在煤炭開采的安全生產鏈條中，井筒環境控制始終是關鍵一環 —— 冬季需嚴防井筒結冰引發提升系統故障，夏季要緩解高溫熱害保障井下作業安全。傳統模式下，煤礦往往需分別配置供暖與制冷設備，不僅造成設備重復投資，更存在能耗高、切換繁瑣等痛點。如今，依托水源熱泵核心技術與余熱資源整合創新，礦井供暖設備實現 “冬季防凍、夏季降溫” 的一機雙效突破，正重塑煤礦井筒環境控制的綠色生態。

這一突破性設備的核心在于水源熱泵技術與多源余熱利用的深度耦合，通過 “低品位熱能轉移” 原理實現能量的高效轉化與雙向利用。其技術邏輯的關鍵在于以礦井自身產生的穩定資源為能量載體，擺脫對傳統燃煤、燃油等外源能源的依賴。

冬季供暖模式下，系統化身 “熱能提取站”，精準捕獲礦井中天然存在的多元余熱資源。無論是溫度恒定在 19℃-42℃的礦井排水，還是風井排放的 27℃-28℃高濕乏風，亦或是壓風機運行中 80% 輸出功率轉化的廢熱，都能通過熱泵機組完成能量升級。以礦井排水為例，經旋流除沙器和電子水處理儀凈化后，水流進入熱泵蒸發器與制冷劑完成熱交換，通過壓縮機做功實現熱能轉移，最終制取 45℃-55℃的高溫熱水，再經工業熱風器等末端設備加熱進風流，確保井筒溫度穩定在 2℃以上，徹底杜絕結冰風險。在陜北某礦區測試中，室外 - 10℃環境下，該系統可將井口風溫提升至 4.5℃，完全滿足《煤礦安全規程》要求。

夏季制冷模式則開啟 “熱量搬運” 模式，通過系統逆向運行實現降溫功能。此時礦井水成為天然散熱介質，制冷劑在蒸發器中吸收循環水中的熱量汽化，經壓縮后在冷凝器中向礦井水釋放熱量，最終制取 7℃-14℃的低溫冷媒水。這些冷水通過原有送風管道輸送至井口及井下工作面，既能降低進風流溫度，又能直接緩解深井高溫熱害。陜西陜煤西卓煤礦的實踐顯示，該系統可將井下工作面溫度嚴格控制在 26℃以下，讓 “盛夏井下涼爽如春” 成為現實。

這種 “一機雙效” 模式的突破，不僅是設備功能的整合，更是煤礦能源利用體系的系統性革新，其價值體現在經濟、環保、安全等多重維度。

在經濟性上，設備復用與余熱利用實現雙重成本節約。傳統模式下需分別建設供暖鍋爐與制冷機房，而新系統通過母管制連接與智能切換設計，一套設備即可滿足四季需求。西卓煤礦項目通過這種設計，直接節省設備投資約 2000 余萬元，且年運行費用僅為燃氣鍋爐的 1/3、電鍋爐的 1/5，預計 3 至 5 年即可收回投資成本。同時，余熱資源的充分利用大幅降低能源消耗，該礦 2023-2024 供暖季僅消耗電能 757 萬千瓦時，相較傳統燃煤鍋爐減少標準煤消耗近千噸。

環保效益同樣顯著，從源頭上切斷污染排放。隨著燃煤鍋爐的淘汰，煤礦徹底告別了二氧化硫、氮氧化物等污染物排放。數據顯示，西卓煤礦項目投用三年來累計節約標準煤 10000 余噸，單供暖季即可減少二氧化碳排放 7360 噸、二氧化硫 31.58 噸。此外，系統采用的噴淋式回風換熱器在回收熱量的同時，還能凈化空氣中的粉塵并降低主扇噪音近 30dB，實現了 “煙囪拆除、空氣變清” 的生態改善。

在系統可靠性與運維便捷性上，創新設計同樣亮點突出。通過板式換熱器實現礦井水與熱泵機組的物理隔絕，有效避免了水體雜質造成的設備堵塞與腐蝕；礦井涌水量穩定、水溫恒定的特性，為機組持續運行提供了保障。更重要的是，自主研發的 “能量管家” 智能平臺實現了全自動化控制，能根據室外溫度、井下負荷等參數自動切換運行模式，集控室可實時監控系統狀態并生成數據報表，真正實現 “無人值守、精準調控”。

目前，這種 “一機雙效” 設備已在多個礦區實現穩定運行，形成了可復制的應用范本。在陜西陜煤澄合礦業西卓煤礦，國內首個冬季供暖與井下降溫一體化項目已連續三年無故障運行，其構建的 “礦井回風 + 排水 + 空壓機” 多元余熱回收網絡，每年可回收熱能約 57600 吉焦，相當于節省標準煤近 2000 噸。

在濟寧能源陽城煤電，副井口加裝的一體化機組通過連接地面制冷機房，實現了冷水與熱水的按需供應，不僅優化了井口溫度，更帶動井下局部氣候改善，得到職工廣泛認可。而某大型礦區通過建設 6 座水源熱泵機房，配置高壓離心機組與低壓螺桿機組的組合方案，既滿足了三座井筒的防凍需求，又兼顧了職工浴室供熱與辦公區空調負荷，實現了全場景能源優化。

從技術突破到實踐驗證，礦井供暖設備的 “一機雙效” 創新，不僅破解了傳統煤礦冬夏環境控制的能耗困局，更以 “變廢為寶” 的能源利用邏輯，為煤炭行業綠色轉型提供了兼具經濟效益與生態價值的解決方案。隨著智能化調控與余熱回收技術的持續升級，這類設備將成為煤礦安全高效生產的標配，推動 “黑色煤炭” 向 “綠色礦業” 的深度轉型。