一種礦用救生艙蓄冷空調系統的製作方法

2023-08-04 05:49:01

一種礦用救生艙蓄冷空調系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種礦用救生艙蓄冷空調系統，包括制冷機、蓄冰槽、末端裝置、控制模塊，所述蓄冰槽位於第一支路，所述末端裝置位於第二支路，所述制冷機可分別與所述第一支路和所述第二支路連接，所述控制模塊接收工作指示信號，所述控制模塊設置為：所述工作信號表示礦井正常工作時，所述控制模塊控制所述制冷機與所述第一支路連通，若所述蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述制冷機為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽的最大蓄冷量範圍內，若所述蓄冷槽達到最大蓄冷量，所述制冷機不為所述蓄冰槽蓄冷。該礦用救生艙蓄冷空調系統供冷時間長，滿足多種礦井工作條件，大大提高了礦用救生艙空調系統的持續穩定性，滿足礦井實際工作的需求，保證了避險人員在礦井救生艙內的舒適度需求，從而具有重大的工程意義。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種空調設備，尤其涉及一種礦用救生艙蓄冷空調系統。 一種礦用救生艙蓄冷空調系統

【背景技術】
[0002] 我國是產煤大國，目前煤炭在我國的一次能源消費中約佔70%左右。在今後相當 長的一段時間內，煤炭仍將作為非常重要的戰略資源，在我國經濟和社會發展中佔有極其 重要的地位。目前2. 6萬多處煤礦中，50%左右是高瓦斯礦井，60%?70%是在複雜和極 複雜的構造條件下進行開採。隨著開採的深度的增加和擴展，瓦斯、水還有火災、礦壓等， 對於煤礦安全的威脅日趨嚴重。從生產開採條件來看，全國50%的小型煤礦採用落後的開 採方式。我國煤礦整體技術狀況比較落後，國有煤礦機械化程度雖已達60 %?70 %，但大 量的鄉鎮煤礦機械化程度很低，裝備水平落後。煤礦從業人員的整體文化素質相對較低，在 煤礦生產過程中違章、違規現象比較嚴重。我國煤礦死亡人數總量是世界上其他產煤國家 死亡總數的3倍，煤礦安全生產形勢非常嚴峻。
[0003] 2010年7月，國務院下發通知要求，煤礦和非煤礦山要在3年之內完成"六大系 統"安裝，具體包括監測監控系統、井下人員定位系統、緊急避險系統等，救生艙的生產是其 中緊急避險系統中的重要技術設備，而國家對救生艙內的生命保障系統，即溫度調節、空氣 淨化系統又有相關的規定。研究生產救生艙內製冷空調系統，以提供維持生命的可持續環 境應運而生。
[0004] 目前國內約有12萬家礦山企業，根據國家規定今後每個礦井裡的每段作業面都 要配備救生艙，一般一家礦井有數段乃至數十段作業面，據估算救生艙的總需求量約有20 萬臺，目前國內專門生產與各類別可移動式救生艙和避難硐室相配套的空調系統的公司並 不是很多，主要依靠進口，價格昂貴。關於救生艙空調系統正處於研發階段，技術和產品都 相對不成熟，在相關領域還有很多空白需要我們去填補。尤其是現階段，救生艙空調系統不 具備容錯能力，僅能適應有限的工作條件。
[0005] 因此，本領域的技術人員致力於開發一種礦用救生艙蓄冷空調系統。 實用新型內容
[0006] 有鑑於現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種滿足多 種工作條件、適用多個情況、制冷機與蓄冰槽並聯供冷的礦用救生艙蓄冷空調系統。
[0007] 為實現上述目的，本實用新型提供了一種礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於， 包括制冷機、蓄冰槽、末端裝置、控制模塊，所述蓄冰槽位於第一支路，所述末端裝置位於第 二支路，所述制冷機可分別與所述第一支路和所述第二支路連接，所述控制模塊接收工作 指示信號，所述控制模塊設置為：所述工作信號表示礦井正常工作時，所述控制模塊控制所 述制冷機與所述第一支路連通，若所述蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述制冷機為所述蓄冰 槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽的最大蓄冷量範圍內，若所述蓄冷槽達到最大蓄冷量，所述 制冷機不為所述蓄冰槽蓄冷；
[0008] 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源正常工作時，若所述蓄冷槽達到最 大蓄冷量，所述控制模塊控制所述制冷機與所述第二支路連通並為所述末端裝置供冷，若 所述蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述控制模塊控制所述制冷機同時連通所述第一支路與所 述第二支路，所述制冷機與所述第一支路連通為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽 的最大蓄冷量範圍內，所屬制冷機與所述第二支路連通並為所述末端裝置供冷；
[0009] 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源非正常工作時，所述控制模塊控制 所述第一支路與所述第二支路連通組成閉合環路，即所述蓄冰槽為所述末端裝置供冷。
[0010] 進一步地，所述最大蓄冷量大於95%。
[0011] 進一步地，所述制冷機為冷水機。
[0012] 進一步地，所述末端裝置包括礦用救生艙。
[0013] 進一步地，所述蓄冷槽為高溫相變材料製成。
[0014] 進一步地，所述礦用救生艙蓄冷空調系統還包括第一電磁閥、第二電磁閥，所述第 一電磁閥與所述蓄冰槽連接組成第一支路，所述第二電磁閥與所述末端裝置連接組成第二 支路。
[0015] 進一步地，所述第一電磁閥打開，所述第一支路為可連通的；所述第一電磁閥關 閉，所述第一支路為不可連通的。
[0016] 進一步地，所述第二電磁閥打開，所述第二支路為可連通的；所述第二電磁閥關 閉，所述第二支路為不可連通的。
[0017] 進一步地，所述第一電磁閥與所述第二電磁閥為均打開、均關閉或一者打開、一者 關閉。
[0018] 採用制冷機組與蓄冰槽並聯製冷、制冷機組優先式運行的策略，制冷機組首先直 接供冷，蓄冰槽最大限度的蓄冷，當斷電時可由蓄冰槽釋冷供冷。
[0019] 本實用新型在蓄冰槽內採用高溫相變材料蓄冷，相變儲熱是利用相變材料在其相 變變化過程從環境吸收熱（冷）量或向環境釋放冷（熱）量，從而達到能量的儲存或釋放 的目的，高溫相變材料系統具有較高的相變溫度，能與空調工況蒸發溫度相匹配，可直接利 用制冷機組及空調系統，同時蓄冷設備冷損失小、制冷機C0P值大，滿足救生艙空調系統對 蓄冷材料的要求。
[0020] 高溫相變材料具有較高的相變溫度，能與空調工況蒸發溫度相匹配，可直接利用 制冷機組及空調系統，同時蓄冷設備冷損失小、制冷機C0P值大，滿足救生艙空調系統對蓄 冷材料的要求。同時我們所選用的高溫相變材料汽化潛熱227KJ/kg，在蓄冷時間相同的情 況下，高溫相變材料比起其它材料具有更大的蓄冷量，在救生艙空調系統中，高溫相變材料 可充分利用主機供冷時來儲存更多的冷量。
[0021] 利用高溫相變材料蓄冷具體優勢有：
[0022] 蓄冷能效大幅度提高：與冰蓄冷相比，由於制冷機的蒸發溫度提高，夜間蓄冷時的 機組能效提高30%以上，節能效果十分顯著；
[0023] 佔地面積大幅度減小：與水蓄冷相比，相變蓄冷利用的是潛熱量，單位體積中的蓄 冷量是水的5-7倍，由此使得蓄冷槽的體積縮小到水蓄冷的15-20%，使蓄冷技術在小面積 的密閉空間內廣泛應用成為可能；
[0024] 無需大量不凍液：現有的冰蓄冷技術中，無論是冰球還是盤管技術，均需採用大量 的不凍液，不但大幅度增加了蓄冷系統的成本，而且對環境造成汙染。相變蓄冷的相變溫度 為5-8°C，可以直接用冷凍水進行凍結，由此完全避免了使用不凍液，使得載冷劑的成本大 幅度下降；
[0025] 國內樓宇80%使用的是離心機組，最大缺點在於製冷溫度無法降低到0°C以下 (除非特殊定製）。而相變蓄冷的蓄冷溫度正好適合離心機組。因此，相變蓄冷將填補80% 的機組無法蓄冷的空白，大大推進蓄冷技術的推廣應用。
[0026] 蓄冰槽內採用高溫相變材料正十四烷蓄冷，其汽化潛熱較大使夜間蓄冷時的機組 能效提高30%以上，同時附帶有一體式空氣處理淨化設備，保證在密閉空間內的空氣品質。 採用新型的空氣再生與淨化材料，性能穩定，安全可靠，可以實現超過120小時的避險，與 溫度調節系統配合使用，在額定防護時間內保證艙內空氣及有毒有害氣體濃度滿足人體生 存要求。
[0027] 本實用新型提供的礦用救生蓄冷空調系統，採用制冷機組與蓄冰槽並聯製冷、制 冷機組優先式運行的策略，制冷機組首先直接供冷，蓄冰槽最大限度的蓄冷，當斷電時可由 蓄冰槽釋冷供冷，滿足多種礦井工作條件，大大提高了礦用救生蓄冷空調的適用能力，滿足 礦井實際工作的需求，保證了礦井救生艙的生存條件，從而具有重大的工程意義。
[0028] 以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說 明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1是本實用新型的較佳實施例的系統示意圖。
[0030] 其中，1表示控制模塊，2表示制冷機，3表示第一電磁閥，4表示第二電磁閥，5表示 蓄冰槽，6表示末端裝置。

【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明：本實施例在以本實用新型技術 方案前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護範 圍不限於下述的實施例。
[0032] 本實用新型提供了一種礦用救生艙蓄冷空調系統，包括制冷機、蓄冰槽、末端裝 置、控制模塊，所述蓄冰槽位於第一支路，所述末端裝置位於第二支路，所述制冷機可分別 與所述第一支路和所述第二支路連接，所述控制模塊接收工作指示信號，所述控制模塊設 置為：所述工作信號表示礦井正常工作時，所述控制模塊控制所述制冷機與所述第一支路 連通，若所述蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述制冷機為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄 冷槽的最大蓄冷量範圍內，若所述蓄冷槽達到最大蓄冷量，所述制冷機不為所述蓄冰槽蓄 冷；
[0033] 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源正常工作時，若所述蓄冷槽達到最 大蓄冷量，所述控制模塊控制所述制冷機與所述第二支路連通並為所述末端裝置供冷，若 所述蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述控制模塊控制所述制冷機同時連通所述第一支路與所 述第二支路，所述制冷機與所述第一支路連通為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽 的最大蓄冷量範圍內，所屬制冷機與所述第二支路連通並為所述末端裝置供冷；
[0034] 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源非正常工作時，所述控制模塊控制 所述第一支路與所述第二支路連通，即所述蓄冰槽為所述末端裝置供冷。
[0035] 本實施中，所述礦用救生艙蓄冷空調系統還包括第一電磁閥、第二電磁閥，所述第 一電磁閥與所述蓄冰槽連接組成第一支路，所述第二電磁閥與所述末端裝置連接組成第二 支路。所述第一電磁閥打開，所述第一支路為可連通的；所述第一電磁閥關閉，所述第一支 路為不可連通的。所述第二電磁閥打開，所述第二支路為可連通的；所述第二電磁閥關閉， 所述第二支路為不可連通的。所述第一電磁閥與所述第二電磁閥為均打開、均關閉或一者 打開、一者關閉。
[0036] 所述工作信號表示礦井正常工作時，所述控制模塊控制所述第一電磁閥打開、所 述第二電磁閥關閉，所述制冷機與所述第一支路連通，若所述蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所 述制冷機為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽的最大蓄冷量範圍內，若所述蓄冷槽 達到最大蓄冷量，所述制冷機不為所述蓄冰槽蓄冷。
[0037] 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源正常工作時，若所述蓄冷槽達到最 大蓄冷量，所述控制模塊控制所述第一電磁閥關閉、所述第二電磁閥打開，所述制冷機與所 述第二支路連通並為所述末端裝置供冷，若所述蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述控制模塊 控制所述第一電磁閥打開、第二電磁閥打開，所述制冷機同時連通所述第一支路與所述第 二支路，所述制冷機與所述第一支路連通為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽的最 大蓄冷量範圍內，所屬制冷機與所述第二支路連通並為所述末端裝置供冷。
[0038] 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源非正常工作時，所述控制模塊控制 所述第一電磁閥打開、第二電磁閥打開，所述控制模塊控制所述第一支路與所述第二支路 連通，組成閉合環路，即所述蓄冰槽為所述末端裝置供冷。
[0039] 本實用新型在蓄冰槽內採用高溫相變材料蓄冷，相變儲熱是利用相變材料在其相 變變化過程從環境吸收熱（冷）量或向環境釋放冷（熱）量，從而達到能量的儲存或釋放 的目的，高溫相變材料系統具有較高的相變溫度，能與空調工況蒸發溫度相匹配，可直接利 用制冷機組及空調系統，同時蓄冷設備冷損失小、制冷機C0P值大，滿足救生艙空調系統對 蓄冷材料的要求。
[0040] 以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無 需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術領域】中 技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可 以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
【權利要求】
1. 一種礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，包括制冷機、蓄冰槽、末端裝置、控制模 塊，所述蓄冰槽位於第一支路，所述末端裝置位於第二支路，所述制冷機可分別與所述第一 支路和所述第二支路連接，所述控制模塊接收工作指示信號，所述控制模塊設置為：所述工 作信號表示礦井正常工作時，所述控制模塊控制所述制冷機與所述第一支路連通，若所述 蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述制冷機為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽的最大 蓄冷量範圍內，若所述蓄冷槽達到最大蓄冷量，所述制冷機不為所述蓄冰槽蓄冷； 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源正常工作時，若所述蓄冷槽達到最大蓄 冷量，所述控制模塊控制所述制冷機與所述第二支路連通並為所述末端裝置供冷，若所述 蓄冷槽未達到最大蓄冷量，所述控制模塊控制所述制冷機同時連通所述第一支路與所述第 二支路，所述制冷機與所述第一支路連通為所述蓄冰槽蓄冷，所述蓄冷在所述蓄冷槽的最 大蓄冷量範圍內，所屬制冷機與所述第二支路連通並為所述末端裝置供冷； 所述工作信號表示礦井發生礦難且制冷機電源非正常工作時，所述控制模塊控制所述 第一支路與所述第二支路連通組成閉合環路，即所述蓄冰槽為所述末端裝置供冷。
2. 如權利要求1所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述最大蓄冷量大於 95%。
3. 如權利要求1所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述制冷機為冷水機。
4. 如權利要求1所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述末端裝置包括礦 用救生艙。
5. 如權利要求1所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述蓄冷槽為高溫相 變材料製成。
6. 如權利要求1所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述礦用救生艙蓄冷 空調系統還包括第一電磁閥、第二電磁閥，所述第一電磁閥與所述蓄冰槽連接組成第一支 路，所述第二電磁閥與所述末端裝置連接組成第二支路。
7. 如權利要求6所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述第一電磁閥打開， 所述第一支路為可連通的；所述第一電磁閥關閉，所述第一支路為不可連通的。
8. 如權利要求6所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述第二電磁閥打開， 所述第二支路為可連通的；所述第二電磁閥關閉，所述第二支路為不可連通的。
9. 如權利要求6所述的礦用救生艙蓄冷空調系統，其特徵在於，所述第一電磁閥與所 述第二電磁閥為均打開、均關閉或一者打開、一者關閉。
【文檔編號】E21F3/00GK203891916SQ201420268547
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】姬長發, 吳亮亮, 孟然, 付永建, 劉濤, 魚瓊 申請人:西安科技大學