可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统。


背景技术：

2.目前的空调制冷，采用的是用冷却塔进行冷却散热的传统方式。传统的冷水机组或者热泵系统夏季空调制冷，需要配置系统冷却塔，把空调房间的热量带走，通过冷却塔进行散热。配置冷却塔，需要增加投资，还需要占用一定的场地。因为开放式和半开放式的冷却塔会有漂水损失，需要不断补水，对水资源也是一个极大的浪费。又因为夏季天气炎热环境气温高，天气越热，机组制冷时，冷却塔散热效果越差。
3.2009年12月30日公告的、公告号为cn201373625y的中国实用新型公开了一种用于煤矿井下的水源热泵机组。该机组包括：由冷凝器、压缩机、蒸发器、膨胀阀顺序连接形成的制冷回路、电控部分和表冷器，所述表冷器通过冷冻水循环泵与蒸发器连接，所述冷凝器通过管路与矿井排水系统连接，并且所述机组的构成制冷回路的部件以及电控部分、表冷器和冷冻水循环泵均为防爆设计。由于使用了防爆设计，因此可以将该机组设置在采掘工作面附近，从而可以降低管网的输配距离，可以改善制冷效果、节省电耗并降低基建投资。
4.该装置的冷凝器通过管路与矿井排水系统连接，可以将热量通过矿井下排水系统直接排出。但是由于矿井水水质差或盐碱含量高，冷凝器容易出现堵塞、腐蚀、渗漏。
5.另外，现有煤矿矿井生活区及矿井地面都提供洗浴等生活用热水，现有技术大多采用燃煤锅炉，耗能大、不环保。
6.现有技术缺乏一种节能环保、便于维修的新型可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统。
8.为解决上述技术问题，本可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统，包括热泵机组、循环水系统、矿井水换热系统，所述热泵机组包括压缩机、蒸发器、限流元件和冷凝器，蒸发器和冷凝器均包括管程和壳程，二者的管程分别与压缩机和限流元件间隔串接成热泵回路，热泵回路内有可压缩的冷媒，其特征在于：所述循环水系统包括第一循环水系统、第二循环水系统和第三循环水系统，第一循环水系统包括风-水换热器和第一循环水泵，所述风-水换热器包括风机和设置在风机前方的换热器，所述第一循环水系统即由该换热器与第一循环水泵和所述蒸发器通过管路和阀门串接而成；（风-水换热器设置在井下工作面或其他需要制冷地方）。
9.第二循环水系统包括板式换热器、第二循环水泵，所述板式换热器分别设有第一流体通道和第二流体通道，所述第二循环水系统即由该板式换热器第一流体通道与第二循环水泵和所述冷凝器通过管路和阀门串接而成；
10.第三循环水系统包括热水贮水箱、第三循环水泵，所述第三循环水系统即由该热水贮水箱与第三循环水泵和所述冷凝器通过管路和阀门串接而成；
11.第一循环水泵与所述蒸发器之间、风-水换热器至蒸发器之间分别通过一个第一切换阀连通，两个第一切换阀联动；
12.所述蒸发器与第二循环水泵之间、蒸发器至板式换热器第一流体通道之间分别通过一个第二切换阀连通，两个第二切换阀联动；
13.第三循环水泵与所述冷凝器之间、冷凝器与热水贮水箱之间分别通过一个第三切换阀连通，两个第三切换阀联动；
14.第二循环水泵与所述冷凝器之间、冷凝器至板式换热器第一流体通道之间通过一个第四切换阀连通，两个第四切换阀联动；
15.所述矿井水换热系统包括旋流除污器和全自动压差过滤器，配用矿井排水管设有旁路阀，该旁路阀上、下游的配用矿井排水管上分别设有上游阀和下游阀，所述旋流除污器、全自动压差过滤器和板式换热器的第二流体通道串接在上游阀和下游阀之间。
16.如此设计，矿井水不直接与热泵机组换热，而第一、第二循环水系统内清水独立于矿井水，水质有保证，热泵机组不易堵塞、不易腐蚀。同时利用旋流除污器、全自动压差过滤器对矿井水进行除污、过滤，从而极大延长了热泵机组的寿命，板式换热器体积小、重量轻，便于维修、更换。同时，通过灵活调整第一、二、三、四切换阀，可以灵活在1.风-水换热器制冷-矿井水排热；2.风-水换热器制冷-热水贮水箱水制热；3.热水贮水箱制热-矿井水排冷之间切换。
17.作为优化，所述热泵机组、板式换热器、旋流除污器和全自动压差过滤器各两台，所述第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵各三台，均并联使用。如此设计，既可以多台运行，加大工作负载，也可以留出一台设备备用。
18.作为优化，还包括一个稳压罐和软水器、软化水箱，所述软水器的一端通过截止阀、止回阀、过滤器、压力表和流量计连接到自来水，软水器的另一端连接到软化水箱，软化水箱底部设有补水总管，补水总管与第一循环水泵的入口之间设有第一补水管，第一补水管上设有第一补水阀，补水总管与第二循环水泵的入口之间设有第二补水管，第二补水管设有第二补水阀，所述稳压罐内部存有清水，清水上方为压缩空气，稳压罐底部通过管道补水总管相接，稳压罐上下游的补水总管分别设有前稳压阀和后稳压阀，稳压罐上设有液位计，其顶部设有压力表和进气管，进气管与高压气源相通，并设有进气阀。
19.需要补水时，打开第一补水阀或第二补水阀（必要时开启管道泵），即可从软化水箱向第一循环水系统或第二循环水系统补水。
20.稳压罐使用前，先向稳压罐内注入一定量清水，关闭前、后稳压阀、然后将进气管与压缩空气源相通，打开进气阀，向稳压罐内充气至其压力表显示压力与第一循环水系统或第二循环水系统的相接管路压力相同时，关闭前稳压阀，打开后稳压阀即可自动保压补水。
21.当第一、二循环水系统出现轻微渗漏时，稳压罐内的压缩空气自动将其下方清水，压入第一或二循环水系统。如此设计，便于补水、稳压。
22.作为优化，所述旋流除污器包括罐体、进水管、出水管和排污管，其出水管设置在罐体顶部中心，其进水管设置在罐体侧壁上，且进水管的轴心线与罐体一个同心圆相切，所
述排污管设置在罐体底部，并设有排污阀， 所述出水管下端伸入罐体，并延伸至进水管下方。
23.使用时，矿井水沿切线方向进入旋流除污器罐体内，在旋流除污器罐体旋转，同时流速降低，污水内的煤泥等污物，逐渐沉降在罐体，清水自罐体顶部出水管流出后，进入全自动压差过滤器进一步过滤。如此设计，可以除去矿井水中大部分悬浮污物。
24.本实用新型可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统不易堵塞、省能环保、可在三种模式间自由切换，便于补水、维修，适合煤矿使用。
附图说明
25.下面结合附图对本实用新型可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统作进一步说明：
26.图1是本可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统的流程示意图；
27.图2是本可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统的风-水换热器制冷-矿井水排热模式流程示意图；
28.图3是本可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统的风-水换热器制冷-热水贮水箱水制热模式流程示意图；
29.图4是本可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统的热水贮水箱制热-矿井水排冷模式流程示意图；
30.图5是图1中旋流除污器的放大示意图；
31.图6是图5中旋流除污器的俯视示意图。
32.图中：1为热泵机组、11为压缩机、12为蒸发器、13为限流元件、14为冷凝器、2为第一循环水泵、3为板式换热器、31为第一流体通道、32为第二流体通道、4为第二循环水泵、5为热水贮水箱、6为第三循环水泵、7为旋流除污器、71为罐体、72为进水管、73为出水管、74为排污管、75为排污阀、8为全自动压差过滤器、9为配用矿井排水管、10为旁路阀、15为上游阀、16为下游阀、17为稳压罐、18为软水器、19为软化水箱、20为自来水、21为补水总管、22为第一补水管、23为第一补水阀、24为第二补水管、25为第二补水阀、26为清水、27为压缩空气、28为前稳压阀、29为后稳压阀、30为液位计、33为压力表、34为进气管、35为进气阀、36为管道泵。
33.k1为第一切换阀、k2为第二切换阀、k3为第三切换阀、k4为第四切换阀。
具体实施方式
34.实施方式一：如图1-4所示，本可切换三种模式的矿井用热泵制冷系统包括热泵机组1、循环水系统、矿井水换热系统，所述热泵机组包括压缩机11、蒸发器12、限流元件13和冷凝器14，蒸发器12和冷凝器14均包括管程和壳程，二者的管程分别与压缩机11和限流元件13间隔串接成热泵回路，热泵回路内有可压缩的冷媒，其特征在于：所述循环水系统包括第一循环水系统、第二循环水系统和第三循环水系统，第一循环水系统包括风-水换热器（图中未示出）和第一循环水泵2，所述风-水换热器包括风机（图中未示出）和设置在风机前方的换热器（图中未示出），所述第一循环水系统即由该换热器与第一循环水泵2和所述蒸发器12通过管路和阀门串接而成；
35.第二循环水系统包括板式换热器3、第二循环水泵4，所述板式换热器3分别设有第一流体通道31和第二流体通道32，所述第二循环水系统即由该板式换热器3第一流体通道31与第二循环水泵4和所述冷凝器14通过管路和阀门串接而成。
36.第三循环水系统包括热水贮水箱5、第三循环水泵6，所述第三循环水系统即由该热水贮水箱5与第三循环水泵6和所述冷凝器14通过管路和阀门串接而成；
37.第一循环水泵2与所述蒸发器12之间、风-水换热器至蒸发器12之间分别通过一个第一切换阀k1连通，两个第一切换阀k1联动；
38.所述蒸发器12与第二循环水泵4之间、蒸发器12至板式换热器3第一流体通道31之间分别通过一个第二切换阀k2连通，两个第二切换阀k2联动；
39.第三循环水泵6与所述冷凝器14之间、冷凝器14与热水贮水箱5之间分别通过一个第三切换阀k3连通，两个第三切换阀k3联动；
40.第二循环水泵4与所述冷凝器14之间、冷凝器14至板式换热器3第一流体通道31之间通过一个第四切换阀k4连通，两个第四切换阀k4联动；
41.所述矿井水换热系统包括旋流除污器7和全自动压差过滤器8，配用矿井排水管9设有旁路阀10，该旁路阀10上、下游的配用矿井排水管上分别设有上游阀15和下游阀16，所述旋流除污器7、全自动压差过滤器8和板式换热器3的第二流体通道32串接在上游阀和下游阀之间。
42.当第一切换阀k1和第四切换阀k4开启、第二切换阀k2和第三切换阀k3关闭时，系统处于风-水换热器制冷-矿井水排热模式，如图2所示。
43.当第一切换阀k1和第三切换阀k3开启，第二切换阀k2和第四切换阀k4关闭时，系统处于风-水换热器制冷-热水贮水箱水制热模式，如图3所示。
44.当第一切换阀k1和第四切换阀k4关闭、第二切换阀k2和第三切换阀k3开启时，且除压缩机11内部外，冷媒在热泵回路中的流向反转，则系统处于热水贮水箱制热-矿井水排冷模式，这种模式下，蒸发器12和冷凝器14工作方式互换，冷媒在冷凝器14内蒸发吸热，在蒸发器12内冷凝放热，如图4所示。
45.所述热泵机组、板式换热器3、旋流除污器7和全自动压差过滤器8各两台，所述第一循环水泵2、第二循环水泵4、第三循环水泵6各三台，均并联使用。
46.还包括一个稳压罐17和软水器18、软化水箱19，所述软水器18的一端通过截止阀、止回阀、过滤器、压力表和流量计连接到自来水20，软水器18的另一端连接到软化水箱19，软化水箱19底部设有补水总管21，补水总管21与第一循环水泵2的入口之间设有第一补水管22，第一补水管22上设有第一补水阀23，补水总管21与第二循环水泵的入口之间设有第二补水管24，第二补水管24设有第二补水阀25，所述稳压罐17内部存有清水26，清水26上方为压缩空气27，稳压罐17底部通过管道补水总管21相接，稳压罐17上下游的补水总管分别设有前稳压阀28和后稳压阀29，稳压罐17上设有液位计30，其顶部设有压力表33和进气管34，进气管34与高压气源相通，并设有进气阀35。
47.所述旋流除污器7包括罐体71、进水管72、出水管73和排污管74，其出水管73设置在罐体71顶部中心，其进水管72设置在罐体侧壁上，且进水管72的轴心线与罐体71一个同心圆相切，所述排污管74设置在罐体71底部，并设有排污阀75， 所述出水管73下端伸入罐体71，并延伸至进水管72下方。