CN101411293A - 主动式太阳能温室集热储热系统 - Google Patents

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戴巧利
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Abstract

本发明涉及一种利用太阳能的农业温室，特别是一种集主动式太阳能空气集热与土壤蓄热为一体的温室加热系统。该系统是由太阳能空气集热器、风机、地下埋管和土壤构成，太阳能空气集热器固定在温室外，与地下埋管相连通；地下埋管设置在温室下方的土壤中，地下埋管有两个伸出地面的端口，其中一端连接风机，另一端为自由开闭端。本发明的主动式太阳能温室集热储热系统与现有技术相比，具有环保节能，热效率高等优点。

Description

主动式太阳能温室集热储热系统
技术领域
本发明涉及一种利用太阳能的农业温室，特别是一种集主动式太阳能空气集热与土壤蓄热为一体的温室加热系统。
背景技术
日光温室的推广应用，是现代农业的重要标志，它摆脱了传统农业受自然气候条件的制约，使单位面积产量大幅度增长，同时也保证了蔬菜瓜果的全年均衡供应。但是，在我国大部分地区的冬季以及秋冬和冬春之交，气候寒冷且昼夜温差大。为了满足作物生长的要求，日光温室除了白天依靠太阳辐射外，夜间还必须进行人工加温，如烟道加温、热风炉加温等。这些传统的加热方式消耗了大量的传统能源，加大了温室成本，并且对环境造成污染。
利用常规能源加热温室时，由于空气受热后密度减小，发生浮力对流，热量迅速传递至温室上方，故作物所在的地表面升温慢。有时为了提高地温而过度加热，使室内气温过高，至使浪费燃料，增加成本，也满足不了喜温蔬菜对地温的要求。因此，现有的日光温室普遍依赖传统能源，并存在费用高、热效率低等问题。
太阳能是一种清洁的可再生能源，具有分布广泛，转换技术成熟等特点。土壤具有较大的热容量，可以作为储存热量的介质。在温室增温中结合太阳能集热和土壤蓄热有很大的优势。已有的一些结合太阳能集热和土壤蓄热的温室增温技术，主要有两种方法：一是利用太阳能热水器集热，然后将热水通过地下埋管引入地下，加热土壤，利用土壤的热容量将热量保持到夜间甚至几天以后。但由于需要大量的水反复循环流动，既耗费了水泵的电能，也存在腐蚀、泄漏等问题。另一种是直接利用白天温室内较高的气温，通过风机将温室内的热空气导入地下，再利用土壤蓄热，供夜间增温使用。但白天温室内的热空气热量有限，不足以提供足够的热量来加热土壤温度，供夜间使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动式太阳能温室集热储热系统，它以空气为载热介质，土壤为蓄热介质，白天利用太阳能空气集热器加热空气，利用风机把热空气经管道送入地下，通过地下管道与土壤的热交换，将热量交给土壤储存。热量在夜间缓慢上升至地表，从而使土壤保持恒温。当夜间温室气温过低时，开动风机，把地下贮存的热量，通过气流带到地上。由于土壤巨大的热容量，不仅可以将热量保持至夜间，甚至可以保持多天，供阴雨天加温，从而达到节约能源，使作物高产的目的。
本发明为实现发明目的所采用的技术方案为：
一种主动式太阳能温室集热储热系统，它是由太阳能空气集热器、风机、地下埋管和土壤构成，太阳能空气集热器固定在温室外，与地下埋管相连通；地下埋管设置在温室下方的土壤中，地下埋管上有两个伸出地面的端口，其中一端连接风机，另一端为自由开闭端。
上述系统中所说的地下埋管可以是由多条管道相连通构成的管网系统，本发明的一个优选方案的地下埋管是由若干横向管道和两条纵向管道相互连通构成，纵向管道两对角端均弯上地面，一端连接风机，另一端为自由开闭端。
上述所说的地下埋管还可根据需要在地下设置多层，例如：本发明的地下埋管蓄热系统可在温室地下埋设深、浅两层管道，分别实现土壤长期或短期蓄热。夏秋季节，把太阳能空气集热器产生的热空气通入到地下深层管中，利用土壤深层热量散发缓慢的特点，保持热量在地下土壤中较长时间，达到跨季节蓄热的目的。冬春季节，把太阳能空气集热器产生的热空气通入到浅层管中，通过管道与浅层土壤的热传导，提高浅层地温，满足作物根系对地温的要求，并起到夜间对土壤的增温效果。
本发明的主动式太阳能温室集热储热系统与现有技术相比，具有环保节能，热效率高等优点。
附图说明
图1为主动式太阳能温室集热—蓄热系统原理示意图，
图2为系统管道排布图。
其中：1、太阳能空气集热器；2、温室大棚；3、深层并联埋管；4、浅层并联埋管；5、深层纵向埋管；6、浅层纵向埋管；7、三通阀；8、风机；9、自由开闭端；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的主动式太阳能温室集热—蓄热系统作进一步说明。
参见图1和图2，太阳能空气集热器1面向正南，并排置于温室2的一侧(东侧或西侧)；地下并联埋管分为深、浅两排(3和4)，在温室下方并联横穿温室土壤；并联埋管3和4的两端分别与两根同深度的纵向埋管5和6相通；并联埋管的起始端在温室外部地下，通过三通管两两与对应的太阳能空气集热器1的出口相连，纵向管道5和6的末端通过三通阀7与地面风机8相连。与地面风机8斜对角的纵向管道弯上地面，为可自由开闭端9；白天时，自由开闭端9关闭，风机8将热空气从太阳能空气集热器1抽入地下管道，经换热后传给土壤，换热后带有余热的空气从风机8排入温室。夜间时，自由开闭端9打开，风机8将温室内冷空气吸入地下，经与土壤换热后，地下热量由空气带出地面，从风机8出口排入温室，从而获得夜间加热。
夏秋季节，调节三通阀7，连接风机8与深层纵向埋管5的通道，断开风机8与浅层纵向埋管6的通道，把太阳能空气集热器1白天产生的热空气通过风机8导入到深层埋管3中，与地下土壤进行热交换，夜间关闭风机8。由于土壤的热容量大，传热系数较小，放热缓慢持久，从而达到跨季节蓄热的目的。冬春季节，调节三通阀7，连接风机8与浅层埋管6的通道，断开风机8与深层埋管5的通道，将白天太阳能空气集热器1产生的热空气，通过风机8导入浅层埋管4中，将热量释放给土壤，提高温室内浅层地温，实现白天集热夜晚放热的目的，以满足作物根系24小时内对地温的要求。
发明不限于这些公开的实施方案，本发明将覆盖在专利书中所描述的范围，以及权利要求范围的各种变型和等效变化。

Claims (3)

1.一种主动式太阳能温室集热储热系统，其特征在于：它是由太阳能空气集热器、风机、地下埋管和土壤构成，太阳能空气集热器固定在温室外，与地下埋管相连通；地下埋管设置在温室下方的土壤中，地下埋管有两个伸出地面的端口，其中一端连接风机，另一端为自由开闭端。
2、根据权利要求1所述的主动式太阳能温室集热储热系统，其特征在于：所说的地下埋管是由若干条横向管道和两条纵向管道相互连通构成，纵向管道两对角端均弯上地面，一端连接风机，另一端为自由开闭端。
3、根据权利要求1所述的主动式太阳能温室集热储热系统，其特征在于：所说的地下埋管为深、浅两层，两层管道相互连通，在两层管道与风机相连的通道处设置有一个三通阀来控制两层管道与风机之间的切换。
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