本發明涉及一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統及其運行方法，它包括一設置在礦井回風源出口處的擴散塔，擴散塔的頂部設置有一出風口，出風口的上部設置外置氣-液熱交換器，外置氣-液熱交換器內填充有制冷工質。熱泵機組單元內設置若干熱泵機組，每一熱泵機組內均包括一內置熱交換器、一具有換向閥的壓縮機和一膨脹閥。外置氣-液熱交換器通過壓縮機和膨脹閥與內置熱交換器的殼體管道連接，構成制冷工質換熱循環管路；內置熱交換器內的換熱管道兩端分別連接用戶設備單元的進水口與出水口，構成用戶換熱循環管路。通過切換系統中壓縮機上的換向閥，系統運行在制熱或制冷模式。本發明可以為煤礦建筑冬季采暖、生活熱水和井口防凍提供熱量，為夏季空調提供冷量，具有節能減排的效果。

1.一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，其特征在于：它包括一設置在礦井
回風源出口處的擴散塔、一外置氣-液熱交換器、一熱泵機組單元和一用戶設備單
元；所述擴散塔的頂部設置有一出風口，所述出風口的上部設置所述外置氣-液熱
交換器，所述外置氣-液熱交換器內填充有制冷工質；根據所述外置氣-液熱交換
器的換熱量，所述熱泵機組單元并聯設置若干熱泵機組，每一所述熱泵機組內均
包括一內置熱交換器、一具有換向閥的壓縮機和一膨脹閥；所述外置氣-液熱交換
器通過所述壓縮機和所述膨脹閥與所述內置熱交換器的殼體管道連接，所述外置
氣-液熱交換器通過并聯連接若干熱泵機組構成制冷工質換熱循環管路；所述內置
熱交換器內的換熱管道兩端分別連接所述用戶設備單元的進水口與出水口，構成
用戶換熱循環管路。
2.如權利要求1所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，其特征在于：
所述外置氣-液熱交換器為熱管型換熱器。
3.如權利要求1所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，其特征在于：
所述外置氣-液熱交換器為蜂窩板式換熱器。
4.如權利要求1所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，其特征在于：
所述外置氣-液熱交換器為板式金屬換熱器。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，
其特征在于：所述壓縮機為渦旋式壓縮機。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，
其特征在于：所述壓縮機為螺桿式壓縮機。
7.如權利要求1或2或3或4所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，
其特征在于：所述用戶設備單元為具有制冷和制熱功能的空調設備。
8.如權利要求5所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，其特征在于：
所述用戶設備單元設置為具有制冷和制熱功能的空調設備。
9.如權利要求6所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統，其特征在于：
所述用戶設備單元設置為具有制冷和制熱功能的空調設備。
10.如權利要求1～9任一項所述的一種直接膨脹式礦井回風源熱泵系統的運
行方法，包括以下兩種模式：
1）制熱運行模式：系統運行在制熱運行模式時，外置氣-液熱交換器作為蒸
發器工作，熱泵機組內的內置熱交換器作為冷凝器工作；礦井回風源經擴散塔的
出風口排出，排出過程與外置氣-液熱交換器的制冷工質進行熱交換；制冷工質吸
收礦井回風源的熱量，蒸發膨脹，然后通過熱泵機組內的壓縮機變成高溫高壓氣
體，進入內置熱交換器的殼體內；進入殼體內的制冷工質向換熱管道內需要加熱
的用水源釋放熱量，然后再經膨脹閥變成低溫低壓的液體，返回外置氣-液熱交換
器，繼續和進入外置氣-液熱交換器的礦井回風源不斷循環換熱；而內置熱交換器
的換熱管道內的水源獲得熱量后，為用戶設備單元提供熱量；
2）制冷運行模式：系統運行在制冷運行模式時，外置氣-液熱交換器作為冷
凝器工作，熱泵機組內的內置熱交換器作為蒸發器工作；礦井回風源經擴散塔的
出風口排出，排出過程與外置氣-液熱交換器的制冷工質進行熱交換；制冷工質向
礦井回風源釋放熱量，冷凝，然后通過熱泵機組內的膨脹閥變成低溫低壓液體，
進入內置熱交換器的殼體內；進入殼體內的制冷工質向換熱管道內需要制冷的用
水源吸收熱量，然后再經過壓縮機變成高溫高壓的氣體，返回外置氣-液熱交換器，
繼續和進入外置氣-液熱交換器的礦井回風源不斷循環換熱；而內置熱交換器的換
熱管道內的水源釋放熱量后溫度降低，為用戶設備單元提供冷量；
上述兩種模式的轉變是通過切換系統中壓縮機上的換向閥，改變制冷工質的
流動方向而實現。