專利名稱：一種利用自然冷源蓄冰的系統和方法
技術領域：
本發明提供一種利用自然冷源蓄冰的系統和方法，屬于制冷技術領域。
背景技術：
利用自然冷源蓄冰，是指在冬天天氣溫度低于水的冰點的地區，通過冷空氣和水的熱交換，使水結冰并儲存起來，等到環境溫度高時利用冰的熔解吸收熱量來制冷。申請號為CN201010033995. 3的發明專利申請公開了一種采集和儲存天然冷源的系統及方法，其缺點是①系統復雜，設備投資費用高；②盤管式制冰隨著盤管外冰層厚度的增加制冰速度會越來越慢；③當蓄冰系統進行冷量輸出后，冰融化的水如果要儲存起來，儲水罐的投資費用很高；如果白白流失，會造成水資源的浪費。申請號為200820025931. 7的發明專利申請公開了一種自然蓄冰制冰裝置，其缺點是①蓄冰池進行冷量輸出后，冰融化的水如果要儲存起來，儲水罐的投資費用很高；如果白白流失，會造成水資源的浪費；②隨著熱管外冰層厚度的增加制冰速度會越來越慢。申請號為200510009971. 3的發明專利申請公開了一種天然冰蓄冷空調，其缺點是①系統復雜，設備投資費用高；②冷量輸出時，將冰從貯冰庫取出，在冰處理室對冰進行破碎，投入融冰水池的過程，操作繁瑣不方便，費時費力，運行成本高。

發明內容
本發明針對上述現有技術，解決的技術問題之一是蓄冰容器只有蓄冰和保溫的功能，不作為冰融化后的儲水容器，使蓄冰罐的制造成本降低很多；解決的技術問題之二是解決冰融化后的水的儲存問題，避免水資源的浪費。解決的技術問題之三是系統設置和操作簡單，以節省投資和人力。為解決上述技術問題，本發明將蓄冰罐和地下水井組合在一起的方式利用自然冷源進行蓄冰。當冬季大氣溫度降至水的凝固點以下時，將地下水泵送到在蓄冰罐，逐層噴灑結冰，存貯冷量；其他季節通過冷能輸出裝置進行冷量輸出時，蓄冰罐內存貯的冰融化成水，通過溢流口流回地下水井。蓄冰罐只有蓄冰和保溫的功能，不作為儲水罐，因此蓄冰罐的制造成本降低很多。冰融化成水后最終全部流回地下水井，不會造成水資源的浪費。為保證蓄冰罐的側壁不承受水壓，罐上裝有溢流回水管，溢流回水管離罐底的距離以底部的存水能滿足冷能輸出裝置的要求即可。這樣，溢流回水管以上的罐壁不承受水壓，溢流回水管以下的罐壁只承受較小的水壓。冷能輸出裝置可以是盤管，安裝在蓄冰罐底部，浸泡在水中，管內是冷水(或其他介質)強制循環。冷能輸出裝置也可以更簡單，直接將蓄冰罐底部的存水泵送到需要制冷處，換熱后溫度升高的水回到蓄冰罐。罐內蓄冰開始融化時，為了防止蓄冰罐底的冰融化后，罐內冰體重量作用在側壁上對罐體側壁造成損壞，必須保證與側壁接觸的冰首先融化。為解決這個問題，蓄冰罐的側壁結構是以多個鋼管作為立柱，鋼板焊接在立柱上，鋼板外敷保溫層，鋼管既作為側壁的支撐也作為空氣的流動通道。所有立柱的上管口和一個公共的通風母管連接，下管口也和一個公共的通風母管連接，上下兩個通風母管各有一個或數個風門控制管內空氣和外界大氣之間的流動。冬天開始蓄冰時，打開立柱兩端公共通風母管的風門并一直保持常開，通過立柱內空氣的自然對流，保證側壁溫度和大氣溫度一致，并通過與側壁焊接在一起的罐底鋼板傳熱，使蓄冰罐底也保持較低溫度，防止通過蓄冰罐的基礎傳來的地熱使冰融化，為了盡量減少通過蓄冰罐的基礎傳來的地熱，蓄冰罐的基礎內有隔熱結構。當大氣溫度高于水的凝固點時，通過自然或強制的通風，使與蓄冰罐側壁接觸的冰溶解，蓄冰罐內部的冰體與蓄冰罐的側壁完全脫離后，關閉立柱兩端公共通風母管的風門。在蓄冰罐的頂部有空氣流動通道，冬天蓄冰時，保證外界大氣和蓄冰罐內空氣的流通。可以將蓄冰罐的頂作成活動的形式，蓄冰時將其打開，利用空氣的自然對流來換熱。為了強化水與大氣的換熱，也可以采取強制通風，在蓄冰罐的頂部中心裝一個通風機，四周有一些均勻分布的通風口 ；通風機的風道和通風口都有可開啟或關閉的風門，蓄冰結束后關閉。本發明的有益效果是提供了一種利用自然冷源蓄冰的系統和方法，特點是投資相對較低，不會造成水資源的浪費；系統簡單，操作方便，運行費用少。因為儲水罐的側壁要承受水的壓力，壁厚要根據下面的公式來計算
權利要求
1.一種利用自然冷源蓄冰系統，其特征在于，由蓄冰罐(1)、蓄冰罐(1)頂部的空氣流動通道(2)、蓄冰罐(1)里面靠近頂部的噴水裝置(3)、地下水井(4)、水泵(5)、泵水管道(6)、蓄冰罐⑴的溢流回水管(7)組成；水泵(5)吸入口在地下水井⑷的水面以下，出口通過泵水管道(6)和噴水裝置(3)連接；溢流回水管(7)離罐底的距離以底部的存水能滿足冷能輸出裝置的要求即可，溢流回水管(7)通到地下水井(4)內。
2.根據權利要求1所述的一種利用自然冷源蓄冰系統，其特征在于，所述蓄冰罐(I)的側壁結構是以多個鋼管作為立柱(8)，鋼板焊接在立柱上，鋼板外敷保溫層；所有立柱(8)的上管口和一個公共的通風母管連接，下管口也和一個公共的通風母管連接，上下兩個通風母管各有一個或數個風門(9)控制管內空氣和外界大氣之間的流動。
3.根據權利要求2所述的一種利用自然冷源蓄冰系統，其特征在于，所述蓄冰罐(I)底部是鋼板，和側壁焊接在一起；畜冰罐(1)的基礎內有隔熱結構。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種利用自然冷源蓄冰系統，其特征在于，所述蓄冰罐(1的頂部的空氣流動通道(2)是蓄冰罐(1)的頂部中心有一個通風機(10)，四周有一些均勻分布的通風口(11);通風機(10)的風道和通風口(11)都有可開啟或關閉的風門。
5.一種使用權利要求1所述系統蓄冰的方法，其特征在于，主要包括以下步驟當冬季大氣溫度降至水的凝固點以下時，將溢流回水管(7)上的閥門關閉或管口堵住，啟動水泵(5)，將水打到蓄冰罐(I1頂部的噴水裝置(3)，水噴到蓄冰罐(1)內部，與冷空氣進行熱交換變成冰，在蓄冰罐(1)內逐層結冰，存貯冷量；其他季節通過冷能輸出裝置進行冷量輸出時，蓄冰罐(1)內存貯的冰融化成水，多余的水通過溢流回水管(7)流出；蓄冰工作完成后，將溢流回水管(7)上的閥門打開或管口堵塞物去掉。
6.一種使用權利要求2或3所述系統蓄冰的方法，其特征在于，主要包括以下步驟當冬季大氣溫度降至水的凝固點以下時，將溢流回水管(7)上的閥門關閉或管口堵住，打開立柱(8)兩端公共通風母管的風門(9)，啟動水泵(5)，將水打到蓄冰罐()頂部的噴水裝置(3)，水噴到蓄冰罐⑴內部，與冷空氣進行熱交換變成冰，在蓄冰罐⑴內逐層結冰，存貯冷量；其他季節通過冷能輸出裝置進行冷量輸出時，蓄冰罐(I)內存貯的冰融化成水，多余的水通過溢流回水管(7)流出；蓄冰工作完成后，蓄冰工作完成后，將溢流回水管(7)上的閥門打開或管口堵塞物去掉；當大氣溫度高于水的凝固點時，確認立柱(8)兩端公共通風母管的風門(9)處于開啟狀態，通過自然或強制的通風，使與蓄冰罐(1)側壁接觸的冰溶解脫離，蓄冰罐(1)內部的冰體與蓄冰罐(1)的側壁完全脫離后關閉立柱(8)兩端公共通風母管的風門(9)。
7.一種使用權利要求4所述系統蓄冰的方法，其特征在于，主要包括以下步驟當冬季大氣溫度降至水的凝固點以下時，將溢流回水管(7)上的閥門關閉或管口堵住，開啟蓄冰罐(1)的頂部中心的通風機(10)風道和通風口(11)的風門；啟動通風機(10)，啟動水泵(5)，將水打到蓄冰罐(1)頂部的噴水裝置(3)，水噴到蓄冰罐(1)內部，與冷空氣進行熱交換變成冰，在蓄冰罐(1)內逐層結冰，存貯冷量；蓄冰工作完成后，將溢流回水管(7)上的閥門打開或管口堵塞物去掉；關閉蓄冰罐(1頂部中心的通風機(10)風道和通風口(11)的風門；其他季節通過冷能輸出裝置進行冷量輸出時，蓄冰罐(1)內存貯的冰融化成水，多余的水通過溢流回水管(7)流出； 或者是，當冬季大氣溫度降至水的凝固點以下時，將溢流回水管(7)上的閥門關閉或管口堵住，打開立柱(8)兩端公共通風母管的風門(9)，開啟蓄冰罐(I)的頂部中心的通風機(10)風道和通風口(11)的風門；啟動通風機(10)，啟動水泵(5)，將水打到蓄冰罐(I)頂部的噴水裝置(3)，水噴到蓄冰罐(I)內部，與冷空氣進行熱交換變成冰，在蓄冰罐(I)內逐層結冰，存貯冷量；蓄冰工作完成后，將溢流回水管(7)上的閥門打開或管口堵塞物去掉；關閉蓄冰罐(I)頂部中心的通風機(10)風道和通風口(11)的風門；其他季節通過冷能輸出裝置 行冷量輸出時，蓄冰罐(I)內存貯的冰融化成水，多余的水通過溢流回水管(7)流出；當大氣溫度高于水的凝固點時，確認立柱(8)兩端公共通風母管的風門(9)處于開啟狀態，通過自然或強制的通風，使與蓄冰罐⑴側壁接觸的冰溶解脫離，蓄冰罐⑴內部的冰體與蓄冰罐(I)的側壁完全脫離后關閉立柱(8)兩端公共通風母管的風門(9)。
全文摘要
本發明公開了一種利用自然冷源蓄冰的系統和方法，由蓄冰罐(1)、蓄冰罐(1)頂部的空氣流動通道(2)、蓄冰罐(1)里面靠近頂部的噴水裝置(3)、地下水井(4)、水泵(5)、泵水管道(6)、蓄冰罐(1)的溢流回水管(7)組成；水泵(5)吸入口在地下水井(4)的水面以下，出口通過泵水管道(6)和噴水裝置(3)連接；溢流回水管(7)離罐底的距離以底部的存水能滿足冷能輸出裝置的要求即可，溢流回水管(7)通到地下水井(4)內。當冬季大氣溫度降至水的凝固點以下時，將溢流回水管(7)上的閥門關閉或管口堵住，啟動水泵(5)，將水打到蓄冰罐(1)頂部的噴水裝置(3)，水噴到蓄冰罐(1)內部，與冷空氣進行熱交換變成冰，在蓄冰罐(1)內逐層結冰，存貯冷量；其他季節通過冷能輸出裝置進行冷量輸出時，蓄冰罐(1)內存貯的冰融化成水，多余的水通過溢流回水管(7)流出；蓄冰工作完成后，將溢流回水管(7)上的閥門打開或管口堵塞物去掉。
文檔編號F25C1/02GK103033010SQ20111031635
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月5日 優先權日2011年10月5日
發明者陳大兵 申請人:陳大兵