[发明专利]一种利用矿井乏风空气能热泵加热系统

说明书

本发明提供一种利用矿井乏风空气能热泵加热系统，其包括与矿井乏风出风口连通的矿井乏风风道、与所述矿井乏风风道平行设置的新风风道以及设置在所述矿井乏风风道和新风风道之间的重力热管；所述重力热管包括设置在矿井乏风风道内的热管蒸发段、设置在新风风道之间的热管冷凝段以及连接所述热管蒸发段和热管冷凝段的热管绝热段；所述矿井乏风风道和新风风道之间设置间隔空间；所述热管绝热段设置在矿井乏风风道和新风风道形成的间隔空间内，本发明具有设计合理，节约投资，降低能耗，充分利用矿井乏风空气能的特点。

技术领域

本发明涉及一种利用矿井乏风空气能热泵加热系统，涉及到暖通空调热泵技术领域。

背景技术

煤矿生产过程中矿井涵道通风是确保安全的必要前提，通风是采矿中的重要环节，我国2016版 《煤矿安全规程》 第137条规定，进风井口以下的空气温度必须在2℃以上。因此在室外气温低于2℃时，需要对矿井进风加热处理后送入矿井；

众所周知，空气能热泵技术属于可再生能源范畴，其节能性有目共睹，其能效制热能力，受环境温度的影响较大。如果不回收利用矿井本身的乏风，直接从当地的寒风中吸热，会造成设备内的投资以及运行费用过高，压缩比大主机故障率高等技术问题。同时也会造成矿井乏风资源的浪费。

矿井乏风具有风量大、粉尘大、恒温、高湿、腐蚀性的特点。通常情况下，矿井乏风的温度处于8--20℃之间波动，湿度处于65%---90%之间波动；冬季乏风最低5℃时，相对湿度RH高达75%以上；如果直接矿井乏风和空气能热泵的蒸发器翅片换热，粉尘大会造成空气能热泵蒸发器翅片脏堵，腐蚀、高湿会造成换热器翅片频繁结冰，二者相互叠加影响，会加剧冰堵脏堵的过程，空气能热泵很难直接利用乏风的余热回收热量用于制热。

由于空气能热泵在同样55℃出水温度用于井口防冻，环境温度越低，制热量、能效下降幅度很大。在-20℃环境温度下的制热量比5℃的制热量下降约40%,能效比COP由1：2.5下降:1：1.5，下降幅度达44%。意味着如果不回收利用矿井乏风作为空气能热泵的低温“热源”，而直接利用空气能从低温环境温度中吸热用户矿井井口防冻或者其他采暖等用能需求，需要直接增加空气能热泵装机投资40%,耗电量增加44%，显然是不经济的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种设计合理，节约投资，降低能耗，充分利用矿井乏风空气能的热泵加热系统。

为达到上述技术问题的目的本发明所采取的技术方案是：

一种利用矿井乏风空气能热泵加热系统，其包括与矿井乏风出风口连通的矿井乏风风道、与所述矿井乏风风道平行设置的新风风道以及设置在所述矿井乏风风道和新风风道之间的重力热管；

所述矿井乏风风道的乏风进风段与矿井乏风出风口连通，所述矿井乏风风道的乏风出口段与大气连通；

所述新风风道的新风进风段与大气连通，所述新风风道的新风出风段与空气能热泵阵列的蒸发器入口密封连接。

进一步的，所述重力热管包括设置在矿井乏风风道内的热管蒸发段、设置在新风风道之间的热管冷凝段以及连接所述热管蒸发段和热管冷凝段的热管绝热段；

所述矿井乏风风道和新风风道之间设置间隔空间；

所述热管绝热段设置在矿井乏风风道和新风风道形成的间隔空间内。

进一步的，所述矿井乏风风道和新风风道之间设置间隔空间高度大于0.5m。

进一步的，所述热管蒸发段和热管冷凝段上分别设置环形换热翅片。

进一步的，所述矿井乏风风道的乏风进风段后段设置有乏风除尘室，所述乏风除尘室下侧设置污水池，所述乏风除尘室内上侧设置除尘喷雾装置，所述污水池设置排污口。

进一步的，所述重力热管为一个以上，相邻的重力热管之间错位设置，所述重力热管形成阵列式重力热管区。

进一步的，所述矿区乏风风道在阵列式重力热管区的下侧设置排水孔。