CN112576296A - 一种高地温长隧道的快速降温系统 - Google Patents

Abstract

一种高地温长隧道的快速降温系统，包括隔热封闭层、送风系统和供水系统；送风系统包括表冷器、送风风机、回风风机、回风三通管、送风三通管、回风可调流量阀、第一送风管、回风管；第一送风管穿过隔热封闭层将降温后的空气送至掌子面区域；回风管同样穿过隔热封闭层；回风三通管与送风三通管相通；回风三通管上设有回风可调流量阀；供水系统包括制冷机、供水管路、补水管路；制冷机通过供水管路和补水管路分别与表冷器上的液体管道内腔的两端接口相通。本发明起到了安全快速的隧道降温效果，降温后的冷空气被留在了隔热封闭层内侧的主要施工作业区域，使施工人员能有较为舒适的施工环境。

Description

一种高地温长隧道的快速降温系统

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种高地温长隧道的快速降温系统。

背景技术

随着我国经济发展的需要，基础建设的速度也在稳步推进，其中的很多工程项目就涉及到了隧道的建设。在长隧道建设的过程中，处于半封闭的环境下，在地下热源较为丰富的环境下，长隧道建设极易受到高地温的影响，隧道内过高的温度会直接影响施工人员和施工设备的安全。

为了降低在建隧道掌子面区域的温度，使施工能正常进行，有的直接利用喷水进行降温，但湿热环境同样不利用施工作业且对设备安全更为不利；有的通过直接在掌子面区域通入外界空气，但所起到的降温效果较差。现有的几种降温方式均不能安全快速的起到降温效果。

因此，需要设计一种高地温长隧道的快速降温系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高地温长隧道的快速降温系统，以解决背景技术中提出的现有的几种降温方式均不能安全快速的起到降温效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高地温长隧道的快速降温系统，所述高地温长隧道的快速降温系统包括隔热封闭层、送风系统和供水系统；

所述隔热封闭层用于将在建的隧道的前端封闭，使隔热封闭层内侧的空气不沿隧道逸散；

所述送风系统包括表冷器、回风风机、送风风机、回风三通管、送风三通管、回风可调流量阀、第一送风管、回风管；所述送风三通管的第一端口与送风风机的进风口相通，外界空气通过所述送风三通管的第三端口进入送风风机；送风风机的出风口与表冷器的空气进口相通；表冷器的空气出口与第一送风管的一端相通；第一送风管的另一端穿过隔热封闭层将降温后的空气送至掌子面区域；所述回风管的一端设置在隔热封闭层内侧远离掌子面区域的位置；回风管同样穿过隔热封闭层，回风管的另一端与回风风机的进风口相通；回风风机的出风口与回风三通管的第一端口相通；回风三通管的第二端口与送风三通管的第二端口相通；回风三通管的第三端口上设有回风可调流量阀，用于控制回风的排出量；

所述供水系统包括用于制备冷水且用于为表冷器提供循环冷却水的制冷机、供水管路、补水管路；所述补水管路的一端与制冷机的入口连通；所述制冷机的出口与所述供水管路的一端连通；供水管路和补水管路的另一端分别与表冷器上的液体管道内腔的两端接口相通。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统还包括自然风三通管、自然风可调流量阀、第二送风管；所述自然风可调流量阀的两端分别与所述送风三通管的第三端口和所述自然风三通管的第一端口相通；所述自然风三通管的第二端口与第二送风管的一端相通；外界空气通过所述自然风三通管的第三端口从隧道外被送入。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统还包括用于测量风速的第一风速传感器和第二风速传感器；所述第一风速传感器设置在回风三通管的第二端口与送风三通管的第二端口之间的管道内；所述第二风速传感器设置在送风三通管的第三端口与自然风可调流量阀之间。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统还包括用于测量温度的回风温度传感器和自然风温度传感器；所述回风温度传感器设置在回风三通管的第二端口与送风三通管的第二端口之间的管道内；所述自然风温度传感器设置在送风三通管的第三端口与自然风可调流量阀之间。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统还包括控制器，所述控制器通过导线与回风温度传感器、自然风温度传感器、回风可调流量阀以及自然风可调流量阀相连；所述控制器用于控制回风可调流量阀和自然风可调流量阀的开度；当回风温度传感器测得的温度低于自然风温度传感器测得的温度时，则调小回风可调流量阀的阀门开度或关闭阀门。

在一种具体的实施方式中，所述供水管路包括可调比例分流阀、供水主管路、第一供水支管路和第二供水支管路，制冷机的出口经过可调比例分流阀分别与第一供水支管路和第二供水支管路连通；所述供水系统还包括设置在第二供水支管路上的蓄冰槽；第一供水支管路和第二供水支管路并联汇入供水主管路；蓄冰槽上设置有可闭合的放冰口用于放入冰块。

在一种具体的实施方式中，所述所述供水管路还包括设置在供水主管路上的第三温度计、设置在第一供水支管路上的第一温度计和设置在第二供水支管路上且位于蓄冰槽出水口后方的第二温度计。

在一种具体的实施方式中，所述制冷机为风冷式制冷机，所述制冷机上用于给流经制冷机内的水进行降温；所述制冷机设置在隧道外，通过保温的输送管道与其他设备相通。

在一种具体的实施方式中，所述表冷器上设有冷凝水回收管，冷凝水回收管上设有单向阀，用于将收集到的表冷器空气管路所产生的冷凝水回收至补水管路。

在一种具体的实施方式中，所述回风风机的进风口处设置有回风过滤器；所述送风风机的进风口处设置有送风过滤器。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置隔热封闭层，将经过表冷器冷却的外界空气输送至掌子面区域，起到了安全快速的隧道降温效果，降温后的冷空气被留在了隔热封闭层内侧的主要施工作业区域，使施工人员能有较为舒适的施工环境。

本发明通过设置回风管，当从隧道前端回来的空气温度高于外界空气温度时，将从隧道前端回来的空气排放至隧道外；当从隧道前端回来的空气温度低于外界空气温度时，将从隧道前端回来的空气再次送入表冷器中进行降温，由于形成了一定的内部循环，比完全依靠外界空气降温要更节省能源。

本发明通过设置蓄冰槽，使得整个高地温长隧道的快速降温系统在隧道开挖时先消耗放入蓄冰槽内的由制冰机制造的冰块，当冰块所提供的制冷量不能满足时则同时启动制冷机，并根据冰块消耗的情况来调节制冷机的使用功率，从而起到了节能的作用，也保障了正常的隧道施工条件。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

其中，1、隔热封闭层；2、送风系统；3、供水系统；4、隧道；21、第一送风管；22、回风管；23、表冷器；24、送风风机；25、回风风机；26、送风三通管；27、回风三通管；28、回风可调流量阀；29、自然风三通管；210、自然风可调流量阀；211、第二送风管；31、制冷机；32、供水管路；33、补水管路；34、蓄冰槽；327、可调比例分流阀；321、供水主管路；322、第一供水支管路；323、第二供水支管路；324、第一温度计；325、第二温度计；326、第三温度计；41、掌子面区域。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本发明的一种高地温长隧道的快速降温系统，所述高地温长隧道的快速降温系统包括隔热封闭层1、送风系统2和供水系统3；

所述隔热封闭层1用于将在建的隧道4的前端封闭，使隔热封闭层1内侧的空气不沿隧道逸散；

所述送风系统2包括表冷器23、回风风机25、送风风机24、回风三通管27、送风三通管26、回风可调流量阀28、第一送风管21、回风管22；所述送风三通管26的第一端口与送风风机24的进风口相通，外界空气通过所述送风三通管26的第三端口进入送风风机24；送风风机24的出风口与表冷器23的空气进口相通；表冷器23的空气出口与第一送风管21的一端相通；第一送风管21的另一端穿过隔热封闭层1将降温后的空气送至掌子面区域41；所述回风管22的一端设置在隔热封闭层1内侧远离掌子面区域41的位置；回风管22同样穿过隔热封闭层1，回风管22的另一端与回风风机25的进风口相通；回风风机25的出风口与回风三通管27的第一端口相通；回风三通管27的第二端口与送风三通管26的第二端口相通；回风三通管27的第三端口上设有回风可调流量阀28，用于控制回风的排出量；

所述供水系统3包括用于制备冷水且用于为表冷器23提供循环冷却水的制冷机31、供水管路32、补水管路33；所述补水管路33的一端与制冷机31的入口连通；所述制冷机31的出口与所述供水管路32的一端连通；供水管路32和补水管路33的另一端分别与表冷器23上的液体管道内腔的两端接口相通。

表冷器全称表面式冷却器。其原理是让热媒或冷媒或制冷工质流过金属管道内腔，而要处理的空气流过金属管道外壁进行热交换来达到加热或冷却空气的目的，可通过商购获得。

设置隔热封闭层1的目的是阻挡空气自由流通，隔热封闭层1可采用木板或塑料板拼接组成。

回风风机安装在回风管远离掌子面的位置，主要是为了防尘。

本发明的供水系统通过蓄冰槽将冷量送入隧道内，降低了制冷机的装机功率。当蓄冰槽提供的冷量不足时，才需要增加制冷机的装机功率。掌子面区域的热量一部分被蓄冰槽内的冰吸收了，一部分被制冷机以热风的形式送到非施工区域排放了。

本发明的供水系统和送风系统的主要设备需安装在爆破安全区域，且尽量远离湿喷区域，以减少环境中粉尘的影响。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统2还包括自然风三通管29、自然风可调流量阀210、第二送风管211；所述自然风可调流量阀210的两端分别与所述送风三通管26的第三端口和所述自然风三通管29的第一端口相通；所述自然风三通管29的第二端口与第二送风管211的一端相通；外界空气通过所述自然风三通管29的第三端口从隧道外被送入。第二送风管211的另一端设置在所述隔热封闭层1的外侧。

当隧道外送入新风的风温过高时，可通过第二送风管211将部分风送到隔热封闭层1的外侧，降低风温过高的新风流量，而更多的采用回风管送来的回风。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统2还包括用于测量风速的第一风速传感器和第二风速传感器；所述第一风速传感器设置在回风三通管27的第二端口与送风三通管26的第二端口之间的管道内；所述第二风速传感器设置在送风三通管26的第三端口与自然风可调流量阀210之间。设置第一风速传感器和第二风速传感器有利于通过调节相关风机的功率来更精确控制风速，进而更好的控制降温的效果。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统2还包括用于测量温度的回风温度传感器和自然风温度传感器；所述回风温度传感器设置在回风三通管27的第二端口与送风三通管26的第二端口之间的管道内；所述自然风温度传感器设置在送风三通管26的第三端口与自然风可调流量阀210之间。设置回风温度传感器和自然风温度传感器便于精确控制降温的温度。

在一种具体的实施方式中，所述送风系统还包括控制器，所述控制器通过导线与回风温度传感器、自然风温度传感器、回风可调流量阀28以及自然风可调流量阀210相连；所述控制器用于控制回风可调流量阀28和自然风可调流量阀210的开度；当回风温度传感器测得的温度低于自然风温度传感器测得的温度时，则调小回风可调流量阀的阀门开度或关闭阀门。采用控制器根据相关管道的温度进行自动控制相关阀门的开度，能最大化的节约能源，起到更好的降温效果。

在一种具体的实施方式中，所述供水管路32包括可调比例分流阀327、供水主管路321、第一供水支管路322和第二供水支管路323，制冷机31的出口经过可调比例分流阀327分别与第一供水支管路322和第二供水支管路323连通；所述供水系统3还包括设置在第二供水支管路323上的蓄冰槽34；第一供水支管路322和第二供水支管路323并联汇入供水主管路321；蓄冰槽34上设置有可闭合的放冰口用于放入冰块。

当蓄冰槽内的冰较多时，可调比例分流阀327将水更多的分给蓄冰槽，同时降低制冷机的运行功率。当蓄冰槽内冰较少时，可调比例分流阀327将水更多的分给制冷机，并相应提高制冷机的运行功率，以保证降温效果。

在一种具体的实施方式中，所述所述供水管路32还包括设置在供水主管路321上的第三温度计326、设置在第一供水支管路322上的第一温度计324和设置在第二供水支管路323上且位于蓄冰槽34出水口后方的第二温度计325。通过设置多个温度计方便准确掌握供水管路所提供的水温情况，方便进行调节。

在一种具体的实施方式中，所述制冷机31为风冷式制冷机，所述制冷机31用于给流经制冷机内的水进行降温。所述制冷机31设置在隧道外，通过保温的输送管道与其他设备相通。优选所述制冷机31为变频风冷式制冷机。变频风冷式制冷机方便根据蓄冰槽内冰量的情况及时调节功率大小。

在一种具体的实施方式中，所述表冷器23上设有冷凝水回收管，冷凝水回收管上设有单向阀，用于将收集到的表冷器23空气管路所产生的冷凝水回收至补水管路33。补水管路中设置有液位控制器，冷凝水回收后多出的水能通过液位控制器自动排出。

在一种具体的实施方式中，所述回风风机25的进风口处设置有回风过滤器；所述送风风机24的进风口处设置有送风过滤器。通过设置过滤器能减少空气中粉尘对风机的不良影响，提高风机的使用寿命。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述高地温长隧道的快速降温系统包括隔热封闭层(1)、送风系统(2)和供水系统(3)；

所述隔热封闭层(1)用于将在建的隧道(4)的前端封闭，使隔热封闭层(1)内侧的空气不沿隧道逸散；

所述送风系统(2)包括表冷器(23)、回风风机(25)、送风风机(24)、回风三通管(27)、送风三通管(26)、回风可调流量阀(28)、第一送风管(21)、回风管(22)；所述送风三通管(26)的第一端口与送风风机(24)的进风口相通，外界空气通过所述送风三通管(26)的第三端口进入送风风机(24)；送风风机(24)的出风口与表冷器(23)的空气进口相通；表冷器(23)的空气出口与第一送风管(21)的一端相通；第一送风管(21)的另一端穿过隔热封闭层(1)将降温后的空气送至掌子面区域(41)；所述回风管(22)的一端设置在隔热封闭层(1)内侧远离掌子面区域(41)的位置；回风管(22)同样穿过隔热封闭层(1)，回风管(22)的另一端与回风风机(25)的进风口相通；回风风机(25)的出风口与回风三通管(27)的第一端口相通；回风三通管(27)的第二端口与送风三通管(26)的第二端口相通；回风三通管(27)的第三端口上设有回风可调流量阀(28)，用于控制回风的排出量；

所述供水系统(3)包括用于制备冷水且用于为表冷器(23)提供循环冷却水的制冷机(31)、供水管路(32)、补水管路(33)；所述补水管路(33)的一端与制冷机(31)的入口连通；所述制冷机(31)的出口与所述供水管路(32)的一端连通；供水管路(32)和补水管路(33)的另一端分别与表冷器(23)上的液体管道内腔的两端接口相通。

2.根据权利要求1所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述送风系统(2)还包括自然风三通管(29)、自然风可调流量阀(210)、第二送风管(211)；所述自然风可调流量阀(210)的两端分别与所述送风三通管(26)的第三端口和所述自然风三通管(29)的第一端口相通；所述自然风三通管(29)的第二端口与第二送风管(211)的一端相通；外界空气通过所述自然风三通管(29)的第三端口从隧道外被送入。

3.根据权利要求2所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述送风系统(2)还包括用于测量风速的第一风速传感器和第二风速传感器；所述第一风速传感器设置在回风三通管(27)的第二端口与送风三通管(26)的第二端口之间的管道内；所述第二风速传感器设置在送风三通管(26)的第三端口与自然风可调流量阀(210)之间。

4.根据权利要求2所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述送风系统(2)还包括用于测量温度的回风温度传感器和自然风温度传感器；所述回风温度传感器设置在回风三通管(27)的第二端口与送风三通管(26)的第二端口之间的管道内；所述自然风温度传感器设置在送风三通管(26)的第三端口与自然风可调流量阀(210)之间。

5.根据权利要求4所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述送风系统还包括控制器，所述控制器通过导线与回风温度传感器、自然风温度传感器、回风可调流量阀(28)以及自然风可调流量阀(210)相连；所述控制器用于控制回风可调流量阀(28)和自然风可调流量阀(210)的开度；当回风温度传感器测得的温度低于自然风温度传感器测得的温度时，则调小回风可调流量阀的阀门开度或关闭阀门。

6.根据权利要求1所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述供水管路(32)包括可调比例分流阀(327)、供水主管路(321)、第一供水支管路(322)和第二供水支管路(323)，制冷机(31)的出口经过可调比例分流阀(327)分别与第一供水支管路(322)和第二供水支管路(323)连通；所述供水系统(3)还包括设置在第二供水支管路(323)上的蓄冰槽(34)；第一供水支管路(322)和第二供水支管路(323)并联汇入供水主管路(321)；蓄冰槽(34)上设置有可闭合的放冰口用于放入冰块。

7.根据权利要求6所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述所述供水管路(32)还包括设置在供水主管路(321)上的第三温度计(326)、设置在第一供水支管路(322)上的第一温度计(324)和设置在第二供水支管路(323)上且位于蓄冰槽(34)出水口后方的第二温度计(325)。

8.根据权利要求1所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述制冷机(31)为风冷式制冷机，所述制冷机(31)用于给流经制冷机内的水进行降温；所述制冷机(31)设置在隧道外，通过保温的输送管道与其他设备相通。

9.根据权利要求1所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述表冷器(23)上设有冷凝水回收管，冷凝水回收管上设有单向阀，用于将收集到的表冷器(23)空气管路所产生的冷凝水回收至补水管路(33)。

10.根据权利要求1所述的高地温长隧道的快速降温系统，其特征在于，所述回风风机(25)的进风口处设置有回风过滤器；所述送风风机(24)的进风口处设置有送风过滤器。

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