在煤炭开采的安全生产链条中，井筒环境控制始终是关键一环 —— 冬季需严防井筒结冰引发提升系统故障，夏季要缓解高温热害保障井下作业安全。传统模式下，煤矿往往需分别配置供暖与制冷设备，不仅造成设备重复投资，更存在能耗高、切换繁琐等痛点。如今，依托水源热泵核心技术与余热资源整合创新，矿井供暖设备实现 “冬季防冻、夏季降温” 的一机双效突破，正重塑煤矿井筒环境控制的绿色生态。

这一突破性设备的核心在于水源热泵技术与多源余热利用的深度耦合，通过 “低品位热能转移” 原理实现能量的高效转化与双向利用。其技术逻辑的关键在于以矿井自身产生的稳定资源为能量载体，摆脱对传统燃煤、燃油等外源能源的依赖。

冬季供暖模式下，系统化身 “热能提取站”，精准捕获矿井中天然存在的多元余热资源。无论是温度恒定在 19℃-42℃的矿井排水，还是风井排放的 27℃-28℃高湿乏风，亦或是压风机运行中 80% 输出功率转化的废热，都能通过热泵机组完成能量升级。以矿井排水为例，经旋流除沙器和电子水处理仪净化后，水流进入热泵蒸发器与制冷剂完成热交换，通过压缩机做功实现热能转移，最终制取 45℃-55℃的高温热水，再经工业热风器等末端设备加热进风流，确保井筒温度稳定在 2℃以上，彻底杜绝结冰风险。在陕北某矿区测试中，室外 - 10℃环境下，该系统可将井口风温提升至 4.5℃，完全满足《煤矿安全规程》要求。

夏季制冷模式则开启 “热量搬运” 模式，通过系统逆向运行实现降温功能。此时矿井水成为天然散热介质，制冷剂在蒸发器中吸收循环水中的热量汽化，经压缩后在冷凝器中向矿井水释放热量，最终制取 7℃-14℃的低温冷媒水。这些冷水通过原有送风管道输送至井口及井下工作面，既能降低进风流温度，又能直接缓解深井高温热害。陕西陕煤西卓煤矿的实践显示，该系统可将井下工作面温度严格控制在 26℃以下，让 “盛夏井下凉爽如春” 成为现实。

这种 “一机双效” 模式的突破，不仅是设备功能的整合，更是煤矿能源利用体系的系统性革新，其价值体现在经济、环保、安全等多重维度。

在经济性上，设备复用与余热利用实现双重成本节约。传统模式下需分别建设供暖锅炉与制冷机房，而新系统通过母管制连接与智能切换设计，一套设备即可满足四季需求。西卓煤矿项目通过这种设计，直接节省设备投资约 2000 余万元，且年运行费用仅为燃气锅炉的 1/3、电锅炉的 1/5，预计 3 至 5 年即可收回投资成本。同时，余热资源的充分利用大幅降低能源消耗，该矿 2023-2024 供暖季仅消耗电能 757 万千瓦时，相较传统燃煤锅炉减少标准煤消耗近千吨。

环保效益同样显著，从源头上切断污染排放。随着燃煤锅炉的淘汰，煤矿彻底告别了二氧化硫、氮氧化物等污染物排放。数据显示，西卓煤矿项目投用三年来累计节约标准煤 10000 余吨，单供暖季即可减少二氧化碳排放 7360 吨、二氧化硫 31.58 吨。此外，系统采用的喷淋式回风换热器在回收热量的同时，还能净化空气中的粉尘并降低主扇噪音近 30dB，实现了 “烟囱拆除、空气变清” 的生态改善。

在系统可靠性与运维便捷性上，创新设计同样亮点突出。通过板式换热器实现矿井水与热泵机组的物理隔绝，有效避免了水体杂质造成的设备堵塞与腐蚀；矿井涌水量稳定、水温恒定的特性，为机组持续运行提供了保障。更重要的是，自主研发的 “能量管家” 智能平台实现了全自动化控制，能根据室外温度、井下负荷等参数自动切换运行模式，集控室可实时监控系统状态并生成数据报表，真正实现 “无人值守、精准调控”。

目前，这种 “一机双效” 设备已在多个矿区实现稳定运行，形成了可复制的应用范本。在陕西陕煤澄合矿业西卓煤矿，国内首个冬季供暖与井下降温一体化项目已连续三年无故障运行，其构建的 “矿井回风 + 排水 + 空压机” 多元余热回收网络，每年可回收热能约 57600 吉焦，相当于节省标准煤近 2000 吨。

在济宁能源阳城煤电，副井口加装的一体化机组通过连接地面制冷机房，实现了冷水与热水的按需供应，不仅优化了井口温度，更带动井下局部气候改善，得到职工广泛认可。而某大型矿区通过建设 6 座水源热泵机房，配置高压离心机组与低压螺杆机组的组合方案，既满足了三座井筒的防冻需求，又兼顾了职工浴室供热与办公区空调负荷，实现了全场景能源优化。

从技术突破到实践验证，矿井供暖设备的 “一机双效” 创新，不仅破解了传统煤矿冬夏环境控制的能耗困局，更以 “变废为宝” 的能源利用逻辑，为煤炭行业绿色转型提供了兼具经济效益与生态价值的解决方案。随着智能化调控与余热回收技术的持续升级，这类设备将成为煤矿安全高效生产的标配，推动 “黑色煤炭” 向 “绿色矿业” 的深度转型。