第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页煤矿坑道水水源热泵设计实例分析中国建筑科学研究院何涛孙峙峰开滦精煤股份有限公司梅海斌李颜国陈凯唐山阳光新能源有限公司李智杰摘要开滦精煤股份有限公司范各庄和吕家坨矿每天可产生10000m3坑道水，处理后的坑道水水温常年保持在15～18℃之间，非常适用于水源热泵的应用。两个矿区有全年大量的矿工洗浴、冬季坑道风加热、夏季洗煤车间降温的用能需求。目前矿区采用燃煤蒸汽锅炉供热，没有夏季降温措施，迫于节能减排指标的压力以及夏季供冷的需求，矿区拟采用坑道水水源热泵系统满足上述冷热需求。本文简要介绍了坑道水水源热泵系统的基本设计原理系统类型，主要设备以及预期的节能减排效益。关键词煤矿坑道水水量水温冷热负荷系统形式节能减排1工程概况开滦精煤股份有限公司下属的范各庄和吕家坨煤矿所处的煤系地层共有三层主要含水层。含水随着开采过程涌出，由矿井直接排出。矿井每年都要投入巨大的人力、物力来将排出的矿井坑道水处理至饮用水水质标准，供给全厂生产生活用水需求。每天可产生10000m3坑道水，处理后的坑道水水温常年保持在15～18℃之间。范各庄矿业分公司水源热泵部分的供暖面积为10192.7平方米，供冷面积为19772.2平方米。范各庄煤矿男、女更衣室有全年生活热水需求，热水供应量2000吨/天。吕家坨矿业分公司水源热泵部分在采暖期供应矿井室和巷道新风加热负荷，新风温度需求：温度不小于2℃；风量需求：160m3/s。在非采暖期为吕家坨煤矿男、女更衣室有生活热水需求，热水供应量2000吨/天。2负荷估算2.1设计计算参数办公室、厂房和更衣室的室内外计算参数根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）选取，本文不再赘述。特别需要指出的是吕家坨矿业分公司的矿井室和巷道送风参数：根据吕家坨矿业分公司的提供的数据，矿井口和巷道送风的室外计算温度为-21℃，井口处的送风温度不得小于2℃。采暖时间为本年的11月7日至翌年的3月15日，采暖期127天，与民用建筑采暖期相同。2.2冷热负荷估算范各庄矿业分公司供暖总负荷为1611.5kW。根据甲方提供的资料，范各庄矿业分公司男、女更衣室的热水需求为2000吨/天，最大小时用水量为100吨/小时，设计小时耗热量为3954.4kW。范各庄矿业分公司空调冷负荷为3136.8kW。吕家坨矿业分公司矿井室和巷道加热新风负荷为5452kW。吕家坨矿业分公司男、女更衣室的热水需求为2000吨/天，最大小时用水量为100吨/小时，设计小时耗热量分为3954.4kW。吕家坨矿业分公司的井口加热新风负荷在采暖期，生活热水负荷在非采暖期，第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页所以，井口加热新风负荷和生活热水负荷互不影响，选型时取最大负荷。3坑道水用量计算3.1范各庄矿业分公司水源热泵部分坑道水水量估算：3.1.1夏季坑道水水量本工程选用的水源热泵机组的参数为：制冷量1591kW，制热量1851kW，制冷COP为5.3，制热COP为4.4。夏季制冷工况下坑道水利用温差为11℃，需要向坑道水放热的热泵系统的负荷为3136.8kW，计算坑道水需要量为：Gl=Ql×(1+1/COP)×3600/(c×ρ×Δt)Gl——坑道水需要量，单位：m3/h；Ql——空调冷负荷，单位：kW；COP——能效比，取5.3；c——水的比热容，取4.19kJ/（kg·℃）；ρ——水的密度，取1000kg/m3；Δt——坑道水进出口温差，℃；所以，夏季制冷工况坑道水需要量为：Gl＝3136.8×(1+1/5.3)×3600/（4.19×1000×11）=291.5(m3/h)范各庄矿业分公司的生活热水负荷全年都有，所以夏季还需要热泵机组制备生活热水。制热工况坑道水利用温差为9℃，需要向坑道水吸热的热泵系统的负荷为4535.9kW，Grs=Qn×(1−1/COP)×3600/(c×ρ×Δt)Grs=4536.9×(1−1/4.4)×3600/(4.19×1000×9)=335(m3/h)夏季总用水量为335m3/h。3.1.2冬季坑道水水量冬季制热工况下坑道水利用温差可以达到9℃，热负荷为5566kW，计算坑道水需要量为：Gl=Ql×(1−1/COP)×3600/(c×ρ×Δt)式中温差Δt取9℃，COP值取4.4外，其他参数与上文中相同。冬季坑道水需要量为411m3/h。设计坑道水水量需求...
