專利名稱：冰能制冷系統(tǒng)及其開(kāi)發(fā)冰能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)發(fā)利用冰能的制冷系統(tǒng)及開(kāi)發(fā)冰能的方法，特別是用于空調(diào)和冷藏的制冷系統(tǒng)。
現(xiàn)有能源以煤，石油，天然氣等燃料為主，另外還有水能，核能，風(fēng)能，太陽(yáng)能，潮汐能，波浪能，地?zé)崮埽蜕锬艿?。這些能源中，煤，石油，天然氣等傳統(tǒng)能源，儲(chǔ)量有限，在一兩百年內(nèi)就可能用光，所以開(kāi)發(fā)利用新能源意義重大。
現(xiàn)有制冷系統(tǒng)主要有以下兩類第一類是以電為動(dòng)力，利用機(jī)械制冷原理，實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)在普遍使用的家用冰箱空調(diào)就屬于這一類。它利用電動(dòng)壓縮機(jī)把氣態(tài)制冷劑壓縮，使其在高壓下凝成液態(tài)，并放出熱量，通過(guò)散熱器把熱量散發(fā)到外部環(huán)境中，同時(shí)把液態(tài)制冷劑送到蒸發(fā)器，使其在低壓下汽化，吸收熱量，實(shí)現(xiàn)制冷目的。
這類制冷系統(tǒng)體積小，獨(dú)立性強(qiáng)，但存在以下問(wèn)題一是用電時(shí)令性強(qiáng)。在中國(guó)的大部分城市，夏季的白天大約有一半的電力是用于空調(diào)，到了晚上，電廠卻又只得在低負(fù)荷下運(yùn)行，火力發(fā)電機(jī)組大約會(huì)造成20％的燃料浪費(fèi)。夏季一過(guò)，只得停掉多余的發(fā)電機(jī)組，引起設(shè)備腐蝕，大幅度縮短壽命；二是中國(guó)人均發(fā)電裝機(jī)容量只有0.21千瓦，為了滿足迅速增長(zhǎng)的空調(diào)制冷需要，國(guó)家必須大力投資發(fā)電廠及輸電網(wǎng)。但是，火力發(fā)電廠建設(shè)費(fèi)每千瓦約需6000元人民幣，電網(wǎng)建設(shè)費(fèi)每千瓦約需2000元人民幣。這對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)；三是它用氟利昂做制冷劑，對(duì)臭氧層造成嚴(yán)重破壞，給人類和整個(gè)大自然帶來(lái)很大危害。
第二類是以燃料為動(dòng)力，利用吸收制冷原理，實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)有的各種大型中央空調(diào)，象“遠(yuǎn)大直燃機(jī)”就屬于這一類。它用吸收劑吸收制冷劑的蒸汽，使制冷劑不斷蒸發(fā)，吸收熱量，實(shí)現(xiàn)制冷目的。其中吸收了一定制冷劑的吸收劑被送到加熱器，使制冷劑蒸發(fā)與吸收劑分離，分離后的制冷劑經(jīng)冷凝送回蒸發(fā)器，吸收劑送回吸收器，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
不管是電制冷機(jī)還是直燃機(jī)，都存在以下三個(gè)弊端一是如果電制冷機(jī)所耗能量以燃料在火電廠燃燒時(shí)算，直燃機(jī)以實(shí)際所耗燃料算，它們每搬移一千瓦時(shí)的熱量，就要消耗大約一千瓦時(shí)的能量，并以熱量的形式釋放到環(huán)境中，形成兩千瓦時(shí)的熱量排放。以致于造成熱污染，使人們熱上加熱；
二是它們的運(yùn)行都要造成燃料的消耗，二氧化碳的排放和不同程度的大氣污染；三是空調(diào)制冷設(shè)備造價(jià)高，運(yùn)行費(fèi)用高。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是為人們提供一種以冰能為能源的制冷系統(tǒng)，特別是空調(diào)系統(tǒng)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是為人們提供一種開(kāi)發(fā)利用冰能的方法。
本發(fā)明提供了一種以冰能為能源的制冷系統(tǒng)，包括在地下建造的用于儲(chǔ)冰的冰池，為冰池提供冰的制冰裝置，和對(duì)冰進(jìn)行利用的利用裝置。
其中，冰池包括在地下建造的外池，在外池內(nèi)建造的內(nèi)池，外池與內(nèi)池之間的保溫材料，以及覆蓋池口的保溫材料。制冰裝置一般是涼冰塔，包括塔架，架上平掛的用于在其上結(jié)冰的網(wǎng)，向網(wǎng)上灑水的淋灑裝置，把冰池底的水送到淋灑裝置的泵及上水管，控制上水量的控制器。另外，在冬季不易結(jié)冰的較溫暖地區(qū)，制冰裝置為電制冷機(jī)。在高寒地區(qū)為逐層噴灑結(jié)冰用的水龍頭。在河湖邊沿地區(qū)為從河湖表面直接采冰用的機(jī)械。
利用裝置包括泵，出水管，用冷設(shè)備，回水管，在出水管和回水管外面包被的保溫材料。
本發(fā)明還提供了一種開(kāi)發(fā)冰能的方法，包括以下步驟在冬季利用冬季的低溫，讓水自然結(jié)冰或通過(guò)輔助手段結(jié)冰，用制冰裝置把冰采集到冰池內(nèi)，用保溫材料覆蓋池口；冰在冰池內(nèi)處于被冰池的保溫材料與外界隔開(kāi)的狀態(tài)，并利用地下相對(duì)恒定的低溫環(huán)境，保存到夏季；夏季把冰池內(nèi)的冰水用泵通過(guò)出水管供給用冷設(shè)備，達(dá)到制冷目的，然后通過(guò)回水管送回冰池融冰，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
本發(fā)明直接以冰能為能源，從而大大減輕了電力系統(tǒng)的壓力，減少了因電力需求的大幅波動(dòng)造成的損失，減少了燃料消耗，減少了熱量排放，減少了二氧化碳的排放和大氣污染，減少了氟利昂的使用，保護(hù)臭氧層。這對(duì)保護(hù)環(huán)境具有重要意義。
冰能作為一種全新的能源被開(kāi)發(fā)，能源品位較高，技術(shù)要求低，造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低，利用方便。這對(duì)緩解能源緊張具有重要意義。


圖1是本發(fā)明主體部分垂直剖視圖，其中制冰裝置為涼冰塔。
圖2是一段冰池壁的剖視圖。
下面將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
在街心花園，庭院，閑置地或其他合適的地方，因地置宜，在地下用鋼筋混凝土和磚石等建筑材料建造外池1，形狀大小視要求而定。外池底部鋪設(shè)耐壓的保溫材料2＇。依據(jù)外池形狀，用薄鐵板或其他材料做成尺寸略小的內(nèi)池3，放置在保溫材料2′上。池底設(shè)一能容納抽水龍頭的凹坑。外池壁涂以防水材料，內(nèi)池壁涂以防銹材料。內(nèi)池與外池之間用保溫材料2如聚氯乙烯泡沫塑料填充。另外還備有用以在儲(chǔ)滿冰后覆蓋封閉池口的保溫材料，在圖中未標(biāo)出。
在冰池之上，建造涼冰塔，它由多個(gè)立柱4，通過(guò)絞鏈9與地上的基座(圖中為冰池的外池壁)相連，通過(guò)支梁5構(gòu)成塔架，在塔架上平掛多層由細(xì)鋼絲繩結(jié)成的網(wǎng)6。頂上幾層為涼冰網(wǎng)，其鋼絲繩為普通鋼絲繩，下面幾層網(wǎng)為采冰網(wǎng)，其鋼絲繩為中間夾有電熱絲的鋼絲繩，電熱絲與鋼絲之間絕緣。每層網(wǎng)的電熱絲都有兩個(gè)公共端，各層采冰網(wǎng)電熱絲的公共端在人工或自動(dòng)控制下輪流接入電源。涼冰網(wǎng)較密，采冰網(wǎng)較疏。為防止水滴被風(fēng)吹到池外，可在涼冰塔的頂部圍一圈隔離罩，隔離罩可用小孔鐵絲網(wǎng)做成。由溫度作控制參量的控制器8，根據(jù)外界氣溫控制泵7的功率，適量地抽取冰池內(nèi)的水由上水管13供給支梁上的淋灑裝置15灑下。在涼冰網(wǎng)上結(jié)成的冰墜，不進(jìn)行采集，也不能讓其結(jié)得太大，保留它們的目的是盡量增大水的散熱面積，使水從冰墜表面流過(guò)，充分變冷。這樣的冷水已含有很多小冰晶，滴落在下層的采冰網(wǎng)上很容易快速結(jié)成冰墜。為了盡可能多地接住涼冰網(wǎng)上滴下的冷水，采冰網(wǎng)采取多層采冰網(wǎng)輪流采冰的方式。某層采冰網(wǎng)的冰墜結(jié)到一定程度，網(wǎng)內(nèi)的電熱絲便接通電流，使冰墜與網(wǎng)的結(jié)合部融化，冰墜落進(jìn)冰池中。冰池內(nèi)的冰浮在水面上逐層積累，直至冰池內(nèi)的水全部變成冰。用保溫材料封住冰池口，就可以保存到夏天進(jìn)行利用了。在完成涼冰任務(wù)之后，涼冰塔可以保留到夏天在其上掛置花卉，一方面美化環(huán)境，另一方面也為冰池遮避陽(yáng)光。也可以把鋼絲網(wǎng)摘下，把立柱放倒蓋在冰池上，這樣在其他季節(jié)就沒(méi)有突兀的涼冰塔。
到了夏天，把泵接出水管11，把冷水供給用冷設(shè)備16，進(jìn)行熱交換后經(jīng)回水管12流回冰池融冰，完成循環(huán)。圖中冰池左邊的回水管12是和冰池右邊的回水管12相通的，水流方向?yàn)榧^所示方向。出水管和回水管外面都被覆保溫材料14，和暖氣管道類似，一般置于地下。用冷設(shè)備可以是經(jīng)改造后的水暖設(shè)備，這樣在冬天用的暖氣在夏天就變成空凋了。用冷設(shè)備也可以是另一制冷系統(tǒng)的熱交換器。當(dāng)然也可以把熱交換設(shè)備直接放入冰池對(duì)冰進(jìn)行利用，或把冰取出進(jìn)行利用。為了操作方便，可以把泵，控制器，和其他操作部件統(tǒng)一放在建于冰池旁邊的操作室10內(nèi)。
對(duì)制冷溫度要求高于0℃的空凋系統(tǒng)和冷藏系統(tǒng)可用冰池對(duì)其直接供冷，無(wú)需其他制冷設(shè)備。對(duì)要求在0℃以下的冷凍系統(tǒng)，則需經(jīng)現(xiàn)有制冷設(shè)備進(jìn)行二次制冷。
權(quán)利要求
1．一種開(kāi)發(fā)利用冰能的制冷系統(tǒng)，其特征在于用于儲(chǔ)冰的冰池，為冰池制冰并采冰的制冰裝置，和對(duì)冰進(jìn)行利用的利用裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的冰池，其特征在于在地下用鋼筋混凝土和磚石等建筑材料建成的外池，薄鐵板或其他材料建成的內(nèi)池，內(nèi)池與外池之間的保溫材料，覆蓋池口的保溫材料。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的制冰裝置，其特征在于涼冰塔，包括在塔架上平掛的多層網(wǎng)，向網(wǎng)灑水的淋灑裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的制冰裝置，其特征在于鋼絲繩內(nèi)夾有電熱絲的鋼繩網(wǎng)。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的制冰裝置，其特征在于利用大氣溫度做控制參量，用于控制水泵功率的控制器。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的制冰裝置，其特征在于冬季利用現(xiàn)有制冷設(shè)備進(jìn)行輔助制冰。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的利用裝置，其特征在于抽取冰池底部冷水的泵，出水管，用冷設(shè)備，回水管，包被于出水管和回水管外面的保溫材料。
8．一種利用冰能的方法，其特征在于以冰為載體，把冬天的冷量存儲(chǔ)起來(lái)供夏天使用，包括下列步驟冬天利用制冰裝置制冰并采集于冰池內(nèi)；用保溫材料蓋封池口，存儲(chǔ)；夏天對(duì)冰進(jìn)行利用，向外部供冷。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的利用冰能的方法，其特征在于用泵抽取冰池底部冷水通過(guò)出水管供給用冷設(shè)備，吸熱后經(jīng)回水管流回冰池融冰，完成循環(huán)。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的利用冰能的方法，其特征在于對(duì)暖氣設(shè)備進(jìn)行改造，使冷水流過(guò)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)功能。
全文摘要
本發(fā)明屬于開(kāi)發(fā)利用冰能的制冷系統(tǒng)。它由制冰裝置、地下冰池和冰能利用裝置組成。使用制冰裝置在冬季制冰并采集到冰池內(nèi),利用保溫措施和地下較為恒定的低溫環(huán)境,保存到夏季進(jìn)行利用,特別是制冷,尤其適用于空調(diào)和冷藏。
文檔編號(hào)F24F5/00GK1293343SQ9912078
公開(kāi)日2001年5月2日 申請(qǐng)日期1999年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月14日
發(fā)明者王平勝 申請(qǐng)人:王平勝