专利名称：冰能制冷系统及其开发冰能的方法
技术领域：
本发明涉及一种开发利用冰能的制冷系统及开发冰能的方法，特别是用于空调和冷藏的制冷系统。
现有能源以煤，石油，天然气等燃料为主，另外还有水能，核能，风能，太阳能，潮汐能，波浪能，地热能，和生物能等。这些能源中，煤，石油，天然气等传统能源，储量有限，在一两百年内就可能用光，所以开发利用新能源意义重大。
现有制冷系统主要有以下两类第一类是以电为动力，利用机械制冷原理，实现热量的转移。现在普遍使用的家用冰箱空调就属于这一类。它利用电动压缩机把气态制冷剂压缩，使其在高压下凝成液态，并放出热量，通过散热器把热量散发到外部环境中，同时把液态制冷剂送到蒸发器，使其在低压下汽化，吸收热量，实现制冷目的。
这类制冷系统体积小，独立性强，但存在以下问题一是用电时令性强。在中国的大部分城市，夏季的白天大约有一半的电力是用于空调，到了晚上，电厂却又只得在低负荷下运行，火力发电机组大约会造成20％的燃料浪费。夏季一过，只得停掉多余的发电机组，引起设备腐蚀，大幅度缩短寿命；二是中国人均发电装机容量只有0.21千瓦，为了满足迅速增长的空调制冷需要，国家必须大力投资发电厂及输电网。但是，火力发电厂建设费每千瓦约需6000元人民币，电网建设费每千瓦约需2000元人民币。这对国民经济是一个沉重的负担；三是它用氟利昂做制冷剂，对臭氧层造成严重破坏，给人类和整个大自然带来很大危害。
第二类是以燃料为动力，利用吸收制冷原理，实现热量的转移。现有的各种大型中央空调，象“远大直燃机”就属于这一类。它用吸收剂吸收制冷剂的蒸汽，使制冷剂不断蒸发，吸收热量，实现制冷目的。其中吸收了一定制冷剂的吸收剂被送到加热器，使制冷剂蒸发与吸收剂分离，分离后的制冷剂经冷凝送回蒸发器，吸收剂送回吸收器，实现循环。
不管是电制冷机还是直燃机，都存在以下三个弊端一是如果电制冷机所耗能量以燃料在火电厂燃烧时算，直燃机以实际所耗燃料算，它们每搬移一千瓦时的热量，就要消耗大约一千瓦时的能量，并以热量的形式释放到环境中，形成两千瓦时的热量排放。以致于造成热污染，使人们热上加热；
二是它们的运行都要造成燃料的消耗，二氧化碳的排放和不同程度的大气污染；三是空调制冷设备造价高，运行费用高。
本发明的第一个目的是为人们提供一种以冰能为能源的制冷系统，特别是空调系统。
本发明的第二个目的是为人们提供一种开发利用冰能的方法。
本发明提供了一种以冰能为能源的制冷系统，包括在地下建造的用于储冰的冰池，为冰池提供冰的制冰装置，和对冰进行利用的利用装置。
其中，冰池包括在地下建造的外池，在外池内建造的内池，外池与内池之间的保温材料，以及覆盖池口的保温材料。制冰装置一般是凉冰塔，包括塔架，架上平挂的用于在其上结冰的网，向网上洒水的淋洒装置，把冰池底的水送到淋洒装置的泵及上水管，控制上水量的控制器。另外，在冬季不易结冰的较温暖地区，制冰装置为电制冷机。在高寒地区为逐层喷洒结冰用的水龙头。在河湖边沿地区为从河湖表面直接采冰用的机械。
利用装置包括泵，出水管，用冷设备，回水管，在出水管和回水管外面包被的保温材料。
本发明还提供了一种开发冰能的方法，包括以下步骤在冬季利用冬季的低温，让水自然结冰或通过辅助手段结冰，用制冰装置把冰采集到冰池内，用保温材料覆盖池口；冰在冰池内处于被冰池的保温材料与外界隔开的状态，并利用地下相对恒定的低温环境，保存到夏季；夏季把冰池内的冰水用泵通过出水管供给用冷设备，达到制冷目的，然后通过回水管送回冰池融冰，实现循环。
本发明直接以冰能为能源，从而大大减轻了电力系统的压力，减少了因电力需求的大幅波动造成的损失，减少了燃料消耗，减少了热量排放，减少了二氧化碳的排放和大气污染，减少了氟利昂的使用，保护臭氧层。这对保护环境具有重要意义。
冰能作为一种全新的能源被开发，能源品位较高，技术要求低，造价和运行费用低，利用方便。这对缓解能源紧张具有重要意义。
图1是本发明主体部分垂直剖视图，其中制冰装置为凉冰塔。
图2是一段冰池壁的剖视图。
下面将参照附图来描述本发明的一个实施例。
在街心花园，庭院，闲置地或其他合适的地方，因地置宜，在地下用钢筋混凝土和砖石等建筑材料建造外池1，形状大小视要求而定。外池底部铺设耐压的保温材料2＇。依据外池形状，用薄铁板或其他材料做成尺寸略小的内池3，放置在保温材料2′上。池底设一能容纳抽水龙头的凹坑。外池壁涂以防水材料，内池壁涂以防锈材料。内池与外池之间用保温材料2如聚氯乙烯泡沫塑料填充。另外还备有用以在储满冰后覆盖封闭池口的保温材料，在图中未标出。
在冰池之上，建造凉冰塔，它由多个立柱4，通过绞链9与地上的基座(图中为冰池的外池壁)相连，通过支梁5构成塔架，在塔架上平挂多层由细钢丝绳结成的网6。顶上几层为凉冰网，其钢丝绳为普通钢丝绳，下面几层网为采冰网，其钢丝绳为中间夹有电热丝的钢丝绳，电热丝与钢丝之间绝缘。每层网的电热丝都有两个公共端，各层采冰网电热丝的公共端在人工或自动控制下轮流接入电源。凉冰网较密，采冰网较疏。为防止水滴被风吹到池外，可在凉冰塔的顶部围一圈隔离罩，隔离罩可用小孔铁丝网做成。由温度作控制参量的控制器8，根据外界气温控制泵7的功率，适量地抽取冰池内的水由上水管13供给支梁上的淋洒装置15洒下。在凉冰网上结成的冰坠，不进行采集，也不能让其结得太大，保留它们的目的是尽量增大水的散热面积，使水从冰坠表面流过，充分变冷。这样的冷水已含有很多小冰晶，滴落在下层的采冰网上很容易快速结成冰坠。为了尽可能多地接住凉冰网上滴下的冷水，采冰网采取多层采冰网轮流采冰的方式。某层采冰网的冰坠结到一定程度，网内的电热丝便接通电流，使冰坠与网的结合部融化，冰坠落进冰池中。冰池内的冰浮在水面上逐层积累，直至冰池内的水全部变成冰。用保温材料封住冰池口，就可以保存到夏天进行利用了。在完成凉冰任务之后，凉冰塔可以保留到夏天在其上挂置花卉，一方面美化环境，另一方面也为冰池遮避阳光。也可以把钢丝网摘下，把立柱放倒盖在冰池上，这样在其他季节就没有突兀的凉冰塔。
到了夏天，把泵接出水管11，把冷水供给用冷设备16，进行热交换后经回水管12流回冰池融冰，完成循环。图中冰池左边的回水管12是和冰池右边的回水管12相通的，水流方向为箭头所示方向。出水管和回水管外面都被覆保温材料14，和暖气管道类似，一般置于地下。用冷设备可以是经改造后的水暖设备，这样在冬天用的暖气在夏天就变成空凋了。用冷设备也可以是另一制冷系统的热交换器。当然也可以把热交换设备直接放入冰池对冰进行利用，或把冰取出进行利用。为了操作方便，可以把泵，控制器，和其他操作部件统一放在建于冰池旁边的操作室10内。
对制冷温度要求高于0℃的空凋系统和冷藏系统可用冰池对其直接供冷，无需其他制冷设备。对要求在0℃以下的冷冻系统，则需经现有制冷设备进行二次制冷。
权利要求
1．一种开发利用冰能的制冷系统，其特征在于用于储冰的冰池，为冰池制冰并采冰的制冰装置，和对冰进行利用的利用装置。
2．根据权利要求1的冰池，其特征在于在地下用钢筋混凝土和砖石等建筑材料建成的外池，薄铁板或其他材料建成的内池，内池与外池之间的保温材料，覆盖池口的保温材料。
3．根据权利要求1的制冰装置，其特征在于凉冰塔，包括在塔架上平挂的多层网，向网洒水的淋洒装置。
4．根据权利要求3的制冰装置，其特征在于钢丝绳内夹有电热丝的钢绳网。
5．根据权利要求3的制冰装置，其特征在于利用大气温度做控制参量，用于控制水泵功率的控制器。
6．根据权利要求1的制冰装置，其特征在于冬季利用现有制冷设备进行辅助制冰。
7．根据权利要求1的利用装置，其特征在于抽取冰池底部冷水的泵，出水管，用冷设备，回水管，包被于出水管和回水管外面的保温材料。
8．一种利用冰能的方法，其特征在于以冰为载体，把冬天的冷量存储起来供夏天使用，包括下列步骤冬天利用制冰装置制冰并采集于冰池内；用保温材料盖封池口，存储；夏天对冰进行利用，向外部供冷。
9．根据权利要求8的利用冰能的方法，其特征在于用泵抽取冰池底部冷水通过出水管供给用冷设备，吸热后经回水管流回冰池融冰，完成循环。
10．根据权利要求8的利用冰能的方法，其特征在于对暖气设备进行改造，使冷水流过，实现空调功能。
全文摘要
本发明属于开发利用冰能的制冷系统。它由制冰装置、地下冰池和冰能利用装置组成。使用制冰装置在冬季制冰并采集到冰池内,利用保温措施和地下较为恒定的低温环境,保存到夏季进行利用,特别是制冷,尤其适用于空调和冷藏。
文档编号F24F5/00GK1293343SQ9912078
公开日2001年5月2日 申请日期1999年10月14日 优先权日1999年10月14日
发明者王平胜 申请人:王平胜