低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统技术方案

低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统：喷淋防冻液从低温排风源取热，再由水源热泵提升为高位热量后加热矿井新风，避免喷淋水冻结；热泵以大流量方式吸热，提高蒸发温度与能效；冷热分隔供液池与回液池，使热泵从喷淋取热后升温的供液池取液，提高蒸发温度与能效；并使喷淋室从热泵蒸发吸热后降温的回液池取液，加大换热温差与取热效率；降低热泵供水温度，提高制热能效；热泵以小流量方式供热，降低循环泵功率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统，是关于通过喷淋防冻液而从矿井低温排风源中取热，再由高效水源热泵提升为高位热量后，再加热矿井新风，以防新风井壁管线冻结的技术。
技术介绍
煤矿新风井壁管线的冬季加热防冻、职工浴室的洗澡热水、煤矿地面建筑的采暖等，都需要消耗巨大高位热量；而传统做法则是通过燃煤锅炉提供热源以满足上述各项需求，这就不仅消耗大量煤炭，而且其也将严重污染环境。另一方面，矿井的排风量巨大，并且排风温度与湿度四季保持基本稳定，因此其蕴藏着巨大的低位热能；而目前矿井排风源则是直接排放环境，其热能并未获得有效利用，从而造成巨大的热能浪费。现有技术专利“一种矿井回风源热泵系统(申请号201020601988.1) ”针对上述问题，提供一种用于回收煤矿矿井排风源中低位热能，从而为煤矿生活生产提供所需热量的热泵系统。为实现上述目的，该技术采用的技术方案如下:用户可根据冷、热量需求，选择与其匹配的热泵系统运行模式。冬季运行时，由喷淋室提取矿井排风源中的低位热能，并由热泵机组将其提升为高位热量，再供给用户；夏季运行时，由喷淋室提取矿井排风源中的冷却量，并由四通换向阀切换后的冷水机组利用该冷却量制冷，再将冷量供给空调用户。因此该技术可应用于冬季排风源温度高于12°C煤矿的生活生产需求，只能部分替代燃煤锅炉为煤矿建筑的冬季采暖、生活热水和新风井壁管线的防冻提供热量；为夏季空调提供冷量，从而具有部分节能减排效果。该技术所具有的技术优势如下:1、通过喷淋水雾与矿井排风源进行水与气的热、湿交换，其换热效率要明显高于普通换热器；因为喷淋的水雾不但回收矿井排风源的显热，而且回收排风源中的凝露潜热；同时所喷水雾还可对矿井排风源进行除尘与降噪。2、喷淋室内无电动设备，因此无需防爆，也不影响矿井反风。3、由于喷淋室增加的排风阻力小于50Pa，因此对矿井通风的影响较小。4、采用过滤精度较高的水处理设备，可提高进入热泵机组的水质，以减少热泵的换热热阻，以保护热泵机组。5、水与气热、湿交换后的水滴汇入集水池中，冬季运行时作为热泵机组的低位热源，夏季运行时作为冷水机组的冷却水源。6、作为载冷剂的喷淋水，先与热泵机组换热后，再返回集水池以重新与矿井排风源进行热、湿交换，因此循环利用就可节约水源。然而该技术也存在下列缺点:1、对于冬季排风源温度低于12°C的矿井，当喷淋水雾从排风源取热时，由于其矿井的新风负荷也较大，因此就难以避免喷淋水雾的冻结，从而使得该技术不适用于山西、陕西、内蒙等冬季排风源温度低于12°C的煤矿；2、由于集水池中喷淋取热后的升温出水与热泵蒸发吸热后的降温回水直接混合，导致水源热泵从降低的混合温度水源吸热蒸发，从而降低其蒸发温度、吸热量、制热能效；并导致喷淋室以提高的混合温度水源喷淋取热，从而减少其换热温差、取热量、取热效率；3、如热泵机组仍维持5°C进出水温差的标准流量下吸热蒸发，则当矿井的排风源温度低于12°C时，其蒸发温度则迅速降低，热泵的吸热量与制热能效也很快衰减；4、如热泵机组仍维持在45°C的标准供水温度下制热，则当矿井排风源温度低于12°C时，热泵的制热量与制热能效也很快衰减。
技术实现思路
本专利技术的目的是综合现有矿井排风源热回收技术的优势，改进其低温排风源中取热喷淋水雾冻结的技术缺陷，确保系统可从低于12°C的排风源中取热；改进喷淋取热的升温出水与热泵蒸发吸热的降温回水之间冷热混合后，所导致的降低喷淋取热的换热温差、取热量、取热效率，以及导致的降低热泵吸热的蒸发温度、吸热量、制热能效等技术缺陷，确保喷淋取热与热栗蒸发吸热的闻效率；从而不仅提闻系统的热回收效率，而且提闻系统运行的温度范围及长期运行的可靠性。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:本专利技术采用的技术方案，即低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统如附图1所示，其中:1-排风源扩散塔；2-防冻液喷淋室；3_大流量吸热高效水源热泵；4_新风空调箱；5_排风源引出风机；6_防冻液；7_汇液池；8_喷嘴；9_喷淋管；10_回液池；11_喷淋泵；12_过滤器；13_隔液隔热板；14_供液池；15_溢流口 ；16_供液泵；17_水处理器；18-蒸发器；19-冷凝器；20_冷媒；21_四通换向阀；22_压缩机；23_干燥过滤器；24_单向阀；25_膨胀阀；26_循环泵；27_隔热板；28_导流槽；29_挡液板；30_旋流除砂器；31_全自动过滤器；32_补水浮球阀；33_防冻剂；34_排泄阀；35_屋顶新风风管机。按照附图1所示的低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统:它设置有排风源扩散塔I中的防冻液喷淋室2、大流量吸热高效水源热泵3和新风空调箱4组成的排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统；所述排风源扩散塔I的进口连接矿井排风源的排风源引出风机5，其出口设置在排风源扩散塔I的顶部；所述排风源扩散塔I的上部设置用于喷淋防冻液6的防冻液喷淋室2，排风源扩散塔I的底部设置有汇液池7 ;所述防冻液喷淋室2内设置带有若干喷嘴8、两层布置及上下对喷的多根并联喷淋管9 ;所述多根并联喷淋管9的输入端，通过管路连接设置在所述排风源扩散塔I外部回液池10中的喷淋泵11及其过滤器12 ;所述回液池10的上部开口通过管路连接大流量吸热高效水源热泵3的出液口，且回液池10中的防冻液6通过隔液隔热板13溢流至供液池14 ;所述供液池14内设置有溢流口 15，供液池14的底部过滤器12通过管路连接供液泵16、水处理器17、大流量吸热高效水源热泵3的进液口 ；所述汇液池7的底部过滤器12通过管路连接供液池14的上部开口 ；所述大流量吸热高效水源热泵3内设置有蒸发器18与冷凝器19，且其换热管的一侧充有冷媒20，并通过冷媒20的气管和液管连接成高效水源热泵循环回路，其中冷媒20的气管连接有四通换向阀21和压缩机22，冷媒20的液管两端对称连接有干燥过滤器23与单向阀24的并联组件，并与中间的膨胀阀25串联连接，而单向阀24的流向分别指向所连接的蒸发器18或冷凝器19的冷媒20液管接口 ；所述冷凝器19的水侧进口通过管路连接循环泵26及新风空调箱4的盘管水侧出口，而冷凝器19的水侧出口则通过管路连接新风空调箱4的盘管水侧进口。所述汇液池7、回液池10、供液池14的外壁面设置有隔热板27。所述排风源扩散塔I的外壁面设置有隔热板27。所述排风源扩散塔I的一侧底部呈圆弧形，且上表面设置有若干通向汇液池7的导流槽28。所述防冻液喷淋室2的顶部出口设置有若干层“S”形挡液板29。所述压缩机22为半封闭螺杆压缩机、开启式螺杆压缩机、离心式压缩机、涡旋式压缩机、活塞式压缩机，或上述各种压缩机之间的并联连接。所述大流量吸热高效水源热泵3为若干台模块化高效水源热泵机组的并联连接。所述水处理器17包含按照流向前后串联的旋流除砂器30和全自动过滤器31。所述蒸发器18和或冷凝器19为壳管式换热器、板式换热器、板翅式换热器、套管式换热器、盘管式换热器等冷媒20与防冻液6或水之间的换热器。所述供液池14，其上部开口设置有补水浮球阀32和防冻剂33，其底部设置有排泄阀34。作为热量补充，在所述新风空调箱4的出风口附近，设置有若干台屋顶新风风管机35。所述防冻液6是防冻剂3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统，其由排风源扩散塔(1)；防冻液喷淋室(2)；大流量吸热高效水源热泵(3)；新风空调箱(4)；排风源引出风机(5)；防冻液(6)；汇液池(7)；喷嘴(8)；喷淋管(9)；回液池(10)；喷淋泵(11)；过滤器(12)；隔液隔热板(13)；供液池(14)；溢流口(15)；供液泵(16)；水处理器(17)；蒸发器(18)；冷凝器(19)；冷媒(20)；四通换向阀(21)；压缩机(22)；干燥过滤器(23)；单向阀(24)；膨胀阀(25)；循环泵(26)；隔热板(27)；导流槽(28)；挡液板(29)；旋流除砂器(30)；全自动过滤器(31)；补水浮球阀(32)；防冻剂(33)；排泄阀(34)；屋顶新风风管机(35)等组成。其特征在于：设置有排风源扩散塔(1)中的防冻液喷淋室(2)、大流量吸热高效水源热泵(3)和新风空调箱(4)组成的排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统；所述排风源扩散塔(1)的进口连接矿井排风源的排风源引出风机(5)，其出口设置在排风源扩散塔(1)的顶部；所述排风源扩散塔(1)的上部设置用于喷淋防冻液(6)的防冻液喷淋室(2)，排风源扩散塔(1)的底部设置有汇液池(7)；所述防冻液喷淋室(2)内设置带有若干喷嘴(8)、两层布置及上下对喷的多根并联喷淋管(9)；所述多根并联喷淋管(9)的输入端，通过管路连接设置在所述排风源扩散塔(1)外部回液池(10)中的喷淋泵(11)及其过滤器(12)；所述回液池(10)的上部开口通过管路连接大流量吸热高效水源热泵(3)的出液口，且回液池(10)中的防冻液(6)通过隔液隔热板(13)溢流至供液池(14)；所述供液池(14)内设置有溢流口(15)，供液池(14)的底部过滤器(12)通过管路连接供液泵(16)、水处理器(17)、大流量吸热高效水源热?泵(3)的进液口；所述汇液池(7)的底部过滤器(12)通过管路连接供液池(14)的上部开口；所述大流量吸热高效水源热泵(3)内设置有蒸发器(18)与冷凝器(19)，且其换热管的一侧充有冷媒(20)，并通过冷媒(20)的气管和液管连接成高效水源热泵循环回路，其中冷媒(20)的气管连接有四通换向阀(21)和压缩机(22)，冷媒(20)的液管两端对称连接有干燥过滤器(23)与单向阀(24)的并联组件，并与中间的膨胀阀(25)串联连接，而单向阀24的流向分别指向所连接的蒸发器(18)或冷凝器(19)的冷媒(20)液管接口；所述冷凝器(19)的水侧进口通过管路连接循环泵(26)及新风空调箱(4)的盘管水侧出口，而冷凝器(19)的水侧出口则通过管路连接新风空调箱(4)的盘管水侧进口。...

【技术特征摘要】
1.一种低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统，其由排风源扩散塔(I);防冻液喷淋室(2);大流量吸热高效水源热泵(3);新风空调箱(4);排风源引出风机(5);防冻液(6);汇液池(7);喷嘴(8);喷淋管(9);回液池(10);喷淋泵(11);过滤器(12);隔液隔热板(13);供液池(14);溢流口(15);供液泵(16);水处理器(17);蒸发器(18);冷凝器(19);冷媒(20);四通换向阀(21);压缩机(22);干燥过滤器(23);单向阀(24);膨胀阀(25);循环泵(26);隔热板(27);导流槽(28);挡液板(29);旋流除砂器(30);全自动过滤器(31);补水浮球阀(32);防冻剂(33);排泄阀(34);屋顶新风风管机(35)等组成。其特征在于:设置有排风源扩散塔(I)中的防冻液喷淋室(2)、大流量吸热高效水源热泵(3)和新风空调箱(4)组成的排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统；所述排风源扩散塔(I)的进口连接矿井排风源的排风源引出风机(5)，其出口设置在排风源扩散塔(I)的顶部；所述排风源扩散塔(I)的上部设置用于喷淋防冻液(6)的防冻液喷淋室(2)，排风源扩散塔(I)的底部设置有汇液池(7);所述防冻液喷淋室(2)内设置带有若干喷嘴(8)、两层布置及上下对喷的多根并联喷淋管(9);所述多根并联喷淋管(9)的输入端，通过管路连接设置在所述排风源扩散塔(I)外部回液池(10)中的喷淋泵(11)及其过滤器(12);所述回液池(10)的上部开口通过管路连接大流量吸热高效水源热泵(3)的出液口，且回液池(10)中的防冻液(6)通过隔液隔热板(13)溢流至供液池(14);所述供液池(14)内设置有溢流口(15)，供液池(14)的底部过滤器(12)通过管路连接供液泵(16)、水处理器(17)、大流量吸热高效水源热泵(3)的进液口 ；所述汇液池(7)的底部过滤器(12)通过管路连接供液池(14)的上部开口 ；所述大流量吸热高效水源热泵(3)内设置有蒸发器(18)与冷凝器(19)，且其换热管的一侧充有冷媒(20)，并通过冷媒(20)的气管和液管连接成高效水源热泵循环回路，其中冷媒(20)的气管连接有四通换向阀(21)和压缩机(22)，冷媒(20)的液管两端对称连接有干燥过滤器(23)与单向阀 (24)的并联组件，并与中间的膨胀阀(25)串联连接，而单向阀24的流向分别指向所连接的蒸发器(18)或冷凝器(19)的冷媒(20)液管接口 ；所述冷凝器(19)的水侧进口通过管路连接循环泵(26)及新风空调箱(4)的盘管水侧出口，而冷凝器(19)的水侧出口则通过管路连接新风空调箱(4)的盘管水侧进口。2.按权利要求1所述的一种低温排风源喷淋取热高效水源热泵新风系统，其特征在于:所述汇液池(7)、回液池(10)、供液池(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：侴乔力，金从卓，王树刚，孔祥运，龙俊慨，王国庆，王铁军，张池，许文增，许永峰，李迪，
申请(专利权)人：合肥天鹅制冷科技有限公司，王树刚，
类型：实用新型
国别省市：