CN102715040A - 屋架太阳能集热式日光温室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种屋架太阳能集热式日光温室，属于设施农业工程技术领域，具体地说是一种利用屋架白昼收集多余的太阳热能用于夜间加温或其他用途的日光温室。技术方案包括：由多榀屋架组成的集热和放热管路系统，保温水池等；每榀屋架包括上弦（1）和下弦（2），并且上弦（1）和下弦（2）在最高处由短管（3）连接成闭合回路，所有上弦（1）的下端与供水干管（5）相连，所有下弦（2）的下端与回水干管（7）相连，供水干管（5）与保温水池（10）中的潜水泵（11）相连；回水干管（7）接入保温水池（10）中，形成水循环流通的管网。本发明节能、环保无污染，用料少，成本低，使用寿命长，运行控制和维护简单。本发明还可兼用于加热灌溉用水和提供生活用热水等。

Description

屋架太阳能集热式日光温室

技术领域

本发明涉及一种屋架太阳能集热式日光温室，属于设施农业工程技术领域，具体地说是一种利用屋架白昼收集多余的太阳热能用于夜间加温或其他用途的日光温室。

背景技术

目前，在我国许多地区都采用温室来生产各种果蔬、花卉，特别是在北方寒冷地区，日光温室被广泛使用。一般情况下，在日光温室内没有辅助加温设备，若遇到连阴天或者雨雪天，很多日光温室夜间室内温度达不到维持植物正常生长的需求，导致植物生长缓慢，影响其产品的产量和品质，生产效益难以提高，严重者发生冻害，使园艺生产者遭受巨大经济损失。

为了在冬季使温室内提高温度，人们尝试了不同方法，但在实际生产中，若采用传统的加温方式不仅增加了生产成本，浪费了大量能源，又污染了环境；而目前的一些利用太阳热能等可再生能源的新型的加温系统，或是投资费用、运行费用很高，或是安装复杂，基本上也没有投入实际应用，止步于研究阶段。

发明内容

本发明的目的是要提供一种屋架太阳能集热式日光温室，在该日光温室中，利用屋架组成太阳能集热、贮热和放热加温的管网系统，收集白昼多余的太阳热能，用于日光温室夜间加温。它具有节能、环保无污染，可兼用于加热灌溉用水和提供生活用热水等多种用途，且制造成本低，使用寿命长，运行控制简单，运行成本低等特点。

为了达到本发明的目的，所采取的技术方案主要包括，具有蓄热保温作用的日光温室围护构造，特别设计的含有可循环流通水流的多榀屋架和保温水池的管网系统，以及监测与控制系统。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述的每榀屋架包括用管材制成的一组上弦1和下弦2，所述上弦1和下弦2在屋脊最高处由短管3连接成相通的管路。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述所有屋架的上弦1的下端与铺设在温室下部的供水干管5相连，所述所有屋架的下弦2的下端与回水干管7相连；所述保温水池中设潜水泵11，所述供水干管5与该潜水泵11相连，所述回水干管7通入保温水池，形成水循环流通的管网。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，在所述的供水干管5与潜水泵11通过供水总管9相连通，所述回水干管7通过回水总管8接入保温水池中。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述所有屋架的上弦1的下端与铺设在温室下部的供水干管5通过弯管4相连，所述所有屋架的下弦2的下端与回水干管7通过弯管6相连。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述的每一组的上弦1和下弦2之间设有加强件，所述的加强件为将该组上弦1和下弦2固接在一起的钢筋，组成整体的骨架。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述的上弦1和下弦2形状相似，为镀锌钢管，每组上弦1和下弦2的中心线在一个垂直平面内。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述的保温水池采用水体作为太阳热能的蓄积介质，其四周池壁外侧和底部设置有聚苯泡沫板或泡沫塑料板或岩棉板的保温层。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述的监测与控制系统包括用于测定温室内气温的室内气温传感器20，测定保温水池中水温的水池温度计23，测定水流从屋架中流过后的温度的回水温度计24，根据温度监测情况控制潜水泵11的开、停的自动监测与控制箱19。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，在所述的回水总管8上接出有热水支管13以及回水阀12和热水阀14，在供水总管9上接出有排污管16以及供水阀15和排污阀17。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述保温水池上部安装有补水浮球阀18，该补水浮球阀18与温室供水系统管道相连接。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，在供水总管9上安装有流量计21，水压力表22和水池温度计23，回水温度计24安装在回水总管8上。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所述上弦1和下弦2以及短管3为钢管，所述供水干管5、供水总管9、回水干管7、回水总管8为PVC或PE塑料材料管件。保温水池四周池壁外侧和底部设置有保温层29，保温层29可以是聚苯泡沫板或泡沫塑料板或岩棉板等，本实施例中，保温层29的厚度为100mm。

上述的屋架太阳能集热式日光温室中，所有的上弦1与供水干管5垂直相连，所有的下弦2与回水干管7垂直相连，供水干管5与回水干管7相平行，回水干管7与回水总管8的一端相连，回水总管8的另一端伸入保温水池。

本发明是利用日光温室屋架作为太阳能集热和放热加温的部件，并添加适当的管道连接构成水循环系统，以保温水池中的水作为蓄热介质，利用温室自身在白昼的集热效应，屋架管壁在较高的室内气温和太阳直接照射下，吸热后温度升高，这时启动潜水泵使水在管路与保温水池间循环流动，水流吸收管壁传给的热量后流入保温水池，使保温水池中的水温度升高；夜间室内气温较低的时刻，启动潜水泵，使保温水池中的水流过屋架的管道，水流将热量传给屋架管路，通过管壁将热量传给室内空气，实现对温室内的空气加温。

本发明具有如下优点：

1.独特的管状上、下弦及连接管道的结构设计，使主要部分的集热与放热部件利用了温室结构自身具有的屋架，蓄热介质使用水，使用材料少，设备安装简单，材料和制造成本低，使用寿命长。

2.利用白昼温室内多余的太阳热能，节能、环保无污染。

3.采用水作为蓄热介质，蓄热容量大，水池保温性好，蓄热加温作用稳定，持续时间长。

4.显著提高日光温室夜间的室内温度，使日光温室抗御寒潮、连阴天等不利自然条件的能力大大增强。

5.可兼用于加热灌溉用水和提供生活用热水等多种用途，利用价值高。

6.运行控制和维护简单，一次投入，长期使用，运行成本低。

附图说明

图1为本屋架太阳能集热式日光温室的横截面图；

图2为本屋架太阳能集热式日光温室水循环管网的平面分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图中各组成部分为：

1——上弦        2——下弦

3——短管        4——弯管

5——供水干管    6——弯管

7——回水干管    8——回水总管

9——供水总管    10——保温水池

11——潜水泵     12——回水阀

13——热水支管   14——热水阀

15——供水阀                 16——排污管

17——排污阀                 18——浮球阀

19——自动监测与控制箱       20——室内气温传感器

21——流量计                 22——水压力表

23——水池温度计             24——回水温度计

25——前屋面                 26——墙体

27——后屋面                 28——前屋面保温覆盖物

29——保温层

本发明的技术方案主要包括：具有蓄热保温作用的日光温室围护构造，特别设计的含有可循环流通水流的多榀屋架和保温水池的管网系统，以及监测与控制系统。

上述的温室围护构造包括在屋架上覆盖透明塑料薄膜组成的前屋面25、墙体26、后屋面27以及夜间可展开覆盖在前屋面的前屋面保温覆盖物28。

主要的组成如图1所示，管网的平面分布情况如图2所示。

如图所示，日光温室屋架沿温室东西长度方向以1米间距均匀分布，通常一栋日光温室具有数十榀屋架，每榀屋架包括一组形状相似的上弦1和下弦2，每组上弦1和下弦2的中心线在一个垂直平面内。本实施例的屋架采用镀锌钢管材料作为屋架的上弦1和下弦2，中间用钢筋将两者焊接，组成整体的骨架，上弦1和下弦2在最高处由短管3连接成相通的管路。所有屋架的上弦1的下端与铺设在温室下部的供水干管5通过弯管4相连，供水干管5再通过供水总管9与安装在保温水池10中的潜水泵11相连；所有屋架的下弦2的下端与回水干管7通过弯管6相连，回水干管7通过回水总管8接入保温水池10中。

这样就构成了连接屋架上弦1、下弦2与供水干管5、供水总管9以及回水干管7、回水总管8和保温水池10、潜水泵11等的水循环流通回路。当潜水泵运行时，水流将沿保温水池10→潜水泵11→供水总管9→供水干管5→弯管4→上弦1→短管3→下弦2→弯管6→回水干管7→回水总管8→保温水池10的闭合路径循环流动。

屋架太阳能集热系统白昼的工作过程为：当晴好天气的白昼，太阳辐射热量进入温室后，由于日光温室封闭构造的集热作用，室内气温开始升高，同时，屋架的上弦1与下弦2表面也受到太阳的直接照射，管壁温度升高。当自动监测与控制箱19监测到来自室内气温传感器20传来的室内气温升高到设定温度的信号时，控制潜水泵11启动运行，使保温水池10中的水不断流过屋架的上弦1与下弦2，并吸收管壁传给的热量后，再返回保温水池10。如此循环往复，使保温水池中的水温不断升高，保温水池10由于四周壁面具有良好绝热的保温层29，可将热量较好地贮蓄起来。当室内气温下降到设定值，或保温水池10中水的温度已较高时，自动监测与控制箱19自动关停潜水泵11，以节省电力消耗。

屋架太阳能集热系统在夜间的工作过程为：夜间尤其是在连阴或雨雪天气下，由于温室的前屋面25等处的散热，室内气温逐渐降低，室内需要加温。当自动监测与控制箱19监测到来自室内气温传感器20传来的室内气温降低到设定温度的信号时，控制潜水泵11启动运行，使保温水池10中的水不断流过屋架上弦1与下弦2。水流将其从保温水池中携带出白昼蓄积的太阳热量传给管壁，通过管壁表面与室内空气的对流换热作用，将热量传给室内空气，实现对温室内部加温的作用。当室内气温由于屋架的放热加温，室内气温升高到设定值，或保温水池10中水的温度已较低时，自动监测与控制箱19自动关停潜水泵11，以节省电力消耗。

本发明在晴好的天气收集和蓄积白昼多余的太阳热能，用于日光温室的夜间以及阴天或雨雪天气时的加温。

在白昼，屋架太阳能集热系统运行，使保温水池10中的水达到一定温度时，也可以将其用作灌溉用水或生活用热水。这时可通过关闭回水阀12、打开热水阀14，即可通过热水支管13取用管网中的热水。

保温水池10中的水可以通过浮球阀18从温室的供水系统中获得自动补充。当保温水池需要清洁，需将其中的水排干和更换时，关闭供水阀15，打开排污阀17，即可将保温水池10中的水排走。

在屋架太阳能集热系统运行中，可通过流量计21与水压力表22观测管网中的流量与压力，通过水池温度计23观测保温水池10中的水温，通过回水温度计24观测水流从屋架中流过后的温度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种屋架太阳能集热式日光温室，其特征是，以水作为蓄热介质，利用原作为温室结构构件的屋架来组成太阳能集热、贮热和放热加温的管网系统，收集和贮蓄白昼多余的太阳热能，用于日光温室夜间加温以及兼用于加热灌溉用水和提供生活用热水等多种用途，具体结构包括具有蓄热保温作用的日光温室围护构造，含有可循环流通水流的多榀屋架和保温水池的管网系统，以及监测与控制系统。

2.如权利要求1所述的屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，所述的每榀屋架包括用管材制成的一组上弦（1）和下弦（2），所述上弦（1）和下弦（2）在屋脊最高处由短管（3）连接成相通的管路。

3.如权利要求2屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，所述所有屋架的上弦（1）的下端与铺设在温室下部的供水干管（5）相连，所述所有屋架的下弦（2）的下端与回水干管（7）相连；所述保温水池中设潜水泵（11），所述供水干管（5）与该潜水泵（11）相连，所述回水干管（7）通入保温水池，形成水循环流通的管网。

4.如权利要求3屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，在所述的供水干管（5）与潜水泵（11）通过供水总管（9）相连通，所述回水干管（7）通过回水总管（8）接入保温水池中。

5.如权利要求3或4所述的屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，所述所有屋架的上弦（1）的下端与铺设在温室下部的供水干管（5）通过弯管（4）相连，所述所有屋架的下弦（2）的下端与回水干管（7）通过弯管（6）相连。

6.如权利要求2或3或4所述的屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，所述的每一组的上弦（1）和下弦（2）之间设有加强件，所述的加强件为将该组上弦（1）和下弦（2）固接在一起的钢筋，组成整体的骨架。 

7.如权利要求2或3或4所述的屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，所述的上弦（1）和下弦（2）形状相似，为镀锌钢管，每组上弦（1）和下弦（2）的中心线在一个垂直平面内。

8.如权利要求1或2或3或4所述的屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，所述的保温水池采用水体作为太阳热能的蓄积介质，其四周池壁外侧和底部设置有保温层；所述的保温水池上部安装有补水浮球阀（18），该补水浮球阀（18）与温室供水系统管道相连接。

9.如权利要求1或2或3或4所述的屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，所述的监测与控制系统包括用于测定温室内气温的室内气温传感器（20），测定保温水池中水温的水池温度计（23），测定水流从屋架中流过后的温度的回水温度计（24），根据温度监测情况控制潜水泵（11）的开、停的自动监测与控制箱（19）。

10.如权利要求4所述的屋架太阳能集热式日光温室，其特征在于，在所述的回水总管（8）上接出有热水支管（13）以及回水阀（12）和热水阀（14），在供水总管（9）上接出有排污管（16）以及供水阀（15）和排污阀（17）。 

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