CN108131157B - 一种巷道用气膜水冷降温系统 - Google Patents
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Abstract
一种巷道用气膜水冷降温系统，包括水冷降温装置，还包括气膜隔热装置，水冷降温装置紧密贴附在气膜隔热装置内侧；所述的气膜隔热装置包括一层气膜层，气膜层的一端设有进气孔，进气孔通过进气管连接送风机；所述的水冷降温装置是主要由地面集中水池、冷凝塔、冷水箱、分水管、集水管、盘形水膜管和热水集中器组成的水路系统。本发明既能降低巷道作业空间内的空气温度，又能阻隔来自巷道壁的热量，降温范围广，效率高，实用、经济。
Description
技术领域
本发明属于巷道降温技术领域，尤其是一种巷道用气膜水冷降温系统。
背景技术
近年来，随着经济的发展，地面可用面积逐渐减少，为了减轻地面生产与交通拥挤带来的不便，越来越多的地下工程兴起。特别是一些地下封闭空间的施工工程，随着深度的增加，地热越来越高，因此，为地下工作者提供合适的环境温度，成为施工企业急需攻克的一大难题。目前，改善地下人员工作环境温度的方法有很多种，但大多采用撒冰、直接铺设冷水管道或空调降温的方法，成本大，效率低。因此，在降低地下工作者环境温度的研究方面，迫切需要一种实用、可行的改善方案和方法。
在降低地下工作者环境温度方面，现有公开了一种高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器制冷降温装置。该技术主要利用巷道贴附的水膜板热换器进行降温，属于一种直接铺设冷水管道，利用冷水进行降温的方法，缺点是施工流程比较繁琐。该现有技术还同时存在降温效果不佳，降温效率低的不足：因为其用于降温的传冷装置包括多组水膜板热换器组，每组水膜板热换器组包括多个水膜板热换器，多个水膜板热换器通过管道串联，多个水膜板热换器采用串联水路结构，冷水通过每个水膜板热换器的后温度会逐渐上升，降温效果不佳，特别是相邻的水膜板热换器之间是间隔一段距离连接的，降温面积不连续，进一步降低了降温的效果和效率。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种巷道用气膜水冷降温系统，该降温系统兼具良好的隔热和降温功能，降温范围广，效率高，施工更加方便、快捷，实用性强。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括水冷降温装置，还包括气膜隔热装置，水冷降温装置紧密贴附在气膜隔热装置内侧；其中：所述的气膜隔热装置包括一层气膜层，气膜层的一端设有进气孔，进气孔通过进气管连接送风机；所述的水冷降温装置是主要由地面集中水池、冷凝塔、冷水箱、分水管、集水管、盘形水膜管和热水集中器组成的水路系统；巷道两侧分别布置一组分水管、集水管和盘形水膜管，两侧的分水管由连接管Ⅰ连通，两侧的集水管由连接管Ⅱ连通；地面集中水池通过进水管依次连接冷凝塔、冷水箱和一侧的分水管，该侧的分水管依次连接同侧的盘形水膜管和集水管，该侧的集水管再通过回水管依次连接热水集中器和地面集中水池；在进水管上还设有两台抽水泵，其中一台抽水泵设置在地面集中水池与冷凝塔的进水管上，另一台抽水泵安装在冷水箱与分水管之间的进水管上；在回水管也设有一台抽水泵，该抽水泵安装在热水集中器与地面集中水池之间的回水管上。
相比现有技术，本发明的一种巷道用气膜水冷降温系统，不仅可以通过水冷降温装置实现降温目的，并且由于本发明所采用的水冷降温装置是主要由地面集中水池、冷凝塔、冷水箱、分水管、集水管、盘形水膜管和热水集中器组成的水路系统，特别是直接用于实现巷道降温的盘形水膜管整体覆盖巷道内壁，且若干组分水管、集水管和盘形水膜管彼此之间并联组成整体的盘形水膜管，降温效率大大提高，降温效率达30％-50％，通过调节流量大小和水温还可将作业空间内的空气温度控制在26℃左右；本发明还增设了气膜隔热装置，能够良好地阻隔巷壁的热量，其效率可达10％-15％；因此隔热与降温的结合设计，既能降低巷道作业空间内的空气温度，又能阻隔来自巷道壁的热量，显著提高了降温效果，降温范围更广，效率更高；空气膜的膨胀既能起到很好的隔热作用，又为水膜的施工提供了便利，提高了技术的可行性，施工更加方便、快捷；本发明的回水部分可以回收多余的水量，实现了水流的循环利用，节约能源消耗，提高了经济性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的剖视图；
图2是本发明一个实施例中气膜隔热装置的结构示意图；
图3是本发明一个实施例中水冷降温装置的结构示意图。
图中，1、气膜层，1-1、进气孔，1-2、排气孔，1-3、进气管，1-4、排气管，2、防护层，2-1、保温层，2-2、反射层，3、巷道壁，4、送风机，5、除湿机，6-1、6-2、止回阀，7-1、7-2、流量控制阀，8、压力传感器，9、电磁排气阀，10、控制箱，11、分水管，11-1、进水管，11-2、连接管Ⅰ，12、集水管，12-1、回水管，12-2、连接管Ⅱ，13、盘形水膜管，14、地面集中水池，15-1、15-2、15-3、抽水泵，16、冷凝塔，16-1、过滤网，17、过滤器，18、冷水箱，19、热水集中器，20、水膜流量控制阀，21、支护层，21-1、钢丝网，21-2、钢结构支架。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1至图3示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图1中的一种巷道用气膜水冷降温系统，包括水冷降温装置，还包括气膜隔热装置，水冷降温装置紧密贴附在气膜隔热装置内侧；其中：参见图1，所述的气膜隔热装置包括一层气膜层1，气膜层1的一端设有进气孔1-1，进气孔1-1通过进气管1-3连接送风机4；参见图3所述的水冷降温装置是主要由地面集中水池14、冷凝塔16、冷水箱18、分水管11、集水管12、盘形水膜管13和热水集中器19组成的水路系统；巷道两侧分别布置一组分水管11、集水管12和盘形水膜管13，两侧的分水管11由连接管Ⅰ(11-2)连通，两侧的集水管12由连接管Ⅱ(12-2)连通；地面集中水池14通过进水管11-1依次连接冷凝塔16、冷水箱18和一侧的分水管11，该侧的分水管11依次连接同侧的盘形水膜管13和集水管12，该侧的集水管12再通过回水管12-1依次连接热水集中器19和地面集中水池14；在进水管11-1上还设有两台抽水泵15-1，15-2，其中一台抽水泵15-1设置在地面集中水池14与冷凝塔16的进水管11-1上，另一台抽水泵15-2安装在冷水箱18与分水管11之间的进水管11-1上；在回水管12-1也设有一台抽水泵15-3，该抽水泵15-3安装在热水集中器19与地面集中水池14之间的回水管12-1上。热水集中器19用于储存从集水管12中排出的热水，再使用抽水泵15-3将热水从热水集中器19抽到地面集中水池14中，实现了水流的循环利用。
参见图2，作为本实施例的进一步改进设计是，所述气膜层1上的进气孔1-1依次通过进气管1-3连接流量控制阀7-1、止回阀6-1、除湿机5和送风机4。在所述气膜层1的另一端还设有排气孔1-2，排气孔1-2通过排气管1-4连接电磁排气阀9，排气孔1-2的一侧还设有压力传感器8，用于监测气膜层1内空气的压力。所述的送风机4、除湿机5、流量控制阀7-1、电磁排气阀9和压力传感器8分别通过线路与控制箱10相连，通过控制箱10对压力、湿度和流量实现预警和控制。
优选地，送风机4、除湿机5、电磁排气阀9和压力传感器8均采用防爆本安型设备，送风机4采用抽入式风机，其入口与地面大气相连，出口连接进气管1-3向气膜层1内输入空气。
为了进一步地增强气膜层1的隔热性能，还可以在所述气膜层1的外侧还紧密贴附一层防护层2，防护层2由彼此紧密贴附两层不同的材料制成，位于外侧的是保温层2-1，位于内侧的是反射层2-2，保温层2-1还紧贴巷道壁3，反射层2-2则还紧贴气膜层1，保温层2-1可以采用聚氨酯材料制成，能够起到较好的隔绝保温作用，反射层2-2可以采用聚乙烯材料制成，可以较好地隔绝巷道壁3的热辐射。
为了更进一步地增强盘形水膜管13的稳定性，可以在所述盘形水膜管13的内侧设置一层支护层21，具体地，支护层21可以由钢丝网21-1和钢结构支架21-2构成，钢丝网21-1整体包围在盘形水膜管13的内侧，钢结构支架21-2每隔5-8m设置在钢丝网21-1的下部。
再进一步的改进措施是，如图3所示，在所述的进水管11-1上还设有一个过滤器17、一个止回阀6-2和一个流量控制阀7-2，过滤器17安装在冷凝塔16与冷水箱18之间的进水管11-1上，实现水流的过滤，止回阀6-2和流量控制阀7-2依次安安装在冷水箱18与分水管11之间的进水管11-1上，同时，止回阀6-2和流量控制阀7-2位于抽水泵15-2的下游，用于实现更为精准、智能的调控。
又一优化设计，是在所述冷凝塔16的内部下方设置一层过滤网16-1，见图3，用于入水的一次过滤，优选地，过滤网16-1采用抗油抗水织布材料；实施例中的冷凝塔16可以采用逆流闭式空调型冷凝塔，对其出水温度要求在20℃左右。
本实施例中，包裹所述气膜层1的气膜采用不燃隔气耐腐蚀的聚四氟乙烯(PTEE)无织物材料制成，气膜层1内的气体采用地面的常温空气，气膜层1的厚度为10cm，气膜层1的内压为270Pa。
作为本实施例的一种具体可实现方案，所述的盘形水膜管13采用具有优越的韧性、耐应力开裂性能、杰出的耐水压性能和较好的耐热蠕变性能的聚乙烯(PE-RT)软管，软管外径为20mm，壁厚2mm，且每个盘形水膜管13由若干组成段的水膜管组成，每段水膜管从巷道一侧分水管11的分水口处布置到巷道的顶端，再从巷道顶端盘旋到同侧巷道底端，与集水管12相连，进一步地，还在每组水膜管的入口处都装有一水膜流量控制阀20，用于控制每段水膜管的入水量。
本发明实施例的工作过程如下：
气膜隔热功能：启动送风机4、除湿机5、止回阀6-1和流量控制阀7-1，空气流经进气管1-3经进气孔1-1进入气膜层1，待气膜层1另一侧的压力传感器8感应到气膜层1内空气压力满足合适的气膜层1内压时，控制箱10上压力达到预警值，通过调节控制箱10上的压力和流量旋钮，远距离调节流量控制阀7-1，关闭送风机4、除湿机5和止回阀6-1，停止进气。经过一段时间后，当压力传感器8感应到气膜层1内空气压力小于合适的气膜层1内压时，同样会使得控制箱10上的压力报警灯报警，此时控制箱10远距离控制开启送风机4、除湿机5、止回阀6-1和流量控制阀7-1，再次充气。当巷道需要整修需要拆除气膜层1时，可以先调节控制箱10，远距离打开电磁排气阀9，排出气膜层1中的空气，然后再进行气膜的拆装等。
水冷降温功能：启动进水管11-1上的抽水泵15-1、过滤器17、止回阀6-2和流量控制阀7-2，开启冷凝塔16和冷水箱18，水流依次从地面集中水池14通过冷凝塔16的冷却和过滤，再经过过滤器17的过滤后变成冷水，水流进入冷水箱18中，再被抽水泵15-2从冷水箱18抽到巷道两侧的分水管11中，然后，从每侧的分水管11依次流入每段盘形水膜管13中，水流在水膜管路中的蜿蜒流动吸收了巷道空气中大量的热量，实现了巷道空气的降温；吸热后的水流从冷水变成了热水，从盘形水膜管13汇集到集水管12中，又从两侧的集水管12汇集到热水集中器19中，此时开启回水管12-1上的抽水泵15-3，将热水从热水集中器19抽到地面集中水池14中，实现水流的循环利用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种巷道用气膜水冷降温系统，包括水冷降温装置，其特征是：还包括气膜隔热装置，水冷降温装置紧密贴附在气膜隔热装置内侧；其中：
所述的气膜隔热装置包括一层气膜层(1)，气膜层(1)的一端设有进气孔(1-1)，进气孔(1-1)通过进气管连接送风机(4)；
所述的水冷降温装置是主要由地面集中水池(14)、冷凝塔、冷水箱(18)、分水管(11)、集水管、盘形水膜管(13)和热水集中器(19)组成的水路系统；巷道两侧分别布置一组分水管(11)、集水管和盘形水膜管(13)，两侧的分水管(11)由连接管Ⅰ(11-2)连通，两侧的集水管由连接管Ⅱ(12-2)连通；地面集中水池(14)通过进水管(11-1)依次连接冷凝塔(16)、冷水箱(18)和一侧的分水管(11)，该侧的分水管(11)依次连接同侧的盘形水膜管(13)和集水管，该侧的集水管再通过回水管(12-1)依次连接热水集中器(19)和地面集中水池(14)；
在进水管(11-1)上还设有两台抽水泵(15-1，15-2)，其中一台抽水泵(15-1)设置在地面集中水池(14)与冷凝塔(16)的进水管(11-1)上，另一台抽水泵(15-2)安装在冷水箱(18)与分水管(11)之间的进水管(11-1)上；在回水管(12-1)也设有一台抽水泵(15-3)，该抽水泵(15-3)安装在热水集中器(19)与地面集中水池(14)之间的回水管(12-1)上。
2.根据权利要求1所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：所述气膜层(1)上的进气孔(1-1)依次通过进气管(1-3)连接流量控制阀(7-1)、止回阀(6-1)、除湿机(5)和送风机(4)。
3.根据权利要求2所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：在所述气膜层(1)的另一端还设有排气孔(1-2)，排气孔(1-2)通过排气管(1-4)连接电磁排气阀(9)，排气孔(1-2)的一侧还设有压力传感器(8)。
4.根据权利要求3所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：所述的送风机(4)、除湿机(5)、流量控制阀(7-1)、电磁排气阀(9)和压力传感器(8)分别通过线路与控制箱(10)相连。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：在所述气膜层(1)的外侧还紧密贴附一层防护层(2)，防护层(2)由彼此紧密贴附的位于外侧的保温层(2-1)和位于内侧的反射层(2-2)组成，保温层(2-1)还紧贴巷道壁(3)，反射层(2-2)则还紧贴气膜层(1)，保温层(2-1)采用聚氨酯材料制成，反射层(2-2)采用聚乙烯材料制成。
6.根据权利要求1至4任一项所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：在所述盘形水膜管(13)的内侧设置一层支护层(21)，支护层(21)由钢丝网(21-1)和钢结构支架(21-2)构成，钢丝网(21-1)整体包围在盘形水膜管(13)的内侧，钢结构支架(21-2)每隔5-8m设置在钢丝网(21-1)的下部。
7.根据权利要求1至4任一项所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：在所述的进水管(11-1)上还设有一个过滤器(17)、一个止回阀(6-2)和一个流量控制阀(7-2)，过滤器(17)安装在冷凝塔(16)与冷水箱(18)之间的进水管(11-1)上，止回阀(6-2)和流量控制阀(7-2)依次安安装在冷水箱(18)与分水管(11)之间的进水管(11-1)上，同时，止回阀(6-2)和流量控制阀(7-2)位于抽水泵(15-2)的下游。
8.根据权利要求1至4任一项所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：在所述冷凝塔(16)的内部下方设置一层过滤网(16-1)，过滤网(16-1)采用抗油抗水织布材料；冷凝塔(16)采用逆流闭式空调型冷凝塔，对其出水温度要求在20℃左右。
9.根据权利要求1至4任一项所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：包裹所述气膜层(1)的气膜采用聚四氟乙烯无织物材料制成，气膜层(1)内的气体采用地面的常温空气，气膜层(1)的厚度为10cm，气膜层(1)的内压为270Pa。
10.根据权利要求1至4任一项所述的一种巷道用气膜水冷降温系统，其特征是：所述的盘形水膜管(13)采用聚乙烯软管，软管外径为20mm，壁厚2mm，且每个盘形水膜管(13)由若干组成段的水膜管组成，每段水膜管从巷道一侧分水管(11)的分水口处布置到巷道的顶端，再从巷道顶端盘旋到同侧巷道底端，与集水管(12)相连，并在每组水膜管的入口处都装有一水膜流量控制阀(20)。
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