專利名稱：高效自然冷能儲(chǔ)藏庫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高效利用自然冷能進(jìn)行蔬菜、水果儲(chǔ)存保鮮，進(jìn)行房屋溫度調(diào)節(jié)的裝置及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我們生活的自然環(huán)境中到處存在著溫差冬夏季節(jié)溫差，晝夜溫差，氣地溫差，地表與地下溫差等。有溫差，就有熱量傳遞與交換，就有熱能的產(chǎn)生。但這些溫差較小，一般難以進(jìn)行能——功轉(zhuǎn)換，或即使能夠轉(zhuǎn)換，但經(jīng)濟(jì)上不合算。為了與傳統(tǒng)的高溫?zé)崮苡兴鶇^(qū)別，我們把這種自然存在的低溫差低溫?zé)崮芊Q作“自然冷能”(Natural Cool Energy)。其科學(xué)定義是常溫環(huán)境中，自然存在的低溫差低溫?zé)崮?，簡稱“冷能”。自然冷能利用是將寒冷地區(qū)氣候這種冷能作為一次冷源直接利用，或通過人為的辦法使之聚集儲(chǔ)存起來作為二次冷源利用。
相變熱是指單位體積土中由于水的相變改變所放出或吸收的熱量，熱容是指單位體積的土體溫度改變1℃所需要的熱量。因此，通過對(duì)比單位質(zhì)量水的比熱4.18kJ/kg·K，相變熱334.56kJ/kg?？梢钥吹絻烧呋鞠嗖?0倍。因此，水作為一種廉價(jià)的蓄能體在冷能利用方面得到積極應(yīng)用。
張津生等在《世界科技研究與發(fā)展》1999年第1期，“21世紀(jì)潛在的綠色能源-自然冷能”一文中提出，冷熱感覺都是相對(duì)的，無論氣溫高低，溫差的存在就意味著能量。由于大自然維持環(huán)境溫度的能力為無限大，而溫差又無處不在，所以該能量的數(shù)量也為無限大，是一種潛在的巨量低品位能源。我國大部處于大陸性氣候區(qū)，氣溫的晝夜變化與季節(jié)變化都很大，比起低平原海洋氣候區(qū)，自然冷能潛力要大得多。利用成本相對(duì)較低，與風(fēng)能、太陽能一樣具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，利用過程也不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。
隨著人們認(rèn)識(shí)程度的不斷提高，冷能的利用也日趨廣泛。我國商周時(shí)代即有冬季儲(chǔ)冰夏季取用的冷能利用先例。早期美國阿拉斯加的輸油管線、以及近期我國的青藏鐵路在穿越多年凍土區(qū)，通過熱樁、熱管等工程措施的采用，使得冬季的冷能不斷存儲(chǔ)在工程基礎(chǔ)下部的多年凍土中，使得多年凍土的溫度有所下降并長期維持穩(wěn)定，由此大大增強(qiáng)了工程的穩(wěn)定性。1986年，經(jīng)過約十年的試驗(yàn)研究，日本建成了世界上第一座熱管換熱式，以自然冷能制冷的冷藏庫。在我國，原中國科學(xué)院冰川凍土研究所(現(xiàn)中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所)的科研人員于1990年在我國西部甘肅省張掖地區(qū)建成了熱管形式的室內(nèi)冰室冷藏庫，用于貯藏蔬菜、水果等農(nóng)作物。隨后，熱管形式的室內(nèi)冰室冷藏庫在我國河北、山東、新疆等地區(qū)逐步得到應(yīng)用。除熱管換熱形式之外，通過自然對(duì)流(強(qiáng)迫對(duì)流)利用冷能也曾不斷地受到重視(簡稱自然冷能制冰法)。張津生在上文同時(shí)指出，在應(yīng)用實(shí)踐中，自然冷能制冰法可以節(jié)電90％，如果采用熱管降溫凍結(jié)，則不必耗用電力，節(jié)電100％。
需要注意的是在目前利用自然冷能的冷庫，在使用熱管的模式中，由于其管體結(jié)構(gòu)形狀及結(jié)構(gòu)組合形式等其他因素均易影響熱管的效率，且由于這種熱管式自然冷能冷藏庫造價(jià)高等因素，對(duì)其推廣應(yīng)用產(chǎn)生了不利影響。在通過對(duì)流方式利用冷能方面，由于蓄能體換熱能力的限制，其對(duì)外界環(huán)境氣溫的變化有較高的要求。同時(shí)，兩種方式的蓄能體均以水作為介質(zhì)、以水池作為結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行蓄能，由此產(chǎn)生的問題是第一，由于水在相變時(shí)將發(fā)生9％的體積膨脹，不僅對(duì)蓄能體外殼的穩(wěn)定性造成很大威脅，而且會(huì)由此增加工程造價(jià)；第二，由于蓄能體的散熱面有限，在冷能的儲(chǔ)存能力方面受到很大的限制；第三，由于水的相變溫度的限制，冷庫的調(diào)控溫度受到很大的限制，調(diào)控溫度多為0～15℃。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本著利用自然冷能，積極推動(dòng)這項(xiàng)環(huán)保技術(shù)在我國的應(yīng)用和發(fā)展，本實(shí)用新型的目的在于提出一種高效、環(huán)保、低投入、應(yīng)用面廣、充分利用自然冷能資源的自然冷能儲(chǔ)藏庫。其利用自然冷能對(duì)不同建筑物內(nèi)部空氣溫度的調(diào)節(jié)，達(dá)到儲(chǔ)藏或調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的，其本質(zhì)在于通過蓄能體這一形式，儲(chǔ)存自然界不同季節(jié)具有不同溫度特征的能量，在其它季節(jié)再將這種能量與需要調(diào)節(jié)溫度的物體進(jìn)行熱量交換，達(dá)到調(diào)溫的目的。
本實(shí)用新型針對(duì)冷能利用中的關(guān)鍵問題，從國情出發(fā)，提出了一種充分利用冷能的新型結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)，該技術(shù)在較短時(shí)間內(nèi)快速完成寒冷季節(jié)最低溫度時(shí)段冷能的儲(chǔ)存，同時(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)溫度的需要，通過對(duì)蓄能介質(zhì)的調(diào)節(jié)，達(dá)到在一個(gè)較現(xiàn)有調(diào)溫幅度更大，調(diào)節(jié)溫度更為精確技術(shù)。通過其應(yīng)用不僅可以節(jié)約投資成本、高效利用自然冷能，而且對(duì)這項(xiàng)環(huán)保、節(jié)能、新技術(shù)的廣泛應(yīng)用起到積極的推動(dòng)作用。
本實(shí)用新型的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型充分考慮水在0℃相變時(shí)的體變特征以及對(duì)流換熱面積對(duì)蓄冷效率重要影響，提出了一種高效自然冷能儲(chǔ)藏庫。這種自然冷能儲(chǔ)藏庫是由藏冰室與調(diào)溫室組成。藏冰室與調(diào)溫室四周敷有保溫材料。藏冰室內(nèi)放置復(fù)合蓄能體，復(fù)合蓄能體是由蓄能單元的容器組合而成，組合方式為有序搭建，或?yàn)槎逊e而成，每個(gè)蓄能單元的容器為密閉容器，并在其中裝有蓄能介質(zhì)，藏冰室與外界、藏冰室與調(diào)溫間由管道通風(fēng)換熱系統(tǒng)相連，通風(fēng)管通風(fēng)換熱系統(tǒng)由電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)，電風(fēng)扇由溫度探頭感應(yīng)的溫度是通過控制線路由控制開關(guān)控制。
上述的蓄能單元容器為塑料、金屬、陶瓷中的一種，外形為圓柱體，或長方體，或橢圓體。
上述的蓄能單元容器中充裝一定數(shù)量的蓄能介質(zhì)，介質(zhì)可以為水，也可以鹽水。鹽水為1-20％濃度的可溶解性鹽溶液。
上述的保溫材料為聚苯乙烯(EPS)、聚氨脂(PU)、泡沫玻璃、注塑聚苯乙烯(XPS)中的一種。
通過藏冰室與外界、藏冰室與調(diào)溫室對(duì)流換熱過程的有效控制，可以實(shí)現(xiàn)冷能的快速儲(chǔ)藏與室溫調(diào)節(jié)的目的。
復(fù)合蓄能體其工作原理為復(fù)合蓄能體在蓄能與調(diào)溫的過程中，蓄能體與周圍空氣的換熱能力是影響其儲(chǔ)存能力和調(diào)溫過程的重要因素。而這種能力與蓄能體的比表面積(體積與面積的比值)，即換熱面積密切相關(guān)。本實(shí)用新型提出的復(fù)合蓄能體，由于期間存在的大量、有效的空氣流動(dòng)通道，可以快速實(shí)現(xiàn)蓄能體與周圍空氣的熱量交換過程。由此，可以大大縮短蓄冷和調(diào)溫的時(shí)間，這不僅可以將冬季、和夏季最為有效的能量加以存儲(chǔ)，而且，可以降低運(yùn)行成本。
同時(shí)，蓄能體能夠大量儲(chǔ)存能量的特點(diǎn)在于其蓄能介質(zhì)的相變特征。現(xiàn)有技術(shù)主要利用水0℃的相變存儲(chǔ)冷能，因此其調(diào)節(jié)溫度只能高于0℃。但是，不同種類、濃度的鹽水中，由于金屬離子對(duì)氧粒子吸附作用的影響，對(duì)其溶液的凍結(jié)溫度產(chǎn)生影響，凍結(jié)溫度可以更低。本實(shí)用新型正是利用鹽水的這種特點(diǎn)，提出利用不同的種類、和濃度的鹽水作為蓄能介質(zhì)，達(dá)到更低溫度的調(diào)溫。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、高效、快速的蓄冷與調(diào)溫。由于復(fù)合蓄能體內(nèi)部、每個(gè)蓄能體單元之間大量有效空隙的存在，使得對(duì)流換熱面積和復(fù)合蓄能體的換熱能力大為增強(qiáng)，其次藏冰室與外界、藏冰室與調(diào)溫間由通風(fēng)系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)蓄能體的快速蓄能與調(diào)溫作用，由此可以將不同季節(jié)最為有效的能量加以儲(chǔ)存利用。同時(shí)由于換熱過程的縮短，由此降低了運(yùn)營成本；2、調(diào)溫能力大為增強(qiáng)。由于使用不同的蓄能介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)更低溫度的調(diào)節(jié)，由此實(shí)現(xiàn)以往技術(shù)不能進(jìn)行冷凍儲(chǔ)藏的難題。由于水的熱容量高于冰的熱容量，由此還可以增加蓄能體的蓄能能力；3、建設(shè)成本大為降低。由于水在0℃相變時(shí)伴隨的9％的體積膨脹，會(huì)對(duì)容器產(chǎn)生巨大的膨脹力，在以往自然冷庫建設(shè)中，其中很大一部分資金用于高強(qiáng)度水池的建設(shè)，由此防止水在相變過程中由于體變對(duì)水池產(chǎn)生的破壞作用。同時(shí)，由于水池墻厚的增加，降低了水池的換熱能力，增加了換熱時(shí)間。而本實(shí)用新型復(fù)合蓄能體中的每個(gè)蓄能單元，其容器基本為常見飲料、液體容器，以現(xiàn)有吹塑飲料瓶為例，每個(gè)成本僅為幾分錢。建設(shè)相同體積蓄能體的成本僅為現(xiàn)有技術(shù)約5％不到。而且成形速度快，建設(shè)周期大為縮減和簡化；4、運(yùn)營穩(wěn)定性大為提高。由于容器不大、力學(xué)穩(wěn)定性高、且具一定的伸縮性，由此消除液體凍結(jié)產(chǎn)生的破壞作用。同時(shí)，由于壁面的厚度很薄，每個(gè)單元的其換熱能力也遠(yuǎn)高于水池。因此，在運(yùn)營期間不存在維護(hù)的問題，運(yùn)營穩(wěn)定性由此大為提高；5、應(yīng)用區(qū)域得以擴(kuò)展。由于蓄冷能力的提高、時(shí)間的縮短，在一些冬季時(shí)間短、冬季平均溫度較高，現(xiàn)有技術(shù)難以將冷能及時(shí)有效儲(chǔ)存的地區(qū)，該技術(shù)因其高效蓄冷的特點(diǎn)可以加以應(yīng)用。


圖1為本實(shí)用新型蓄能體單元容器示意圖圖2為本實(shí)用新型復(fù)合蓄能體的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型藏冰室結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實(shí)用新型藏冰室與調(diào)溫室間通風(fēng)系統(tǒng)示意圖具體實(shí)施方式
下面，本實(shí)用新型將結(jié)合附圖再對(duì)實(shí)施例作進(jìn)一步說明
實(shí)施例1如圖1、2、3所示，一種高效自然冷能儲(chǔ)藏庫，其藏冰室4和調(diào)溫室5為四周敷有聚苯乙烯的保溫房間。藏冰室4內(nèi)蓄能體單元1有序放置在貨架上，蓄能體單元1為密閉、內(nèi)裝水的塑料瓶。在進(jìn)入冬季后，由于煙囪效應(yīng)的作用，藏冰室4內(nèi)部的空氣自動(dòng)與外界進(jìn)行對(duì)流換熱過程。在最冷季節(jié)還可以通過強(qiáng)制通風(fēng)，加速最冷能量的快速存儲(chǔ)，如圖3中箭頭所示。
在進(jìn)入暖季在調(diào)溫過程中，通過圖4所示藏冰室4與調(diào)溫室5的通風(fēng)連接通道，在電風(fēng)扇6的驅(qū)動(dòng)下，通過兩者之間的熱量交換就可以對(duì)調(diào)溫室的溫度進(jìn)行控制。
在本實(shí)施例中蓄能單元1的蓄能介質(zhì)2為水，其調(diào)節(jié)溫度范圍為0-15℃，調(diào)溫精度可以達(dá)到±1℃。在外界環(huán)境、藏冰室4和調(diào)溫室5都裝有溫度感應(yīng)探頭7，當(dāng)環(huán)境溫度低于藏冰室4的溫度、或調(diào)溫室需要調(diào)溫時(shí)，打開相應(yīng)電風(fēng)扇6的控制開關(guān)9進(jìn)行熱量交換，就可以達(dá)到蓄冷能或調(diào)溫的目的。(參見圖4)。
實(shí)施例2蓄能體3的蓄能單元1為飲料罐，并有序的搭建在藏冰室4內(nèi)。蓄能體3中蓄能單元1的蓄能介質(zhì)2為濃度為5％的氯化鈉鹽水。藏冰室4與調(diào)溫室5間由管道式通風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)相連，通風(fēng)管通風(fēng)換熱系統(tǒng)由電風(fēng)扇6驅(qū)動(dòng)，電風(fēng)扇6由溫度探頭7感應(yīng)溫度，由控制開關(guān)9控制線路8中的電風(fēng)扇6，由此可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)溫度范圍為-5-10℃的冷庫調(diào)溫，最終達(dá)到冷藏的目的。
權(quán)利要求1.一種高效自然冷能儲(chǔ)藏庫，是由藏冰室(4)與調(diào)溫室(5)組成，其特征是藏冰室(4)與調(diào)溫室(5)四周敷有保溫材料，藏冰室(4)室內(nèi)放置復(fù)合蓄能體(3)，復(fù)合蓄能體(3)是由蓄能單元容器(1)組合而成，組合方式為有序搭建，或?yàn)槎逊e而成；每個(gè)蓄能單元的容器為密閉容器，并充裝一定數(shù)量的蓄能介質(zhì)(2)；藏冰室(4)與外界、藏冰室(4)與調(diào)溫室(5)間由通風(fēng)管通風(fēng)換熱系統(tǒng)相連，通風(fēng)管通風(fēng)換熱系統(tǒng)由電風(fēng)扇(6)驅(qū)動(dòng)，電風(fēng)扇(6)由溫度探頭(7)感應(yīng)溫度是通過控制線路(8)由控制開關(guān)(9)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高效自然冷能儲(chǔ)藏庫，其特征是所述的蓄能單元容器(1)為塑料、金屬、陶瓷中的一種，外形為圓柱體，或長方體，或橢圓體。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高效自然冷能儲(chǔ)藏庫，其特征是所述的蓄能介質(zhì)(2)可以為水，也可以為鹽水，鹽水是濃度為1-20％可溶解性鹽溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高效自然冷能儲(chǔ)藏庫，其特征是所述的保溫材料是為聚苯乙烯、聚氨脂、泡沫玻璃、注塑聚苯乙烯中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高效利用自然冷能進(jìn)行室溫調(diào)節(jié)、物體儲(chǔ)藏保鮮的冷庫。其主要由藏冰室、調(diào)溫室組成。藏冰室內(nèi)放置復(fù)合蓄能體，復(fù)合蓄能體是由蓄能單元的容器組合而成，組合方式為有序搭建，或?yàn)槎逊e而成，每個(gè)蓄能單元的容器為密閉容器，容器內(nèi)裝蓄能介質(zhì)。藏冰室與外界、藏冰室與調(diào)溫間由管道通風(fēng)系統(tǒng)相連，通風(fēng)系統(tǒng)由電風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電風(fēng)扇由控制開關(guān)控制。本實(shí)用新型具有投資、運(yùn)營成本低廉、建設(shè)周期短、應(yīng)用面廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。在建設(shè)“資源節(jié)約型”社會(huì)，充分利用自然冷能為民造福，其對(duì)于環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)都具有十分重要意義。
文檔編號(hào)F25C1/02GK2886465SQ20062007866
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者俞祁浩 申請(qǐng)人:俞祁浩