CN102754574B - 一种太阳能双效日光温室及其建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能双效日光温室及其建造方法，包括透明墙体(1)、透明采光面(10)、水幕太阳能板式集热系统(2)、高温水箱(3)、低温水箱(4)、闷晒式水袋(5)、地暖盘管(6)、中央控制系统(7)、气源热泵热量交换系统(8)和太阳能集热管蓄热系统(9)，透明墙体(1)内设有可填充抽取的聚苯乙烯泡沫颗粒。本发明充分利用太阳能源，通过多种太阳能蓄放热系统对日光温室内环境温度进行自动调节，较普通日光温室无论从安全性、可靠性及自控性上都有较大的提高，有效防止了日光温室内冬季冷害的发生，是一种推广应用前景广阔的新型日光温室。
Description
技术领域
本发明属于农业技术领域，涉及一种温室及其制造方法，具体涉及一种太阳能双效日光温室及其建造方法。
背景技术
近年来，随着人们生活水平和物质需求的不断提高，人们对食物安全意识及对食物结构发生了巨大变化，市场对蔬菜类的需求量与日俱增。设施农业已经成为繁荣当地经济和增加农民收入的一大支柱产业。而作为蔬菜反季节种植地日光温室，也得到长足的发展和提高，日光温室是蔬菜种植的小环境，目光温室只有做到科学合理建造，才能满足蔬菜生长对环境条件的需求，提高劳动效率，避免冻冷灾害事故发生，达到蔬菜合理的生长条件。
长期以来，日光温室的墙体建造主要以各种干打垒的土墙和砖墙结构为主，主要依靠前屋面透明覆盖材料进行采光和通风，通过覆盖草帘及保温被等进行晚间保温，墙体、地面及空气蓄热保持温室晚间温度。这种日光温室在正常年份尚能满足作物生长的低限要求，但是在最寒冷季节和极端天气情况下，自我调节控制能力很低，若没有额外热量补充，往往发生冻害。近年来由于冬季气候变化异常，北方各地的日光温室普遍有冷冻灾害的发生。而且一般日光温室为了提高温室的保温性能，在温室的后墙上要建造后屋面，增加温室的保温性能，这种结构对温室保温非常有利，但是后屋面带来的不利因素是大幅降低了温室后部的光照强度，对日光温室作物的生长非常不利。尤其在越过冬季后，光照条件的不足作物的生长很不利。如果能充分利用北方太阳光照充足的光照资源，白天对日光温室进行采光的同时，启动日光温室内的太阳能集热设备，将温室内多余的热量收集起来，而晚间温度较低的时间将收集的热量释放出，对温室进行加温补热，创造一种可控化程度高，加热效果好，有利于作物生长的温室环境，对日光温室内作物的生长将非常有利，也是防止目前目光温室冻害频发，克服日光温室冬季环境调控能力差的有效途径。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能双效日光温室及其建造方法，该温室采光能力好、保温效果强，即具有普通日光温室被动式蓄热能力，又具有主动蓄热能力，在冬季即具有很好的保温能力，春、夏、秋三季又具有良好的采光性能的太阳能双效节能日光温室。本发明主要通过以下方式来实现：主要包括东、西、北三面的可透明日光温室墙体，即两侧山墙、后墙和后屋面。在温室内安装有两个水箱，即高温水箱和低温水箱，主要用于太阳能集热系统收集热量的贮存，这种温室除了通过温室地面和空气被动进行热量积蓄外，还安装多套主动太阳能蓄热系统，主动进行太阳能的收集。
其技术方案如下：
一种太阳能双效日光温室，包括透明墙体、透明采光面、水幕太阳能板式集热系统、高、低温水箱、闷晒式水袋、地暖盘管、中央控制系统、气源热泵热量交换系统和太阳能集热管蓄热系统，透明墙体内设有可填充抽取的聚苯乙烯泡沫颗粒。
所述透明采光面的材料为聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜编织薄膜、PC透明板。
一种太阳能双效日光温室的建造方法，包括以下步骤：
1)建造日光温室的骨架和透明墙体，骨架及透明墙体建造完成后，透明墙体内填充聚苯乙烯泡沫颗粒，安装棚膜和保温被，采用自动卷帘和卷膜的方式进行保温和通风；
2)在日光温室中部挖坑，用于安放高、低温水箱，高、低温水箱埋深1米，利于在地下保温；
3)在温室里地面每隔40厘米挖沟埋地热盘管，埋深0.4米；
4)在温室后墙内侧安装水幕太阳能板式集热系统，其长度为温室长度的2/3，高度1.8米，主要通过水流过板式集热面进行太阳能的积蓄；
5)在后墙内侧还要安装气源热泵热量交换系统及中央控制系统；
6)在温室前部安装太阳能集热管蓄热系统，所有的太阳能蓄放热系统都通过管道及水泵和高、低温水箱连接，白天启动太阳能蓄热装置加热高、低温水箱，晚上再通过气源热泵、地热盘管、板式太阳能集热系统将高、低温水箱内白天积蓄的热量散发到温室内，给种植的作物良好的生长环境。
本发明的有益效果：
本发明所述温室设有太阳能集热管蓄热系统能有效提高日光温室晚间的环境温度，积蓄的热量能长时间有效释放，对保证日光温室的冬季安全生产，提高目光温室环境可调控能力非常明显。本发明可根据需要抽充透明墙体内的聚苯乙烯泡沫颗粒，提高日光温室后部的光照强度，提高采光量，对作物的产量提高非常有利。
附图说明
图1为本发明太阳能双效日光温室的结构剖面图；
图2为本发明太阳能双效日光温室的结构正立面图；
图3是温室环境温度和高、低温水箱温度变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图具体实施方式对本发明的方法作进一步详细地说明。
如图1、图2所示，本发明太阳能双效日光温室，其主体结构由日光温室可透明墙体1、透明采光面10、水幕太阳能板式集热系统2、高温水箱3、低温水箱4、闷晒式水袋5、地暖盘管6、中央控制系统7、气源热泵热量交换系统8和太阳能集热管蓄热系统9等部分组成。墙体包括两侧山墙和后墙体，结构由日光温室可透明墙体组成，可根据需要抽充墙体内的聚苯乙烯泡沫颗粒，提高日光温室后部的光照强度，提高采光量，对作物的产量提高非常有利。
日光温室内安装有水幕太阳能板式集热系统2及高温水箱3、低温水箱4，白天通过高温水箱3内的水打入水幕太阳能板式集热系统2，利用太阳光进行加热高温水箱3内的水，进行太阳能蓄热，晚上又从高温水箱3将白天加温过的水内抽取到水幕太阳能板式集热系统2内循环放热。
日光温室内安装有闷晒式水袋5，白天将来自于低温水箱4的冷水通过闷晒式水袋5进行太阳能加温，热水流入高温水箱3。当温室内气温低于设计低限温度可通过三向阀门从高温水箱3取热水，由循环泵驱动闷晒水袋5的热水进行放热，放热可通过地暖盘管6及气源热泵热量交换系统8进行。
日光温室内安装有气源热泵热量交换系统8，温室内安装的气源热泵热量交换系统8，白天将温室内空气中多余的热量提取出来通过循环加热高温水箱3内的水，晚间又通过气源热泵热量交换系统8将高温水箱3内的热量提取出来加温室内的空气。
日光温室内安装有太阳能集热管蓄热系统9：在温室内白天将高温水箱3内的水抽入太阳能集热管蓄热系统9进行循环加温，加热高温水箱3内的水，晚间可通过气源热泵热量交换系统8、地暖盘管6将高温水箱3内的热量提取出来加温室内的空气。
以上太阳能集热系统都通过中央自控系统7进行控制，低于设定温度时会自动启动，高于设定温度时自动关闭。
接下来，对本发明包含的主动太阳能蓄放热系统作进一步详细说明。
水幕太阳能板式集热系统：在温室内后墙内侧安装有水幕太阳能板式集热系统，白天将高温水箱内的水打入水幕太阳能板式集热系统，利用太阳光加热水幕太阳能板式集热系统内的水，加热后的水流回高温水箱内，白天加温蓄热，晚上又从高温水箱将白天加温过的水内抽取到水幕太阳能板式集热系统内循环放热。
气源热泵热量交换系统：温室内安装有气源热泵，白天将温室内空气中多余的热量提取出来通过循环加热高温水箱内的水，积蓄热量，晚间又通过气源热泵将高温水箱内的热量提取出来加温室内的空气。
气源热泵热量交换系统工作方法：
①空气源供热加热高温水箱：当日光温室的室温高于15℃时热泵的空气源蒸发器系统启动吸收室内热量，水源冷凝器加热高温水箱的水。
②高温水箱供热加热中心水箱：当需要中心水箱供暖时热泵的高温水箱蒸发器系统启动吸收高温水箱热量，水源冷凝器加热中心水箱的水。
③低温水箱供热加热室内空间：当需要室内空间供暖时，热泵的低温水箱蒸发器系统启动吸收低温水箱的热量，空气源冷凝器加热室内空间。
④高、低温水箱供暖：当高温水箱、低温水箱的水温高于30℃，供暖回水管路上的供暖换向阀接通高温水箱回路，1#供暖循环泵循环高温水箱的热水供暖。
⑤中心水箱供暖：当高温水箱、低温水箱的水温低于30℃，供暖回水管路上的供暖换向阀接通中心水箱回路，2#供暖循环泵循环中心水箱的热水供暖。
⑥取暖模式：取暖模式为地热盘管、壁挂暖气片、盘管式风机。
太阳能集热管蓄热系统：在温室内安装有太阳能集热管，白天将高温水箱内的水抽入太阳能集热管进行循环加温，加热高温水箱内的水，晚间可通过气源热泵、地暖盘管将高温水箱内的热量提取出来加温室内的空气。
太阳能供热工作方法：
①太阳能换热为定温与温差双模式。太阳能水温达到15℃以上，换热泵启动循环。
②当太阳能水温达到30℃，且与高温水箱的温差达到2℃，电动球阀DD1与DD2开通；太阳能水温低于30℃，或与高温水箱的温差小于3℃，电动球阀DD1与DD2关闭。
③当太阳能水温低于30℃而高于15℃，且与低温水箱的温差达到2℃，电动球阀DD3与DD4开通，将热水送到低温水箱。
④太阳能水温低于低温水箱水温2℃后停止循环。
太阳能闷晒式水袋热量交换系统：该系统包括太阳能闷晒式水袋5、供排水管道、循环泵、温控装置、地暖盘管、高温水箱3和低温水箱4。白天将来自于低温水箱4的冷水通过闷晒式水袋进行太阳能加温，热水流入高温水箱3。当温室内气温低于设计低限温度可通过三向阀门从高温水箱取热水，由循环泵驱动水袋的热水进行放热，放热通过地暖盘管及气源热泵进行。
参照图3，本发明太阳能双效日光温室蓄放热性能试验，白天高温水箱内的水能达到33℃以上，在晚间各种蓄热系统不进行放热时，温室内清晨5点钟温度仅有5℃，而启动水媒放热系统后，温室内环境温度很快达到10℃，早上8点钟关闭放热水媒系统后，温室内环境温度又有所回落，而高温水箱温度一直呈现慢缓回落状态，并没有因为启动放热而急剧下降，通过这个试验说明，这些多套太阳能集放热系统能有效提高日光温室晚间的环境温度，积蓄的热量能长时间有效释放，对保证目光温室的冬季安全生产，提高日光温室环境可调控能力非常明显。
本发明充分利用太阳能源，通过多种太阳能蓄放热系统对日光温室内环境温度进行自动调节，较普通日光温室无论从安全性、可靠性及自控性上都有较大的提高，有效防止了日光温室内冬季冷害的发生，是一种推广应用前景广阔的新型日光温室。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种太阳能双效日光温室的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)建造日光温室的骨架和透明墙体，骨架及透明墙体建造完成后，透明墙体内填充聚苯乙烯泡沫颗粒，安装棚膜和保温被，采用自动卷帘和卷膜的方式进行保温和通风；
2)在日光温室中部挖坑，用于安放高温水箱、低温水箱，高温水箱、低温水箱埋深1米，利于在地下保温；
3)在温室里地面每隔40厘米挖沟埋地热盘管，埋深0.4米；
4)在温室后墙内侧安装水幕太阳能板式集热系统，其长度为温室长度的2/3，高度1.8米，通过水流过板式集热面进行太阳能的积蓄；
5)在后墙内侧还安装气源热泵热量交换系统及中央控制系统；
6)在温室前部安装太阳能集热管蓄热系统；
所述水幕太阳能板式集热系统：在温室内后墙内侧安装有水幕太阳能板式集热系统，白天将高温水箱内的水打入水幕太阳能板式集热系统，利用太阳光加热水幕太阳能板式集热系统内的水，加热后的水流回高温水箱内；
所述气源热泵热量交换系统：温室内安装有气源热泵，白天将温室内空气中多余的热量提取出来通过循环加热高温水箱内的水，积蓄热量，晚间又通过气源热泵将高温水箱内的热量提取出来加温室内的空气；
太阳能集热管蓄热系统：在温室内安装有太阳能集热管，白天将高温水箱内的水抽入太阳能集热管进行循环加温，加热高温水箱内的水，晚间通过气源热泵、地暖盘管将高温水箱内的热量提取出来加温室内的空气；
太阳能闷晒式水袋热量交换系统：该系统包括太阳能闷晒式水袋、供排水管道、循环泵、温控装置、地暖盘管、高温水箱和低温水箱；太阳能闷晒式水袋安装在温室内；白天将来自于低温水箱的冷水通过闷晒式水袋进行太阳能加温，热水流入高温水箱；当温室内气温低于设计低限温度，通过三向阀门从高温水箱取热水，由循环泵驱动太阳能闷晒式水袋的热水进行放热，放热通过地暖盘管及气源热泵进行。
2.根据权利要求1所述的太阳能双效日光温室的建造方法，其特征在于，所述透明墙体的材料为聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜编织薄膜、PC透明板。
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