1.本实用新型属于热泵技术领域，具体涉及一种多热源互补耦合水加热系统。


背景技术：

2.空气源热泵具有节能、环保、性能可靠等优点，在建筑供暖和生活热水供应中逐渐获得广泛应用，但在室外低温条件下，空气源热泵能效衰减明显、结霜问题严重，难以稳定地满足供热需求。太阳能取之不尽、用之不竭，是最环保的能源之一，然而太阳能是非连续不稳定能源，单独利用具有一定的局限性，仍需其他热源辅助加热以满足全天候供暖和热水供应。
3.而在随着煤矿井下的环境中同样存在可以利用的热能，矿井越深，井下的热量随之升高，为改善矿井内的劳动环境，通常会采用通风降温的方式来解决。进入煤矿的空气不断与煤矿井下的气体进行热交换，最终，空气与煤矿的地温达到平衡。煤矿的地温基本恒定，致使煤矿回风的温度全年基本恒定，受外界气温的影响很少。故而，煤矿乏风也是一类稳定的较优质的余热资源。但是同时在冬季矿井也会出现低温结冰的问题，如何将各种低廉的天然能源整合利用，为生活生产提供便利是需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种多热源互补耦合水加热系统，解决矿井井下热能与太阳能耦合利用的问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
6.一种多热源互补耦合水加热系统，包括太阳能转化系统和井下空气热源转化系统；所述太阳能转化系统包括太阳能集热器、第一热水泵、第一电磁阀、第一换热器和补水泵，所述太阳能集热器与储热水箱相连接，第一热水泵和第一电磁阀设置在太阳能集热器与储热水箱的循环管路上，所述补水泵与循环管路相连接；所述储热水箱的热水出口通过管路与第一换热器相连接，所述第一换热器的热风出口与井筒相连接。
7.所述井下空气热源转化系统包括空气源热泵、第二换热器和除尘装置；所述除尘装置的进口通过风管连接至矿井回风风道，除尘装置的出口与空气源热泵相连接，所述空气源热泵的热源出口与第二换热器相连接，所述第二换热器通过热水管路与储热水箱相连接，所述热水管路上设置有第二热水泵和第二电磁阀。
8.进一步的，所述风管上连接有风机。
9.进一步的，第一换热器的热风出口与井筒相连接的管路上设置有风机。
10.进一步的，第一换热器的冷却水出口与补水泵相连接。
11.更进一步，第一换热器的冷却水出口与补水泵相连接的管路上设置有第三电磁阀。
12.本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：
13.本实用新型将太阳能和井下空气热源能相耦合，避免了两种能源的不足同时充分
利用两种能源的特点，解决了生产生活热水的使用问题以及冬季井筒防冻的问题。
14.太阳能与井下空气热源两个系统可以根据环境温度切换使用或者共同使用达到提高水温的目的。
附图说明
15.图1为本实用新型所述水加热系统的结构示意图。
16.图中，1为太阳能集热器，2为第一热水泵，3为第一电磁阀，4为第一换热器，5为补水泵，6为储热水箱，7为井筒，8为空气源热泵，9为第二换热器，10为除尘装置，11为矿井回风风道，12为第二热水泵，13为第二电磁阀，14为风机，15为第三电磁阀。
具体实施方式
17.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。
18.如图1所示，是一种多热源互补耦合水加热系统，包括太阳能转化系统和井下空气热源转化系统；所述太阳能转化系统包括太阳能集热器1、第一热水泵2、第一电磁阀3、第一换热器4和补水泵5，所述太阳能集热器1与储热水箱6相连接，第一热水泵2和第一电磁阀3设置在太阳能集热器1与储热水箱6的循环管路上，所述补水泵5与循环管路相连接；所述储热水箱6的热水出口通过管路与第一换热器4相连接，所述第一换热器4的热风出口与井筒7相连接；第一换热器4的热风出口与井筒7相连接的管路上设置有风机14。第一换热器4的冷却水出口与补水泵5相连接；第一换热器4的冷却水出口与补水泵5相连接的管路上设置有第三电磁阀15。
19.其中，太阳能集热器1为双层玻璃、中间真空隔热的真空管太阳能集热器1，玻璃管吸收的热量不向外传，只传给玻璃管里的水。第一换热器4内的换热介质为冷空气与热水，第一换热器4的作用是在冬季开启，加热低温空气为井筒7提供2℃以上的空气，防止井筒结冰。同时第一换热器4排出的冷却水可再次回到补水泵5进行循环使用。
20.所述井下空气热源转化系统包括空气源热泵8、第二换热器9和除尘装置10；所述除尘装置10为煤矿常用的井下回风除尘设备，除尘装置10的进口通过风管连接至矿井回风风道11，风管上连接有风机14；除尘装置10的出口与空气源热泵8相连接，为空气源热泵8提供井下温度较高的回风气体；所述空气源热泵8的热源出口与第二换热器9相连接，所述第二换热器9通过热水管路与储热水箱6相连接，所述热水管路上设置有第二热水泵12和第二电磁阀13。其中第二换热器9的换热介质为井下回风和冷水，通过第二换热器9冷水取热后进入储热水箱6，从空气源热泵8排出的冷却风通过管路可以接至井筒7为井下通风使用。
21.本系统具体的工作过程为：在夏季，关闭第一换热器4，同时关闭第三电磁阀15；通过风管连接的风机14将矿井回风风道11内的热风先进性除尘处理，之后通过空气源热泵8和第二换热器9将热能交换给低温水，低温水升温后通过第二热水泵12进入储热水箱6，进而供用户端使用，同时，通过太阳能集热器1对水加热也可以用于热水的提供。当雨天或阴天时，可以关闭太阳能转化系统，只利用井下空气热源转化系统，也可以根据需要关闭井下
空气热源转化系统，利用太阳能转化系统。
22.在冬季，开启第一换热器4和第三电磁阀15，储热水箱6中的热水除供用户端使用外可以进入第一换热器4与外界冷空气换热提高空气温度，通入井筒7为井筒升温。
23.本系统将太阳能和井下空气热源能相耦合，避免了两种能源的不足同时充分利用两种能源的特点，解决了生产生活热水的使用问题以及冬季井筒防冻的问题。太阳能与井下空气热源两个系统可以根据环境温度切换使用或者共同使用达到提高水温的目的。
24.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。


技术特征：
1.一种多热源互补耦合水加热系统，其特征在于，包括太阳能转化系统和井下空气热源转化系统；所述太阳能转化系统包括太阳能集热器（1）、第一热水泵（2）、第一电磁阀（3）、第一换热器（4）和补水泵（5），所述太阳能集热器（1）与储热水箱（6）相连接，第一热水泵（2）和第一电磁阀（3）设置在太阳能集热器（1）与储热水箱（6）的循环管路上，所述补水泵（5）与循环管路相连接；所述储热水箱（6）的热水出口通过管路与第一换热器（4）相连接，所述第一换热器（4）的热风出口与井筒（7）相连接；所述井下空气热源转化系统包括空气源热泵（8）、第二换热器（9）和除尘装置（10）；所述除尘装置（10）的进口通过风管连接至矿井回风风道（11），除尘装置（10）的出口与空气源热泵（8）相连接，所述空气源热泵（8）的热源出口与第二换热器（9）相连接，所述第二换热器（9）通过热水管路与储热水箱（6）相连接，所述热水管路上设置有第二热水泵（12）和第二电磁阀（13）。2.根据权利要求1所述的一种多热源互补耦合水加热系统，其特征在于，所述风管上连接有风机（14）。3.根据权利要求1所述的一种多热源互补耦合水加热系统，其特征在于，第一换热器（4）的热风出口与井筒（7）相连接的管路上设置有风机（14）。4.根据权利要求1所述的一种多热源互补耦合水加热系统，其特征在于，第一换热器（4）的冷却水出口与补水泵（5）相连接。5.根据权利要求4所述的一种多热源互补耦合水加热系统，其特征在于，第一换热器（4）的冷却水出口与补水泵（5）相连接的管路上设置有第三电磁阀（15）。

技术总结
本实用新型公开了一种多热源互补耦合水加热系统，属于热泵技术领域；包括太阳能转化系统和井下空气热源转化系统；太阳能集热器与储热水箱相连接；所述储热水箱的热水出口通过管路与第一换热器相连接，第一换热器的热风出口与井筒相连接；除尘装置的进口连接至矿井回风风道，除尘装置的出口与空气源热泵相连接，空气源热泵的热源出口与第二换热器相连接，第二换热器通过热水管路与储热水箱相连接；本实用新型将太阳能和井下空气热源能相耦合，避免了两种能源的不足同时充分利用两种能源的特点，解决了生产生活热水的使用问题以及冬季井筒防冻的问题。筒防冻的问题。筒防冻的问题。


技术研发人员：冯瑞峰 贠利民 罗申国 龚永平 朱宝仁 吴建义 王康成 林晓
受保护的技术使用者：煤炭工业太原设计研究院集团有限公司
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2022/1/21