CN1862126A

CN1862126A - 天然冰蓄能空调集中供冷设备系统

Info

Publication number: CN1862126A
Application number: CN 200510009971
Authority: CN
Inventors: 游善宗; 游江
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-15

Abstract

本发明由贮冰库、运冰通道、夹层恒温设施、冰处理室、融冰水池、回水涌管等构成一个制冰、贮冰、融冰的整体设施，利用严寒冬季自然条件制冰，是替代空调耗电制冷的一种供冷方式。还可以与现有蓄冷空调进行技术对接实现节能。

Description

天然冰蓄能空调集中供冷设备系统

本发明涉及的是一种天然冰蓄能空调供冷设备系统，属于建筑工程技术和组合技术在天然冷源利用和空调制冷领域中的应用。

目前市场上占绝对优势的蒸气压缩式制冷空调耗电量大，使用成本高，是造成供电紧张的重要原因之一，为了缓解电网负荷高峰时的供电压力，近年来蓄冷空调的开发应用取得了长足的进步，它分为水蓄冷和冰蓄冷两类，都是由制冷设备和空调设备组成，制冷设备向空调设备提供7℃或1℃-3℃的冷水，其制冷设备主要利用电网负荷低谷时段耗电蓄冷，用电高峰时输出冷能，对均衡电网负荷，移峰填谷起了重要作用，但不足的是：存在二次换热，因此不节能。在天然冷源利用方面，由于受时间、地区、运输条件的限制，不能得到0℃以下的温度，不容易控制调节，目前只在少数地方用于食品的短期贮藏和防暑降温。

本发明的目的是提出一种以天然冰为蓄冷介质，利用其相变潜热和显热蓄存冷量，实现向空调设备输出冷负荷，使系统能连续稳定运行的天然冰蓄能空调集中供冷设备系统。

本发明技术方案如下：依据物理学知识，冰蓄冷能量大约是水蓄冷能量的17倍，利用严寒冬季的自然条件制冰，贮藏起来，需供冷时，冰在融冰水池中融化，形成7℃或1℃-3℃的冷水，向空气调节设备供冷。本发明由贮冰库、夹层恒温设施、冰处理室、融冰水池、低温水泵、空气处理机组、三通阀门、供水井、供水泵组成。贮冰库通过运冰通道与冰处理室和融冰水池相通，供冷时，从贮冰库取冰，在冰处理室对冰进行破碎，投入融冰水池融化。融冰水池形成7℃或0℃至4℃的低温水经低温水泵送至空气处理机组，升温后的水在重力作用下经三通阀门流入融冰水池或经回水涌管入融冰水池，提高融冰速率，融冰水池不需要水时，回水可流入供水井、回水井或其它地方，融冰冰池需要水而无回水时，接通供水泵，由供水井供水。

上述贮冰库、运冰通道、夹层恒温设施、冰处理室、融冰水池构成一个用于制冰、贮冰、融冰的整体建筑设施，贮冰库位于设施中间，为一园柱体(或其它立体形状)，贮冰库壳体是密封隔热层，隔热层外表面是导热金属膜(或金属板)，通过可接通(或断开)的传热桥路和0℃导板与传热隔断池中的水相接触，由于传热隔断池是0℃的冰水混合物，故传热被冰化水所吸收，所以贮冰库穿上了0℃的外衣，确保传热隔断，贮冰时，贮冰库的冰不会融化。制冰时向融冰水池和传热隔断池注入一定量的低温水，防止夹层冻害。贮冰库与外界之间设有进气通道和出气通道和相应密封堵塞，便于冬季在贮冰库内制冰，降低成本。贮冰库通过密封门和运冰通道、冰处理室、融冰水池、传热融断池相通，融冰水池每间隔一段距离，有一投冰口，传热隔断池上部有活动盖板，此外，整个建筑还采用了冷库建筑公知的技术措施。

为进一步降低初投资和充分利用自然资源，也可利用大型水池、天然湖或建大型人工湖进行制冰，贮冰、融冰。这种大型蓄冰池(湖)要在其地面四周砌隔热防渗堤(墙)，湖中建若干根支撑顶部的承重立柱和支架，在其顶部建造隔热密封层，冬季在池(湖)中制冰，隔热密封后贮冰，利用地热传导缓慢融冰；如利用回水融冰，这时融冰速率加快。湖中建造若干取水井(点)获取低温冷水。

在多冷源联供系统中，为获得稳定的供水温度，系统中有恒温供水自动控制装置，该装置由恒温蓄水池、温度传感器(若干个)，恒压水泵(若干个)、多冷源供水百分比控制箱、控制器组成。其中多冷源供水百分比控制箱由多组带断电器的电磁水阀组成，其组数与供水冷源数相等。每组通常由八个带断电器的电磁阀组成，(即占总流量的50％一个；20％2个；10％一个；5％一个；2％2个；1％一个)。每个电磁阀有“通”、“断”两种运行状态。上述恒压水泵指泵的出口压力可调且能自动保持恒定的水泵。

在冬季用水暖供热用户，低温水泵输出的冷水经空气处理机组再流过水暖装置，可提高冷能利用率。

为了进一步提高系统功能和进一步实现家用电器的节能，供冷系统常年可向果蔬冷藏库和家用果蔬冷藏柜(箱)提供冷能，这种冷藏库(柜)的温度自动调节控制装置由换热器、供水阀门、温控器组成，当冷藏库(柜)温度高于设定温度，温控器控制供水阀门打开，向换热器提供新的冷水，换热器中的升温水流回融冰水池或回水井，冷藏库(柜)温度下降到一定值，在温控器作用下，供冷阀门关闭。

天然冰蓄能空调集中供冷设备系统运行可靠，维护方便，与现有技术相比，有以下积极效果：(1)利用冬季自然条件制冰，代替了耗电制冷，节省电能、降低使用成本，同时能减小电网季节性的供电峰谷差值，可降低电网投资、运行成本。(2)节约资源，有利于可持续发展，我国以火电为主，节电等于节煤，不用制冷机组，冷却塔等，同时可节省大量的铜、铁材料；(3)有利于环保，节电省煤，减少CO₂排放，减轻温宝效应，城市热岛效应及酸雨造成的灾害损失，不使用制冷剂，不破坏臭氧层。

下面结合附图进一步描述本发明实施方式：

图1本发明系统构成示意图

图2a、2b本发明制水、贮冰、融冰整体建筑设施的平面示意图和剖面示意图

图3本发明大型水池、湖(人工湖)隔热设施示意图

图4本发明恒温供水自动调节控制装置示意图

图5本发明与用户水暖供热装置连接示意图

图6本发明向果蔬冷藏库(柜)供冷示意图

如图1所示，本发明由贮冰库1，运冰通道2、冰处理室5、融冰水池6、低温水泵7、空气处理机组8、三通阀门9、回水涌管10、供水井11、供水泵12组成。严冬制冰，贮藏于贮冰库1，用冷时，取冰在冰处理室5中对冰进行破碎处理(当然也可以不作任何处理加工)，投入融冰水池6，冰融化形成低温水，由低温水泵7输送至空气处理机组8，升温后的水在重力作用下经三通阀门9，流至回水涌管10，回水涌管10位于融冰水池6的底部，便于提高冰的融化速率。当然回水也可不流到回水涌管10，经三通阀门9流入融冰水池6。融冰水池6不需回水时，回水可流入供水井11或其它地方(图中未画)。融冰水池需水时，可接通供水泵12，由供水井11(或自来水)向融冰水池6供水。

如图2a、2b所示，贮冰库1、运冰通道2、夹层恒温设施、冰处理室5、融冰水池6，构成一个用于制冰，贮冰、融冰的整体建筑设施。贮冰库1位于中间，为一园柱体或其它立体形状，下部是承重、隔热、防冻胀的架空地坪13、传热隔断池4、融冰水池6、冰处理室5、在贮水库1、侧面四周、贮冰库壳14隔热、防潮、密封。贮冰库壳14外表面有一层传热金属膜(或板)15通过可通断的传热桥路16与传热阻断池4中0℃导板3相连，构成夹层恒温设施，贮冰时，阻断热能向贮冰库1的传导。贮冰库1通过密封门17和运冰通道2与冰处理室5和融冰水池6相通。融冰水池6侧上部有投冰口18(若干个)。整体建筑与外界隔热层的顶部或侧面和贮冰库1的库壳14的顶部或侧面，设置了进气通道19和出气通道20及相应的密封堵塞，便于冬季在库内制冰，降低成本。

如图3所示，利用基本不渗水的大型天然湖(池)或人工湖制冰、贮冰、融冰，可节约初投资。在湖(池)四周地面砌隔热防渗堤(墙)21，湖(池)中建若干根支撑顶部隔热密封层23的承重立柱和支架22，支架和顶部隔热密封层具有防热胀冷缩功能，接缝部分贮、融冰时采取密封措施。冬季在湖中制冰，在湖中合适位置，建若干个取水井(点)。

如图4所示，是两个取水井(或两个冷源)联供的供水温度自动调节控制装置，该装置由恒温蓄水池24，恒压水泵25(B₁B₂2个)温度传感器26(W₁W₂W₃共3个)，多冷源供水百分比控制箱27和微电脑控制器28组成。两个冷源的供水百分比控制箱有两组，每组8个，分别是占总流量的50％(1个)，20％(2个)，10％(1个)，5％(1个)，2％(2个)，1％(1个)，共16个带断电器的电磁水阀，可实现供水的百分比调节。(相关控制软件单独申报专利)。

如图5所示，对采用水暖供热用户，可进一步节约和利用资源，这时供冷管路是这样连接的：低温水泵7加压的冷水，流经空气处理机组8后，经三通转换进水阀29，水暖装置30，三通转换背压出水阀31，流入回水井32，经井间过滤降温渗入供水井11，这里水暖采用“大循环接法”，水从低位端流入、高位端流出，便于产生活塞水流。

如图6所示，供冷系统可常年向果蔬冷藏库和家用果蔬冷藏柜提供冷源，这种果蔬冷藏柜由壳体33、换热器34、电磁供水阀35、温控器36组成。温度高于设定值时，供水阀门35打开，换热器34注入新的冷水，柜内温度下降至规定范围，阀门35关闭。

Claims

1.一种天然冰蓄能空调集中供冷设备系统，由低温水泵7、空气处理机组8、供水井9、供水泵10组成，其特征在于：还包括贮冰库1、运冰通道2、冰处理室5、融冰水池6、三通阀门9、回水涌管10，利用严冬自然条件在贮冰库1内制冰，贮藏于贮冰库1，供冷时，取冰在冰处理室5对冰进行破碎处理，投入融冰水池6，低温水经低温水泵7输送至空气处理机组8，升温水经三通阀门9流至回水涌管10或流入融冰水池6，(或其它地方)回水涌管10位于融冰水池4的底部。

2.根据权利要求1所述的天然冰蓄能空调集中供冷设备系统，其特征还在于：贮冰库1、运冰通道2、夹层恒温设施、冰处理室5、融冰水池6构成一个用于制冰、贮冰、融冰的整体建筑设施，贮冰库1位于设施中间，贮冰库1底部是架空地坪13，贮冰库1的四周侧面，是传热隔断池4和融冰水池6及冰处理室5，贮冰库1的库壳14外表面是传热金属膜(板)15通过可通断的传热桥路16与传热阻断池4中的0℃导板3相连接，构成夹层恒温设施，整体建筑顶部或侧面和贮冰库1的库壳14的顶部或侧面，设置了进气通道19和出气通道20及相应的密封堵塞。

3.根据权利要求1所述的天然冰蓄能空调集中供冷设备系统，其特征还在于：大型天然冰供冷冷源，利用大型天然湖(池)或人工湖制冰、贮冰、融冰，湖池四周砌隔热防渗堤21，湖中建造若干根支撑顶部隔热密封层23的立柱和支架22，顶部隔热密封层23具有防热胀冷缩功能，贮冰、融冰时接缝部分采取密封措施。

4.根据权利要求1所述的天然冰蓄能空调集中供冷设备系统，其特征还在于：多冷源联供的系统，设置供水温度自动调节控制装置，该装置由恒温蓄水池24、恒压水泵25(由冷源个数确定泵的个数)，温度传感器26(各冷源输出端1个，恒温水池24输入端1个)，微电脑控制器28和多冷源供水百分比控制箱27组成；控制箱27中是多组带断电器的电磁阀组成(组数与冷源数相等)；每组最多八个电磁水阀，调节流量分别是总流量的50％一个、20％二个、10％一个、5％一个、2％二个、1％一个。

5.根据权利要求1所述的天然冰蓄能空调集中供冷设备系统，其特征还在于：以下述方式与水暖供热用户装置相连接，低温水经低温水泵7加压流入空气处理机组8后，经三通转换进水阀29，水暖装置30，三通转换背压出水阀31，流入回水井32，经降温渗入供水井11。

6.根据权利要求1所述的天然冰蓄能空调集中供冷设备系统，其特征还在于：常年向果蔬冷藏库和家用果蔬冷藏柜(箱)供冷，家用冷藏柜由壳体33、换热器34、供水阀门35和温度控制器36组成。