CN109737530A - 基于矿硐冷暖风温度调节系统及方法、建筑物、温室大棚 - Google Patents

Abstract

本发明属于利用废弃矿硐硐风绿色能源利用技术领域，公开了一种基于矿硐冷暖风温度调节系统及方法；利用矿山采矿矿硐硐风温度与硐外温度存在显著温异的特点，通过对矿山废弃矿硐巷道的整修、过滤净化、收集、输送、目标用户空气调节等，利用夏季矿硐风(“冷风”)房间降温、冬季“暖风”房间取暖。本发明利用采矿矿硐自然通风形成的源源不断绿色清洁风能(冷风、暖风),用于目标用户的降温和采暖、货物储藏、温室大棚蔬菜种植等功能。夏天用平硐口冷风降温、冬季提升房间温度，可节省电能26.67％‑31.25％，减少使用空调、燃煤造成的空气污染，具有绿色环保优势；同时废弃矿硐风能的资源化利用，同时减少了矿山封堵矿硐产生的费用。

Description

基于矿硐冷暖风温度调节系统及方法、建筑物、温室大棚

技术领域

本发明属于利用废弃矿硐硐风绿色能源利用技术领域技术领域，尤 其涉及一种基于矿硐冷暖风温度调节系统及方法、建筑物、温室大棚、 货物储藏。

背景技术

目前，业内常用的技术是这样的：地下开采矿产资源，必须实施采 矿巷道内通风，以保证井下矿工生产安全。矿井内修筑有较为复杂的巷 道系统，有平硐、斜井、竖井、盲井和通风井，巷道之间有联通或不联 通的，巷道长的可达数千米乃至数万米，巷道深度从几十米到近千米。 矿井内构成了复杂的通风系统。一般山地地下开采矿产资源，至少有一 个或多个平硐口(人员进入和矿石废石出来)和风井口(通风井)。平 硐开采系指平硐口直接通地面的水平巷道，平硐口是矿石、废石、材料、 设备以及通风、行人用。断面为拱形，一般为三角拱(上位三角形下位 长方形)或圆弧拱，平硐底板纵向坡度一般为3‰～5‰。平硐一侧设排 水沟和人行道。风井口是采矿专门用于通风的井筒。进入新鲜风的井为 进风井(有时为平硐口)，排出污风的井为出风井。每个矿山的风井数 目与采用的通风系统及风井布置方式有关，但每个矿井通风系统至少有 一个进风井和一个出风井。进风井可以是罐笼井、斜坡道或主平硐，也 可采用专用进风井。出风井一般为专用井筒，断面多数为圆形，直径一 般为2-5m。由于开采的矿产资源种类不同，采矿过程中矿井空气存在一 氧化碳(采矿爆破、矿井火灾、煤自燃以及煤尘瓦斯爆炸事故等形成的 一氧化碳)、硫化氢(有机物腐烂、含硫矿物的水解、矿物氧化和燃 烧， 从老空区和旧巷积水中放出)、二氧化氮(井下爆破产生的)、二氧化 硫(含硫矿物的氧化与自燃、在含硫矿物中爆破、以及从含硫矿层中涌 出)、氨气(爆破等)、氮气(爆破和生物腐烂)。温度、湿度和风速 是矿硐空气资源化利用的三要素。金属矿内空气的相对湿度一般为 80-90％，涌水量大的巷道内可达100％。一般而言金属矿硐，如金矿， 废弃矿硐的硐风最为干净，没有有害气体。矿硐内空气是各种气体、蒸 气和矿尘混合物的总称。空气温度和湿度主要决定于矿物与岩层的物理 化学性质、开采深度、生产工艺、地理和地质因素。因此，矿山生产过 程中，为了确保矿硐内生产巷道有新鲜空气，人为强制采取机械通风和 压风措施，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，排 出矿井污风，保障人员安全。即生产过程中，为了安全，人为给矿硐通 风，确保矿硐内有足够的新鲜空气。矿产资源开采结束后，即矿山闭坑 后，为了避免人误入矿井造成伤害事故，矿山需对矿硐进行封堵，也不 再进行通风工作。矿硐硐风，尤其是废弃的金矿、斑岩型铜矿、锡矿、 汞锑矿等金属矿硐的硐风几乎没有有害气体。硐风干净清新、湿度大 (70-80％)、风量稳定、自然形成(采矿过程中形成的自然巷道系统， 闭坑后，不需通过机械向矿硐内压风或向外抽风)，是绿色环保、可持 续利用的矿硐风能。由于平硐口与风井口位置的高程差异，不同季节形 成了硐风与外界空气的温差：如夏季陕西潼关6-9月平硐口上午10.40- 下午5.30硐口风温几乎保持在14℃、湿度75°，同时间硐口外温度 29-39℃、湿度40-46。冬季11-翌年2月在风井口温度几乎与夏季平硐口 硐风温度差不多，保持在12-14℃，与此同时硐外温度为-10℃-5℃。全 年硐口风的温度变化不大，但相对于四季温度的变化，硐口风与外界存 在显著差异，让人感觉到夏季平硐口出风为“冷风”、冬季为“暖风”。矿 硐硐风与外界温差大的原理用于发挥其“空调”作用就成为一种新能源。

目前办公、住宅、工厂等一般采用单个或中央空调制冷、利用天然 气或燃煤取暖，北方温室大棚反季节种植蔬菜采用电、燃煤等方式提高 大棚内的温度。无论何种方式，共同有特点是要消耗巨量的电能、化石 能源(煤、天然气等)用于制冷或制暖，提高人们的生活质量。现有降 温、取暖的空调实质是消耗电能、化石能源来营造为人服务，促进办公、 住宅“冬暖夏凉”的舒适环境，需要持续不断地投入较多的运营经费才能 实现。矿硐硐风只是用于矿硐内通风，保障矿硐内有新鲜的空气，保障 人员安全。尚没有利用矿硐硐风来达到降温、采暖目的的实用案例。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有降温、取暖方式存在能耗较大，消耗自然资源巨大，使用 成本较高。

(2)现有的矿硐硐风只是用于矿硐内通风，功能单一，没有充分资 源化利用。

解决上述技术问题的难度和意义：

难度：矿硐巷道改造、风能收集、管道输送、用户装置和技术工艺； 基于最大化采集和利用矿硐风能，关闭和改造影响矿硐硐风速、风量的 风门和障碍物；清除矿硐内影响空气质量杂物，设置空气净化网；增加 空气气味的装置；在硐口处设置风速调节阀，控制输送的硐风；管道运 送风能；将夏季冷风、冬季暖风输送到目标用户；变化通风管径，减轻 硐风压力形成的噪音；加装室内温度、湿度自动感应调节阀门，自动调 节出风管的出风量，保持房间舒适的温度和湿度。

意义：矿硐风能利用具有废物资源化利用、绿色环保及可持续利用 意义，是一种矿硐硐风新的利用形式。形成的系统装置和技术，充分利 用了废弃矿硐硐风与外界(夏季、冬季)温差的能量，继续发挥废弃矿 硐的作用，形成绿色环保、可持续利用的风能技术，减少了封堵矿硐的 费用，同时增加了利用矿硐风能降温、取暖而节省的能源，具有显著的 经济效益和环境效益。

地下矿产资源开采过程中，形成较为复杂的地下开采巷道，至少形 成一处平硐、一处出风井，形成了地下采矿的同分系统。采矿结束后， 按照有关安全要求，必须封堵废弃矿硐的硐口，如平硐口和风井口。本 发明就是利用废弃矿硐的存在的平硐口和出风井口，利用平硐和出风井 全年较为恒温的硐风与硐外的温差，利用夏季平硐口出来的14℃冷风(相 对于硐外35℃空气)用于目标用户空调用作；冬季平硐口成为进风口， 而相对位置较高的出风井口14℃暖风((相对于硐外-10-10℃空气)用 于采暖作用；因此利用废弃矿硐冷暖风用于夏季降温、冬季采暖作用， 具有节省封堵矿硐费用、废物资源化利用的多重意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于矿硐冷暖风温度 调节系统及方法、建筑物、温室大棚。

本发明是这样实现的，一种基于矿硐冷暖风温度调节方法，所述基 于矿硐冷暖风温度调节方法：利用金属矿山矿硐硐口风的温度与硐外温 度存在9-26℃的温差，通过矿硐通风巷道的整修、过滤净化、收集、输 送、目标用户室温调节，实现夏季矿硐风的降温、冬季取暖。

进一步，所述基于矿硐冷暖风温度调节方法具体包括：

(1)在距矿硐出风口的平硐口或风井口内8-10米处，设置空气过 滤器过滤硐风内的杂物；

(2)在距矿硐出风口内3米处，设置自动喷水的空气加湿器的水幕 帘提高硐风的湿度，用于高湿度特殊目的货物储藏，或夏季用户的空气 湿度；

(3)在水幕帘与硐口间后，设置能够添加矿硐风气味的空气加香器， 依据目标用户需要，在球网状装置中添加诸如花香味、柠檬味等，改善 办公、住宅空气中的气味；

(4)在硐口处设置收集矿硐风及风速变化的矿硐风收集装置，喇叭 口装置垂直硐口，在轨道上滑动，即硐内检修、夏冬变化时，喇叭口装 置可退离硐口；

(5)两套矿硐硐风喇叭口装置各自经过一段管道后，最终合并成一 个管道，外送硐风，在两个管道合并之前，各个管道有独立的关、开及 调节风量与风速的阀门；在夏季，利用平硐口冷风降温，移去风井口的 喇叭口设施；在冬季，利用风井口暖风，移去平硐口喇叭口设施；

(6)通过合并后的管道，输送硐风到目标用户；

(7)进入目标用户后，将20cm的送风主管经变为直径3-5cm的细 管，同时在进入房间的通风口处，增加长20-40cm长不等的横管，横管 上有一排排出风孔；

(8)在各个目标用户的硐风出风口加装空气温度、湿度自动感应调 节阀门，探测房间的温度、湿度，在达到设定的温度、湿度时，自动调 节出风管的出风量。

进一步，所述矿硐风收集装置从硐口的大口径转变为送风的小口径。

进一步，所述矿硐风收集装置两端尺寸不等，形似喇叭口，喇叭口 大的一端尺寸与平硐口或风井口尺寸一致，输送硐风另一端为直径20cm 的小口径；在小口径处，设置风速大小调节阀门。

进一步，所述基于矿硐冷暖风温度调节方法，夏季在海拔位置较低 的平硐口、冬季在海拔较高处的出风硐口安装具有轨道，使喇叭口型设 备在轨道山洪可移动，方便夏季、冬季变化收集硐风。

进一步，所述基于矿硐冷暖风温度调节方法利用矿硐风能管道输到 目标用户后，将20cm主输送管道缩变为3-5cm的分管径，在房间出风 口处增加长度20-60cm的横管排风出风口，使出风均匀，并设置室内温 度自动调节阀门。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于矿硐冷暖风温度调节 方法的室内温度调节系统，所述基于矿硐冷暖风室内的温度调节系统包 括：

收集模块，用于收集矿洞内的硐风；

预处理模块，用于实现硐风的过滤、加湿和加香；

输送模块，用于输送硐风；

调节模块，用于实现风速大小调节，关闭、调节输送管道矿硐风量；

输出模块，用于实现出气量的自动调节。

本发明的另一目的，在于提供一种实施所述基于矿硐冷暖风温度调 节方法的矿硐冷暖风温度调节装置。所述基于矿硐冷暖风温度调节装置 设置有：

主井(主平硐)；

主井与风井相互贯通，主井与风井一端开口处连接有矿硐风收集装 置和阀门；阀门之间通过三通管道连接，管道第三个出口与各个目标群 体管道相连；

与主井一端相连的矿硐风收集装置另一端与阀门拴接，与风井一端 相连的矿硐风收集装置另一端与阀门拴接；且两个阀门可调节风量与风 速的大小；夏季时，主井与矿硐风收集装置之间依次嵌有空气过滤器、 空气加湿器和空气加香器；冬季时，风井与矿硐风收集装置之间依次嵌 有空气过滤器、空气加湿器和空气加香器；

在房间出风口处，增加长度20-60cm的横管排风出风管，并设置室 内温度自动调节阀门。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于矿硐冷暖风温度调节 装置的利用矿硐冷风夏季温度调节装置，所述基于矿硐冷风夏季温度调 节装置包括：主井、风井、空气过滤器、空气加湿器、空气加香器、第 一阀门、第二阀门、目标用户群模块、第三阀门、矿硐风收集装置；

矿山通风系统中有平硐(主井)、有通风井，主井或风井上依次安装 有空气过滤器、空气加湿器、空气加香器，风井的顶端通过管道与主井 的管道联通，联通后的管道与目标用户群模块连接，矿硐风收集装置安 装在主井或风井的末端；

风井末端的管道上安装有第一阀门，主井末端的管道上安装有第二 阀门，目标用户群模块的管道上安装有第三阀门。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述基于矿硐冷风夏季温度调 节装置的基于矿硐冷风夏季温度调节方法，所述基于矿硐冷风夏季温度 调节方法为：矿硐风收集装置安装在风井的末端，矿硐风收集装置收集 硐风，进入主井内，进入主井的硐风依次经过空气过滤器、空气加湿器、 空气加香器，进入主管道，最终通过管道进入目标用户群模块，在小口 径处，设置风速大小调节阀门，关闭、调节输送管道矿硐风量。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于矿硐冷暖风温度调节 装置的基于矿硐暖风冬季温度调节装置，所述基于矿硐暖风冬季温度调 节装置包括：

主井、风井、空气过滤器、空气加湿器、空气加香器、第一阀门、 第二阀门、目标用户群模块、第三阀门、矿硐风收集装置；

主井上开有风井，风井上依次安装有空气过滤器、空气加湿器、空 气加香器，风井的顶端通过管道与主井的管道联通，联通后的管道与目 标用户群模块连接，矿硐风收集装置安装在主井的末端；

风井末端的管道上安装有第一阀门，主井末端的管道上安装有第二 阀门，目标用户群模块的管道上安装有第三阀门。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述基于矿硐暖风冬季温度调 节装置的基于矿硐暖风冬季温度调节方法，所述基于矿硐暖风冬季温度 调节方法包括：矿硐风收集装置安装在主井的末端，矿硐风收集装置收 集硐风，进入主井内部，然后进入风井，进入风井的硐风依次经过空气 过滤器、空气加湿器、空气加香器，进入主管道，最终通过管道进入目标用户群模块，在小口径处，设置风速大小调节阀门，关闭、调节输送 管道矿硐风量。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于矿硐冷暖风温度调节 方法用于建筑物，所述建筑物为办公、住宅、宾馆、度假村或工厂。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于矿硐冷暖风温度调节 方法的智能家居(利用矿硐风降温与采暖)。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于矿硐冷暖风温度调节 方法的货物储藏控制系统(高湿度、低温、恒温货物储藏)。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于矿硐冷暖风温度调节 方法的温室大棚(返季节农作物、蔬菜、水果种植)。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明利用矿硐硐风与硐 外随季节变化存在显著温差(一般温差9-26℃)的原理，最大化利用矿 硐风能用于降温、采暖、温室大棚种植、货物储藏等技术。目前尚未有 利用矿硐硐风与外界气温的温差(如夏季小秦岭金矿区硐口风温最大与 硐外温度差26℃，一般13-26℃；冬季高于外界气温25-9℃)用于工厂、办公、住宅、温室大棚、货物储藏等技术。充分利用废弃矿硐硐风(矿 山通风系统已经建成，硐风源源不断)的绿色环保(清洁无污染)、可持 续利用的技术性能。根据实测硐风风速和温度，硐口温度一年四季基本 恒定在13℃左右，2.2m宽的洞口风速0.7m/s。夏季空气硐口外干球温度 为35-39℃；冬季硐外空气调节干球温度为-5.7℃。依据夏季保持室内温 度25℃，冬季室温提升至13℃，计算硐风节能如下：

冷指标取110W/m²，夏季管道升温2℃；

洞口自然通风量：5.6×0.7×1.29＝5.05kg/s＝14112m³/h；

供冷量：5.05×1.01×(25-15)×1000＝51000W；

一个洞口冷风可供建筑面积：51000÷110＝463m²；

风机选型风量为：14112×1.2＝16934m³/h，管道阻力损失： 500×2＝1000Pa；

故可用风机一台：风量16419m³/h，风压1061Pa，功率11kW；

管道送风风速按v＝6m/s；

(1)夏季硐风用于降温

夏季如采用硐风用于房间降温，则5-9月150天需要消耗电量： 11×150×24＝39600kWh；

而夏季采用电用于空调降温，空调总功率为： 463×110×0.735/2300＝16kW，则消耗电量16×150×24＝57600kWh；

故夏季5-9月利用洞口冷风降温，较空调制冷系统可节约 (57600kWh-39600kWh)18000kWh电能，节能率为31.25％ (18000kWh/57600kWh)。

(2)冬季硐风用于采暖

系统用于冬季供热：热指标取50W/m²，冬季管道降温2℃；

室内温度可达到：11-463×50÷5.05÷1.01÷1000＝6.5℃；

风机消耗电量：11×150×24＝39600kWh；

11月.12月、1-3月空调供热要达到6.5℃，需要空调功率15kW， 冬季供暖时长150天，则需要消耗电量：15×150×24＝54000kWh；

则冬季供热可节能：54000-39600＝14400kWh，节能率为26.67％。 本发明的矿硐硐风，尤其是废弃的金属矿硐硐风具有空气清新、湿度大、 风量稳定、干净、自然形成(采矿过程中形成的通风系统，闭坑后，不 需通过机械向矿硐内压风或机械向外抽风)绿色环保、可持续利用的硐 风；利用采矿过程中形成的矿硐平硐口与风井口的海拔差异所形成的不同季节形成的气温差：夏季北方陕西潼关6-9月平硐口白天上午10：40- 下午5：30硐口风温基本保持在13℃、湿度70°，同时间硐口5米外温 度29-36℃、湿度40-46。冬季11月-翌年3月在风井口温度几乎与夏季 平硐口硐风温度差不多，保持在12-14℃，与此同时硐外温度为-5℃-7℃。 因此利用夏季平硐口冷风、冬季风井口暖风用于夏季降温、冬季取暖、 温室大棚反季节蔬菜以及全年恒温货物储藏等，充分利用废弃矿硐的绿 色、环保、可持续的风能，节省空调用电、采暖用煤等能源，减少冬季 燃煤造成的环境污染的多重目的。

本发明的矿硐风能的新能源具有以下特点：

(1)矿硐风能属于待开发利用的新型清洁能源：矿井系统内平硐口 和风井口存在一定高差，平硐、竖井、斜井、风井相互联通，在自然通 风条件下就形成了相对于外界不同温度的无杂质、无气味、高湿度、清 洁的硐风；采用矿硐风能降温、采暖、货物储藏、温室大棚种植等，节 省电、不用煤，不污染空气。

(2)矿硐硐风具有可持续利用特点：利用废弃矿硐已经形成的通风 巷道系统，风经过矿硐后就自然形成与外界显著的温差，只要不封堵矿 硐，硐风就会源源不断形成，具有可持续利用的特点。

(3)废弃矿硐风能具有废物资源化利用特点：矿产资源开采完后， 一般情况下，必须进行矿硐封堵，封堵后矿硐风能资源就白白浪费了。 利用废弃矿硐硐风，是矿产资源开采结束后废弃资源的充分利用，是国 家政策鼓励的方向。

一般情况下，矿山企业矿部及生活区就位于矿硐附近，一般在 500-1500米，最有条件利用废弃矿硐风能：

1)夏季供冷风：夏季5-9月，利用矿硐冷风给矿部办公室、职工宿 舍、生活区、选矿车间、矿山公园或矿山改造成的度假村宾馆等供冷气， 空调降温；

2)冬季供暖风：冬季10-翌年4月，利用风井口暖风提升矿部办公 室、职工宿舍、生活区、选矿车间供暖气，以及北方返季节蔬菜、水果 种植大棚采暖等。

3)货物储藏：矿硐硐风具有空气湿度大、恒温特点，因此矿硐内部 可以直接储藏对湿度、恒温要求的货物，或矿硐硐风通过管道输送到仓 库，用于货物储藏。

据国土资源部有关资料，2012年我国有非有气(不包括是油田天然 气)固体生产矿山12.1万，由于整理整顿力度不断加大，2014年减少为 9.2万家矿山，2017年为6.6万矿山，也就是说2018-2012年生产矿山减 少了5.5万家，这其中大约地下开采的矿山3.5万家。假如其中的一半矿 山即1.75万家矿山至少每座矿山有一个平硐一个风洞计算，大致估算利 用矿硐调节空天，每年夏季可节省电能18000kwh*1.75万＝31500万kwh (千瓦时)，千瓦时(每度电)按0.5元费用计，则节省能源折合费用1.58 亿元；冬季14400kwh*1.75＝25200万kwh，则节省电能折合人民币1.26 亿元，全年合计2.84亿元。

利用硐风技术与现有的房间基于用电空调对比，具有节省能源 26.67-31.25％的优势；矿山封堵废弃矿硐工程费用在85-200万元之间)， 因而废弃矿硐风能的资源化利用具有显著的经济效益、环境效益和社会 效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节方法的流程 图；

图2是本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节系统的夏季调 节结构示意图；

图3是本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节系统的冬季调 节结构示意图；

图中：

1.主井；

2.风井；

3.空气过滤器；4.空气加湿器；

5.空气加香器；6.第一阀门；7.第二阀门；

8.目标用户群模块；9.第三阀门；

10.矿硐风收集装置。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施 例，并配合附图详细说明如下。

针对现有夏家通电降温、冬季采用天燃气煤取暖方式存在耗能较大、 污染空气产生雾霾的缺点，发明利用矿硐风具有绿色、可持续利用有点， 实现废弃采矿矿硐风夏季降温、冬季采暖的废物资源化利用技术，尤其 是涉及一种基于金属矿山废弃矿硐恒温用于办公、住宅、宾馆、度假村、 工厂等的夏季降温，冬季取暖及温室大棚升温种植作用，以及全年恒温 货物储藏的系统及方法。

下面结合附图对本发明的应用原理做详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节方法包 括以下步骤：

S101：在距矿硐出风口的平硐口或风井口内8-10米处，设置空气过 滤器过滤矿硐内空气中的杂物；

S102：在距矿硐出风口内3米处，设置自动喷水的空气加湿器，用 水幕帘提高硐风的湿度，满足高湿度特殊货物的储藏需求，或夏季提升 用户的空气湿度；

S103：在水幕帘与硐口间，设置能够改善矿硐风气味的空气加香器 (网球状装置)，依据目标用户需要，在球网状装置中添加诸如花香味、 柠檬味等，增加办公、住宅空气中的香味；

S104：在硐口处设置收集矿硐风及风速变化的矿硐风收集装置(喇 叭口装置)，喇叭口(从硐口大口径变化为送风的小口径)罩在硐口， 可在轨道上来回滑动，即硐内检修、夏冬变化时，喇叭口装置可退离硐 口；

S105：两套矿硐硐风喇叭口装置各自经过一段管道后，最终合并成 一条管道，外送硐风。在两个管道合并之前，各个管道有独立的开、关 及调节风量与风速的阀门；在夏季，利用平硐口冷风(14℃)降温(相 对于硐外28-39℃的气温)，移去风井口的喇叭口设施；在冬季，利用风 井口暖风(相对于硐外-5-8℃气温)，移去平硐口喇叭口设施；

S106：通过合并后的管道，输送硐风到目标用户，管道外增加保温 材料，减少输送过程中因夏季外界温度高、冬季外界温度低而导致输送 的硐风风温的升高与减低造成的损失；

S107：进入目标用户后，依据用户降温、取暖的需求，将20cm的 送风主管经变为直径3-5cm的细管，同时在进入房间的通风口处，增加 长20-40cm长不等的横管，横管上有一排排出风孔，使进入房间的矿硐 风压力减少，消除风速的噪音；

S108：在各个目标用户的硐风出风口附近，加装空气温度自动感应 调节阀门，探测房间的温度、湿度，在达到设定的温度、湿度时，自动 调节出风管的出风量，保持房间舒适的温度和湿度。

在本发明的优选实施例中，步骤S104喇叭口装的两头尺寸不等，收 集风的喇叭口尺寸与平硐口或风井口尺寸一致，输送硐风的一段为直径 20cm的小口径，通过缩小管径，提高进入输送管道的风速。由于夏季降 温采用平硐口风、冬季采暖需要使用风井口的风，需要设置两套喇叭口 装置。一套用于夏季采集平硐口的冷风用于降温及恒温货物储藏；一套 用于冬季采集出井口暖风用于采暖、温室大棚及货物储藏等。在小口径 处，设置风速大小调节阀门，关闭、调节输送管道矿硐风量。

在本发明的优选实施例中，通过管道将夏季冷风、冬季暖风输送到 夏季降温、避暑、货物储藏，冬季取暖、种植等目标用户：工厂、办公 区、宾馆、度假村、住宅区、蔬菜种植大棚、货物储藏库等。由于硐风 全年相对恒温且湿度大，有利用于货物储藏的特点，可全年可用于货物 储藏。

如图2和图3所示，本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节 系统包括：主井1、风井2、空气过滤器3、空气加湿器4、空气加香器 5、第一阀门6、第二阀门7、目标用户群模块8、第三阀门9、矿硐风收 集装置10。

主井巷道内有风井2，主井1或风井2上依次安装有空气过滤器3、 空气加湿器4、空气加香器5；分井2的顶端通过管道与主井1的管道联 通，联通后的管道与目标用户群模块8连接，矿硐风收集装置10安装在 主井1或风井2的末端。

风井2末端的管道上安装有第一阀门6，主井1末端的管道上安装 有第二阀门7，目标用户群模块8的管道上安装有第三阀门9。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节系统夏 季调节的原理是：主井1上开有风井2，主井1上依次安装有空气过滤 器3、空气加湿器4、空气加香器5，风井2的顶端通过管道与主井1的 管道联通，联通后的管道与目标用户群模块8连接，矿硐风收集装置10 安装在风井2的末端。

风井2末端的管道上安装有第一阀门6，主井1末端的管道上安装 有第二阀门7，目标用户群模块8的管道上安装有第三阀门9。

本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节系统夏季调节方法 为：矿硐风收集装置10安装在风井2的末端，矿硐风收集装置10收集 硐风，进入主井1内，进入主井1的硐风依次经过空气过滤器3、空气 加湿器4、空气加香器5，进入主管道，最终通过管道进入目标用户群模 块8，在小口径处，设置风速大小调节阀门，关闭、调节输送管道矿硐 风量。

如图2所示，本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节系统冬 季调节的原理是：

主井1上开有风井2，风井2上依次安装有空气过滤器3、空气加湿 器4、空气加香器5，风井2的顶端通过管道与主井1的管道联通，联通 后的管道与目标用户群模块8连接，矿硐风收集装置10安装在主井1的 末端。

风井2末端的管道上安装有第一阀门6，主井1末端的管道上安装 有第二阀门7，目标用户群模块8的管道上安装有第三阀门9。

本发明实施例提供的基于矿硐冷暖风温度调节系统冬季调节方法 为：矿硐风收集装置10安装在主井1的末端，矿硐风收集装置10收集 硐风，进入主井1内部，然后进入风井2，进入风井2的硐风依次经过 空气过滤器3、空气加湿器4、空气加香器5，进入主管道，最终通过管 道进入目标用户群模块8，在小口径处，设置风速大小调节阀门，关闭、 调节输送管道矿硐风量。

下面结合原理分析对本发明的应用原理作进一步的描述。

本发明基于矿硐夏季硐口冷风(14℃)低于外界(29℃-39℃)(“冷 风”)，冬季硐口暖风(13℃)高于外界(-10℃-5℃)的特点，夏季在位 置较低的平硐口、冬季在高处的出风硐口安装具有轨道可移动的喇叭口 型设备，收集硐风、提高风速的装置；后通过管道并入同一输送管道， 在并入前各自设置硐风关闭及开启阀门；夏季平硐冷风、冬季风井口暖 风送入目标用户，形成一套夏季硐口冷风室内降温(冷风空调)、冬季 矿硐暖风取暖和温室大棚种植(暖风空调)的装置及技术工艺，实现清 洁、绿色和永续利用矿硐风能技术。基于最大化利用废弃矿硐风能的原 则，整修和改造原矿硐内开采时为保障采矿人员安全的通风系统，封堵 或增加影响矿硐风能的风门，封堵或联通有关采矿巷道，提高矿硐内可 利用的风量和通风效果；清除影响矿硐内采矿遗留的腐木、杂物和地面 油污等影响硐风的有害气体等技术。基于矿硐过滤杂物网、增加湿度的 喷雾装置、增加风的气味装置以及硐口风能收集的喇叭口等管径变化的 装置，提高风速，人为增添硐风气味、自动调节风量等装置系统。基于 矿硐风能管道输到目标用户后，将20cm主输送管径缩变为3-5cm的分 管径，在房间出风口处增加长度20-60cm的横管排风出风管，出风均匀， 并设置室内温度自动调节阀门，达到保持适宜的室内温度。

本发明具体包括：主井，主井与风井相互贯通，两者一端开口处均 连接有矿硐硐风喇叭口装置和独立阀门；独立阀门之间通过三通管道连 接，管道第三个出口与各个目标群体管道相连。与主井一端相连的喇叭 口装置另一端与阀门拴接，与风井一端相连的喇叭口装置另一端与阀门 拴接；且两个独立的阀门可调节风量与风速的大小。当夏季时，主井与 喇叭口装置之间依次嵌有空气过滤器、空气加湿器和空气加香器。当冬 季时，风井与喇叭口装置之间依次嵌有空气过滤器、空气加湿器和空气 加香器。矿硐风能通过管道输松到目标用户后，将20cm主输送管径缩 变为3-5cm的分管径，在房间出风口处增加长度20-60cm的横管排风出 风管，出风均匀，并设置室内温度自动调节阀门(温度自动感应器、风 量控制器)，达到保持适宜的室内温度。

本发明的矿硐风能利用装置系统是由硐内风能调节的风门、空气过 滤、增加空气湿度的喷雾装置、增香网球，硐口的风能收集的可移动的 喇叭口、调节阀门以及硐风运送管道，进入目标用户的管道、出风口管 道、空气温度自动调节阀门等构成，实现废弃矿硐风能的利用技术工艺。 硐内风能调节的风门、空气过滤、增加空气湿度的喷雾装置、增香网球， 硐口的风能收集的可移动的喇叭口、调节阀门以及硐风运送管道，进入 目标用户的管道、出风口管道、空气温度自动调节阀门等构成，形成一 边收集风能、运送风能、利用风能的方法。

本发明基于最大化增大矿硐风能(风量、风速或湿度)的原则，拆 除废弃矿硐不必要的通风机械设备，对原有的采矿矿硐通风系统进行改 造，关闭和封堵影响自然通风风量及风速的巷道、盲井、风门等的障碍 物，畅通矿硐风的通行，清除影响矿硐内空气质量的腐木、设备、杂物， 保障矿硐通风的最大化、畅通化和洁净化。在距矿硐出风口的平硐口或 风井口内8-10米处，设置空气净化网，过滤矿硐内可能的杂物。在距矿 硐出风口内3米处，设置自动喷水的水幕帘，依据需要硐风湿度时，提 高硐风的湿度，用于高湿度特殊目的货物储藏，或夏季降温用户的湿度。 在水幕帘与硐口间后，设置一个能够添加矿硐风气味的网球状装置，依 据目标用户需要，可在球网状装置中添加诸如花香味、柠檬味等，改善 办公、住宅空气中的香味。在硐口处设置收集矿硐风及风速变化的喇叭 口装置，喇叭口(从硐口大口径变化为送风的小口径)装置垂直硐口， 装置可在轨道上滑动，即硐内检修、夏冬变化时，喇叭口装置可退离硐 口。喇叭口的两头尺寸不等，收集风的喇叭口尺寸与平硐口或风井口尺 寸一致，输送硐风的一段为直径20cm的小口径，通过缩小管径，提高 进入输送管道的风速。由于夏季降温采用平硐口风、冬季采暖需要使用 风井口的风，因而需要设置两套喇叭口装置，一套用于夏季采集平硐口 的冷风用于降温及恒温货物储藏，一套用于冬季采出井口暖风用于采暖、 温室大棚及货物储藏等。在小口径处，设置风速大小调节阀门，关闭、 调节输送管道矿硐风量。两套矿硐硐风喇叭口装置各自经过一段管道后， 最终合并成一个管道，外送硐风。在两个管道合并之前，各个管道有独 立的关、开及调节风量与风速的阀门。在夏季，利用平硐口冷风(14℃) 降温(北方硐外温度一般为28-36℃，最高39℃)，需要移去风井口的 喇叭口设施；在冬季，利用出井口暖风(硐外-5-8℃)，需要移去平硐口 喇叭口设施。通过合并后的管道，输送硐风到目标用户。管道外增加保 温材料，减少输送过程中因夏季外界温度高、冬季外界温度低而导致输 送的硐风风温的升高与减低造成的损失。通过管道将夏季冷风、冬季暖 风输送到夏季降温、避暑、货物储藏，冬季取暖、种植等目标用户：工 厂、办公区、宾馆、度假村、住宅区、蔬菜种植大棚、货物储藏地点等。 由于硐风全年相对恒温且湿度大，有利用于货物储藏的特点，可全年可 用于货物储藏。进入目标用户后，依据用户降温、取暖的需求，将20cm 的送风主管经变为直径3-5cm的细管，同时在进入房间的通风口处，增 加长20-40cm长不等的横管，横管上有一排排出风孔，使进入房间的矿硐风压力减少，消除风速的噪音。在各个目标用户的硐风出风口附近， 加装空气温度自动感应调节阀门，探测房间的温度、湿度，在达到设定 的温度、湿度时，自动调节出风管的出风量，保持房间舒适的温度和湿度。

本发明在硐口处设置硐口风速变换喇叭口装置，喇叭口装置垂直硐口， 有轨道可滑动，不需要是喇叭口装置可退离硐口(方面检修人员进入硐内、 冷风与暖风的交互使用时通风使用)。喇叭口的两头尺寸不等，收集风的喇 叭口尺寸与硐风尺寸一致(目前一般金属矿山硐口形态为圆拱型或三角拱 型:宽2.2米*高2.2米*拱高0.5米)，输送硐风的一段变为直径20cm的小 口径，通过缩小管径，提高进入输送管道的风速(2.2*2.2+0.5m的拱 ——0.2cm圆形管)。由于夏季降温采用平硐口、冬季采暖需要使用风 井口，因而需要设置两套喇叭口装置，一套用于夏季采集平硐口的冷风用于 降温及恒温物品储藏，一套用于冬季采集高处的风井口暖风用于采暖、温室 大棚及货物储藏等。在小口径处，设置风速大小调节阀门(当用户不需要 时，可直接排放管道外)，依据用户需求量，设置风量、风温自动调节阀门。

两套矿硐硐风喇叭口装置各自经过一段管道后，最终合并成一个管道， 外送硐风。在两个管道合并之前，各个管道有独立的关、开阀门，即不需要 时硐风可排放(如春、秋季节不要降温、取暖时，可关闭阀 门)。在夏季，利用平硐口冷风(13℃)降温(洞口外 温度一般为28-36℃，最高39℃)，需要移去风井口的喇叭口设施；在冬 季，利用风井口暖风(硐外-5-8℃)，需要移去平硐口喇叭口设施。通过合并 后的管道，输送硐风 到目标用户。管道外增加保温材料，减少输送过程中因夏季外界温度高、冬 季外界温度低而导致输送的硐风能量的损失。

本发明基于矿硐口风的温度、湿度与矿硐外随季节变化而形成的显著温 度差的原理(陕西某地6月21日，金矿硐口稳定风温为14℃，同时间硐 口外5米处温度29-39℃，夏季温差达15-25℃(本发明称之“冷 风”)；冬季12月20日硐口稳定风温为13℃，硐外风温-10-5℃，温差 达23-8℃)(本发明称之为“暖风”)，利用夏季矿硐的冷风、暖风实现 办公、住宅、宾馆或度假村、工厂的空调与采暖，以及货物储藏、温室 大棚反季节蔬菜种植等。矿硐风能空气调节系统包括：矿硐内通风系统 的改造(增加通风量、消除影响风质量的杂物等)、硐风过滤、增加湿 度、增加香味、硐口硐风管径变化、自动调节风能阀门、输送风能的管 道、进入目标用户的管径变化、空气温度自动调节阀门等装置系统和技 术方法。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形 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的任何简单 修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (17)

1.一种基于矿硐冷暖风温度调节方法，其特征在于，所述基于矿硐冷暖风温度调节方法：利用矿山矿硐硐风温度与硐外温度存在9-26℃的温差的原理，通过矿硐通风巷道的整修、过滤净化、收集、输送、目标用户空气调节，实现夏季矿硐风降温、冬季取暖的目的或货物储藏。

2.如权利要求1所述的基于矿硐冷暖风温度调节方法，其特征在于，所述基于矿硐冷暖风温度调节方法具体包括：

(1)在距矿硐出风口的平硐口或通风风井口内8-10米处，设置空气过滤器，过滤矿硐内的杂物；

(2)在距矿硐出风口内3-5米处，设置自动喷水的空气加湿器形成的水幕帘，提高硐风的湿度，用于高湿度特殊目的货物储藏，或夏季用户降温的湿度；

(3)在水幕帘与硐口间后，设置能够添加矿硐风气味的空气加香器，依据目标用户需要，在球网状装置中添加香味；

(4)在硐口处设置收集矿硐风及风速变化的喇叭口装置，喇叭口罩在硐口，喇叭口装置在轨道上滑动，方便硐内检修、夏冬变化时，喇叭口装置调换移动；

(5)在平硐口、通风桶口设置两套矿硐硐风喇叭口装置，各自经过一段管道后，最终合并成一个管道，外送硐风至目标用户；两个管道合并之前，各个管道有独立的关、开及调节风量与风速的阀门；在夏季，利用平硐口冷风降温时，移去通风井口的喇叭口设施；在冬季，利用通风井口暖风时，移去平硐口喇叭口设施；

(6)通过合并后的管道，输送硐风到目标用户；

(7)进入目标用户后，将20cm的送风主管经变为直径3-5cm的细管，同时在进入房间的通风口处，增加长20-40cm长不等的横管，横管上有一排排出风孔；

(8)在各个目标用户的出风口处加装空气温度自动感应调节阀门，探测房间的温度、湿度，在达到设定的温度、湿度时，自动调节出风管的出风量。

3.如权利要求2所述的基于矿硐冷暖风温度调节方法，其特征在于，所述矿硐风收集装置从硐口大口径变化为送风的小口径。

4.如权利要求2所述的基于矿硐冷暖风温度调节方法，其特征在于，所述矿硐风收集装置两端尺寸不等，收集风的喇叭口尺寸与平硐口或通风井口尺寸一致，输送硐风的一段为直径20cm的小口径；在小口径处，设置风速大小调节阀门。

5.如权利要求2所述的基于矿硐冷暖风温度调节方法，其特征在于，所述基于矿硐冷暖风温度调节方法，夏季利用海拔高度较低的平硐口、冬季利用高处的出风硐口风，安装轨道便于喇叭口型设备移动，收集硐风、提高风速。

6.如权利要求2所述的基于矿硐冷暖风温度调节方法，其特征在于，所述基于矿硐冷暖风温度调节方法基于矿硐风能管道输到目标用户后，将20cm主输送管径缩变为3-5cm的分管径，在房间出风口处增加长度20-60cm的横管排风出风管，出风均匀，并设置室内温度自动调节阀门。

7.一种实施权利要求1所述基于矿硐冷暖风温度调节方法的基于矿硐冷暖风温度调节系统，其特征在于，所述基于矿硐冷暖风温度调节系统包括：

收集模块，用于收集矿洞硐风；

预处理模块，用于实现硐风的过滤、加湿和加香；

输送模块，用于输送硐风；

调节模块，用于实现风速大小调节、关闭、调节输送管道矿硐风量；

输出模块，用于实现出气量的自动调节。

8.一种实施权利要求1所述基于矿硐冷暖风温度调节方法的基于矿硐冷暖风温度调节装置，其特征在于，所述基于矿硐冷暖风温度调节装置设置有：

矿井；

矿井通风系统，出风井与通风井相互贯通，主井与风井一端开口处连接有矿硐风收集装置和阀门；阀门之间通过三通管道连接，管道第三个出口与各个目标群体管道相连；

与出风井一端相连的矿硐风收集装置另一端与阀门拴接，与通风井(一端相连的矿硐风收集装置另一端与阀门拴接；且两个阀门可调节风量与风速的大小；夏季时，平硐与矿硐风收集装置之间依次嵌有空气过滤器、空气加湿器和空气加香器；冬季时，风井与矿硐风收集装置之间依次嵌有空气过滤器、空气加湿器和空气加香器；

在房间出风口处增加长度20-60cm的横管排风出风管，并设置室内温度自动调节阀门。

9.一种应用权利要求8所述基于矿硐冷暖风温度调节装置的基于矿硐冷风夏季温度调节装置，其特征在于，所述基于矿硐冷风夏季温度调节装置包括：主井、风井、空气过滤器、空气加湿器、空气加香器、第一阀门、第二阀门、目标用户群模块、第三阀门、矿硐风收集装置；

矿硐通风系统包括主井、通风井，平硐或风井上依次安装有空气过滤器、空气加湿器、空气加香器，风井的顶端通过管道与主井的管道联通，联通后的管道与目标用户群模块连接，矿硐风收集装置安装在主井或风井的末端；

风井末端的管道上安装有第一阀门，主井末端的管道上安装有第二阀门，目标用户群模块的管道上安装有第三阀门。

10.一种使用权利要求9所述基于矿硐冷风夏季温度调节装置的基于矿硐冷风夏季温度调节方法，其特征在于，所述基于矿硐冷风夏季温度调节方法为：矿硐风收集装置安装在主井的末端，矿硐风收集装置收集硐风，进入主井的硐风依次经过空气过滤器、空气加湿器、空气加香器，进入主管道，最终通过管道进入目标用户群模块，在小口径处，设置风速大小调节阀门，关闭、调节输送管道矿硐风量。

11.一种应用权利要求8所述基于矿硐冷暖风温度调节装置的基于矿硐暖风冬季温度调节装置，其特征在于，所述基于矿硐暖风冬季温度调节装置包括：

主井、风井、空气过滤器、空气加湿器、空气加香器、第一阀门、第二阀门、目标用户群模块、第三阀门、矿硐风收集装置；

在风井上依次安装有空气过滤器、空气加湿器、空气加香器，风井的顶端通过管道与主井的管道联通，联通后的管道与目标用户群模块连接，矿硐风收集装置安装在主井的末端；

风井末端的管道上安装有第一阀门，主井末端的管道上安装有第二阀门，目标用户群模块的管道上安装有第三阀门。

12.一种使用权利要求11所述基于矿硐暖风冬季温度调节装置的基于矿硐暖风冬季温度调节方法，其特征在于，所述基于矿硐暖风冬季温度调节方法包括：矿硐风收集装置安装在主井的末端，矿硐风收集装置收集硐风，进入主井内部，然后进入风井，进入风井的硐风依次经过空气过滤器、空气加湿器、空气加香器，进入主管道，最终通过管道进入目标用户群模块，在小口径处，设置风速大小调节阀门，关闭、调节输送管道矿硐风量。

13.一种实施权利要求1～6任意一项所述基于矿硐冷暖风温度调节方法的建筑物，其特征在于，所述建筑物为办公、住宅、宾馆、度假村、工厂或仓库或温室大棚。

14.一种实施权利要求1～6任意一项所述基于矿硐冷暖风温度调节方法的智能家居及办公。

15.一种实施权利要求1～6任意一项所述基于矿硐冷暖风温度调节方法的货物储藏控制系统。

16.一种实施权利要求1～6任意一项所述基于矿硐冷暖风温度调节方法的温室大棚。

17.一种实施权利要求1～6任意一项所述基于矿硐冷暖风温度调节方法的用于货物储藏的仓库。