CN102061708A - 可用于冷源、热源、水源及蓄能、储物的多功能窖 - Google Patents

Abstract

可用于冷源、热源、水源及蓄能、储物的多功能窖，涉及一种钢混结构的地下空间，能儲冰、集雨的窖体，分别以冰、水、金属、卵石为载体做冷、热能的蓄和器、交换输出器，收集自然能、工业余热及高热能，实现供能、供水或做物资储备窖；它由1保温门2坡式进冰滑道3地面4窖体、层隔板、层间入口与进、取水井、井顶操控室及门、通道6集雨沟、铁蓖子、沉沙井7暖气沟、管道、阀门8排水泵9进水井盖10溶水槽及交换管道组成；特征是窖設于地下恒温层利于保温，它如同小水库适时集雨，冰、冰水置换、收集自然能及放散到大气中的各种热能、风、光电能；在需要时交换管道输出窖储能量；提供水源，为自然资源利用创造了条件，成为化害为利的中转站。

Description

可用于冷源、热源、水源及蓄能、储物的多功能窖 

技术领域：

本发明涉及一种钢混结构的地下空间，可储物、储冰、收集雨水的窖体，特别涉及用窖体储存以冰和水为载体的冷源、热源的冷热能量的蓄积器和输出器，来收集自然热能、工业余热、并实现以供冷、供热、供水为目的可循环利用的多功能窖；以及在窖内设置以金属、卵石等材质为载体的可蓄积工业余热中高热能量做为热源储于窖中，经交换输出供热；或用窖做为粮、油、物资的储备窖等。 

背景技术：

四季交替寒来暑往，若能将冬季的严寒与夏季的酷暑平衡互补就是理想的温度。目前，主要靠燃烧化石能源取暖，制冷得到适合的温度，结果浪费了能源污染了环境。 

常降人间的干旱无雨与洪涝灾害若能平衡互补将是人们祈盼的风调雨顺。我国水资源短缺，已有四百座城市缺水，二百座城市严重缺水。由于降雨时间集中，多以暴雨、洪水出现难以利用，所以加大水利设施建设留住水是平衡的关键，是可持续发展的保障。 

当我们社会进步和经济能力达到一定水平时，应把握这种平衡互补，趋利避害，创建低碳的生产、生活方式，来应对气候变化。 

发明内容：

多功能窖能让大自然赐予的严寒冰雪、和暑热洪水化害为利，实 现平衡互补，从以下几个方面造福大众。 

一、以冰为载体的冷源封存于窖中为暑热降温 

我国早年间就有冬季采冰封存于设在地下恒温层冰窖中为暑热降温的从业者，只是被现代人造冰给取代了。多功能窖就是发扬先人利用自然的智慧，将其发扬光大到极至，即充分利用严寒将收集的雨水冻冰后封存；不仅采收河、湖冰，还要扩展到大面积采收海冰(其结冰时折出盐份，为低品质淡水)资源，为降暑热提供足够的冷源、水源。 

二、以水为载体将暑季自然热能，工业余热能蓄积于窖水中封存做为冬季供暖的热源。 

用夏季供冷回流的高温水加热收集于窖内的雨水；用窖内充沛的雨水为楼宇环境降温收集自然热能；用太阳能热水器加热窖中雨水全方位采集夏天的热能；及收集工业余热能，电汛机房、空调、热加工等，需要放散到大气中的各种热能使窖水温度达到近百度封存做冬季供暖热源。 

设于地下恒温层的窖能将冰保存到夏季不软、不化仍有很高的硬度，是因地下是热的不良导体，有绝热作用，没有对流，处于冷热交换极轻微状态。同样用窖水蓄存夏天不消耗化石能源的自然热能及工业余热能，将水温加热到近百度封存是不难做到的。 

三、收集雨水及海水： 

多功能窖的大批兴建使天赐洪水瀑雨有了容纳之所，贯满水的窖如同一个个小水库、无数个水缸、让我们象备粮、备源燃料一 样备足了水源，又不影响和改变生态环境，为浇灌植物、将水处理成中水提供水源；当三十年一遇的严寒再冰封渤海时，我们就将窖内的雨水回灌地下水腾空窖大规模采收海冰，使整个渤海、黄海的航道越采越宽、既保海运畅通、安全，又获得了冷源和水源。 

四、风电、光电的蓄能器及交换输出 

将风电、光电的电能转换成冷、热能蓄积于窖水中向外供冷、供热，可摆脱上电网的困扰，让风机满负荷发电及减轻热电厂供热压力。 

五、其它方面： 

将窖文化发扬光大到极至不仅是数量多、体积大、在蓄水、储冰、蓄能、供能、做粮、油物资的储备窖、工业余热利用、工业用水自循环利用、污水处理等，在南方、北方均有可适用的方面，特别是北方能结冰的地区及环渤海、黄河北部能利用海冰的沿海城市；距沿海百公里的城市都应采收海冰，甚至用运煤火车将海冰运到内地城市，钟摆式运输将资源潜力发挥到顶，实现以疏通海上航道、保海运安、畅通为目的大规模采收海冰资源利用其冷源、水源化冰灾为资源利用，并为海上航运做出贡献。 

附图说明：

图1多功能窖运行框图 

图2多功能窖整体结构示意图 

图1多功能窖运行流程形成了可再生利用的循环链，根据雨水、海冰收集的逐年扩大，其供冷、供热及供水规模和效益将呈现，带来的是与大自然的友好平衡互补，节能环保，低碳的生活和用水的保障。 

图2它主要由1保温门，2坡式进冰滑道，3地面，4窖体、层隔板、层间入口，5进、取水井、井顶操控室及门、通道，6集雨沟、铁篦 子、沉沙井，7暖气沟、管道、阀门，8排水泵，9进水井盖，10溶水槽及交换管道组成。 

本发明是这样实现的： 

一、收集雨水：汇聚于立交桥下的雨水经排水沟流到6集雨沟，铁篦子挡住了漂浮物，两道沉沙井留住了泥沙，水从打开的9进水井盖进入5井取水井中，又经10溶水槽进到4窖中贯满窖。 

二、供水：将5井顶操控室内8排水泵启动，从5取水井中抽出4窖内改集的雨水，冰溶水供浇灌或送水处理厂提高水质外供。 

三、以水为载体收集热能：(1)开启8排水泵从4窖内上层抽出收集的雨水为周围楼宇环境降温收集热能、使水温达30度以上，又经管道回流到6集雨水沟，打开的9进水井盖进入5进取水井中流入4窖内下层、当抽水温度达到30度时停泵；(2)利用太阳能热水器高效集热能力，将高温天气的热能蓄积于窖水中，再加上太阳能热水器每天蓄积热能的累加使水温达70度以上。(3)利用工业余热，、电控室空调等需要放散到大气中的各种热能全方位加热水温达近百度封存于窖中。 

四、经冷热交换后供热：供冷：在热能窖、冷能窖中均设有冷热交换管道，将其与现有的供热管道接通利用现有设备泵站等就可分别实现供热、供冷，它是这样实现的：由7暖气沟来的输入管道经阀门与冷热交换管道接通，由5井顶操控室向下进入取水井中，又经10溶水槽进入4窖内直到窖另一侧，在此段交换管道的水充分放冷吸热，或放热吸冷后又向上到4上层转向5取水井侧、在此段交换管 道为极度升温达40度以上或极度降温达5度左右，再向上从窖顶出来进到5井顶操控室经阀门与输出管道接通进入暖气沟向用户供热、供冷。 

五、经冰水置换储存冷源：晚场溜冰活动刚结束，工人们开始将冰场分割成一定尺寸的冰块运到冰窖，此时5井顶操控室内的8排水泵启动了，排水泵的吸水管设于5进取水井中，它将窖内收集的雨水经溶水槽流到5取水井中后抽出送到冰场又开始了冻新的冰场；运到窖门的冰块经1、保温片、进到2进冰斜坡滑道进入窖内，窖内活动按冰板将冰送到4窖上层堆放……，当4窖底层水抽干后冰入窖后就将冰接运到底层，一层层铺放到顶装满窖封存。采收的河湖冰海冰也如上方法进入窖内封存。 

六、具体实施优选方案： 

(一)、多功能窖的选址：(1)宜靠近热电厂、供热锅炉房、大型企业、水处理厂、开发区、靠近城镇的风电、光电场……，优点是利用现有资源，如供热管网实现窖储能量的外供；利用水处理设施提高水质；一些企业均为用水大户，水的重要不亚于源燃料，若能自备窖蓄水，储冰实现全年用水三分之一自给或者更高到二分之一是有利可图的，其规模效益发挥出来，向实现取暖不烧煤，制冷不用电的方向又进一步。(2)宜靠近河湖、居民区、立交桥等易积雨水处，利于收集雨水又解决了排水问题；可适度采收河湖冰；以冰封的河面冻冰来置换窖内收集的雨水储存冷源；以排除春季河流冰凌危害堤坝安全为目的采收河冰利用冷源水源；重点是收集洪涝雨水和海冰，将其年年有 的海上浮冰采收减少航运危险；依通向沿海冰封的河面向上游运输海冰，大规模利用天然冷源、水源。 

(二)其它优选方案：(1)多功能窖是大体积地下工程不占用地表，可根据地上用途来设计窖体强度、，如草坪、球场、停车场、料场、低层建筑等。(2)当前一些工业厂房的拆除其樑柱、屋顶面板均可用于窖体构件。(3)采用集热窖、集冷窖双窖组合或集水窖、集热窖、集冷窖，多窖组合循环互补利用效率更高；如供冷后的回水升到25度，可先到集热窖中收集的15度雨水中交换施放热能降到15度后再回到冰窖中极度降温到5度输出供冷。 

Claims (9)

1.独立权利：本发明涉及一种钢混结构的地下空间，可储物、储冰、收集雨水的窖体，其特征在于用窖体储存以冰和水为载体的冷源、热源的冷热能量的蓄积器和输出器，来收集自然热能、工业余热、并实现以供冷、供热、供水为目的可循环利用的多功能窖；以及在窖内设置以金属、卵石等材质为载体的可蓄积工业余热中高热能量做为热源储于窖中，经交换输出供热；或用窖做为粮、油、物资的储备窖等。

2.适时收集暴雨洪水，缓解居民区、立交桥等处于低凹地带过多积水，并解决了排水问题，特征在于留住足量的水又不改变生态环境、为浇灌植物，回灌地下水、将水处理成中水提供水源。

3.利用窖内充沛的雨水为酷暑楼宇环境降温、采集自然热能使其达到环境温度，再利用太阳能热水器高效集热工能不断加热窖水使其达到七十度以上，并收集工业余热、电动机房空调、热加工等需要放散到大气中的各种热能使水温达到近百度做供暖热源，特征是以水为载体，以窖为溶器来收集储存自然的，人为的各种热能，在需要时经交换输出供热。

4.冰水置换：利用严寒天气将窖内雨水抽出在冰封的河面，操扬冻冰来置换窖内的雨水，再将冰封存于窖内做冷源，在暑季经交换输出冷能降温，特征在于窖设多层或为多室为大量的冰水置换备足空间。

5.采收河湖冰以排除春季河流冰凌危害堤坝安全为目的将冰封存于窖中利用其冷源、水源，特征在于以冰为载体以窖为容器将冰储存到 暑季经冷热交换输出冷能实现供冷并化解冰凌等危害。

6.重点是采收海冰，以疏通海上航道减少航运危险为目的，在常年采收海面浮水，象零九年严寒再冰封渤海的特殊年份就将窖内收集的雨水回灌地下水腾业窖来收海冰，保海运通道化冰灾为资源利用，实现保海运大效益，获得海冰冷源及低品质淡水的小效益。留住了可持续发展的长远利益。

7.利用通向沿海冰封的河道向上游运输海冰储于窖中做冷源、水源；大规模的采收海冰运向距沿海百公里的城镇其运力、运量是非常壮观的场面，冰封的河道将显现其是优良的运输资源及高效低耗的输送通道。

8.多功能窖设有冷热交换装置，可分别在储冰窖中将冷源和热水窖中热源及高热值工业余热窖中的高热能经交换平稳，连续不断地输出窖内封存的冷热能量实现供冷、供热目的，特征在于利用现有供热管网资源，接通窖内冷热交换管道，在流量不变的情况下通过调节窖内交换管道的长度来控制输出能量。

9.将风电、光电的电能转化成冷、热能蓄积于窖水中，经冷热交换输出能量实现供冷、供热、特征在于实现清洁能源不用上电网就可利用的新途径。 

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