[发明专利]一种利用自然冷源蓄冰的系统和方法

说明书

技术领域

本发明提供一种利用自然冷源蓄冰的系统和方法，属于制冷技术领域。

背景技术

利用自然冷源蓄冰，是指在冬天天气温度低于水的冰点的地区，通过冷空气和水的热交换，使水结冰并储存起来，等到环境温度高时利用冰的熔解吸收热量来制冷。

申请号为CN201010033995.3的发明专利申请公开了一种采集和储存天然冷源的系统及方法，其缺点是①系统复杂，设备投资费用高；②盘管式制冰随着盘管外冰层厚度的增加制冰速度会越来越慢；③当蓄冰系统进行冷量输出后，冰融化的水如果要储存起来，储水罐的投资费用很高；如果白白流失，会造成水资源的浪费。

申请号为200820025931.7的发明专利申请公开了一种自然蓄冰制冰装置，其缺点是①蓄冰池进行冷量输出后，冰融化的水如果要储存起来，储水罐的投资费用很高；如果白白流失，会造成水资源的浪费；②随着热管外冰层厚度的增加制冰速度会越来越慢。

申请号为200510009971.3的发明专利申请公开了一种天然冰蓄冷空调，其缺点是①系统复杂，设备投资费用高；②冷量输出时，将冰从贮冰库取出，在冰处理室对冰进行破碎，投入融冰水池的过程，操作繁琐不方便，费时费力，运行成本高。

发明内容

本发明针对上述现有技术，解决的技术问题之一是蓄冰容器只有蓄冰和保温的功能，不作为冰融化后的储水容器，使蓄冰罐的制造成本降低很多；解决的技术问题之二是解决冰融化后的水的储存问题，避免水资源的浪费。解决的技术问题之三是系统设置和操作简单，以节省投资和人力。

为解决上述技术问题，本发明将蓄冰罐和地下水井组合在一起的方式利用自然冷源进行蓄冰。当冬季大气温度降至水的凝固点以下时，将地下水泵送到在蓄冰罐，逐层喷洒结冰，存贮冷量；其他季节通过冷能输出装置进行冷量输出时，蓄冰罐内存贮的冰融化成水，通过溢流口流回地下水井。蓄冰罐只有蓄冰和保温的功能，不作为储水罐，因此蓄冰罐的制造成本降低很多。冰融化成水后最终全部流回地下水井，不会造成水资源的浪费。

为保证蓄冰罐的侧壁不承受水压，罐上装有溢流回水管，溢流回水管离罐底的距离以底部的存水能满足冷能输出装置的要求即可。这样，溢流回水管以上的罐壁不承受水压，溢流回水管以下的罐壁只承受较小的水压。

冷能输出装置可以是盘管，安装在蓄冰罐底部，浸泡在水中，管内是冷水(或其他介质)强制循环。冷能输出装置也可以更简单，直接将蓄冰罐底部的存水泵送到需要制冷处，换热后温度升高的水回到蓄冰罐。

罐内蓄冰开始融化时，为了防止蓄冰罐底的冰融化后，罐内冰体重量作用在侧壁上对罐体侧壁造成损坏，必须保证与侧壁接触的冰首先融化。为解决这个问题，蓄冰罐的侧壁结构是以多个钢管作为立柱，钢板焊接在立柱上，钢板外敷保温层，钢管既作为侧壁的支撑也作为空气的流动通道。所有立柱的上管口和一个公共的通风母管连接，下管口也和一个公共的通风母管连接，上下两个通风母管各有一个或数个风门控制管内空气和外界大气之间的流动。冬天开始蓄冰时，打开立柱两端公共通风母管的风门并一直保持常开，通过立柱内空气的自然对流，保证侧壁温度和大气温度一致，并通过与侧壁焊接在一起的罐底钢板传热，使蓄冰罐底也保持较低温度，防止通过蓄冰罐的基础传来的地热使冰融化，为了尽量减少通过蓄冰罐的基础传来的地热，蓄冰罐的基础内有隔热结构。当大气温度高于水的凝固点时，通过自然或强制的通风，使与蓄冰罐侧壁接触的冰溶解，蓄冰罐内部的冰体与蓄冰罐的侧壁完全脱离后，关闭立柱两端公共通风母管的风门。

在蓄冰罐的顶部有空气流动通道，冬天蓄冰时，保证外界大气和蓄冰罐内空气的流通。可以将蓄冰罐的顶作成活动的形式，蓄冰时将其打开，利用空气的自然对流来换热。为了强化水与大气的换热，也可以采取强制通风，在蓄冰罐的顶部中心装一个通风机，四周有一些均匀分布的通风口；通风机的风道和通风口都有可开启或关闭的风门，蓄冰结束后关闭。

本发明的有益效果是提供了一种利用自然冷源蓄冰的系统和方法，特点是投资相对较低，不会造成水资源的浪费；系统简单，操作方便，运行费用少。

因为储水罐的侧壁要承受水的压力，壁厚要根据下面的公式来计算：