一种分体式隧道智能通风制冷系统

技术领域

本发明属于制冷领域，具体涉及隧道盾构施工环境下使用的一种分体式隧道智能通风制冷系统。

背景技术

隧道盾构施工环境处于地下,工作面高湿高热,给施工人员健康和设备安全带来严重危害。施工过程中，盾构机产热量很大，环境空气流通不畅，隧道施工具有高温高湿特点。根据《铁路隧道工程施工安全技术规程(TB10304-2020)》中施工环境温度不超过28℃的要求。但绝大多数盾构隧道施工达不到这一要求。目前盾构施工隧道降温主要通过外循环水将盾构机的发热源冷却和隧道外的风机通过隧道通风管送风解决，但在酷热的夏季，循环水和压入式通风温度都在30度以上，加上盾构机的发热源，施工人员经常在40℃甚至更高的湿热环境下作业。现在施工单位采取的方法一般是在隧道外冷冻冰块，把制好的冰块运输到隧道里，或者增加多台鼓风机接力从洞外输送新鲜空气以排解洞内闷热空气等措施，但这些方法都无法从根本上解决问题。

发明内容

为了克服隧道施工时作业区间高温高湿的问题，本发明提供一种分体式隧道智能通风制冷系统，以有效改善作业环境的人感舒适性，提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种分体式隧道智能通风制冷系统，包括制冷主机、风柜、连接管路以及控制系统，所述制冷主机通过所述连接管路与所述风柜内换热器的冷端连接，所述制冷主机将盾构机自带的冷却水通过热交换成冰水，所述风柜将冰水与空气进行热交换使空气冷却；所述风柜采用内螺纹铜管外套亲水铝箔翅片，所述风柜采用分段式设计。

进一步地，在风柜内经过热量吸收的冰水回到制冷主机中的蒸发器，和蒸发器中经过压缩、凝结、高压、低温的制冷液体交换热量，变成低温冰水，再经设置在连接管路上的循环泵送回风柜内换热器的冷端吸热，从而形成了一个制冷循环。

进一步地，在所述制冷主机和所述风柜之间的连接管路上还设置有缓冲水箱，缓冲水箱与制冷主机之间形成内循环管路，缓冲水箱与风柜之间形成外循环管路；所述循环泵包括设于内循环管路的冰水内循环泵和设于外循环管路的冰水外循环泵，所述缓冲水箱两侧的出口分别与冰水内循环泵和冰水外循环泵连接；所述冰水内循环泵的出口与制冷主机的入口连接，用于保证制冷主机的流量；所述冰水外循环泵的出口与风柜内换热器的冷端入口连接，用于为风柜提供与空气热交换的冰水，使空气转变成冷风；缓冲水箱用于将来自风柜的外循环冰水和来自制冷主机的内循环冰水混合，使外循环冰水下降至5℃，并通过冰水外循环泵送至风柜。

进一步地，在所述风柜的送风管路上设置温度传感器，所述温度传感器检测经风柜冷却后的空气温度；控制系统与温度传感器、制冷主机分别连接，依据温度传感器检测的空气温度控制制冷主机进行分级制冷：当经过1级制冷运行后的空气温度达不到预设定的出风温度要求时，加载2级制冷执行制冷循环；若空气温度仍达不到设定要求时，依次加载第3级、第4级执行制冷循环，以满足预设的出风温度；当空气温度较低时，制冷主机的压缩机会依次减载，维持一个恒定的出风温度要求。

进一步地，所述制冷主机和缓冲水箱安装在盾构机台车的一侧，风柜放置于盾构机台车顶部，并与台车顶部的通风管串联。

进一步地，所述通风管连接有送风机，隧道外的空气在送风机的驱动下通过通风管，进入风柜。

进一步地，所述外循环管路包括与缓冲水箱连接的外循环母管和与各段风机分别连接的外循环支管，各段风机的外循环支管均设有控制管路开闭的隔离阀。

与现有技术相比，本发明分体式隧道智能通风制冷系统是针对于盾构机特殊作业工况的专业定制化产品，能够高效地为盾构作业人员提供清凉舒适的工作环境，为提高工作效率创造有利条件。

附图说明

图1本发明一种分体式隧道智能通风制冷系统的结构原理图；

图2本发明一种分体式隧道智能通风制冷系统的安装图。

附图标记：1、制冷主机；2、缓冲水箱；3、风柜；4、冰水内循环泵；5、冰水外循环泵；6、连接管路；9、盾构机台车。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种分体式隧道智能通风制冷系统，用于隧道盾构施工环境下对盾构机挖掘区域进行冷却降温，改善隧道施工时作业区间高温高湿的环境。

请参阅图1，为了克服隧道施工时作业区间高温高湿的问题，本发明提供一种分体式隧道智能通风制冷系统，包括制冷主机1、缓冲水箱2、风柜3、循环泵、连接管路6以及控制系统(图未示)。

如图2所示，制冷主机1和缓冲水箱2安装在盾构机台车9的一侧，风柜3与盾构机台车9顶部的通风管串联，通风管连接有送风机，隧道外的空气(即新风)在送风机的驱动下通过通风管，进入风柜3。

为了增强换热效果，在实施例中，风柜3采用内螺纹铜管外套亲水铝箔翅片增加其扰流系数。为了方便放置于盾构机台车9顶部，风柜3采用分段式设计，方便现场起吊安装。

本发明的制冷过程为，制冷主机1通过连接管路6与风柜3内换热器的冷端连接，制冷主机1将盾构机自带的冷却水通过热交换成冰水，风柜3将冰水与空气进行热交换使空气冷却；在风柜3内经过热量吸收的冰水回到制冷主机1中的蒸发器，和蒸发器中经过压缩、凝结、高压、低温的制冷液体交换热量，变成低温冰水，再经设置在连接管路6上的循环泵送回风柜3内换热器的冷端吸热，从而形成了一个制冷循环。

缓冲水箱2设置在制冷主机1和风柜3之间的连接管路上，缓冲水箱2与制冷主机1之间形成内循环管路，缓冲水箱2与风柜3之间形成外循环管路；循环泵包括设于内循环管路的冰水内循环泵4和设于外循环管路的冰水外循环泵5，缓冲水箱2两侧的出口分别与冰水内循环泵4和冰水外循环泵5连接；冰水内循环泵4的出口与制冷主机1的入口连接，用于保证制冷主机1的流量；冰水外循环泵5的出口与风柜3内换热器的冷端入口连接，用于为风柜3提供与空气热交换的冰水，使空气转变成冷风；缓冲水箱2用于将来自风柜3的外循环冰水和来自制冷主机1的内循环冰水混合，使外循环冰水下降至5℃，并通过冰水外循环泵5送至风柜3。

所述外循环管路包括与缓冲水箱连接的外循环母管和与各段风机分别连接的外循环支管，各段风机的外循环支管均设有控制管路开闭的隔离阀(图未示)。

本发明在风柜3的送风管路上还设置温度传感器，该温度传感器检测经风柜3冷却后的空气温度。控制系统与温度传感器、制冷主机1分别连接，依据温度传感器检测的空气温度控制制冷主机1进行分级制冷：当经过1级制冷运行后的出风温度(冷却后的空气温度)达不到预设定的出风温度要求时，加载2级制冷执行制冷循环；若出风温度仍达不到设定要求时，依次加载第3级、第4级执行制冷循环，以满足预设的出风温度；当出风温度较低时，制冷主机的压缩机会依次减载，维持一个恒定的出风温度要求，既满足了作业人员的舒适度要求，又最大限度地降低了通风制冷系统的运行费用。

本发明一种分体式隧道智能通风制冷系统的工作方式如下：

1)隧道外的空气(新风)在送风机的驱动下通过进风管路，进入风柜3；

2)空气在风柜3内与冰水换热冷却后通过送风管路进入盾构机挖掘区域，并对此区域进行冷却降温；

3)在风柜3内与空气换热后的冰水经外循环管路回到缓冲水箱2，与来自制冷主机2的冰水混合降温后(下降至5℃)，再由冰水外循环泵5抽出进入外循环管路去往风柜3，形成制冷外循环；

4)缓冲水箱2中的水由冰水内循环泵4经内循环管路送入制冷主机1中的蒸发器，和蒸发器中经过压缩、凝结、高压、低温的制冷液体交换热量，变成低温冰水，再经内循环管路回到缓冲水箱2中，与来自风柜3的冰水混合，从而形成了制冷内循环；

5)在送风管路上由温度传感器检测从风柜3冷却后的空气温度；当经过1级制冷运行后的出风温度达不到预设定的出风温度要求时，加载2级制冷执行制冷循环；若出风温度仍达不到设定要求时，依次加载第3级、第4级制冷执行制冷循环，以满足预设的出风温度；当出风温度较低时，制冷压缩机会依次减载，维持一个恒定的出风温度要求，既满足了作业人员的舒适度要求，又最大限度地降低了通风制冷系统的运行费用。

本发明分体式隧道智能通风制冷系统利用盾构机的外循环冷却水与隧道通风的基础上，增加制冷机组及冷冻水循环系统对通风系统进入隧道内的空气进行二次降温，最终通过二次风机将降温后的冷空气输送到施工作业面(管片拼装区域)，经过该系统二次降温后的空气温度比进口温度低10-12℃，从而给作业区域进行有效降温，使其环境温度适宜进行施工作业。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。