专利名称：高效自然冷能储藏库的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高效利用自然冷能进行蔬菜、水果储存保鲜，进行房屋温度调节的装置及其应用。
背景技术：
我们生活的自然环境中到处存在着温差冬夏季节温差，昼夜温差，气地温差，地表与地下温差等。有温差，就有热量传递与交换，就有热能的产生。但这些温差较小，一般难以进行能——功转换，或即使能够转换，但经济上不合算。为了与传统的高温热能有所区别，我们把这种自然存在的低温差低温热能称作“自然冷能”(Natural Cool Energy)。其科学定义是常温环境中，自然存在的低温差低温热能，简称“冷能”。自然冷能利用是将寒冷地区气候这种冷能作为一次冷源直接利用，或通过人为的办法使之聚集储存起来作为二次冷源利用。
相变热是指单位体积土中由于水的相变改变所放出或吸收的热量，热容是指单位体积的土体温度改变1℃所需要的热量。因此，通过对比单位质量水的比热4.18kJ/kg·K，相变热334.56kJ/kg。可以看到两者基本相差80倍。因此，水作为一种廉价的蓄能体在冷能利用方面得到积极应用。
张津生等在《世界科技研究与发展》1999年第1期，“21世纪潜在的绿色能源-自然冷能”一文中提出，冷热感觉都是相对的，无论气温高低，温差的存在就意味着能量。由于大自然维持环境温度的能力为无限大，而温差又无处不在，所以该能量的数量也为无限大，是一种潜在的巨量低品位能源。我国大部处于大陆性气候区，气温的昼夜变化与季节变化都很大，比起低平原海洋气候区，自然冷能潜力要大得多。利用成本相对较低，与风能、太阳能一样具有经济价值，利用过程也不会产生环境污染。
随着人们认识程度的不断提高，冷能的利用也日趋广泛。我国商周时代即有冬季储冰夏季取用的冷能利用先例。早期美国阿拉斯加的输油管线、以及近期我国的青藏铁路在穿越多年冻土区，通过热桩、热管等工程措施的采用，使得冬季的冷能不断存储在工程基础下部的多年冻土中，使得多年冻土的温度有所下降并长期维持稳定，由此大大增强了工程的稳定性。1986年，经过约十年的试验研究，日本建成了世界上第一座热管换热式，以自然冷能制冷的冷藏库。在我国，原中国科学院冰川冻土研究所(现中科院寒区旱区环境与工程研究所)的科研人员于1990年在我国西部甘肃省张掖地区建成了热管形式的室内冰室冷藏库，用于贮藏蔬菜、水果等农作物。随后，热管形式的室内冰室冷藏库在我国河北、山东、新疆等地区逐步得到应用。除热管换热形式之外，通过自然对流(强迫对流)利用冷能也曾不断地受到重视(简称自然冷能制冰法)。张津生在上文同时指出，在应用实践中，自然冷能制冰法可以节电90％，如果采用热管降温冻结，则不必耗用电力，节电100％。
需要注意的是在目前利用自然冷能的冷库，在使用热管的模式中，由于其管体结构形状及结构组合形式等其他因素均易影响热管的效率，且由于这种热管式自然冷能冷藏库造价高等因素，对其推广应用产生了不利影响。在通过对流方式利用冷能方面，由于蓄能体换热能力的限制，其对外界环境气温的变化有较高的要求。同时，两种方式的蓄能体均以水作为介质、以水池作为结构特征进行蓄能，由此产生的问题是第一，由于水在相变时将发生9％的体积膨胀，不仅对蓄能体外壳的稳定性造成很大威胁，而且会由此增加工程造价；第二，由于蓄能体的散热面有限，在冷能的储存能力方面受到很大的限制；第三，由于水的相变温度的限制，冷库的调控温度受到很大的限制，调控温度多为0～15℃。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本着利用自然冷能，积极推动这项环保技术在我国的应用和发展，本实用新型的目的在于提出一种高效、环保、低投入、应用面广、充分利用自然冷能资源的自然冷能储藏库。其利用自然冷能对不同建筑物内部空气温度的调节，达到储藏或调节室内温度的目的，其本质在于通过蓄能体这一形式，储存自然界不同季节具有不同温度特征的能量，在其它季节再将这种能量与需要调节温度的物体进行热量交换，达到调温的目的。
本实用新型针对冷能利用中的关键问题，从国情出发，提出了一种充分利用冷能的新型结构特征和技术，该技术在较短时间内快速完成寒冷季节最低温度时段冷能的储存，同时根据调节温度的需要，通过对蓄能介质的调节，达到在一个较现有调温幅度更大，调节温度更为精确技术。通过其应用不仅可以节约投资成本、高效利用自然冷能，而且对这项环保、节能、新技术的广泛应用起到积极的推动作用。
本实用新型的目的可通过如下措施来实现本实用新型充分考虑水在0℃相变时的体变特征以及对流换热面积对蓄冷效率重要影响，提出了一种高效自然冷能储藏库。这种自然冷能储藏库是由藏冰室与调温室组成。藏冰室与调温室四周敷有保温材料。藏冰室内放置复合蓄能体，复合蓄能体是由蓄能单元的容器组合而成，组合方式为有序搭建，或为堆积而成，每个蓄能单元的容器为密闭容器，并在其中装有蓄能介质，藏冰室与外界、藏冰室与调温间由管道通风换热系统相连，通风管通风换热系统由电风扇驱动，电风扇由温度探头感应的温度是通过控制线路由控制开关控制。
上述的蓄能单元容器为塑料、金属、陶瓷中的一种，外形为圆柱体，或长方体，或椭圆体。
上述的蓄能单元容器中充装一定数量的蓄能介质，介质可以为水，也可以盐水。盐水为1-20％浓度的可溶解性盐溶液。
上述的保温材料为聚苯乙烯(EPS)、聚氨脂(PU)、泡沫玻璃、注塑聚苯乙烯(XPS)中的一种。
通过藏冰室与外界、藏冰室与调温室对流换热过程的有效控制，可以实现冷能的快速储藏与室温调节的目的。
复合蓄能体其工作原理为复合蓄能体在蓄能与调温的过程中，蓄能体与周围空气的换热能力是影响其储存能力和调温过程的重要因素。而这种能力与蓄能体的比表面积(体积与面积的比值)，即换热面积密切相关。本实用新型提出的复合蓄能体，由于期间存在的大量、有效的空气流动通道，可以快速实现蓄能体与周围空气的热量交换过程。由此，可以大大缩短蓄冷和调温的时间，这不仅可以将冬季、和夏季最为有效的能量加以存储，而且，可以降低运行成本。
同时，蓄能体能够大量储存能量的特点在于其蓄能介质的相变特征。现有技术主要利用水0℃的相变存储冷能，因此其调节温度只能高于0℃。但是，不同种类、浓度的盐水中，由于金属离子对氧粒子吸附作用的影响，对其溶液的冻结温度产生影响，冻结温度可以更低。本实用新型正是利用盐水的这种特点，提出利用不同的种类、和浓度的盐水作为蓄能介质，达到更低温度的调温。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点
1、高效、快速的蓄冷与调温。由于复合蓄能体内部、每个蓄能体单元之间大量有效空隙的存在，使得对流换热面积和复合蓄能体的换热能力大为增强，其次藏冰室与外界、藏冰室与调温间由通风系统相连，实现蓄能体的快速蓄能与调温作用，由此可以将不同季节最为有效的能量加以储存利用。同时由于换热过程的缩短，由此降低了运营成本；2、调温能力大为增强。由于使用不同的蓄能介质，可以实现更低温度的调节，由此实现以往技术不能进行冷冻储藏的难题。由于水的热容量高于冰的热容量，由此还可以增加蓄能体的蓄能能力；3、建设成本大为降低。由于水在0℃相变时伴随的9％的体积膨胀，会对容器产生巨大的膨胀力，在以往自然冷库建设中，其中很大一部分资金用于高强度水池的建设，由此防止水在相变过程中由于体变对水池产生的破坏作用。同时，由于水池墙厚的增加，降低了水池的换热能力，增加了换热时间。而本实用新型复合蓄能体中的每个蓄能单元，其容器基本为常见饮料、液体容器，以现有吹塑饮料瓶为例，每个成本仅为几分钱。建设相同体积蓄能体的成本仅为现有技术约5％不到。而且成形速度快，建设周期大为缩减和简化；4、运营稳定性大为提高。由于容器不大、力学稳定性高、且具一定的伸缩性，由此消除液体冻结产生的破坏作用。同时，由于壁面的厚度很薄，每个单元的其换热能力也远高于水池。因此，在运营期间不存在维护的问题，运营稳定性由此大为提高；5、应用区域得以扩展。由于蓄冷能力的提高、时间的缩短，在一些冬季时间短、冬季平均温度较高，现有技术难以将冷能及时有效储存的地区，该技术因其高效蓄冷的特点可以加以应用。
图1为本实用新型蓄能体单元容器示意图图2为本实用新型复合蓄能体的结构示意图图3为本实用新型藏冰室结构示意图图4为本实用新型藏冰室与调温室间通风系统示意图具体实施方式
下面，本实用新型将结合附图再对实施例作进一步说明
实施例1如图1、2、3所示，一种高效自然冷能储藏库，其藏冰室4和调温室5为四周敷有聚苯乙烯的保温房间。藏冰室4内蓄能体单元1有序放置在货架上，蓄能体单元1为密闭、内装水的塑料瓶。在进入冬季后，由于烟囱效应的作用，藏冰室4内部的空气自动与外界进行对流换热过程。在最冷季节还可以通过强制通风，加速最冷能量的快速存储，如图3中箭头所示。
在进入暖季在调温过程中，通过图4所示藏冰室4与调温室5的通风连接通道，在电风扇6的驱动下，通过两者之间的热量交换就可以对调温室的温度进行控制。
在本实施例中蓄能单元1的蓄能介质2为水，其调节温度范围为0-15℃，调温精度可以达到±1℃。在外界环境、藏冰室4和调温室5都装有温度感应探头7，当环境温度低于藏冰室4的温度、或调温室需要调温时，打开相应电风扇6的控制开关9进行热量交换，就可以达到蓄冷能或调温的目的。(参见图4)。
实施例2蓄能体3的蓄能单元1为饮料罐，并有序的搭建在藏冰室4内。蓄能体3中蓄能单元1的蓄能介质2为浓度为5％的氯化钠盐水。藏冰室4与调温室5间由管道式通风管通风系统相连，通风管通风换热系统由电风扇6驱动，电风扇6由温度探头7感应温度，由控制开关9控制线路8中的电风扇6，由此可以实现调节温度范围为-5-10℃的冷库调温，最终达到冷藏的目的。
权利要求1.一种高效自然冷能储藏库，是由藏冰室(4)与调温室(5)组成，其特征是藏冰室(4)与调温室(5)四周敷有保温材料，藏冰室(4)室内放置复合蓄能体(3)，复合蓄能体(3)是由蓄能单元容器(1)组合而成，组合方式为有序搭建，或为堆积而成；每个蓄能单元的容器为密闭容器，并充装一定数量的蓄能介质(2)；藏冰室(4)与外界、藏冰室(4)与调温室(5)间由通风管通风换热系统相连，通风管通风换热系统由电风扇(6)驱动，电风扇(6)由温度探头(7)感应温度是通过控制线路(8)由控制开关(9)控制。
2.如权利要求1所述的一种高效自然冷能储藏库，其特征是所述的蓄能单元容器(1)为塑料、金属、陶瓷中的一种，外形为圆柱体，或长方体，或椭圆体。
3.如权利要求1所述的一种高效自然冷能储藏库，其特征是所述的蓄能介质(2)可以为水，也可以为盐水，盐水是浓度为1-20％可溶解性盐溶液。
4.如权利要求1所述的一种高效自然冷能储藏库，其特征是所述的保温材料是为聚苯乙烯、聚氨脂、泡沫玻璃、注塑聚苯乙烯中的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种高效利用自然冷能进行室温调节、物体储藏保鲜的冷库。其主要由藏冰室、调温室组成。藏冰室内放置复合蓄能体，复合蓄能体是由蓄能单元的容器组合而成，组合方式为有序搭建，或为堆积而成，每个蓄能单元的容器为密闭容器，容器内装蓄能介质。藏冰室与外界、藏冰室与调温间由管道通风系统相连，通风系统由电风扇进行驱动，电风扇由控制开关控制。本实用新型具有投资、运营成本低廉、建设周期短、应用面广等诸多优点。在建设“资源节约型”社会，充分利用自然冷能为民造福，其对于环境保护、促进社会经济都具有十分重要意义。
文档编号F25C1/02GK2886465SQ20062007866
公开日2007年4月4日 申请日期2006年3月21日 优先权日2006年3月21日
发明者俞祁浩 申请人:俞祁浩