近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统及其操作方法。本发明专利技术通过制冷系统人工打造局部低温环境，可不依赖于外界的环境条件，实现在0℃以上气候条件下的人工造雪，成雪的品质更高，并回收生产过程产生的废热用于供热，提高系统的能源利用效率，实现节能环保；利用小型造雪机在有限空间内造雪，造雪室内采用纵深布局，造雪距离充分，适于在平地或山地雪道沿线附近布置，并设有出雪口，便于产出的雪向雪道运输；本发明专利技术采用两侧出风、顶部回风的气流组织方式，并设置了方向可调的出风导向叶片和水雾喷嘴，可根据实际运行需求调节水雾喷射方向和出风方向，使室内的流场、温度场和湿度场高效协同，有效利用冷能，降低运行成本。 1

【技术实现步骤摘要】
近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统及其操作方法
本专利技术涉及人工造雪技术，具体涉及一种近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统及其操作方法。
技术介绍
传统人工造雪的主要设备是雪炮，经压缩机加压的空气和经泵加压的水在雪炮内由喷嘴喷出并充分混合，利用喷嘴和高压空气的雾化作用产生水雾，从而形成晶核以进一步结晶，为了促进晶核形成，常添加无机或有机的化学物质，如一种来自某细菌的蛋白质。接着小水滴和晶体混合后由雪炮射出，在降落至地面的过程中，水滴在空气中部分蒸发使之进一步冷却，最后在落地前形成雪花。雪花的质量可以由空气和水的配比调节来控制，但该方法仅适用于空气的湿球温度在-2℃以下，且温度越低，造雪的质和量都更高。通过冷却装置对空气和水进行冷却，再由传统造雪炮在温湿条件可控的密闭环境中造雪的方法可不受外界环境的限制，实现任何时间、任何天气条件下的造雪，但该方法通过冷态的压缩气体(或液体)进行直接冷却，而生产压缩气体(或液体)的成本和能耗很大，而且该技术仍采用传统雪炮，导致造雪所需的密闭环境较大，内部空间的利用仍需进一步优化。另一种实现任何环境温度下造雪的方法是利用制冰设备制取不同形式的冰屑或冰浆，再通过进一步的粉碎、压制加工成类似雪的状态，有4家外国公司利用该原理研制了0℃以上造雪设备，具体技术参数如下表，但这种方法同样存在能耗大的问题，而且制取的“雪”的品质不如传统雪炮，一般仅适用于雪道底层用雪。由此可见，高品质的人工造雪是碎冰造雪所不能替代的，必须在可控的人工局部低温环境下利用自然降雪的原理造雪。
技术实现思路
为了便于将产出的雪向雪道运输，在雪道沿线附近布置人工局部低温环境，本专利技术设计了纵深布局来布置造雪路径；为了节能降耗，节约运行成本，本专利技术也充分考虑人工局部低温环境内气流的合理组织和动态调节，采用高效、环保的制冷系统为人工局部低温环境提供冷量，并有效利用生产过程中产生的废热。本专利技术的一个目的在于提出一种近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统。本专利技术的近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统包括：水雾喷嘴、造雪机、风机、蒸发器、格栅组、上挡板、下挡板、导向叶片、转轴、出雪口、造雪室、热回收装置、空气压缩机和水泵；其中，水雾喷嘴、造雪机、风机、蒸发器、格栅组、上挡板、下挡板、导向叶片、转轴和出雪口设置在造雪室内；热回收装置、空气压缩机和水泵设置在造雪室外；在造雪室内的顶壁沿长度方向位于中心轴的位置设置蒸发器，蒸发器的下表面为回风口，蒸发器沿造雪室宽度方向的两侧分别对着造雪室的两个侧壁的表面为出风口；在蒸发器两侧或一侧的出风口的下边缘设置竖直的格栅组，每一组格栅组的顶端和底端分别设置水平放置的上挡板和下挡板，每一组格栅组固定在上挡板和下挡板之间；每一组格栅组包括互相平行的内格栅和外格栅，分别朝向造雪室内和造雪室的侧壁，内格栅和外格栅相对应的位置开设有多排通风口；每一个上挡板沿造雪室宽度方向的一侧固定在蒸发器的同侧出风口的下边缘，上挡板与同侧造雪室的侧壁有距离；每一个下挡板沿造雪室宽度方向的一端固定在同侧造雪室的侧壁上；从而，蒸发器的出风口和外格栅与造雪室的侧壁之间，以及造雪室的顶壁与上挡板和下挡板之间，形成一个出风通道，在蒸发器的两侧出风口分别形成两个对称的出风通道，或在蒸发器的一侧出风口形成出风通道；在每一组格栅组中沿着格栅组的内格栅和外格栅之间的中心线设置多个竖直的转轴，分别固定在上挡板和下挡板之间；在每一个转轴上设置导向叶片，能够绕着转轴旋转；在造雪室侧壁的下挡板以下的位置开设出雪口；在造雪室内沿长度方向的一端设置造雪机，在造雪机的背面安装风机，在造雪机的正面安装多个水雾喷嘴，多个水雾喷嘴朝向造雪室内，并且每一个水雾喷嘴的喷射方向能够独立调节；造雪机通过管路连接至造雪室外的空气压缩机和水泵；蒸发器通过管路连接至造雪室外的热回收装置；造雪室设置在雪道旁边；空气经压缩机以及水经水泵进入造雪机，充分混合后经水雾喷嘴喷射出；同时，造雪室内的高温空气经回风口进入蒸发器与来自热回收装置的低温循环工质换热降温，降温后的空气分别经蒸发器两侧的出风口进入出风通道，流经格栅组和其中的导向叶片再返回造雪室内，换热后的循环工质流回热回收装置并向冷空气或冷水放热降温，被加热的空气或水用于供热；通过调整格栅组内导向叶片的旋转角度，以及水雾喷嘴的喷射方向，使得导向叶片的方向与水雾喷嘴的喷射方向平行，从而经格栅组返回造雪室内的降温后的空气迎着水雾的喷射方向，使水雾和冷空气之间充分换热，水雾在造雪室内的造雪温度下凝结为雪花，从出雪口运出至雪道上。造雪室内部的空间为长方体，中心轴沿长度方向；造雪室的底壁和顶壁可根据场地地势为水平或倾斜。造雪室内的空间净空高度在4米以上；并且造雪室的墙体保温。造雪室的室内造雪温度在0℃以下。进一步包括悬挂支架，造雪机通过悬挂支架安装在造雪室的顶壁，造雪机距离造雪室沿长度方向的一端墙体为0.5～2米。造雪机前的水雾喷嘴的高度在2米以上。导向叶片与转轴平行，并能够绕转轴旋转，旋转角度能够由与格栅组平行的位置起旋转180°。水雾喷嘴的喷射方向与造雪室的中心轴的夹角的调节范围为0～45°。内格栅和外格栅上的通风口有多种形式，采用百叶窗形式，或者小圆孔排布阵列。进一步，多个造雪室串联布置在雪道旁，造雪室的长度方向与雪道走向一致，相邻的造雪室之间的墙体拆除，连接成一体，形成多个造雪室级联的系统。多个造雪室也可单独布置在雪道旁，造雪室的长度方向可与雪道走向呈0～90°的夹角。雪道仅在造雪室的一侧时，造雪室内仅有靠雪道一侧设置格栅组、导向叶片、转轴、出雪口、上挡板和下挡板。如果雪道在造雪室的两侧时，造雪室内两侧均设置格栅组、导向叶片、转轴、出雪口、上挡板和下挡板，形成对称的出风通道。本专利技术的另一个目的在于提供一种近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统的操作方法。本专利技术的近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统的操作方法，包括以下步骤：1)造雪准备阶段：造雪室内的高温空气经回风口进入蒸发器与来自热回收装置的低温循环工质换热降温，换热后的循环工质通过管路流至热回收装置并向冷空气或冷水放热降温，再通过另一管路流回至蒸发器中，如此循环，降温后的空气经蒸发器两侧或一侧的出风口进入出风通道，经格栅组的通风口再返回造雪室内，从而使造雪室内的温度降低至0℃以下的造雪温度，在热回收装置中被加热后的空气或水用于供热；2)造雪阶段：a)造雪室内或造雪室外的空气经管路流至空气压缩机，经空气压缩机加压后的空气经另一管路流至造雪机；从水源经管路向水泵供水，经水泵加压的水经另一管路流至造雪机，水和空气在造雪机中充分混合，并经水雾喷嘴射出；b)在风机的出风的带动下水雾喷射至造雪室内；c)同时，造雪室内的高温空气经回风口进入蒸发器与来自热回收装置的低温循环工质换热降温，换热后的循环工质通过管路流至热回收装置并向冷空气或冷水放热降温，再通过另一管路流回至蒸发器中，如此循环，降温后的空气经蒸发器两侧或一侧的出风口进入出风通道，经格栅组的通风口并由导向叶片控制空气的流动方向流入造雪室内，以维持造雪室内的造雪温度，在热回收装置中被加热后的空气或水用于供热；d)通过调整格栅组内导向叶片的旋转角度，以及水雾喷嘴的喷射方向，使得导向叶片的方向与水雾喷嘴的喷射方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统，其特征在于，所述人工造雪与供热

【技术特征摘要】
1.一种近雪道0℃以上人工造雪与供热一体化系统，其特征在于，所述人工造雪与供热一体化系统包括：水雾喷嘴、造雪机、风机、蒸发器、格栅组、上挡板、下挡板、导向叶片、转轴、出雪口、造雪室、热回收装置、空气压缩机和水泵；其中，所述水雾喷嘴、造雪机、风机、蒸发器、格栅组、上挡板、下挡板、导向叶片、转轴和出雪口设置在造雪室内；所述热回收装置、空气压缩机和水泵设置在造雪室外；在造雪室内的顶壁沿长度方向位于中心轴的位置设置蒸发器，所述蒸发器的下表面为回风口，蒸发器沿造雪室宽度方向的两侧分别对着造雪室的两个侧壁的表面为出风口；在蒸发器两侧或一侧的出风口的下边缘设置竖直的格栅组，每一组格栅组的顶端和底端分别设置水平放置的上挡板和下挡板，每一组格栅组固定在上挡板和下挡板之间；所述每一组格栅组包括互相平行的内格栅和外格栅，分别朝向造雪室内和造雪室的侧壁，内格栅和外格栅相对应的位置开设有多排通风口；每一个上挡板沿造雪室宽度方向的一侧固定在蒸发器的同侧出风口的下边缘，上挡板与同侧造雪室的侧壁有距离；每一个下挡板沿造雪室宽度方向的一端固定在同侧造雪室的侧壁上；从而，蒸发器的出风口和外格栅与造雪室的侧壁之间，以及造雪室的顶壁与上挡板和下挡板之间，形成一个出风通道，在蒸发器的两侧出风口分别形成两个对称的出风通道，或在蒸发器的一侧出风口形成出风通道；在每一组格栅组中沿着格栅组的内格栅和外格栅之间的中心线设置多个竖直的转轴，分别固定在上挡板和下挡板之间；在每一个转轴上设置导向叶片，能够绕着转轴旋转；在造雪室侧壁的下挡板以下的位置开设出雪口；在造雪室内沿长度方向的一端设置造雪机，在造雪机的背面安装风机，在造雪机的正面安装多个水雾喷嘴，多个水雾喷嘴朝向造雪室内，并且每一个水雾喷嘴的喷射方向能够独立调节；所述造雪机通过管路连接至造雪室外的空气压缩机和水泵；所述蒸发器通过管路连接至造雪室外的热回收装置；所述造雪室设置在雪道旁边；空气经压缩机以及水经水泵进入造雪机，充分混合后经水雾喷嘴喷射出；同时，造雪室内的高温空气经回风口进入蒸发器与来自热回收装置的低温循环工质换热降温，降温后的空气分别经蒸发器两侧的出风口进入出风通道，流经格栅组和其中的导向叶片再返回造雪室内，换热后的循环工质流回热回收装置并向冷空气或冷水放热降温，被加热的空气或水用于供热；通过调整格栅组内导向叶片的旋转角度，以及水雾喷嘴的喷射方向，使得导向叶片的方向与水雾喷嘴的喷射方向平行，从而经格栅组返回造雪室内的降温后的空气迎着水雾的喷射方向，使水雾和冷空气之间充分换热，水雾在造雪室内的造雪温度下凝结为雪花，从出雪口运出至雪道上。2.如权利要求1所述的人工造雪与供热一体化系统，其特征在于，所述造雪室内部的空间为长方体，中心轴沿长度方向；造雪室的底壁和顶壁根据场地地势为水平或倾斜。3.如权利要求1所述的人工造雪与供热一体化系统，其特征在于，所述造雪室内的空间净空高度在4米以上；并且造雪室的墙体保温。4.如权利要求1所述的人工造雪与供热一体化系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张信荣，刘勇，王冠邦，郑秋云，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11