專利名稱：一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)，屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(qū)，通過冷空氣和水的熱交換，使水結(jié)冰并儲存起來，等到環(huán)境溫度高時利用冰的熔解吸收熱量來制冷。申請?zhí)枮镃N201010033995. 3的發(fā)明專利申請公開了一種采集和儲存天然冷源的系統(tǒng)及方法，其缺點是①系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)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(tǒng)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?zhí)枮?00820025931. 7的發(fā)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?zhí)枮?00510009971. 3的發(fā)明專利申請公開了一種天然冰蓄冷空調(diào)，其缺點是①系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)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(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)，解決的技術(shù)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(shù)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(shù)問題之三是系統(tǒng)設(shè)置和操作 簡單，以節(jié)省投資和人力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)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。利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)由蓄冰罐、蓄冰罐頂部的空氣流動通道、蓄冰罐里面靠近頂部的噴水裝置、地下水井、水泵、泵水管道、蓄冰罐的溢流回水管組成；水泵的吸入口在地下水井的水面以下，出口通過泵水管道和蓄冰罐里面靠近頂部的噴水裝置連接；溢流回水管離罐底的距離要盡量小，只要蓄冰罐底部的存水能滿足冷能輸出裝置的要求即可；溢流回水管通到地下水井內(nèi)，冰融化后，除了底部少量存水外其余的水都通過溢流回水管回到地下水井。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(jié)冰，存貯冷量；其他季節(jié)通過冷能輸出裝置進行冷量輸出時，蓄冰罐內(nèi)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(cè)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(nèi)是冷水(或其他介質(zhì))強制循環(huán)。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(nèi)蓄冰開始融化時，為了防止蓄冰罐底的冰融化后，罐內(nèi)冰體重量作用在側(cè)壁上對罐體側(cè)壁造成損壞，必須保證與側(cè)壁接觸的冰首先融化。為解決這個問題，蓄冰罐的側(cè)壁結(jié)構(gòu)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(cè)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(shù)個風門控制管內(nèi)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(nèi)空氣的自然對流，保證側(cè)壁溫度和大氣溫度一致，并通過與側(cè)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(chǔ)傳來的地熱使冰融化，為了盡量減少通過蓄冰罐的基礎(chǔ)傳來的地熱，蓄冰罐的基礎(chǔ)內(nèi)有隔熱結(jié)構(gòu)。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(cè)壁接觸的冰溶解，蓄冰罐內(nèi)部的冰體與蓄冰罐的側(cè)壁完全脫離后，關(guān)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(nèi)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(guān)閉的風門，蓄冰結(jié)束后關(guān)閉。本發(fā)明的有益效果是提供了一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)和方法，特點是投資相對較低，不會造成水資源的浪費；系統(tǒng)簡單，操作方便，運行費用少。因為儲水罐的側(cè)壁要承受水的壓力，壁厚要根據(jù)下面的公式來計算沒…式中，δ I為儲存水介質(zhì)的罐壁計算厚度，mm ；H為計算的罐壁板底邊至罐壁頂端的垂直距離，D為儲罐內(nèi)徑，m; [ο]為常溫下罐壁鋼板的許用應(yīng)力，MPa ;Φ為焊接接頭系數(shù)，通常取0.9。例如，制作一個2萬立方米的圓柱形鋼制儲水罐，直徑37m，高20m，鋼材的消耗量大約為400噸。制作一個2萬立方米的圓柱形鋼制蓄冰罐，不必考慮罐壁的承壓，壁厚2mm的鋼板即可滿足要求；而且可以按罐表面積最小方式設(shè)計，即直徑等于高度，可以獲得最小鋼材消耗量和最小保冷材料消耗量；鋼板加上支撐的鋼材的消耗量大約為140噸，鋼材的消耗量大大降低。本發(fā)明中冬天蓄冰時，將地下水井的水打上來制冰，夏季冷能輸出后冰融化成水流到地下水井，不會造成水資源的浪費。

圖I為本實用新型所述系統(tǒng)的示意圖。圖2為蓄冰罐側(cè)壁結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為蓄冰罐通風裝置示意圖。 圖中標號說明[0022]I-蓄冰罐，2-空氣流動通道，3-噴水裝置，4-地下水井，5-水泵，6_泵水管道，7-溢流回水管，8_立柱，9-風門，10-通風機，11-通風口。
具體實施方式
如圖I所示，由蓄冰罐I、蓄冰罐I頂部的空氣流動通道2、蓄冰罐I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I的溢流回水管7組成自然冷源蓄冰系統(tǒng)；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(nèi)。為保證蓄冰罐的側(cè)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(nèi)是冷水(或其他介質(zhì))強制循環(huán)。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(nèi)蓄冰開始融化時，為了防止蓄冰罐底的冰融化后，罐內(nèi)冰體重量作用在側(cè)壁上對罐體側(cè)壁造成損壞，必須保證與側(cè)壁接觸的冰首先融化。為解決這個問題，如圖2所示，蓄冰罐的側(cè)壁結(jié)構(gòu)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(cè)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(shù)個風門控制管內(nèi)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(nèi)空氣的自然對流，保證側(cè)壁溫度和大氣溫度一致，并通過與側(cè)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(chǔ)傳來的地熱使冰融化，為了盡量減少通過蓄冰罐的基礎(chǔ)傳來的地熱，蓄冰罐的基礎(chǔ)內(nèi)有隔熱結(jié)構(gòu)。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(cè)壁接觸的冰溶解，蓄冰罐內(nèi)部的冰體與蓄冰罐的側(cè)壁完全脫離后，關(guān)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(nèi)空氣的流通?？梢詫⑿畋薜捻斪鞒苫顒拥男问?，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，如圖3所示，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(guān)閉的風門，蓄冰結(jié)束后關(guān)閉。
權(quán)利要求1.一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)，其特征在于，由蓄冰罐(I)、蓄冰罐(I)頂部的空氣流動通道(2)、蓄冰罐(I)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)離罐底的距離要盡量小，只要蓄冰罐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⑷內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄冰罐(I)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)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(shù)個風門(9)控制管內(nèi)空氣和外界大氣之間的流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄冰罐(I)底部是鋼板，和側(cè)壁焊接在一起；畜冰te (I)的基礎(chǔ)內(nèi)有隔熱結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄冰罐(I)的頂部的空氣流動通道(2)是蓄冰罐(I)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(guān)閉的風門。
專利摘要本實用新型公開了一種利用自然冷源蓄冰的系統(tǒng)，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(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)離罐底的距離要盡量小，只要蓄冰罐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(nèi)。
文檔編號F25C5/18GK202630546SQ20112039215
公開日2012年12月26日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月5日
發(fā)明者陳大兵 申請人:陳大兵