專利名稱：利用自然冷能降低冷庫溫度的方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在冷藏冷凍領(lǐng)域，利用自然冷能進(jìn)行各類機(jī)械化的冷藏 庫、冷凍庫、非機(jī)械化的地窖貯藏庫、土窯洞貯藏庫的節(jié)能降溫的方法及其 裝置。
背景技術(shù)：
運(yùn)用現(xiàn)代科技有控制的貯存利用冷資源卻是近幾十年的事情，加拿大政
府最早(1979年)組織了專家進(jìn)行利用自然冷能(Natural Cool Energy)的實(shí)
驗(yàn)研究，所謂自然冷能是指常溫環(huán)境中，自然存在的低溫差低溫?zé)崮?。由?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。在過去的二十年中加拿大、 日本、美國和中國等國家的很多科技人員致力于利用自然冷能制水蓄冷系統(tǒng) 的研究，并促使了這一技術(shù)的商業(yè)化，1993年在河北衡水地區(qū)年制冰能力 為3000噸。
的特點(diǎn)，以水為基質(zhì)，將冬季的冷以冰的形式貯存起來，同時(shí)利用其凍結(jié)時(shí) 釋放的大量潛熱，維持庫內(nèi)果蔬不受凍害；暖季再以這些冰為冷源，維持果 蔬貯藏所必要的低溫和高濕度條件。上述儲(chǔ)能方式對(duì)地區(qū)和季節(jié)有很大的限制
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用冷庫外界溫度不斷變化 的冷空氣進(jìn)行熱交換的方法及其系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)冷庫內(nèi)降溫的目的。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明4是供一種利用自然冷能降低冷庫溫度的方
法，包括如下步驟
(a) .當(dāng)冷庫外的低溫氣體達(dá)到低溫設(shè)定值時(shí)，將冷庫內(nèi)的高溫氣體從 庫內(nèi)輸送到 一個(gè)可以與外界進(jìn)入的低溫氣體進(jìn)行混合的容器；
(b) .然后將混合后的氣體通過送風(fēng)裝置返回冷庫內(nèi)，降低冷庫內(nèi)溫度；
(c) .步驟(a)、 (b)的氣體熱交換不斷循環(huán)，當(dāng)冷庫內(nèi)溫度達(dá)到目標(biāo) 設(shè)定值時(shí)，停止氣體熱交換；當(dāng)冷庫內(nèi)溫度升高時(shí)，再次開始?xì)怏w熱交換循 環(huán)。
進(jìn)一步地，其中步驟(a)中所述的由外界進(jìn)入所述的容器的低溫氣體 量根據(jù)冷庫外溫度以及冷庫內(nèi)溫度的變化進(jìn)行控制，以保證重新送入冷庫內(nèi) 氣體的溫度在一個(gè)恒定的范圍。
進(jìn)一步地，上述步驟(a)所述步驟(a)的前一個(gè)步驟對(duì)冷庫內(nèi)溫 度、外界的大氣溫度和送入冷庫內(nèi)的氣體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；當(dāng)外界的大氣 溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打開冷庫內(nèi)外氣體的進(jìn)出口 。
本發(fā)明提供一種利用上述方法降低冷庫內(nèi)溫度的自然冷能降溫系統(tǒng)，包 括混合容器、動(dòng)力裝置和電氣控制裝置，所述的混合容器用于將冷庫外氣體 與冷庫內(nèi)氣體混合，且在容器的適當(dāng)處設(shè)置有新風(fēng)口、吸風(fēng)口和送風(fēng)口；所 述的新風(fēng)口、吸風(fēng)口和送風(fēng)口的風(fēng)門連接有風(fēng)門控制裝置，其中新風(fēng)口的風(fēng) 門可控制開啟大??；所述的電氣控制裝置中的溫度控制裝置與風(fēng)門控制裝置 電氣連4妄。
進(jìn)一步地，上述的混合容器分為混合段、過濾段和風(fēng)機(jī)段，混合段內(nèi)設(shè) 置新風(fēng)口和吸風(fēng)口；所述風(fēng)機(jī)段內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)和送風(fēng)口；過濾段為設(shè)置于風(fēng) 機(jī)段與混合段的空氣過濾層。進(jìn)一步地，上述的與新風(fēng)口風(fēng)門控制裝置相連接的溫度控制裝置的感 溫元件設(shè)置在混合容器的混合段。
進(jìn)一步地，上述的風(fēng)門控制裝置為比例調(diào)節(jié)閥。
進(jìn)一步地，上述的新風(fēng)口的風(fēng)門為旋轉(zhuǎn)式風(fēng)門，其風(fēng)門控制裝置為步 進(jìn)電機(jī)。
進(jìn)一步地，上述的吸風(fēng)口和送風(fēng)口的風(fēng)門為開啟式風(fēng)門，其風(fēng)門控制 裝置為氣缸。
進(jìn)一步地，上述的吸風(fēng)口和送風(fēng)口的開啟式風(fēng)門為百葉窗結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明所提供的自然冷能降溫系統(tǒng)應(yīng)用于冷庫、地窖貯藏庫、土窯洞貯 藏庫等冷藏裝置，即可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以與傳統(tǒng)的機(jī)械制冷裝置組合。在 大氣氣溫高于某一設(shè)定值時(shí)，該裝置不運(yùn)行，冷庫原有制冷系統(tǒng)裝置維持所
需要的低溫；當(dāng)大氣溫度降低到設(shè)定值時(shí)，由系統(tǒng)的大氣感溫原件發(fā)出指令， 切斷制冷設(shè)備的電源，啟動(dòng)該自然冷能降溫系統(tǒng)。外界的低溫氣體與冷庫內(nèi) 的氣體經(jīng)混合后被送入冷庫內(nèi)，通過循環(huán)，冷空氣不斷進(jìn)入庫內(nèi)，庫內(nèi)的熱 量不斷被排出，達(dá)到了庫內(nèi)降溫的目的。當(dāng)庫內(nèi)溫度達(dá)到了設(shè)定的溫度要求 后，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出指令，停止該自然冷能降溫系統(tǒng)的運(yùn)行。
本發(fā)明與其它利用自然冷能不同的是其智能化，其溫度控制裝置根據(jù)外
界和冷庫內(nèi)的溫度變化，自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作。同時(shí)通過冷庫內(nèi)外的不同溫 度氣體的混合，用以保證貯藏庫內(nèi)溫度的恒定，有利于自然冷能的有效利用， 同時(shí)避免了不合理利用自然冷能凍傷貯藏庫內(nèi)的儲(chǔ)藏物。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是圖1的俯碎見圖； 圖3是圖1的左^L圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例一的系統(tǒng)電氣控制示意圖； 圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例的系統(tǒng)電氣控制示意圖; 圖6是本發(fā)明的氣體循環(huán)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 本發(fā)明提供一種自然冷能降溫系統(tǒng)，與冷庫2的機(jī)械制冷裝置通過電儀 控設(shè)備互鎖。該自然冷能降溫系統(tǒng)包括混合容器、動(dòng)力裝置和電氣控制裝置， 其中電氣控制裝置內(nèi)包括有溫度控制裝置。如圖1-3所示，上述的混合容器1用于將冷庫2外氣體與冷庫內(nèi)氣體 混合，混合容器l整體呈一箱體，其外壁可以采用保溫材料制作，可使冷量 淑失和溫度波動(dòng)降低到最小。為便于設(shè)備檢查和維修，混合容器l設(shè)有一個(gè) 檢修門19。容器內(nèi)部分為混合段11過濾段12和風(fēng)機(jī)段13,混合段11為外 界低溫氣體進(jìn)入后與冷庫內(nèi)流出氣體混合的空間；風(fēng)機(jī)段13內(nèi)安裝有風(fēng)機(jī) 3，該風(fēng)機(jī)3可以是變頻風(fēng)機(jī)，以用于提供混合的氣體進(jìn)入冷庫2的動(dòng)力； 過濾段12為設(shè)置于風(fēng)機(jī)段13與混合段11之間的空氣過濾層，可進(jìn)一步凈 化過濾混合空氣，避免污染冷庫內(nèi)的空氣。所述的混合容器l在容器的適當(dāng) 處設(shè)置有氣體的進(jìn)出口，包括新風(fēng)口 14、吸風(fēng)口 15和送風(fēng)口 16;其中新風(fēng) 口 14與外界環(huán)境相通，吸風(fēng)口 15和送風(fēng)口 16均與冷庫2相通，上述的新 風(fēng)口 14和吸風(fēng)口 15設(shè)置在混合段ll，外界的低溫氣體以及冷庫內(nèi)的氣體均 被吸入到混合段內(nèi)的空間內(nèi)進(jìn)行混合，吸風(fēng)口 15通過吸風(fēng)管道4與冷庫2 連接相通，連接處位于冷庫2的底部；送風(fēng)口 16設(shè)置在容器1的頂端，通 過送風(fēng)管道5連接至冷庫2的上端，/人而〗呆證送風(fēng)口 16高于吸風(fēng)口 15,并 且送風(fēng)管道5進(jìn)入到冷庫2內(nèi)后， 一直向內(nèi)延長鋪設(shè)，新進(jìn)入的氣體則從位 于送風(fēng)管道5上的多個(gè)出氣口 51向冷庫2內(nèi)排放氣體。所述的新風(fēng)口 14、吸風(fēng)口 15和送風(fēng)口 16設(shè)置有風(fēng)門61、 62、 63。為了維持冷庫內(nèi)的設(shè)定氣體 量，冷庫2還設(shè)有排氣口21，以用于將多余的空氣從該排風(fēng)口 21排出到庫 外。在冷庫上還需要安裝庫體壓力安全閥，以保證庫體的壓力與外界基本平衡。上述的溫度控制裝置7為冷庫內(nèi)氣體熱交換時(shí)利用溫度進(jìn)行控制的電開 關(guān)設(shè)備?？刹捎矛F(xiàn)有技術(shù)中的溫度控制器，其具有溫度探測(cè)頭。本實(shí)施例中， 至少采用三個(gè)溫度控制器71、 72、 73，具有相應(yīng)的溫度4笨測(cè)頭A、 B、 C, 其中，溫度探測(cè)頭A設(shè)置在冷庫外，對(duì)外界的大氣溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其回 路輸出控制整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)；溫度探測(cè)頭B設(shè)置在冷庫內(nèi)，對(duì)庫內(nèi)的溫度進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其回路輸出控制風(fēng)機(jī)3、吸風(fēng)口 15和送風(fēng)口 16的風(fēng)門；溫度 探測(cè)頭C設(shè)置在混合容器的混合段，對(duì)送入庫內(nèi)的氣體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 其回路輸出控制調(diào)節(jié)新風(fēng)口 14風(fēng)門的大小，以保證送風(fēng)口 16的溫度恒定。風(fēng)門61、 62、 63具有可控制風(fēng)門開啟大小的風(fēng)門控制裝置。所述的風(fēng) 門控制裝置的電氣連接可參考圖4所示，每個(gè)風(fēng)口均設(shè)置比例風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 91,通過調(diào)節(jié)新風(fēng)口、吸風(fēng)口和送風(fēng)口的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥91,使新風(fēng)和回風(fēng)在混 合段按需要的比例混合。上述的風(fēng)門及其控制裝置的類型不僅限于此，如圖 5所示的另一種方式，所述的新風(fēng)口的風(fēng)門61還可以采用旋轉(zhuǎn)式風(fēng)門，通過 與之相連的溫度控制器控制步進(jìn)電機(jī)92打開新風(fēng)口的風(fēng)門61,新風(fēng)口的風(fēng) 門61開啟的大小通過溫度控制器PID輸出信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)92旋轉(zhuǎn)來控 制，直到新風(fēng)口混合段11的新風(fēng)達(dá)到預(yù)定溫度；而上述的吸風(fēng)口和送風(fēng)口 的風(fēng)門62、 63則采用開啟式風(fēng)門，比如百葉窗，由于不需要調(diào)節(jié)風(fēng)門開啟 的大小，可采用氣缸93作為風(fēng)門控制裝置控制風(fēng)門的啟閉。眾所周知，風(fēng) 門在現(xiàn)有技術(shù)中有很多實(shí)現(xiàn)方式，在此不再贅述。上述的電氣控制裝置8，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的自然冷能降溫系統(tǒng)的各個(gè)電 氣元件、溫度控制器、動(dòng)力裝置的電氣連接以及自動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有冷庫的機(jī)械制冷系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)或手動(dòng)轉(zhuǎn)換，該電氣控制裝置8通常設(shè)計(jì)為電氣控制拒。利用上述的自然冷能降溫系統(tǒng)可以達(dá)到降4氐冷庫內(nèi)空氣的溫度，其工作原理是在外界大氣氣溫高于某一設(shè)定值時(shí)，該裝置不運(yùn)行，冷庫由機(jī)械制 冷系統(tǒng)裝置維持所需要的低溫。該系統(tǒng)啟動(dòng)的溫度條件是當(dāng)外界大氣溫度 T!低于冷庫貯存溫度T2，該溫差》3。C，即可啟動(dòng)本發(fā)明的自然冷能降溫系 統(tǒng)；往冷庫內(nèi)送入新風(fēng)的溫度要求是新風(fēng)溫度丁3低于庫內(nèi)貯存溫度T2, 其溫差范圍控制在2 3。C。本發(fā)明主要是通過溫度控制裝置以及風(fēng)門，把自 然界冷空氣與冷庫內(nèi)的空氣進(jìn)行線性配比混合，再把配比后達(dá)到一定溫度的氣體導(dǎo)入冷庫內(nèi)，以達(dá)到利用自然冷能的作用。再參閱圖6,下面舉例說明本發(fā)明的自然冷能降溫系統(tǒng)的工作過程。外界環(huán)境溫度探頭A測(cè)量到溫度T！為-l(TC ，冷庫貯存溫度K為-5 。C，啟動(dòng)本系統(tǒng)，由監(jiān)測(cè)外界溫度的溫度控制器71控制接觸器動(dòng)作，將壓 縮機(jī)等機(jī)械制冷設(shè)備的運(yùn)行方式切換到本裝置工作方式。冷庫內(nèi)的溫度探頭B測(cè)量到冷庫溫度高于-5。C，通過與它相連的溫度 控制器72啟動(dòng)風(fēng)機(jī)3運(yùn)行，同時(shí)啟動(dòng)吸風(fēng)口和送風(fēng)口氣缸93來打開吸風(fēng)口 和送風(fēng)口的百葉窗，實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)空氣的循環(huán)。這時(shí)新風(fēng)口風(fēng)門61是關(guān)閉的，送入庫內(nèi)的空氣溫度與吸風(fēng)口的溫度是 相同的，溫度并沒有降低，置于新風(fēng)口混合段11的溫度探頭C檢測(cè)到的溫 度沒有達(dá)到預(yù)定的溫度，通過與之相連的溫度控制器73控制步進(jìn)電機(jī)92打 開新風(fēng)口的風(fēng)門61，新風(fēng)口的風(fēng)門61開啟的大小通過溫度控制器PID輸出 信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)92旋轉(zhuǎn)來控制，直到新風(fēng)混合端的新風(fēng)達(dá)到預(yù)定的-7~ -8 c溫度。當(dāng)外界的溫度或庫內(nèi)的溫度變化時(shí)，新風(fēng)口 14的溫度檢測(cè)和控制裝置 會(huì)通過調(diào)節(jié)新風(fēng)口風(fēng)門的大小保證送風(fēng)口 16的溫度恒定?；旌虾蟮目諝饨?jīng)過過濾段12的過濾后進(jìn)入風(fēng)機(jī)段13，由風(fēng)機(jī)3經(jīng)送風(fēng) 口 16和送風(fēng)管道5送至冷庫2內(nèi)，多余的空氣由冷庫2的排風(fēng)口 21排出庫 外，這樣就完成了一個(gè)循環(huán)。通過循環(huán)，冷空氣不斷進(jìn)入庫內(nèi)，庫內(nèi)的熱量 不斷^皮排出，達(dá)到了庫內(nèi)降溫的目的。冷庫內(nèi)溫度探頭B檢測(cè)到庫內(nèi)溫度達(dá)到-5。C時(shí)，溫度控制器停止風(fēng)機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉新風(fēng)口、吸風(fēng)口，送風(fēng)口的風(fēng)門61、 62、 63以及冷庫的排風(fēng)口 21;當(dāng)庫內(nèi)溫度升高時(shí)，再啟動(dòng)本系統(tǒng)工作。不局限于此。應(yīng)該理解為，在不偏離本發(fā)明的構(gòu)思、工作原理的情況下，以 上實(shí)施例中的部件的材料、形狀可通過本技術(shù)領(lǐng)域人員知悉的其它替換或等 同部件、材料、適用的形狀來替換。
權(quán)利要求
1.一種利用自然冷能降低冷庫溫度的方法，其特征在于，包括以下步驟(a).當(dāng)冷庫外的低溫氣體達(dá)到低溫設(shè)定值時(shí)，將冷庫內(nèi)的高溫氣體從庫內(nèi)輸送到一個(gè)可以與外界進(jìn)入的低溫氣體進(jìn)行混合的容器；(b).然后將混合后的氣體通過送風(fēng)裝置返回冷庫內(nèi)，降低冷庫內(nèi)溫度；(c).步驟(a)、(b)的氣體熱交換不斷循環(huán)，當(dāng)冷庫內(nèi)溫度達(dá)到目標(biāo)設(shè)定值時(shí)，停止氣體熱交換；當(dāng)冷庫內(nèi)溫度升高時(shí)，再次開始?xì)怏w熱交換循環(huán)。
2. 如權(quán)利要求1中所述的利用自然冷能降低冷庫溫度的方法，其特征 在于其中步驟(a)中所述的由外界進(jìn)入所述的容器的低溫氣體量根據(jù)冷 庫外溫度以及冷庫內(nèi)溫度的變化進(jìn)行控制，以保證重新送入冷庫內(nèi)氣體的溫 度在一個(gè)恒定的范圍。
3. 如權(quán)利要求1或2中所述的利用自然冷能降低冷庫溫度的方法，其特 征在于所述步驟(a)的前一個(gè)步驟對(duì)冷庫內(nèi)溫度、外界的大氣溫度和 送入冷庫內(nèi)的氣體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；當(dāng)外界的大氣溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，打 開冷庫內(nèi)外氣體的進(jìn)出口。
4. 一種利用上述方法降低冷庫內(nèi)溫度的自然冷能降溫系統(tǒng)，其特征在 于包括混合容器、動(dòng)力裝置和電氣控制裝置，所述的混合容器用于將冷庫 外氣體與冷庫內(nèi)氣體混合，且在容器的適當(dāng)處設(shè)置有新風(fēng)口、吸風(fēng)口和送風(fēng)口；所述的新風(fēng)口、吸風(fēng)口和送風(fēng)口的風(fēng)門連接有風(fēng)門控制裝置，其中新風(fēng) 口的風(fēng)門可控制開啟大?。凰龅碾姎饪刂蒲b置中的溫度控制裝置與風(fēng)門控 制裝置電氣連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的降溫系統(tǒng)，其特征在于所述的混合容器分為 混合段、過濾段和風(fēng)機(jī)段，混合段內(nèi)設(shè)置新風(fēng)口和吸風(fēng)口；所述風(fēng)機(jī)段內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)和送風(fēng)口 ；過濾段為設(shè)置于風(fēng)機(jī)段與混合段的空氣過濾層。
6、 如權(quán)利要求5所述的降溫系統(tǒng)，其特征在于所述的與新風(fēng)口風(fēng)門 控制裝置相連接的溫度控制裝置的感溫元件設(shè)置在混合容器的混合段。
7、 如權(quán)利要求4-6任一權(quán)利要求所述的降溫系統(tǒng)，其特征在于所述 的風(fēng)門控制裝置為比例調(diào)節(jié)閥。
8、 如權(quán)利要求4-6任一權(quán)利要求所述的降溫系統(tǒng)，其特征在于所述 的新風(fēng)口的風(fēng)門為旋轉(zhuǎn)式風(fēng)門，其風(fēng)門控制裝置為步進(jìn)電機(jī)。
9、 如權(quán)利要求4-6任一權(quán)利要求所述的降溫系統(tǒng)，其特征在于所述 的吸風(fēng)口和送風(fēng)口的風(fēng)門為開啟式風(fēng)門，其風(fēng)門控制裝置為氣缸。
10、 如權(quán)利要求9所述的降溫系統(tǒng)，其特征在于所述的吸風(fēng)口和送風(fēng) 口的開啟式風(fēng)門為百葉窗結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用自然冷能降低冷庫溫度的方法及其系統(tǒng)，該方法是將冷庫內(nèi)的高溫氣體從庫內(nèi)輸送到一個(gè)可以與外界進(jìn)入的低溫氣體進(jìn)行混合的容器；然后將混合后的氣體通過送風(fēng)裝置返回冷庫內(nèi)，降低冷庫內(nèi)溫度，氣體熱交換不斷循環(huán)，當(dāng)冷庫內(nèi)溫度達(dá)到目標(biāo)設(shè)定值時(shí)，停止氣體熱交換；當(dāng)冷庫內(nèi)溫度升高時(shí)，再次開始?xì)怏w熱交換循環(huán)。本發(fā)明所提供的自然冷能降溫系統(tǒng)可與傳統(tǒng)的機(jī)械制冷裝置組合應(yīng)用，通過冷庫內(nèi)外的不同溫度氣體的混合，用以保證貯藏庫內(nèi)溫度的恒定，有利于自然冷能的有效利用，同時(shí)避免了不合理利用自然冷能凍傷貯藏庫內(nèi)的儲(chǔ)藏物。
文檔編號(hào)F25D1/00GK101315241SQ20081012638
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者倪東平, 杜新榮, 杜玉寬, 葛振華 申請(qǐng)人:北京億事達(dá)都尼制冷設(shè)備有限公司