CN102523986B - 一种太阳能光电光热一体化温室大棚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的农业日光温室，具体的说是一种太阳能光热光电一体化温室大棚。主要结构包括保温后墙、太阳能真空管热水墙、新型曲线棚架、透明东西保温侧墙、地热管道、秸秆反应堆、太阳能热电一体化装置、幕帘保温系统、除湿系统和辅助加热补光系统。本发明解决了在偏远地区蔬菜等农作物种植困难的问题，通过太阳能真空管水墙和热电一体化装置，保证了大棚内的温度，使大棚内部农作物能够正常的生长，不需要额外使用其他能源，对环境无污染，一次性投入，产出效益高。

Description

一种太阳能光电光热一体化温室大棚

技术领域

本发明涉及一种农业温室大棚，具体的说是一种太阳能光电光热一体化温室大棚。

背景技术

温室是一种栽培植物的设施，用于在不适宜植物生长的季节提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木植物的的栽培或育苗。利用自然光来实现植物的采光，并且产生一定的热量，大棚主要起到防风和保证棚内农作物生长所需求温度的作用。尤其是应用在北方比较寒冷的地区，现有的大棚由于自身不能保证植物的生长需求温度，往往需要额外补充热能（例如采用烧煤等方式来提高棚内温度），长此以往，所需的能量非常大，能源花费将成为一笔不小的开销；而且还不利于环保，在给大棚内补充能源的同时会产生大量的污染性气体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种太阳能光电光热一体化温室大棚，无须任何矿物能源，能够保证大棚内部的热能供应，将太阳能最大化的利用到农业温室大棚中。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种太阳能光电光热一体化温室大棚，包括棚架、侧墙和保温后墙，所述棚架前端与地面固定支撑，棚架后端固定于所述保温后墙的上端，在所述棚架上铺设高透光塑料板材；所述侧墙设于棚架两端，并与棚架以及后墙相连构成温室大棚；在所述温室大棚内靠近后墙并排朝向太阳铺设有太阳能吸热水墙，所述太阳能吸热水墙包括真空管阵列，所述真空管阵列的各真空管的内腔通过设有阀门的连接水管连接至储热水箱，所述储热水箱通过设有水泵的水管连接至布置在大棚内地表下的地热管道，所述地热管道通过设有阀门的连接水管连接至蓄水池，所述蓄水池通过设有水泵的连接水管连接至各真空管的内腔，构成循环回路；所述温室大棚的种植区上方设有保温层，所述保温层包括设于种植区域上方的第一保温层、设于所述第一保温层与所述棚架之间的第二保温层和设于所述棚架外侧上的第三保层；所述第一保温层由设在种植区域两侧的支撑杆调节支撑，所述第二保温层一端连接在所述保温后墙的上端，另一端连接在低于所述保温后墙高度的棚架内侧，使构成一个向下倾斜的坡面。

在本发明中，早上蓄水池的凉水通过水泵打到真空管腔内，经过太阳的辐射加热，加热到一定的温度时，将真空管里的水导入到储水箱内，然后再通过水泵往真空管加水，如此循环，直到太阳辐射较低时停止该循环。到了晚上便是补温阶段，储水箱内的热水通过温控阀往地热管道以一定的速率排水，热水经过低温土壤，给土壤加热的同时，冷水排向蓄水池内；在储热水箱内安装辅助电加热装置，遇到阴雨天气时，通过热电一体化装置所发的电来对水箱进行辅助加热，使大棚内的温度能够持续保证一定的温度，在棚内由三个保温层够成三个温差段，使最靠近植物生长区域的温度能与大棚外侧形成较大的温差，有利于植物的正常生长。

本发明进一步限定的技术方案是：前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，所述太阳能吸热水墙从外至内依次包括透明盖板、空气层、真空管阵列和保温底座，所述透明盖板罩在所述真空管阵列上，两者之间形成所述空气层，所述保温底座与所述透明盖板连接，将所述真空管阵列设于所述保温底座与透明盖板之间。

前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，所述温室大棚外侧的前排挖有防寒沟，在所述防寒沟内安装有太阳能热电一体化装置，所述太阳能热电一体化装置的热水出口与所述地热管道相连，太阳能热电一体化装置的电能输出口与温室大棚内的动力设备相连。

前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，所述保温层共设有三层，第一保温层为高透光塑料薄膜；第二保温层是由黑色无纺布加反光镀铝膜复合而成的吸热保温帘；第三保温层为由无纺布与牛津布复合而成的保温被。当早上太阳升起后先将第三保温层掀起，第三保温层被掀起时第二保温层先关闭，可以通过第二层的吸热保温帘给棚内先进行预热；第一保温层为设于植物上方的高透光塑料薄膜，安装高度根据植物的生长高度来决定，在两侧安装可升降的装置，方便植物在不同生长期对塑料薄膜的高度调节。

前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，所述侧墙由内至外依次由中空玻璃、PC板以及保温帘组合而成，白天将可升降PC板叠收起来，并将保温帘卷起，增加棚内采光；晚上将PC板拉开，将保温帘拉下来，保证室内温度。

前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，所述保温后墙由内至外依次由蜂窝纸板、发泡聚氨酯、纸管、发泡聚氨酯、蜂窝纸板和彩钢板粘接复合而成，具有传统温室后墙体的保温性能，而且能够防风、防水、防火及耐老化，并且重量轻、价格低廉。

前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，所述高透光塑料板材为PC板，光线透过率在90%以上，保证光线能够最大的进入棚内。

前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，在所述大棚顶部铺设的PC板上开设透气天窗，可以在天气晴好时，将天窗打开，降低棚内的湿度，有利于植物的正常生长。

前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，在所述地热管道下方依次铺设红砖砂子层、气垫保温膜、秸秆反应层和原始土层。为了保证地热管道更好更均匀的散发热量，地热管道是夹杂在红砖和沙子里的，而且红砖砂子层下面有一定厚度的气垫保温膜和秸秆反应层，防止热量向地下传播，同时地热管道摆放时距离地面要有足够的距离，防止管道过热伤根。

进一步的，前述的太阳能光电光热一体化温室大棚，所述棚架由玻璃钢型材拼接而成，采用玻璃钢的支架结构替代了原有的钢架结构，避免了冷桥，在一定程度上也减慢了热量散发。在棚架的曲线的设计上也遵循在冬至前后3个月的入射角不大于40度，这样由角度产生的透过率在85%以上，综合的透过率可以保证在75%，保证原始的太阳辐射能够最大幅度的进入棚内。

本发明的有益效果是：本发明解决了在偏远地区蔬菜等农作物种植困难的问题，通过太阳能真空管水墙和热电一体化装置，保证了大棚内的温度，使大棚内部农作物能够正常的生长，不需要额外使用其他能源，对环境无污染，一次性投入，产出效益高。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明保温后墙结构示意图。

图3为本发明透明东西保温侧墙结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种太阳能光电光热一体化温室大棚，结构如图1和图2所示，主要结构包括保温后墙1、太阳能真空管热水墙2、新型曲线棚架3、透明东西保温侧墙、地热管道5、秸秆反应堆6、太阳能热电一体化装置7、幕帘保温系统、除湿系统和辅助加热补光系统。

在温室的棚面上采用的是高透光的PC板（材料光线透过率在90%以上）覆盖，新型曲线棚架的曲线设计也遵循在冬至前后3个月的入射角不大于40度，这样由角度产生的透过率在85%以上，综合的透过率可以保证在75%，保证原始的太阳辐射能够最大幅度的进入棚内，在大棚顶部铺设的PC板上开设透气天窗16，可以在天气晴好时，将天窗打开，降低棚内的湿度，有利于植物的正常生长。

本实施例的温室在后墙前侧加上一堵由太阳能真空管阵列形成的一道热水墙，将传统的真空管热水器按照冬至的最佳角度摆设，真空管内侧充满水，在太阳光照射到后墙之前，首先照射到真空管水墙上，通过闷晒获取热量，加热水，真空管水墙连接到储水箱，储水箱连接到地热管道，而地热管道又连接到蓄水池8。早上蓄水池8的凉水通过水泵打到真空管腔内，经过太阳的辐射加热，加热到一定的温度时，将真空管里的水导入到储水箱内，然后再通过水泵往真空管加水，如此循环，直到太阳辐射较低时停止该循环。到了晚上便是补温阶段，储水箱内的热水通过温控阀往地热管道以一定的速率排水，热水经过低温土壤，给土壤加热的同时，冷水排向蓄水池内。通过事先测算，保证储水箱的热水恰好能保证在整个低温阶段都能有热水通过地热管道排向蓄水池；另外为了保证地热管道更好更均匀的散发热量，地热管道是夹杂在红砖和沙子里的，而且地热管道下面有一定厚度的气垫保温膜和秸秆反应层，防止热量向地下传播，同时地热管道摆放时距离地面要有足够的距离，防止管道过热伤根，通常根据种植的不同植物，来确定地热管的深度。

本实施例的后墙面由蜂窝纸板1-1、发泡聚氨酯1-2、纸管1-3、和彩钢板1-4粘接复合而成，具有传统温室后墙体的保温性能，而且能够防风、防水、防火及耐老化，并且重量轻、价格低廉。如结构图2所示，与传统温室后墙体相比具有保温性能好，而且能够防风、防水、防火及耐老化，并且重量轻、价格低廉。对于散热量最大的棚面来说，由于采用了玻璃钢支架结构替代了原有的钢架结构，避免了冷桥，在一定程度上也减慢了热量散发。为了温室更有效的保温，该温室还额外配备了三层保温帘，第一层为设于植物上方的高透光农用薄膜10；第二层是设于棚顶内部由黑色无纺布加反光镀铝膜复合而成的吸热保温帘11；第三层铺于大棚顶部外的PC板上由无纺布与牛津布复合而成的保温被12；而第二层保温帘位于第一道和第三道之间，用于早上第三道保温被起帘时第二道先关闭，可以给棚内先进行预热。第三道是具有一定厚度的保温被，第二道是由无纺布和反射铝箔构成，反射铝箔起的作用是将棚内往上散发的红外辐射反射回去并能吸收大量的热量进行预热。

本实施例中的东西侧墙将中空玻璃13、PC板14以及保温帘15应用于其中，如图3所示，白天将可升降PC板叠收起，将保温帘卷起，透过中空玻璃来增加棚内采光；晚上将PC板拉开放下，将保温帘拉下来，保证室内温度；由于考虑到植物的生长高度，通常热水墙的安装高度要高于植物生长的最高点。

同时大棚内的的供热还包括地热管下的秸秆反应堆和安放在温室前面防寒沟9里的太阳能热电一体化装置7；太阳能热电一体化装置带有滚轴，可实现单向调节，实现装置的最好采光，该装置不仅能产热还能产电，所产生的热水通向热水储水箱；而该装置所产生的电能则直接输向棚内的自动控制装置。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能光电光热一体化温室大棚，包括棚架、侧墙和保温后墙，所述棚架前端与地面固定支撑，棚架后端固定于所述保温后墙的上端，在所述棚架上铺设高透光塑料板材；所述侧墙设于棚架两端，并与棚架以及后墙相连构成温室大棚；在所述温室大棚内靠近后墙并排朝向太阳铺设有太阳能吸热水墙，所述太阳能吸热水墙包括真空管阵列，所述真空管阵列的各真空管的内腔通过设有阀门的连接水管连接至储热水箱，所述储热水箱通过设有水泵的水管连接至布置在大棚内地表下的地热管道，所述地热管道通过设有阀门的连接水管连接至蓄水池，所述蓄水池通过设有水泵的连接水管连接至各真空管的内腔，构成循环回路；所述温室大棚的种植区上方设有保温层，所述保温层包括设于种植区域上方的第一保温层、设于所述第一保温层与所述棚架之间的第二保温层和设于所述棚架外侧上的第三保温层；所述第一保温层由设在种植区域两侧的支撑杆调节支撑，所述第二保温层一端连接在所述保温后墙的上端，另一端连接在低于所述保温后墙高度的棚架内侧，使构成一个向下倾斜的坡面；其特征在于：所述太阳能吸热水墙从外至内依次包括透明盖板、空气层、真空管阵列和保温底座，所述透明盖板罩在所述真空管阵列上，两者之间形成所述空气层，所述保温底座与所述透明盖板连接，将所述真空管阵列设于所述保温底座与透明盖板之间，所述温室大棚外侧的前排挖有防寒沟，在所述防寒沟内安装有太阳能热电一体化装置，所述太阳能热电一体化装置的热水出口与所述地热管道相连，太阳能热电一体化装置的电能输出口与温室大棚内的动力设备相连；所述第一保温层为高透光塑料薄膜；所述第二保温层是由黑色无纺布加反光镀铝膜复合而成的吸热保温帘；所述第三保温层为由无纺布与牛津布复合而成的保温被；所述保温后墙由内至外依次由蜂窝纸板、发泡聚氨酯、纸管、发泡聚氨酯、蜂窝纸板和彩钢板粘接复合而成。

2.根据权利要求1所述的太阳能光电光热一体化温室大棚，其特征在于：所述储热水箱内安装有辅助电加热装置。

3.根据权利要求1所述的太阳能光电光热一体化温室大棚，其特征在于：所述侧墙由内至外依次由中空玻璃、PC板以及保温帘组合而成。

4.根据权利要求1所述的太阳能光电光热一体化温室大棚，其特征在于：所述高透光塑料板材为PC板，并在所述PC板上开设透气天窗。

5.根据权利要求1所述的太阳能光电光热一体化温室大棚，其特征在于：在所述地热管道下方依次铺设红砖砂子层、气垫保温膜、秸秆反应层和原始土层。

6.根据权利要求1所述的太阳能光电光热一体化温室大棚，其特征在于：所述棚架由玻璃钢型材拼接而成。

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