Page 81 - 环境工程技术的发展和应用

第一章 典型工业废水处理工艺技术研究

2. 水源热泵技术原理
水源热泵机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等四部分及其附属
部件组成。它的工作原理是由电能驱动压缩机，使制冷剂在冷凝器中液化放热，
通过膨胀阀进入蒸发器中膨胀气化吸热、使热量不断得到交换传递，并通过阀门
切换使机组实现制热（或制冷）功能。在热泵工作时，其压缩机通过高位电能驱

动，蒸发器吸收低位热能，但热泵输出可利用的高位热能，在数量上是其所消耗
的高位电能和所吸收低位余热能之和。
夏季制冷时，热泵机组与冷源水连接，制冷剂向水中放出热量后温度降低，

再与空调系统循环水连接，吸收循环水中热量，从而降低循环水温度，为空调系
统提供冷水。升温后的制冷剂再通过冷却塔降温，如此反复，为空调系统提供源
源不断的冷水。冬季供暖时，矿井水通过板式换热器间接与热泵连接，制冷剂间
接吸收热源水中热量加热系统循环水，为各供暖系统提供热量。
3. 矿井水余热利用途径

煤矿正常供热需求有井口防冻、职工洗浴用水加热和建筑物供暖等 3 种。
井口防冻：根据煤矿安全管理需求，从井口进入的新鲜风量温度要大于 2℃，所
以冬季环境温度太低时需要对井口供暖；职工洗浴用水加热：煤矿井下生产环境

差，职工经过一班现场工作后身上会沾满煤粉碎屑，为提高矿井工作条件，煤矿
在井口设有职工澡堂；建筑采暖：矿区各类建筑物供暖方式有地板辐射、集中空
调或传统散热器等，前两种方式适用于水源热泵系统。除按照国家有关标准设计
外，煤矿用水源热泵系统应根据水温和采暖负荷等合理选择机组能力，同时要考
虑一定的余量，满足极端条件下供热和制冷需求。

水源热泵供暖空调系统特点较多，主要为：①机组采用余热作为热源，不
消耗燃料，不会产生任何废气排放，同时不需要场地用来堆放燃料及废物。②使
用成本低。水源热泵空调系统供暖、制冷能效比高，因此运行费最低，消耗 1kW

的电能，可产生 4.6kW 的热能。③多功能联合运行。在供暖同时可以实现制冷及
生活用水加热。④可利用原有供暖建筑设施进行改造，机房占地面积小，节约土
建成本。
（二）煤矿余热资源利用布局优化
1. 确定余热供暖热源

根据矿井和采煤沉陷园区布置，通过分析，分别在生产区、选煤厂和采煤沉

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