專利名稱：一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，特別是要求冷藏溫度維持在一定范圍內(nèi)的果蔬類和肉類的中小型冷藏保鮮庫。
背景技術(shù)：
由于容積量和需要降溫的幅度大，一直以來冷庫是制冷系統(tǒng)的耗能大戶。目前國內(nèi)外的冷庫系統(tǒng)一般都使用消耗電能的壓縮式制冷。根據(jù)“在未來20年內(nèi)，必須降低制冷設(shè)備30%至50%的耗能”這一國際制冷協(xié)會的要求可知，冷庫的節(jié)能將是未來的發(fā)展趨勢。冷庫的節(jié)能對于城市的節(jié)電有著相當(dāng)大的影響。太陽能作為ー種清潔的、無污染、可持續(xù)發(fā)展的能源在當(dāng)今能源問題越來越突出 的背景下受到了越來越多的重視。但是由于維持冷庫的低溫環(huán)境需要消耗大量能量，在制冷系統(tǒng)中，太陽能技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中得到了一定的應(yīng)用發(fā)展，在冷庫中的運用還是比較少見的，這是由于一方面在太陽光照不充分的季節(jié)，維持冷庫低溫環(huán)境的能力不足；另ー方面是利用太陽能的制冷系統(tǒng)所能達(dá)到的低溫溫度相對較高，不能夠滿足儲存在冷庫中的貨物對于低溫的溫度要求。熱棒也稱為熱管,是ー種導(dǎo)熱高效的裝置,最初用來防止土質(zhì)疏松。由于熱棒中的制冷劑具有低沸點的特性，當(dāng)秋冬季節(jié)土壤溫度高于周圍環(huán)境溫度時，熱棒埋于土地下的蒸發(fā)段中制冷劑會汽化往上升，升至冷凝段由于散熱片的散熱作用和外部環(huán)境氣溫較低的作用使制冷劑恢復(fù)液相后又沿著熱棒管壁往下流，從而和蒸發(fā)段形成氣液相制冷劑的對流循環(huán)，把環(huán)境中的自然冷能帶入地下為冷庫提供制冷量。在夏季，熱棒中制冷劑全部為氣體狀態(tài)，由于氣體對流很小的性質(zhì)，熱量傳導(dǎo)很慢，不會把環(huán)境中的熱能帶入地下。嚴(yán)軍華、金哲的實用新型專利分體型熱棒埋地式無能耗冷庫(200920014835. 7)把熱棒技術(shù)運用于制冷中，為冷庫提供了冷量，但是這種冷庫制冷能力有限，而且只適用于西部晝夜溫差大的季節(jié)。此外，由于夏天土壌的溫度比空氣溫度低，熱棒中的低沸點制冷劑全部被氣化，熱棒停止工作，冷庫也無法運營。而丁カ行的發(fā)明專利太陽能吸收式制冷與地源熱泵耦合聯(lián)供系統(tǒng)(200810175884. 9)采用了太陽能制冷/熱、壓縮式制冷/熱、熱泵技木，在制冷能力上有所提高，但是制冷裝置和管道過多造成維修困難，系統(tǒng)中由于耗能裝置較多導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能最大限度的做到節(jié)能，而且系統(tǒng)構(gòu)造的相對復(fù)雜提高了建造和維修成本。目前國內(nèi)冷庫多為依靠壓縮式制冷提供冷量，消耗的大量電能給城市電カ系統(tǒng)造成了巨大的負(fù)擔(dān)，而且壓縮式制冷系統(tǒng)都具有設(shè)備多、維護費用大、制造運行成本高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)?？梢宰龅匠浞掷铆h(huán)境中的冷能和熱量并把這些能量用來保鮮農(nóng)產(chǎn)品，用較少的電能同時能夠長時間維持冷庫的要求庫溫。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是該系統(tǒng)由熱棒系統(tǒng)、冷庫、太陽能真空管集熱器、蓄熱水箱、吸收式制冷/熱系統(tǒng)、冷卻塔、冷卻水泵、冷/熱水箱組成。熱棒系統(tǒng)又由冷凝段、絕熱段、蒸發(fā)段和調(diào)節(jié)閥組成，冷凝段帶有散熱片。吸收式制冷/熱機組中有發(fā)生器、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、吸收器、增壓泵和溶液交換器。熱棒系統(tǒng)的絕熱段連接蒸發(fā)段和冷凝段，長度為f I. 5米，材料為膨脹珍珠巖，熱棒系統(tǒng)中必須有固定熱棒系統(tǒng)的支架，冷庫埋入地下的深度為冷庫高度的3/5，熱棒系統(tǒng)的冷凝段伸出地面高度為3 4米，蒸發(fā)段的長度為7 10米，蒸發(fā)段周圍必須有防腐涂層；熱棒系統(tǒng)中散熱片的翅片高度為25毫米，翅片間距為12毫米，翅片厚度為2毫米，熱棒系統(tǒng)可安裝在冷庫周圍的空地上。具體的技術(shù)方案為一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在干，該系統(tǒng)分為熱棒系統(tǒng)
I、冷庫2、太陽能真空管集熱器3、蓄熱水箱4、吸收式制冷\熱系統(tǒng)5、冷卻塔6、冷卻水泵
7、冷/熱水箱8組成；其中，熱棒系統(tǒng)主要由冷凝段9、絕熱段10、蒸發(fā)段11、和調(diào)節(jié)閥13組成，冷凝段9帶有散熱片12。吸收式制冷/熱機組中有發(fā)生器14、冷凝器15、節(jié)流閥16、蒸發(fā)器17、吸收器18、增壓泵19和溶液交換器20組成；蓄熱水箱4自帶循環(huán)水泵2臺，冷/熱水箱8自帶循環(huán)水泵2臺；蓄熱水箱4中的水流速控制在2 3米/秒，冷/熱水箱8中的水流速控制在2飛米/秒。熱棒系統(tǒng)I的冷凝段9中的散熱片12的翅片高度為25毫米，翅片間距為12毫米，翅片厚度為2毫米。熱棒系統(tǒng)I中采用液氨作為制冷劑，熱棒系統(tǒng)I的冷凝段9伸出地面高度為3至4米，絕熱段10用于連接冷凝段9和蒸發(fā)段11，材料為膨脹珍珠巖，長度為I至I. 5米，蒸發(fā)段11的長度為7至10米，蒸發(fā)段，絕熱段和冷凝段的長度比例為3:1:5，蒸發(fā)段11周圍必須有防腐涂層，熱棒系統(tǒng)I安裝在冷庫2周圍的空地上。冷庫埋入地下的深度為冷庫高度的3/5。熱棒系統(tǒng)蒸發(fā)段11埋入冷庫地板下方。太陽能真空管集熱器3安裝在冷庫的庫房屋頂之上。太陽能真空管集熱器3分兩路，一路與蓄熱水箱4相連接，另一路與冷/熱水箱8相連接。冷庫需要制冷時，太陽能真空管集熱器收集太陽能制得的熱水送往蓄熱水箱4，作為吸收式制冷\熱系統(tǒng)5的熱源進行驅(qū)動以產(chǎn)生冷量。蓄熱水箱4通過管路連接到吸收式制冷\熱系統(tǒng)5，并且吸收式制冷\熱系統(tǒng)5通過管路，閥門和冷卻水泵7連接到冷卻塔6，通過冷卻塔排除冷凝熱量；吸收式制冷\熱系統(tǒng)5的制取的冷量通過管道和閥門送入冷/熱水箱8。冷熱水箱8通過管路與冷庫的冷風(fēng)機相連，把冷量通過冷風(fēng)機送入冷庫的庫房內(nèi)部。根據(jù)冷庫的庫溫要求進行整個系統(tǒng)的運行控制，主要是控制冷卻塔6，冷卻水泵7和增壓泵19的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，吸收器18和發(fā)生器14中溶液的液位和濃度，各個閥門的開啟度，各個管路中エ質(zhì)的流速以及熱棒系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的開啟度。吸收式制冷系統(tǒng)采用水一氨作為制冷吸收劑,其中氨為制冷劑,水為吸收劑。冷/熱水箱8中為こニ醇水溶液。蓄熱水箱4自帶循環(huán)水泵2臺，冷/熱水箱8自帶循環(huán)水泵2臺。冬季吋，利用太陽能真空管集熱器3的熱量加熱蓄熱水箱4進行制熱，吸收式制冷/熱系統(tǒng)停止工作。冷庫2所使用的地板為中空的，材料為表面帶孔的不銹鋼板，以便熱棒系統(tǒng)的蒸發(fā)段11通過冷庫地面進行冷量的傳遞。熱棒系統(tǒng)的運行時段可以根據(jù)不同地區(qū)的空氣溫度條件結(jié)合不同冷庫調(diào)節(jié)。本發(fā)明的特點是入冬時節(jié)或者氣溫相對較低的春秋季節(jié)，熱棒系統(tǒng)開啟運行，為冷庫制冷提供一定的冷量，由于此時環(huán)境溫度與冷藏溫度溫差較小，可以運用熱棒技術(shù)結(jié)合吸收式制冷機組為冷庫提供制冷量，從而充分使用土壌、空氣、太陽能提供的清潔能源達(dá)到制冷的目的。本發(fā)明的另ー個特點是熱棒系統(tǒng)的冷凝段散熱片散出的熱量可以被太陽能真空管集熱器吸收，為吸收式制冷系統(tǒng)提供熱量。在氣溫較高的夏季，由于熱棒的單向?qū)嵝?，不會把環(huán)境中的熱量帶入冷庫中，所以對冷庫的庫溫沒有影響。夏季陽光充足，此時冷庫的制冷量可以由吸收式制冷機組維持，在氣溫較低的冬季，冷庫需要制熱來維持冷藏溫度，此時熱棒系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)關(guān)閉以防止制冷的進行。本發(fā)明綜合利用了自然界中的風(fēng)能、土壌冷/熱能、太陽能等能量，能大量節(jié)約冷 庫運行的能耗，具有節(jié)能，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、可以有效維持庫溫等特點，適用于一般的中小型冷庫，特別適合冷藏溫度要求維持在一定范圍內(nèi)的果蔬類和肉類的中小型冷藏保鮮庫。


附圖是本發(fā)明的一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)。附圖I為ー種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)的簡圖，I為熱棒系統(tǒng)、2為冷庫、3為太陽能真空管集熱器、4為蓄熱水箱、5為吸收式制冷機組、6為冷卻塔、7為冷卻水泵、8為冷/熱水箱。附圖2為ー種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)夏季制冷原理圖，其中9為熱棒系統(tǒng)冷凝段、10為熱棒系統(tǒng)絕熱段、11為熱棒系統(tǒng)蒸發(fā)段、12為散熱片、13為熱棒系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥、14為吸收式制冷機組的發(fā)生器、15為冷凝器、16為節(jié)流閥、17為蒸發(fā)器、18為吸收器、19增壓泵、20為溶液熱交換器。附圖3是ー種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)冬季制熱的原理圖，其中2為冷庫、3為太陽能真空管集熱器、8為冷/熱水箱、9為熱棒系統(tǒng)冷凝段、10為熱棒系統(tǒng)絕熱段、11為熱棒系統(tǒng)蒸發(fā)段、12為熱棒系統(tǒng)散熱片、13為熱棒系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥。具體技術(shù)方案
以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明特征及其他相關(guān)特征作進ー步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解。見附圖I、附圖2、附圖3，一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)由熱棒系統(tǒng)I、冷庫2、太陽能真空管集熱器3、蓄熱水箱4、吸收式制冷/熱系統(tǒng)5、冷卻塔6、冷卻水泵7、冷/熱水箱8組成。其中，熱棒主要由冷凝段9、絕熱段10、蒸發(fā)段11和調(diào)節(jié)閥13組成，冷凝段9帶有散熱片12。吸收式制冷/熱機組中有發(fā)生器14、冷凝器15、節(jié)流閥16、蒸發(fā)器17、吸收器18、增壓泵19和溶液交換器20。熱棒系統(tǒng)絕熱段連接蒸發(fā)段和冷凝段，冷凝段的散熱片靠近太陽能真空管集熱器，蒸發(fā)段嵌入冷庫地板中，熱棒系統(tǒng)中黑色部分是熱棒中冷凝后的液相制冷劑，其余為氣相制冷劑，熱棒系統(tǒng)可安裝在冷庫的四周。冷/熱水箱8中為こニ醇水溶液，蓄熱水箱4自帶循環(huán)水泵2臺，冷/熱水箱8自帶循環(huán)水泵2臺。由于一年中外界空氣溫度比土壌溫度高的時段較多，因此把冷庫的一半建設(shè)入地下。利用土壌常年低溫和傳熱系數(shù)小的特性可以減少冷庫維護結(jié)構(gòu)和外界環(huán)境的換熱。本系統(tǒng)中，吸收式制冷系統(tǒng)米用水一氣作為制冷吸收劑，其中氣為制冷劑，水為吸收劑。夏季制冷時，制冷原理如附圖2所示，整個系統(tǒng)由吸收式制冷機組進行制冷，而此時熱棒系統(tǒng)由于溫度過高導(dǎo)致熱棒內(nèi)制冷劑全部氣化無法制冷，因而熱棒系統(tǒng)停止工作，熱棒由于單向傳熱性能并不會把空氣中的熱量帶入冷庫。吸收式制冷系統(tǒng)中熱水由太陽能聚光型真空管集熱器供給，太陽能真空管集熱器被鋪設(shè)在冷庫的屋頂，即吸收了夏天的太陽熱輻射，同時也減少了一部分冷庫圍護結(jié)構(gòu)的吸熱，又可以使加熱的水為吸收式制冷機組的發(fā)生器提供熱量。冷庫在夏季吸收土壤的冷能綜合吸收式制冷滿足制冷量，當(dāng)太陽照射不足時可使用一個輔助鍋爐進行加熱熱水以保證發(fā)生器正常工作，從而維持冷庫內(nèi)農(nóng)產(chǎn) 品的保鮮溫度。冬季外界環(huán)境較低，在我國西北、東北地區(qū)會達(dá)到-10°C，局部地區(qū)甚至達(dá)到-20°C，這對于冷藏蔬菜或者對冷藏溫度有嚴(yán)格要求的農(nóng)產(chǎn)品不利，容易造成冷庫內(nèi)貨物的凍傷和冷害。因此為達(dá)到冷庫內(nèi)溫度四季不變的目的需要對冷庫加熱升溫。附圖3是整個系統(tǒng)冬季供熱的系統(tǒng)原理圖。熱水由太陽能集熱器加熱儲存在蓄熱水箱中，為冷庫冬季制熱提供熱源。該系統(tǒng)中冷庫所使用的地板為中空的，材料為表面打有孔的鐵板，以便熱棒系統(tǒng)的蒸發(fā)段穿入其中并使散出的冷量能到達(dá)冷庫地面。由于熱棒是ー種在較小的溫差下能夠?qū)崿F(xiàn)傳熱的裝置，在入冬時節(jié)或者氣溫相對較低的春秋季節(jié)，土壌溫度高于外界環(huán)境溫度，同時外界環(huán)境溫度高于冷藏庫的冷藏溫度時，冷庫制冷時熱棒系統(tǒng)開啟運行，可以充分利用外界環(huán)境的冷量為冷庫的制冷提供一定的制冷量，充分使用土壌、空氣、太陽能提供的清潔能源達(dá)到制冷的目的。下表是冷庫一年不同季節(jié)所需開啟的不同制冷裝置，以江南地區(qū)為例，冷藏溫度為(TC
表I冷庫一年不同季節(jié)所需開啟的不同制冷裝置
WaI空氣溫度I運行的制冷裝置—
冬季末至春季中o-icrc熱棒、太陽能
春季中至夏李初io°c-20°c太陽能
夏季20°C以上太陽能
夏季末至秋季初ICTC-20°c太陽能
秋季中至冬季初o-icrc熱棒、太陽能
冬季中_|6~°c以下丨太陽能_
熱棒系統(tǒng)運行時段可以根據(jù)不同地區(qū)的空氣溫度條件結(jié)合不同冷庫調(diào)節(jié)。例如東北、
西北地區(qū)的肉類冷藏庫需要維持的溫度在-5°C左右，此是土壤溫度常年在10°C左右，熱棒
系統(tǒng)運行的時段就是氣溫在-5°C至10°C的時段。本系統(tǒng)充分利用了太陽能、土壌、空氣所提供的清潔能源，系統(tǒng)維修方便，可以在滿足冷庫四季維持冷藏溫度所需的制冷/采暖量的同時，盡量不使用電能。是ー種即節(jié)能又環(huán)保的制冷系統(tǒng)，特別適合小型果蔬和肉類保鮮冷藏庫使用。
權(quán)利要求
1.一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)分為熱棒系統(tǒng)(I)、冷庫(2)、太陽能真空管集熱器(3)、蓄熱水箱(4)、吸收式制冷/熱系統(tǒng)(5)、冷卻塔(6)、冷卻水泵(7)、冷/熱水箱(8)組成； 其中，熱棒主要由冷凝段(9)、絕熱段(10)、蒸發(fā)段(11)和調(diào)節(jié)閥(13)組成，冷凝段帶有散熱片(12);散熱片(12)的翅片高度為25毫米，翅片間距為12毫米，翅片厚度為2毫米; 吸收式制冷/熱機組中有發(fā)生器(14)、冷凝器(15)、節(jié)流閥(16)、蒸發(fā)器(17)、吸收器(18 )、增壓泵(19 )和溶液交換器(20 )組成； 蓄熱水箱(4)自帶循環(huán)水泵2臺，冷/熱水箱(8)自帶循環(huán)水泵2臺；蓄熱水箱(4)中的水流速控制在2 3米/秒，冷/熱水箱(8)中的水流速控制在2飛米/秒。
2.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于熱棒系統(tǒng)(I)中采用液氨作為制冷劑，熱棒系統(tǒng)(I)的冷凝段(9)伸出地面高度為3至4米，絕熱段(10)用于連接冷凝段(9 )和蒸發(fā)段(11 )，材料為膨脹珍珠巖，長度為I至I. 5米，蒸發(fā)段(11)的長度為7至10米，蒸發(fā)段，絕熱段和冷凝段的長度比例為3:1:5，蒸發(fā)段(11)周圍必須有防腐涂層，熱棒系統(tǒng)(I)系統(tǒng)安裝在冷庫(2 )周圍的空地上。
3.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于冷庫埋入地下的深度為冷庫高度的3/5。
4.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于吸收式制冷/熱系統(tǒng)系統(tǒng)采用水一氨作為制冷吸收劑，其中氨為制冷劑，水為吸收劑。
5.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于冷/熱水箱(8)中為乙二醇水溶液。
6.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于太陽能真空管集熱器(3)安裝在冷庫的庫房屋頂之上；太陽能真空管集熱器(3)分兩路，一路與蓄熱水箱(4)相連接，另一路與冷/熱水箱(8)相連接；冬季時，利用太陽能真空管集熱器(3)的熱量加熱蓄熱水箱(4)進行制熱，吸收式制冷/熱系統(tǒng)停止工作。
7.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于冷庫(2)所使用的地板為中空的，材料為表面帶孔的不銹鋼板，以便熱棒的蒸發(fā)段(11)通過冷庫地面進行冷量的傳遞。
8.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于熱棒系統(tǒng)運行時段可以根據(jù)不同地區(qū)的空氣溫度條件結(jié)合不同冷庫調(diào)節(jié)。
9.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于蓄熱水箱4通過管路連接到吸收式制冷\熱系統(tǒng)5，并且吸收式制冷\熱系統(tǒng)5通過管路，閥門和冷卻水泵7連接到冷卻塔6，通過冷卻塔排除冷凝熱量；吸收式制冷\熱系統(tǒng)5的制取的冷量通過管道和閥門送入冷/熱水箱8 ;冷熱水箱8通過管路與冷庫的冷風(fēng)機相連，把冷量通過冷風(fēng)機送入冷庫的庫房內(nèi)部。
10.如權(quán)利要求I所述一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)冷庫的庫溫要求進行整個系統(tǒng)的運行控制，主要是控制冷卻塔6，冷卻水泵7和增壓泵19的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，吸收器18和發(fā)生器14中溶液的液位和濃度，各個閥門的開啟度，各個管路中工質(zhì)的流速以及熱棒系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的開啟度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷庫的節(jié)能控溫系統(tǒng)。主要包括熱棒系統(tǒng)和吸收式制冷/熱系統(tǒng)組成，熱棒系統(tǒng)可以把空氣中冷能用于制冷，太陽能真空管集熱器用來加熱蓄熱水箱中的熱水在冬季實現(xiàn)制熱，夏季則提供給發(fā)生器熱量以實現(xiàn)制冷。該發(fā)明使用的能源均為清潔能源，可以實現(xiàn)冷庫運營的節(jié)能減排。本系統(tǒng)使用較少的電能，滿足冷庫在四季運營時的制冷/制熱量，維持冷庫內(nèi)的庫溫。本發(fā)明具有節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便等特點，特別適合冷藏溫度要求維持在一定范圍內(nèi)的果蔬類和肉類小型冷藏保鮮庫。
文檔編號F25D29/00GK102809237SQ201210318069
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者謝晶, 趙越, 王金鋒, 湯毅 申請人:上海海洋大學(xué)