CN107314587A - 一种0℃以上人工造雪系统及其造雪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种0℃以上人工造雪系统及其造雪方法。本发明围绕造雪室的中心区域布置各条造雪支路；每一条造雪支路的设备包括引水管、轴流风机、蒸发器、风管、造雪机和低速冷风机；通过制冷系统向蒸发器供冷，造雪室内的空气进入蒸发器被冷却并输送至造雪机，同时供水进入造雪机，充分混合并压缩形成水气混合物，经造雪机的喷口射出水雾；在轴流风机的出风的带动下水雾向造雪室的中心区域运动，在该过程中，造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，以维持造雪室内设定的造雪温度，水雾在造雪室的造雪温度下凝结为雪花，最终落至造雪室的地面。

Description

一种0℃以上人工造雪系统及其造雪方法

技术领域

本发明涉及人工造雪技术，具体涉及一种0℃以上人工造雪系统及其造雪方法。

背景技术

传统人工造雪的主要设备是雪炮，经压缩机加压的空气和经泵加压的水在雪炮内由喷嘴喷出并充分混合，利用喷嘴和高压空气的雾化作用产生水雾，从而形成晶核以进一步结晶，为了促进晶核形成，常添加无机或有机的化学物质，如一种来自某细菌的蛋白质。接着小水滴和晶体混合后由雪炮射出，在降落至地面的过程中，水滴在空气中部分蒸发使之进一步冷却，最后在落地前形成雪花。雪花的质量可以由空气和水的配比调节来控制，但该方法仅适用于空气的湿球温度在-2℃以下，且温度越低，造雪的质和量都更高。

通过冷却装置对空气和水进行冷却，再由传统造雪炮在温湿条件可控的密闭环境中造雪的方法可不受外界环境的限制，实现任何时间、任何天气条件下的造雪，但该方法通过冷态的压缩气体(或液体)进行直接冷却，而生产压缩气体(或液体)的成本和能耗很大，而且该技术仍采用传统雪炮，导致造雪所需的密闭环境较大，内部空间的利用仍需进一步优化。

另一种实现任何环境温度下造雪的方法是利用制冰设备制取不同形式的冰屑或冰浆，再通过进一步的粉碎、压制加工成类似雪的状态，有4家外国公司利用该原理研制了0℃以上造雪设备，具体技术参数如下表，但这种方法同样存在能耗大的问题，而且制取的“雪”的品质不如传统雪炮，一般仅适用于雪道底层用雪。

由此可见，高品质的人工造雪是碎冰造雪所不能替代的，必须在可控的人工局部低温环境下利用自然降雪的原理造雪。

发明内容

为了减少人工局部低温环境的建筑面积，节约投资成本，本发明采用区别于传统雪炮的小型造雪机以控制其射程，并设计了紧凑的环形布局来布置各设备；为了节能降耗，节约运行成本，本发明也充分考虑人工局部低温环境内气流的合理组织，并采用高效、环保的制冷系统为人工局部低温环境提供冷量。

本发明的一个目的在于提出一种0℃以上人工造雪系统。

本发明的0℃以上人工造雪系统包括：造雪室、引水管、轴流风机、蒸发器、风管、造雪机、低速冷风机和回风通道；其中，造雪室的内部空间为圆柱体；在造雪室内的中心区域的顶部设置有回风通道，回风通道的进风口朝向地面；在造雪室的侧面墙体与中心区域之间分布多条造雪支路，围绕造雪室的中心区域布置各条造雪支路；每一条造雪支路的各设备位于同一个穿过造雪室的中心轴的垂直面上；每一条造雪支路的设备包括引水管、轴流风机、蒸发器、风管、造雪机和低速冷风机；外部的供水源连通引水管的进水口；引水管的出水口连通造雪机的进水口；造雪机的喷口朝向造雪室的中心区域；在造雪机的背面设置有轴流风机；轴流风机的出风口朝向造雪室的中心区域；蒸发器连接至外部的制冷系统；蒸发器的出风口通过风管连通造雪机的进风口；在造雪机与造雪室的中心区域之间的顶部设置一个或多个低速冷风机，低速冷风机的出风口朝向地面，低速冷风机的进风口与回风通道的出风口连通；低速冷风机连接至外部的制冷系统；造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，使造雪室内的温度降低至造雪温度；造雪室内的空气进入蒸发器，通过制冷系统向蒸发器供冷，使蒸发器内的空气进一步冷却，冷却后的空气经风管送至造雪机；同时供水经引水管进入造雪机，水和空气在造雪机中充分混合并压缩形成水气混合物，压缩后的水气混合物经造雪机的喷口射出，形成水雾；在轴流风机的出风的带动下水雾向造雪室的中心区域运动；在该过程中，造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，以维持造雪室内的造雪温度；水雾在造雪室的造雪温度下凝结为雪花，最终落至造雪室的地面。

造雪室内的空间净空高度在5米以上；为单层或多层建筑；并且造雪室墙体保温。

轴流风机位于造雪机的喷口所处高度的上下0.5米范围内。

造雪机的喷口高度在2米以上。

相邻的造雪支路中的蒸发器之间保持3米以上的距离。

低速冷风机的个数由造雪规模决定。通过选择合适的制冷工质和对制冷系统的优化设计实现节能降耗，节约运行成本；造雪所需的空气在造雪室内循环使用，避免外界气温对造雪室内的空气温度产生波动影响，也降低了造雪系统的制冷负荷，实现节能降耗，造雪所需的水可来自天然水体或城市供水管网。

造雪温度在0℃以下。

本发明的另一个目的在于提供一种0℃以上人工造雪方法。

本发明的0℃以上人工造雪方法，包括以下步骤：

1)造雪准备阶段：

造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，使造雪室内的温度降低至0℃以下的造雪温度；

2)造雪阶段：

a)造雪室内的空气进入蒸发器，通过制冷系统向蒸发器供冷，使蒸发器内的空气进一步冷却，冷却后的空气经风管送至造雪机；

b)同时供水经引水管进入造雪机，水和空气在造雪机中充分混合并压缩形成水气混合物，压缩后的水气混合物经造雪机的喷口射出，形成水雾；

c)在轴流风机的出风的带动下水雾向造雪室的中心区域运动；在该过程中，造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，以维持造雪室内的造雪温度；

d)水雾在造雪室的造雪温度下凝结为雪花，最终落至造雪室的地面。

进一步，每隔一段时间，将造雪室的中心区域堆积的成雪由人工推至造雪室的中心区域以外的地方存储备用。

本发明的优点：

本发明围绕造雪室的中心区域布置多条造雪支路；每一条造雪支路的设备包括引水管、轴流风机、蒸发器、风管、造雪机和低速冷风机；通过制冷系统向蒸发器供冷，造雪室内的空气进入蒸发器被冷却并输送至造雪机，同时供水进入造雪机，充分混合并压缩形成水气混合物，经造雪机的喷口射出水雾；在轴流风机的出风的带动下水雾向造雪室的中心区域运动，在该过程中，造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，以维持造雪室内设定的造雪温度，水雾在造雪室的造雪温度下凝结为雪花，最终落至造雪室的地面。

1.本发明通过制冷系统人工打造局部低温环境，可不依赖于外界的环境条件，实现在0℃以上气候条件下的人工造雪，并且成雪的品质更高；

2.本发明利用小型造雪机在有限空间内造雪，造雪室内采用环形布局——设备布置更紧凑，空间利用率更高，节约了系统的占地面积和建设成本；流场、温度场和湿度场高效协同，气流组织更合理，有效利用冷能，降低运行成本；

3.本发明通过制冷系统提供冷量，能耗主要来自制冷过程，可以通过选择合适的制冷工质和对制冷系统的优化设计降低造雪能耗，实现节能环保。

附图说明

图1为本发明的0℃以上人工造雪系统的一个实施例的俯视图；

图2为本发明的0℃以上人工造雪系统的一个造雪支路的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1和2所示，本实施例的0℃以上人工造雪系统包括：造雪室1、引水管2、轴流风机3、蒸发器4、风管5、造雪机6、低速冷风机7和回风通道8；其中，造雪室1的内部空间为圆柱体；在造雪室内的中心区域的顶部设置有回风通道8，回风通道的进风口朝向地面；在造雪室的侧面墙体与中心区域之间分布多条造雪支路；每一条造雪支路的各设备位于同一个穿过造雪室的中心轴的垂直面上；每一条造雪支路的设备包括引水管2、轴流风机3、蒸发器4、风管5、造雪机6和低速冷风机7；外部的供水源连通引水管2的进水口；引水管2的出水口连通造雪机6的进水口；造雪机6的喷口朝向造雪室的中心区域；在造雪机6的背面设置有轴流风机3；轴流风机3的出风口朝向造雪室的中心区域，并位于造雪机的喷口所处高度的上下0.5米范围内；蒸发器4连接至外部的制冷系统；蒸发器4的出风口通过风管连通造雪机6的进风口；在造雪机与造雪室的中心区域之间的顶部设置多个低速冷风机7，低速冷风机7的出风口朝向地面，进风口与回风通道的出风口连通；低速冷风机7连接至外部的制冷系统。

本发明根据对流传热传质优化的场协同理论，通过建立造雪室内的流场、温度场和湿度场的场协同方程，基于火积耗散极值原理，围绕中心区域布置各条造雪支路，优化造雪室内的气流组织。

本实施例的0℃以上人工造雪方法，包括以下步骤：

1)造雪准备阶段：

造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，使造雪室内的温度降低至0℃以下的造雪温度；

2)造雪阶段：

a)造雪室内的空气进入蒸发器，通过制冷系统向蒸发器供冷，使蒸发器内的空气温度进一步冷却，冷却后的空气经风管送至造雪机；

b)同时供水经引水管进入造雪机，水和空气在造雪机中充分混合并压缩形成水气混合物，压缩后的水气混合物经造雪机的喷口射出，形成水雾；

c)在轴流风机的出风的带动下水雾向造雪室的中心区域运动；在该过程中，造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，以维持造雪室内的造雪温度；

d)水雾在造雪室的造雪温度下凝结为雪花，最终落至造雪室的地面。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种0℃以上人工造雪系统，其特征在于，所述人工造雪系统包括：造雪室、引水管、轴流风机、蒸发器、风管、造雪机、低速冷风机和回风通道；其中，所述造雪室的内部空间为圆柱体；在造雪室内的中心区域的顶部设置有回风通道，所述回风通道的进风口朝向地面；在造雪室的侧面墙体与中心区域之间分布多条造雪支路，围绕造雪室的中心区域布置各条造雪支路；每一条造雪支路的各设备位于同一个穿过造雪室的中心轴的垂直面上；每一条造雪支路的设备包括引水管、轴流风机、蒸发器、风管、造雪机和低速冷风机；外部的供水源连通引水管的进水口；所述引水管的出水口连通造雪机的进水口；所述造雪机的喷口朝向造雪室的中心区域；在造雪机的背面设置有轴流风机；轴流风机的出风口朝向造雪室的中心区域；所述蒸发器连接至外部的制冷系统；所述蒸发器的出风口通过风管连通造雪机的进风口；在造雪机与造雪室的中心区域之间的顶部设置一个或多个低速冷风机，所述低速冷风机的出风口朝向地面，低速冷风机的进风口与回风通道的出风口连通；低所述速冷风机连接至外部的制冷系统；造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，使造雪室内的温度降低至造雪温度；造雪室内的空气进入蒸发器，通过制冷系统向蒸发器供冷，使蒸发器内的空气进一步冷却，冷却后的空气经风管送至造雪机；同时供水经引水管进入造雪机，水和空气在造雪机中充分混合并压缩形成水气混合物，压缩后的水气混合物经造雪机的喷口射出，形成水雾；在轴流风机的出风的带动下水雾向造雪室的中心区域运动；在该过程中，造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，以维持造雪室内的造雪温度；水雾在造雪室的造雪温度下凝结为雪花，最终落至造雪室的地面。

2.如权利要求1所述的人工造雪系统，其特征在于，所述造雪室内的空间净空高度在5米以上；造雪室为单层或多层建筑；并且造雪室墙体保温。

3.如权利要求1所述的人工造雪系统，其特征在于，所述轴流风机位于造雪机的喷口所处高度的上下0.5米范围内。

4.如权利要求1所述的人工造雪系统，其特征在于，所述造雪机的喷口高度在2米以上。

5.如权利要求1所述的人工造雪系统，其特征在于，所述相邻的造雪支路中的蒸发器之间保持3米以上的距离。

6.如权利要求1所述的人工造雪系统，其特征在于，所述低速冷风机的个数由造雪规模决定。

7.如权利要求1所述的人工造雪系统，其特征在于，所述造雪温度在0℃以下。

8.一种0℃以上人工造雪方法，其特征在于，所述人工造雪方法包括以下步骤：

1)造雪准备阶段：

造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，使造雪室内的温度降低至0℃以下的造雪温度；

2)造雪阶段：

a)造雪室内的空气进入蒸发器，通过制冷系统向蒸发器供冷，使蒸发器内的空气进一步冷却，冷却后的空气经风管送至造雪机；

b)同时供水经引水管进入造雪机，水和空气在造雪机中充分混合并压缩形成水气混合物，压缩后的水气混合物经造雪机的喷口射出，形成水雾；

c)在轴流风机的出风的带动下水雾向造雪室的中心区域运动；在该过程中，造雪室内的高温空气由回风通道导流到低速冷风机，通过制冷系统向低速冷风机供冷，冷风由低速冷风机送至造雪室内，以维持造雪室内造雪温度；

d)水雾在造雪室的造雪温度下凝结为雪花，最终落至造雪室的地面。

9.如权利要求8所述的人工造雪方法，其特征在于，还包括，每隔一段时间，将造雪室的中心区域堆积的成雪推至造雪室的中心区域以外的地方存储备用。