一种半导体制冷的隧道通风系统论文和设计

全文摘要

本实用新型提供一种半导体制冷的隧道通风系统。所述通风系统包括制冷系统和连接制冷系统与盾构机最后一节台车的空气交换管道，所述空气交换管道是由刚性风管和柔性风筒组成，其柔性风筒一端伸入盾构机最后一节台车内，另一端延伸至盾构洞口处；所述制冷系统包括轴流风机和半导体制冷器，所述轴流风机的出风口通过刚性风管与延伸到盾构洞口处的柔性风筒连通，所述半导体制冷器安装在轴流风机与刚性风管连接部位，并置于轴流风机的风叶前。本实用新型能够通过提供较冷的空气，进行洞内换气和降低空气热量，来达到良好的降温的效果以及改善隧道内空气质量，提高施工，利用半导体制冷，提高了制冷速度，及加快了散热的速度。

主设计要求

1.一种半导体制冷的隧道通风系统，其特征在于：所述通风系统包括制冷系统和连接制冷系统与盾构机最后一节台车(5)的空气交换管道，所述空气交换管道是由刚性风管(3)和柔性风筒(4)组成，其柔性风筒(4)一端伸入盾构机最后一节台车(5)内，另一端延伸至盾构洞口(10-1)处；所述制冷系统包括轴流风机(1)和半导体制冷器(2)，所述轴流风机(1)的出风口通过刚性风管(3)与延伸到盾构洞口(10-1)处的柔性风筒(4)连通，所述半导体制冷器(2)安装在轴流风机(1)与刚性风管(3)连接部位，并置于轴流风机(1)的风叶前。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种半导体制冷的隧道通风系统，其特征在于：所述通风系统还包括自动检测系统、供电箱(11)和控制箱(12)，所述自动检测系统包括设置在靠近盾体(7)的第一节台车(6)内的温控传感器(8)和气体检测器(9)，所述温控传感器(8)和气体检测器(9)的信号输出端与控制箱(12)的信号输入端连接，控制箱(12)的信号输出的端分别与轴流风机(1)和半导体制冷器(2)的控制端连接；所述供电箱(11)连接外部输电箱，给轴流风机(1)、半导体制冷器(2)和控制箱(12)供电。

3.根据权利要求1或2一种半导体制冷的隧道通风系统，其特征在于：所述半导体制冷器(2)由多个半导体制冷片组成，所述轴流风机(1)设有多个风叶，多个半导体制冷片均匀前置于轴流风机(1)的风叶前，且单个半导体制冷片和单个风叶由控制箱(12)独立控制。

4.根据权利要求1或2一种半导体制冷的隧道通风系统，其特征在于：所述柔性风筒(4)是包括多节柔性风筒，多节柔性风筒之间通过拉链密封连接，第一节柔性风筒套设在刚性风管(3)的出风口，并与刚性风管(3)密封连接，最后一节柔性风筒从盾构机最后一节台车(5)的刚性风口伸入台车内2～3米，并通过螺栓与刚性风口固定连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及隧道施工技术领域，具体是使用半导体制冷在隧道施工时进行降温的一种半导体制冷的隧道通风系统。

背景技术

随着人们对城市基础建设的需求越来越强烈，地下空间、交通隧道的开发与利用已经成为不可缺少的一部分。隧道施工时，隧道内空气流通差，各种不确定性气体都有可能产生，而且隧道支护及衬砌混凝土释放出的水化热、机械作业散发出的热量以及地热产生的升温，再加上隧道内空间狭小，使隧道洞内温度很高，隧道作业往往是在高温环境。

为了降低洞内温度，使洞内施工能正常进行，一般采用通风强制向隧道内送进自然风，并根据需要在洞内设置排风机，向洞外排出热空气，形成循环风，用以达到降低洞内温度。但是针对盾构施工，传统的降温措施是在洞口采用轴流风机，通过一系列的刚性风管和柔性风筒布将洞外的空气输送至盾构机最后一节台车，并没有将盾构机产生的热量进行降低。特别是在城市的高温季节，严重降低了工人在隧道内的施工效率，制约了施工进度。

也有在在洞内作业面附近放置冰块，该方法虽能有效地降低洞内环境温度，但冰块吸热融化后会产生浓厚的水雾，水雾弥漫在洞内导致洞内施工无法正常进行，同时洞内弥漫的水雾还容易引发洞内用电设备跳闸，严重影响到了洞内用电设备的安全，而且冰块属于消耗品，需要人工添加，费时费力。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种半导体制冷的隧道通风系统，该通风系统可以解决隧道内空气质量不佳以及有效换气量不足、热量累积导致隧道内气温过高的问题，提升工人施工舒适性，提高施工进度。

上述问题，本实用新型提供的技术方案：所述一种半导体制冷的隧道通风系统，其特征在于：所述通风系统包括制冷系统和连接制冷系统与盾构机最后一节台车的空气交换管道，所述空气交换管道是由刚性风管和柔性风筒组成，其柔性风筒一端伸入盾构机最后一节台车内，另一端延伸至盾构洞口处；所述制冷系统包括轴流风机和半导体制冷器，所述轴流风机的出风口通过刚性风管与延伸到盾构洞口处的柔性风筒连通，所述半导体制冷器安装在轴流风机与刚性风管连接部位，并置于轴流风机的风叶前。

本实用新型提供的技术方案：所述通风系统还包括自动检测系统、供电箱和控制箱，所述自动检测系统包括设置在靠近盾体的第一节台车内的温控传感器和气体检测器，所述温控传感器和气体检测器的信号输出端与控制箱的信号输入端连接，控制箱的信号输出的端分别与轴流风机和半导体制冷器的控制端连接；所述供电箱连接外部输电箱，给轴流风机、半导体制冷器和控制箱供电。

本实用新型提供的技术方案：所述半导体制冷器由多个半导体制冷片组成，所述轴流风机设有多个风叶，半导体制冷片均匀前置于轴流风机的风叶前，且单个半导体制冷片和单个风叶由控制箱独立控制。

本实用新型提供的技术方案：所述柔性风筒是包括多节柔性风筒，多节柔性风筒之间通过拉链密封连接，第一节柔性风筒套设在刚性风管的出风口，并与刚性风管密封连接，最后一节柔性风筒从盾构机最后一节台车的刚性风口伸入台车内2～3米，并通过螺栓与刚性风口固定连接。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的通风系统通过提供较冷的空气，进行洞内换气和降低空气热量，来达到良好的降温的效果以及改善隧道内空气质量，提高施工进度。

2、本实用新型利用半导体制冷，提高了制冷速度，及加快了散热的速度，且半导体制冷器构造小巧简洁，使该系统简易，安装简单、实用便捷，可用于场地小，条件有限的工作环境，适用性广。

3.本实用新型利用无线温控传感器和气体检测器自动检测洞内气温及空气质量，并进行反馈，控制箱根据反馈结果提供相应的电路通断，智能化程度高，节能环保。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的控制原理图；

图3是本实用新型半导体制冷器的制冷的原理图。

图中：1—轴流风机，2—半导体制冷器，3—刚性风管，4—柔性风筒，5—最后一节台车，6—第一节台车，7—盾体，8—温控传感器，9—气体检测器，10—隧道，11—供电箱，12—控制箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。实施例具体如图1所示，因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例提供的一种半导体制冷的隧道通风系统，包括制冷系统和连接制冷系统与盾构机最后一节台车5的空气交换管道，所述空气交换管道是由刚性风管3和柔性风筒4组成，所述柔性风筒4是包括多节柔性风筒，多节柔性风筒之间通过拉链密封连接，第一节柔性风筒的进风口置于盾构洞口10-1处，最后一节柔性风筒从盾构机最后一节台车5的刚性风口伸入台车内2～3米，并通过螺栓与刚性风口固定连接。所述制冷系统包括轴流风机1和半导体制冷器2，所述轴流风机1的出风口通过刚性风管3与延伸到盾构洞口10-1处的第一节柔性风筒4进风口连通，柔性风筒套设在刚性风管3的出风口，并与刚性风管3密封连接，其连接可以通过螺栓连接。

本实用新型所述半导体制冷器2由多个半导体制冷片组成，半导体制冷器2安装在轴流风机1与刚性风管3连接部位，多个半导体制冷片均匀前置于轴流风机1的风叶前；所述轴流风机1设有多个风叶，多个风叶成轴向等距分布，类似多个轴流风机串联，且单个半导体制冷片和单个风叶由控制箱12独立控制。本实用新型的半导体制冷片机理：半导体制冷是利用帕尔贴效应进行制冷的，根据半导体材料的热电能量转换特性在其冷热端分别进行吸热和放热，半导体制冷的原理如图3所示。它由P型半导体、N型半导体和金属板构成，两端加载电压后，P型半导体的空穴由正极流向负极，金属板的空穴进入P型半导体时势能变大，越过势垒吸热、金属板变冷；P型半导体中的空穴进入金属板时势能变小，放出热量，金属板变热。N型半导体载流子为电子，热量传递同理可知。当直流电通过两种不同材料半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸热和放热。通过采取调节输入电压的方式改变电流的大小，即可改变放热和吸热的大小。

如图1和图2所示，本实用新型所述通风系统还包括自动检测系统、供电箱11和控制箱12，所述自动检测系统包括设置在靠近盾体7的第一节台车6内的温控传感器8和气体检测器9，所述温控传感器8和气体检测器9的信号输出端与控制箱12的信号输入端连接，控制箱12的信号输出的端分别与轴流风机1和半导体制冷器2的控制端连接；所述供电箱11连接外部输电箱，给轴流风机1、半导体制冷器2和控制箱12供电。本实用新型温控传感器8自动检测隧道10内温度，气体检测器自动检测隧道10内各种气体含量，温控传感器和气体检测器将检测结果实时反馈给控制箱12。控制箱12根据温控传感器8和气体检测器9实时检测的反馈结果，智能启停轴流风机1风叶数量和半导体制冷器2片状单元数量，需要更大换气量就需要启动更多的风叶，同理，需要更好的制冷效果就需要启动更多的半导体制冷器2片状单元，需要工作的数量可以根据实际情况来启停，当需要全负荷工作时，启动所有轴流风机1风叶和半导体制冷器2片状单元。具体轴流风机1风叶数量和半导体制冷器2片状单元数量根据隧道所需最大负载来决定。

本实用新型具体使用时，其柔性风筒4六米一节，柔性风筒4连接洞口的刚性风管3和最后一节台车即五号台车，随着盾构机向前推进，五号台车向前行走，柔性风筒4一节一节补充，隧道10外的新鲜空气通过轴流风机1、半导体制冷器2、刚性风管3、柔性风管4与隧道10内湿热空气进行交换。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

一种半导体制冷的隧道通风系统论文和设计

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主设计要求

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