本發(fā)明涉及長隧道降溫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種長隧道氣源降溫設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地面可用面積逐漸減少，為了減輕地面生產(chǎn)與交通擁擠帶來的不便，越來越多的地下工程興起。地下隧道交通已變得十分常見，考慮到土地利用率和交通的便捷性，隧道的長度和深度增加的趨勢越來越明顯，隨之而來的隧道熱害問題日漸嚴(yán)重。對于長度較短、埋深較淺且車流量較小的隧道而言，通過采用加大隧道的通風(fēng)量等非人工降溫方法就可以基本解決熱害問題，但對于目前越來越多的長度較長、大埋深和車流量密集的長隧道來說，采用基本的非人工的降溫方法是不能從根本上解決和控制熱害問題的。目前，常用的長隧道降溫方法為人工制冷降溫方法。

人工制冷降溫法，使用較多的有建造制冷站組成制冷機(jī)組降溫、噴霧降溫和空調(diào)降溫。根據(jù)制冷機(jī)組的安裝位置不同，制冷機(jī)組降溫分為地面制冷機(jī)組降溫、地下隧道內(nèi)制冷機(jī)組降溫和地面地下制冷機(jī)組聯(lián)合降溫三種類型。地面制冷機(jī)組降溫方法，制冷機(jī)組安裝在地面，設(shè)備安裝、管理和操作方便，排熱方便，也不需要在隧道內(nèi)開設(shè)大型的機(jī)電硐室，冷量便于調(diào)節(jié)，但是，供冷管道較長，冷耗高，冷水處理復(fù)雜；地下隧道內(nèi)制冷機(jī)組降溫，制冷機(jī)組安設(shè)在隧道內(nèi)，較好地解決了供冷管道長和冷耗高的問題，供冷系統(tǒng)簡單，冷量調(diào)節(jié)方便，但是，需要在隧道內(nèi)開設(shè)專門的機(jī)電硐室，對設(shè)備的要求較高，設(shè)備的安裝管理和操作不便，安全性較差；地面地下制冷機(jī)組聯(lián)合降溫方法，地面和地下隧道內(nèi)都安設(shè)制冷機(jī)組，可以有效地提高一次載冷劑的回水溫度，減少冷耗，可以利用一次載冷劑排出隧道內(nèi)制冷機(jī)的冷凝熱，減少一次載冷劑的循環(huán)量，但是這種降溫方法系統(tǒng)復(fù)雜，制冷設(shè)備分散，不易管理。噴霧降溫可以實(shí)現(xiàn)隧道空氣溫度的快速降低，操作方便，成本低，污染小，但是水的蒸發(fā)速度較快，低溫持續(xù)時(shí)間短，且在隧道正常運(yùn)行時(shí)會影響交通，可以運(yùn)用在隧道的施工階段?？照{(diào)降溫，可以較好地實(shí)現(xiàn)空氣降溫，還有一定的降濕的作用，清潔高效，但是，在長隧道中安設(shè)空調(diào)系統(tǒng)成本較高，排熱不便。

現(xiàn)有公開了一種高地溫隧道降溫散熱及熱能轉(zhuǎn)化裝置，包括冷水循環(huán)降溫裝置、溫差發(fā)電組件和蓄電用電組，設(shè)置冷水箱和熱水箱，通過在隧道中鋪設(shè)供水管道實(shí)現(xiàn)水流和空氣的熱交換，帶有熱量的水流收集到熱水箱中，然后利用冷熱水箱之間的溫差在兩個(gè)水箱中間設(shè)置溫差發(fā)電機(jī)組和蓄電用電組，從而實(shí)現(xiàn)對隧道的降溫以及熱量的再利用。

但是，上述現(xiàn)有技術(shù)仍存在以下不足：

1)對于長隧道，需要鋪設(shè)較長的冷水管道，冷耗較大，功耗較高；

2)冷水管道在降低空氣溫度的同時(shí)，熱水管道會吸收空氣中的冷量，效率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供一種長隧道氣源降溫設(shè)備，使用該設(shè)備不僅能提高降溫效率和改善降溫效果，還可以簡化結(jié)構(gòu)，施工、管理都比較方便，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)熱量和水源的有效循環(huán)利用，功耗低，節(jié)能高效。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：主要由水路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成，其中：所述的水路系統(tǒng)主要由設(shè)置在地面的冷水供應(yīng)子系統(tǒng)、安設(shè)在長隧道中的空氣源熱泵和設(shè)置在地面的熱水利用子系統(tǒng)三部分，通過兩路供水管道依次連接而成循環(huán)水路；所述的控制系統(tǒng)主要由設(shè)置在地面的控制器和供水管道上安設(shè)的抽水泵、流量控制閥、溫度傳感器、止回閥、壓力表，通過通電線路連接而成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)創(chuàng)造性地采用空氣源熱泵的原理對隧道空氣進(jìn)行降溫，提高了降溫效率，簡化了系統(tǒng)，施工、管理都比較方便；

(2)鋪設(shè)的冷水總管道，在一定程度上，冷水總管道內(nèi)的冷水與長隧道中的空氣產(chǎn)生熱交換，對隧道空氣有一定的冷卻降溫作用；

(3)水路系統(tǒng)中的熱水利用子系統(tǒng)可以較好地將隧道空氣中的熱量排出，熱水利用子系統(tǒng)與冷水供應(yīng)子系統(tǒng)組成的水路循環(huán)，聯(lián)合實(shí)現(xiàn)了長隧道的降溫和散熱；

(4)在熱水利用子系統(tǒng)中，熱水總管道輸出的熱水直接輸送到地面低溫暖氣管道，實(shí)現(xiàn)了熱量和水源的有效利用，使公眾的受益面更廣；

(5)地面低溫暖氣管道中輸出的廢水，還可以進(jìn)一步經(jīng)凈化消毒處理后排到地面集中水池，利于實(shí)現(xiàn)水的再循環(huán)利用，節(jié)省水資源。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中空氣源熱泵在隧道中的布置圖。

圖中，1、空氣源熱泵，2、保溫水箱，3、控制器，4、冷卻塔，4-1、過濾網(wǎng)，5、地面集中水池，6、地面低溫暖氣管道，7、23、29、抽水泵，8、22、過濾器，9、21、止回閥，10、24、25、流量控制閥，11、排污控制閥，12、壓力表，13、溫度傳感器，14、浮球，15、入口小水流控制閥，16、排污管道，17、冷空氣出口，18、熱空氣進(jìn)口，19、熱水管道，20、冷水管道，27、冷水總管道，28、熱水總管道，30、長隧道。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1和圖2示出了本發(fā)明一個(gè)較佳的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的一種長隧道氣源降溫設(shè)備，主要由水路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成，其中：所述的水路系統(tǒng)主要由設(shè)置在地面的冷水供應(yīng)子系統(tǒng)、安設(shè)在長隧道30中的空氣源熱泵1和設(shè)置在地面的熱水利用子系統(tǒng)三部分，通過兩路供水管道依次連接而成循環(huán)水路；所述的控制系統(tǒng)主要由設(shè)置在地面的控制器3和供水管道上安設(shè)的抽水泵7，23，29、流量控制閥10，24，25、溫度傳感器13、止回閥9，21、壓力表12，通過通電線路連接而成。

在本實(shí)施例的水路系統(tǒng)中：所述的冷水供應(yīng)子系統(tǒng)是主要由地面集中水池5、冷卻塔4和保溫水箱2通過供水管路位于地面的冷水總管道27連接而成的水冷卻通路。所述的熱水利用子系統(tǒng)是主要由保溫水箱2、地面低溫暖氣管道6和地面集中水池5通過供水管路位于地面的熱水總管道28連接而成的熱水利用通路。所述的空氣源熱泵1在側(cè)面一端設(shè)有熱空氣進(jìn)口18，其頂端為冷空氣出口17，多個(gè)沿長隧道30長度方向布置的空氣源熱泵1均通過其冷空氣出口17與隧道頂部的冷空氣管道相連；每個(gè)空氣源熱泵1還與保溫水箱2分別通過供水管路位于長隧道30內(nèi)部的冷水管道20和熱水管道19連通。

參見圖2，上述實(shí)施例中的多個(gè)空氣源熱泵1可以是布置在長隧道30內(nèi)的頂部兩側(cè)，兩側(cè)的空氣源熱泵1相向交錯(cuò)排列，這樣的排布降溫散熱效果更均勻，更利于簡化設(shè)備和提高效率，冷空氣管道位于隧道內(nèi)的頂部中間，冷水管道20和熱水管道19在長隧道30內(nèi)部并排延伸且連接所有的空氣源熱泵1。

作為本實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，是在連接所述空氣源熱泵1和保溫水箱2的冷水管道20上依次安裝止回閥21、抽水泵23、過濾器22、壓力表12和流量控制閥24，在冷水管道20與保溫水箱2的連接口設(shè)置溫度傳感器13；在連接所述保溫水箱和冷卻塔4的冷水總管道27上依次設(shè)有流量控制閥10、止回閥9和過濾器8，在連接冷卻塔4和地面集中水池5的冷總水管道上還設(shè)有一個(gè)抽水泵29；在連接空氣源熱泵1和保溫水箱2的熱水管道19上安裝一個(gè)流量控制閥25；在連接保溫水箱2和地面低溫暖氣管道6的熱水總管道28上設(shè)有一個(gè)抽水泵7。過濾器8，22起到二次過濾作用，進(jìn)一步凈化水質(zhì)。抽水泵7，23，29的設(shè)置可以促進(jìn)水流的循環(huán)。止回閥9，21、抽水泵7，23，29、壓力表12、流量控制閥10，24，25、溫度傳感器13均通過控制器3的控制，使設(shè)備運(yùn)行的過程更自動化和智能化。

更進(jìn)一步地，在每個(gè)所述空氣源熱泵1與冷水管道20連接的冷水入口都安裝一個(gè)入口小水流控制閥15。用來調(diào)節(jié)空氣源熱泵1的進(jìn)水量。

實(shí)施例中，在所述保溫水箱2的頂部懸掛一個(gè)浮球14，浮球14通過通電線路與控制器3相連。用于監(jiān)測保溫水箱2中的水位。

所述保溫水箱2的側(cè)面靠近底部的地方安設(shè)一個(gè)通向污水池的排污管道16，排污管道16上設(shè)有排污控制閥11。

為了增強(qiáng)冷水的凈化效果，可以在所述冷卻塔4的內(nèi)部下方設(shè)置一層相對致密的過濾網(wǎng)4-1，用于入水的一次過濾，該過濾網(wǎng)4-1可以采用抗油抗水織布材料。

作為優(yōu)選的方案，本實(shí)施例中，所述的空氣源熱泵1采用sjk-40g/iirsc防爆本安型超高溫空氣源熱泵1，最高出水溫度高達(dá)90℃，熱交換效率高，符合地下空間使用設(shè)備和儀器的要求。所述的保溫水箱2采用鋼制內(nèi)膽，有隔層，使用聚苯和聚氨酯兩種保溫材料保溫的不銹鋼水箱，既能儲存熱水也能儲存冷水。所述的冷卻塔4，采用逆流閉式空調(diào)型冷卻塔，對其出水溫度要求在20℃左右。所述的冷水總管道27和熱水總管道28均采用涂有聚氨酯材料保溫性能好的鋼制管道。所述的冷水總管道27和熱水總管道28均沿著隧道的壁面，鋪設(shè)在隧道底部的兩旁，避免影響交通。

工作過程如下：

冷水供應(yīng)：抽水泵29從地面集中水池5抽取常溫水源通過冷水總管道27注入冷卻塔4，在冷卻塔4內(nèi)經(jīng)歷熱交換和底部致密過濾網(wǎng)4-1的初次過濾后，水源溫度降低，接著通入過濾器8中進(jìn)行二次過濾，然后開啟止回閥9和流量控制器3，經(jīng)過濾后的冷水源通過止回閥9和流量控制器3進(jìn)入保溫水箱2，經(jīng)保溫水箱2冷水出口處的溫度傳感器13顯示溫度合適后，為了保證冷水的清潔和空氣源熱泵1的正常使用，使用抽水泵23從保溫水箱2中抽取合適溫度的冷水依次通過流量控制閥24、壓力表12、過濾22和止回閥21注入空氣源熱泵1，在每個(gè)空氣源熱泵1的入口處還設(shè)有入口小水流控制閥15，控制水流的大小和流速。

熱空氣降溫：根據(jù)空氣源熱泵1的工作機(jī)理，吸入空氣源熱泵1的熱空氣與通入的冷水進(jìn)行熱交換，熱空氣變冷排出空氣源熱泵1，實(shí)現(xiàn)了周圍空氣的降溫，而空氣中的熱量則以熱水的形式排入熱水總管道28。

熱水利用：空氣源熱泵1排出的熱水通過熱水管道19流入保溫水箱2，流量控制閥25控制熱水的流量，然后利用抽水泵7將熱水輸入地面低溫暖氣管道6，實(shí)現(xiàn)熱量的合理利用，最后將地面低溫暖氣管道6排出的廢水經(jīng)凈化消毒處理后再次注入地面集中水池5，實(shí)現(xiàn)水源的循環(huán)利用。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對以上實(shí)施例所做出任何簡單修改和同等變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。