回风换热室（10）另一端的底部设有回风排风口（35）；回风进风口（5）设有回风防爆风机（6），回风进风口（5）通过回风通道（2）与回风立井（1）连通，回风通道（2）内设有主扇（3）和回风扩散塔（4）；/n回风换热室（10）一端的顶部设有新风进风口（7），新风进风口（7）设有新风防爆风机（8），回风换热室（10）另一端的顶部设有新风排风口（11），新风排风口（11）通过新风通道（36）与井口加热室（29）的左加热室连通；/n回风换热室（10）内设有多流体热管管组，多流体热管管组包括若干套管式高温热管（9），套管式高温热管（9）内设有用于液体流通的内管；/n所述热泵单元（A1）包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和油分离器；/n回风换热室（10）的套管式高温热管（9）通过制冷制热切换装置（A2）与热泵单元（A1）的蒸发器或冷凝器形成回路，回风换热室（10）的套管式高温热管（9）的热管第二端口（13）与制冷制热切换装置（A2）之间的管路上设有/n热源侧循环泵组（27）；/n末端用户通过制冷制热切换装置（A2）与热泵单元（A1）的冷凝器或蒸发器形成回路，末端用户的末端第一端口（37）与制冷制热切换装置（A2）之间的管路上设有用户侧循环泵组（40）；/n末端用户包括并联设置的井口加热器（30）和建筑采暖热用户（39）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，其特征在于：包括送风井（28）、位于送风井（28）井口的井口加热室（29）、末端用户、热泵单元（A1）、制冷制热切换装置（A2）、回风换热室（10）、回风通道（2）、回风立井（1）和新风通道（36）；
新风通道（36）的末端设于井口加热室（29）内，井口加热室（29）内还设有井口加热器（30），井口加热器（30）的进风口位于井口加热室（29）的外侧；
回风换热室（10）一端的底部设有回风进风口（5），回风换热室（10）另一端的底部设有回风排风口（35）；回风进风口（5）设有回风防爆风机（6），回风进风口（5）通过回风通道（2）与回风立井（1）连通，回风通道（2）内设有主扇（3）和回风扩散塔（4）；
回风换热室（10）一端的顶部设有新风进风口（7），新风进风口（7）设有新风防爆风机（8），回风换热室（10）另一端的顶部设有新风排风口（11），新风排风口（11）通过新风通道（36）与井口加热室（29）的左加热室连通；
回风换热室（10）内设有多流体热管管组，多流体热管管组包括若干套管式高温热管（9），套管式高温热管（9）内设有用于液体流通的内管；
所述热泵单元（A1）包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和油分离器；
回风换热室（10）的套管式高温热管（9）通过制冷制热切换装置（A2）与热泵单元（A1）的蒸发器或冷凝器形成回路，回风换热室（10）的套管式高温热管（9）的热管第二端口（13）与制冷制热切换装置（A2）之间的管路上设有
热源侧循环泵组（27）；
末端用户通过制冷制热切换装置（A2）与热泵单元（A1）的冷凝器或蒸发器形成回路，末端用户的末端第一端口（37）与制冷制热切换装置（A2）之间的管路上设有用户侧循环泵组（40）；
末端用户包括并联设置的井口加热器（30）和建筑采暖热用户（39）。


2.根据权利要求1所述的一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，其特征在于：末端用户的井口加热器（30）依次设有井口加热器进风口（34）、井口加热器换热器（32）、井口加热器防爆风机（31）和井口加热器排风口（33）；井口加热器换热器（32）通过管路与热泵单元（A1）连通。


3.根据权利要求2所述的一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，其特征在于：回风换热室（10）内的多流体热管管组为一组或多组，多组多流体热管管组并联设置。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，其特征在于：热泵单元（A1）数量为一个或多个，多个热泵单元（A1）并联设置；制冷制热切换装置（A2）的数量同热泵单元（A1）一致，热泵单元（A1）是满液式水源热泵、干式水源热泵或降膜式水源热泵。


5.根据权利要求4所述的一种基于多流体热管换热器的水源热泵的制热、制冷系统，其特征在于：热泵单元（A1）的蒸发器包括蒸发器进口（A1.1）和蒸发器出口（A1.2），冷凝器包括冷凝器进口（A1.3）和冷凝器出口（A1.4）；
所述制冷制热切换装置（A2）包括第一制冷切换阀（A21）、第二制冷切换阀（A22）、第三制冷切换阀（A25）、第四制冷切换阀（A26）、第一制热切换阀（A23）、第二制热切换阀（A24）、第三制热切换阀（A27）和第四制热切换阀（A2...

【专利技术属性】
技术研发人员：江河，黄德祥，胡文青，
申请(专利权)人：山西文龙中美环能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14