[发明专利]一种基于生活用水的地下工程冷凝热排放系统及方法

说明书

本发明属于地下工程空调除湿技术领域，公开了一种基于生活用水的地下工程冷凝热排放系统及方法，对于新建地下工程，采用地埋管换热器式排放冷凝热的方法，将新型地埋管换热器与生活用水耦合使用，使机组冷凝热得到有效排放；对于已有地下工程，采用蓄水池或冷却水池内设置换热器式排放冷凝热的方法，在冷却水池设置与生活用水耦合的换热器，及时带走机组冷凝热。本发明所提出的三种技术路线可混合并联使用，可使用蓄水池或冷却水池内设置换热器式排放冷凝热的方法进行冷凝热排放，特殊情况下，则可采用地埋管换热器式排放冷凝热的方法进行冷凝热排放，实现系统切换，冷凝热可进一步由生活用水带走，可有效防止换热器区域的冷凝热累积。

技术领域

本发明属于地下工程空调除湿技术领域，尤其涉及一种基于生活用水的地下工程冷凝热排放系统及方法。

背景技术

目前：地下工程属于重要工事，其内部环境温度、湿度均有严格要求。对于地下指挥坑道及通信坑道而言，内部显热负荷较大，普遍采用冷水机组作为空调冷源；对于装备洞库而言，属于工艺性空调，需保证内部的温度和湿度在一定范围内，特别是湿度要求较为严格，普遍采用冷冻除湿机进行保障。上述地下空调、除湿工程均在洞库内设置专用大容量冷却水池或在洞库外设置冷却塔，作为冷水机组和冷冻除湿机冷凝热的排放设备。

对于空调原理而言，冷水机组将蒸发器的冷量送至空调空间降温，冷凝器将热量送至冷却水池或冷却塔排放；对于除湿原理而言，除湿机将除湿空间的回风送至蒸发器降温除湿，由经冷凝器升温送至房间，部分冷凝器热量通过冷却水池或冷却塔排放。上述技术方案可以有效保障地下工程内部热湿环境，但是近年来也发现了以下问题：

(1)设置冷却水池或冷却塔的问题。①大量废热通过冷却塔直接排放至大气中，室外冷却塔的设置造成明显的可见光暴露；并且，冷却塔排放点处的局部温度差异大，产生明显的红外暴露，工程隐蔽性差。②由于冷却水池的热容量有限，连续运行时水池水温逐渐升高，严重影响系统的正常运行；此外，冷却水池一般为钢筋混凝土构筑物，水质较差，系统易腐蚀，故系统可靠性不能保证。③当冷却水池水温升高至不能适应机组正常运行时，普遍将高温水直接排走，并补充温度较低的自来水，造成维护管理的不便，且水资源浪费严重，特别是在缺水的地区，代价较高。

(2)设置地埋管换热器的问题。虽可避免工程设施红外暴露、维护困难等问题，但仍存在以下不足：地埋管采用垂直U型或W型布置，投资高、占地空间大，易出现热短路现象；地埋管采用螺旋埋管型布置，具有换热能力强、换热量效率高的特点，但由于土壤蓄热能力有限，长时间运行会造成热累积，影响换热效果。

为了解决上述问题，国内外研究者开展了大量研究工作，提出了“冷却塔入地”、蒸发冷却技术、“有源冷却塔”技术、水环热泵技术、地源热泵技术等，试图进一步解决地下工程冷凝热排放问题，取得了一定的效果，但是仍然存在冷凝热直接外排的问题，如“冷却塔入地”、蒸发冷却技术、“有源冷却塔”技术；而水环热泵技术则是根据地下工程内部空间冷热环境差异大，将高密度排热区的热量向低密度排热区转移，其本质是“以空间换时间”，未能有效将冷凝热排出洞外。

总之，目前冷凝热均是集中在某局部区域(冷却水池、冷却塔、地埋管换热器周围)排放，系统长期运行势必导致该区域的热累积，从而使得该区域温度高于环境温度，不仅影响散热效果、降低系统效率，还可能引发军事暴露的安全隐患。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：地下工程空调、除湿工程的冷凝热均是集中在某局部区域排放，局部区域的热容量有限，系统长期运行，势必导致局部区域温度上升，不仅会降低系统效率，增加能耗，还可能引发军事设施暴露的安全隐患。

解决以上问题及缺陷的难度为：地下空间排热量大，直接排放至室外引起红外暴露，如何可靠、高效、长期稳定的排出或利用地下空间废热，是一个技术难题。

解决以上问题及缺陷的意义为：能够有效提升地下工程的隐蔽性、可靠性和节能性。

发明内容