间壁式取热热泵系统以及取热箱的制作方法

本发明涉及间壁式取热热泵系统，特别是涉及用于回收煤矿乏风(回风)余热的间壁式取热热泵系统。

背景技术：

1、矿井乏风(回风)具有风量大，风温稳定、相对湿度大，连续性好的特点，是良好的低温余热资源，通过乏风热泵技术，将乏风中余热提取出来，可以满足矿井建筑采暖、洗浴热水制备和井口防冻用热的需要。同时夏季可以利用乏风热泵制冷用于建筑空调或井下降温。

2、对煤矿乏风余热利用目前以两种技术路线为主：其一是“淋水式乏风热泵”技术路线，另一条是“直蒸式乏风热泵”技术路线。

3、淋水式乏风热泵技术路线原理如图1所示，通过在回风扩散塔口设置喷淋装置，实现循环水“喷淋”，使水与乏风直接接触进行传热传质，将乏风中热量置换入水中，再利用水源热泵技术从水中提取热量，用于供热。该技术包括汇水池1’、集水池2’、全自动水处理器3’和涡旋型风源热泵机组4’等主要设备。

4、直蒸式乏风热泵技术，其原理如图2所示，在回风扩散塔口建一座乏风取热室5’，取热室侧面布置乏风取热箱(蒸发器)6’，利用低温低压制冷剂液体在乏风取热箱换热器中

5、蒸发吸热，直接将乏风中热量提取出来，制冷剂蒸发吸热后变为气态，气态制冷剂进入压缩机7’中进一步压缩变为高温高压气态制冷剂，气态制冷剂在冷凝器9’中将热量置换给水用于供热，气态制冷剂放热后变为液态，液态制冷剂经膨胀阀8’降压后再次进入乏风取热箱换热器，从而完成整个循环。

6、淋水式乏风热泵技术存在以下缺点：(1)回风利用率低，水气带走大量余热；(2)系统复杂，包括喷淋系统，循环系统、集水池、过滤器、热泵系统等；(3)由于采用喷淋换热，乏风中脏物全部进入水中，导致过滤器和机组经常堵塞，效率低下，维护难度大，费用高，可靠性低；(4)循环水泵采用开式循环，功耗较高，运行费用高；(5)乏风取热量有限，乏风取热后不低于7℃；(6)取热侧采用开式循环，乏风带走大量水气，系统补水量较大。

7、直蒸式乏风热泵技术存在以下缺点：(1)直蒸式乏风热泵技术属于大型分体热泵，没有标准机组，需要设备厂家专业设计，技术难度大；(2)直蒸式乏风热泵与乏风取热箱之间连接采用是制冷剂管道，受压缩机能力及压缩机回油限制，机组与乏风取热箱之间距离不能太远，通常不超过200m，距离过远，压缩机回油困难，乏风热泵能效低下，且乏风热泵可靠性变差；(3)乏风取热箱与乏风热泵机组之间高差不易太大，否将导致压缩机能效低下；(4)机组台数多时，每台乏风热泵机组均与各自取热箱通过各自制冷剂管道连接，导致制冷剂管道非常多，系统复杂且投资大；(5)乏风取至霜点以下除霜问题难以解决，实现双级取热难度较大。

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、本发明要解决的技术问题是提供能够解决上述现有技术缺点的间壁式取热热泵系统以及取热箱。

3、本发明涉及一种间壁式取热热泵系统，用于对矿井回风进行取热，具备：热泵机组，其包括蒸发器、冷凝器，在所述热泵机组中流通制冷剂；以及取热箱，其设置于矿井回风取热室内，并且包括换热器，所述换热器与所述蒸发器通过闭式循环管路相连，所述取热工质在所述闭式循环管路中循环流通，在所述换热器中所述取热工质与矿井回风进行热交换，在所述蒸发器中所述取热工质与所述制冷剂进行热交换。由此，热泵机组对于矿井回风不是进行直接取热，而是经由取热箱来进行间接取热，也就是间壁式取热。

4、本发明的间壁式取热热泵系统中，在所述取热箱中设置至少两个、彼此独立的所述换热器。由此，能够提高热交换的效率。

5、本发明的间壁式取热热泵系统中，至少两个所述换热器以彼此平行的方式沿着所述矿井回风的流通方向排列配置。由此，实现均匀风场取热，能够提高热交换的效率。

6、在本发明的间壁式取热热泵系统中，至少两个所述换热器以各自沿铅垂方向延伸的方式配置，所述矿井回风沿水平方向流通，穿过所述换热器。由此，进一步实现均匀风场取热，能够提高热交换的效率。

7、在本发明的间壁式取热热泵系统中，还具备用于调节所述矿井回风的流量的可调风阀。由此，进一步实现均匀风场取热，能够提高热交换的效率。

8、在本发明的间壁式取热热泵系统中，还具备用于清洗所述换热器的喷淋部件，所述喷淋部件包括喷头和喷淋管，所述喷淋管以与所述换热器平行的方式排列配置，所述喷头能够沿所述矿井回风的流通方向对所述换热器进行喷淋清洗。由此，喷淋方向与矿井回风的流通方向一致，进一步实现均匀风场取热，能够提高热交换的效率。

9、在本发明的间壁式取热热泵系统中，至少两个所述换热器中沿着所述矿井回风的流通方向配置于上游侧的换热器为高温侧换热器，配置于下游侧的换热器为低温侧换热器，所述高温侧换热器的闭式循环管路与所述低温侧换热器的闭式循环管路彼此独立，所述间壁式取热热泵系统包括至少两级、彼此独立的所述热泵机组，与流过所述高温侧换热器的取热工质进行热交换的热泵机组为高温侧热泵机组，与流过所述低温侧换热器的取热工质进行热交换的热泵机组为低温侧热泵机组，用户使用的热介质先与所述低温侧热泵机组中的制冷剂进行热交换，之后与所述高温侧热泵机组中的制冷剂进行热交换。由此，实现多级取热，能够进一步提高热交换的效率。

10、本发明涉及取热箱，设置于间壁式取热热泵系统，用于对矿井回风进行取热，所述间壁式取热热泵系统具备：热泵机组，其包括蒸发器、冷凝器，在所述热泵机组中流通制冷剂；以及所述取热箱，其设置于矿井回风取热室内，并且包括换热器，所述换热器与所述蒸发器通过闭式循环管路相连，所述取热工质在所述闭式循环管路中循环流通，在所述换热器中所述取热工质与矿井回风进行热交换，在所述蒸发器中所述取热工质与所述制冷剂进行热交换，所述取热箱的特征在于，在所述取热箱中设置至少两个、彼此独立的所述换热器。

11、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，包括乏风取热室，所述乏风取热室上设有至少一个乏风取热箱，所述乏风取热箱通过防冻液管路与热泵机组的蒸发器连通，所述防冻液管路用于流经防冻液(取热工质)，所述防冻液管路上安装有循环泵，所述防冻液流经乏风取热箱时吸收乏风中的热量，所述防冻液流经所述蒸发器时将吸收的乏风中的热量转换给热泵机组中的制冷剂，所述热泵机组中的冷凝器用于与用户热水进行换热。

12、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中所述乏风取热箱包括第一底座以及固定在所述第一底座上的外框架，所述外框架内安装有至少一级沿乏风流经方向布置的取热换热器，每级取热换热器的下部和上部分别设有取热工质进口和取热工质出口，所述取热工质进口和所述取热工质出口分别连接所述防冻液管路，所述热泵机组设置为至少一级，所述热泵机组与所述取热换热器一一对应布置，每级所述热泵机组中冷凝器的冷却水管路之间通过连通管串联连接。

13、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中每级所述取热换热器的换热管之间均设有除霜加热管，所述除霜加热管用于流通热液。

14、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中所述外框架上设有用于调节乏风流量的可调风阀。

15、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中所述取热换热器还包括翅片，所述换热管设置在所述翅片上，所述除霜加热管也设置在所述翅片上。

16、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中所述外框架上设有用于喷淋所述取热换热器外表面的喷淋系统，所述喷淋系统包括喷头以及与所述喷头连接的喷淋管，所述喷淋管用来与供水源相连接。

17、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中所述防冻液为乙二醇。

18、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中还包括第二底座，所述第二底座上设置有所述热泵机组。

19、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中每级所述热泵机组中的冷凝器固定设置在所述第二底座上，所述冷凝器的上方设有所述蒸发器，所述冷凝器与所述蒸发器之间连通的管路上设有膨胀阀，所述蒸发器的上方设有压缩机。

20、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统，其中所述冷凝器并排设置在所述第二底座上。

21、发明的效果

22、本发明直冷式深焓取热乏风热泵系统与现有技术不同之处在于本发明设置乏风取热室，乏风取热室上设有至少一个乏风取热箱，乏风取热箱通过防冻液管路与热泵机组的蒸发器连通，防冻液流经乏风取热箱时吸收乏风中的热量，防冻液流经所述蒸发器时将吸收的乏风中的热量转换给热泵机组中的制冷剂，热泵机组中的冷凝器用于与用户热水进行换热。整个系统简单，乏风余热回收热效率高；采用闭式防冻液循环，耗水量小，同时防冻液没有混入脏物，对机组寿命影响较小，同时不存在堵塞问题，可靠性高，维护量小；防冻液循环采用循环泵，热泵机房与乏风取热室之间相对位置更加灵活，不受取热箱与乏风热泵机组间距和高差限制问题；取热箱与热泵机组之间连接管道可以共用，与直蒸式乏风热泵相比，减少了管道数量，系统更加简单，降低了投资。

23、说明书中的记载仅是示例性和解释性的，并不限制本技术的保护范围。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本技术。