CN103032972B - 一种用于温室的太阳能集热蓄热系统 - Google Patents

一种用于温室的太阳能集热蓄热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于温室的太阳能集热蓄热系统，包括集热装置和蓄热装置，其中，集热装置由柔性吸热层和集热风机组成，柔性吸热层是由柔性吸热材料组成的预定个数的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管固定于半透明的封装材料中而形成，各个吸热芯之间互相平行，柔性管以S状排列于吸热芯的每一个的两旁，柔性管的两端分别通过循环管路连接于蓄热装置。本发明的用于温室的太阳能集热蓄热系统将日照强烈季节温室内多余的太阳热能进行蓄存，所蓄积的热量可通过风机盘管或其他换热器用于气温低、日照强度小的季节或者夜间温室内的供暖以及常规建筑供热供暖等，从而提高能源利用效率。

Description

一种用于温室的太阳能集热蓄热系统
技术领域
本发明涉及太阳能领域，尤其涉及一种用于温室的太阳能集热蓄热系统。
背景技术
太阳能作为最重要的可再生能源之一，以其资源总量大，分布广泛，没有污染，取之不尽用之不竭等优点，越来越受到人们重视，利用太阳能来解决民用建筑和农业温室供暖也越来成为环保节能的趋势。但是，太阳能的利用存在季节和昼夜交替变化的特点，使得太阳能集热系统在冬季的夜间和阴雨天的正常工作存在问题，具有不可避免的不稳定性，进而降低了太阳能的利用效率。因此，为了减少太阳能的利用受季节和日照的影响，需要将日照强度大的季节或者白天的太阳热能蓄存起来用于日照强度小的季节或者黑夜的供热供暖。
温室是人工建立的适合于农作物生长的小气候系统，可以摆脱自然气候条件对传统农业的制约，保证生产农作物的全年均衡供应，从而大大提高了单位面积的农作物的产量。但是，由于温室是封闭或半封闭环境，在夏季由于日照强烈，温室内温度很高，过高的温室内温度不利于甚至会制约农作物的正常生长和发育。另外，在日照强度大的季节以及过渡季节的白天，由于日照强烈，温室内空气受热后密度变小，发生对流，热空气上升并大量积聚在温室上部。而在日照强度小的季节和黑夜，温室内温度很低，又需要加热。因此，如何将夏季或者日照强度大的季节温室内过多的不需要的太阳热能蓄存起来用于冬季或者日照强度小的季节和黑夜期间温室的供热或者其他的供热需要，使得温室内的热能得到有效的利用，成为一个待解决的难题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够将日照强度大的季节或者白天的太阳热能以及室内环境中的多余热量蓄存起来用于热量不足的日照强度小的季节或者黑夜期间温室内的供暖以及其它供暖的一种用于温室的太阳能集热蓄热系统。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于温室的太阳能集热蓄热系统，包括集热装置和通过循环管路连接于所述集热装置的蓄热装置，其特征在于，所述集热装置由柔性吸热层和集热风机组成，所述柔性吸热层展开时与温室的顶部构成一个集热空间。
进一步地，所述柔性吸热层是由柔性的对太阳光选择性吸收材料制成的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管组成，太阳光选择性吸收材料指可见光波段范围吸收率高(接近或大于90%)、红外光线范围发射率低(接近或小于10%)的材料，所述吸热芯相互之间平行，所述柔性管以S状排列固定于所述吸热芯上，所述柔性管的两端分别通过所述循环管路连接于所述蓄热装置。
进一步地，所述柔性吸热层是由柔性的对太阳光选择性吸收材料制成的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管固定于半透明的封装材料中而形成。
进一步地，所述集热装置还包括柔性吸热层的拉伸机构，通过所述拉伸机构可以将所述柔性吸热层全部或部分地展开于温室的上部或者收起在温室上部的一侧。
可选地，所述蓄热装置为地埋式蓄热水箱。
可选地，所述蓄热装置为地埋管换热器。
进一步地，所述系统蓄积的热量可通过换热器用于温室供暖。
进一步地，所述换热器为风机盘管。
进一步地，所述连接所述集热装置和所述蓄热装置的循环管路还包括用于控制所述循环管路的开通与闭合的循环泵和阀门。
进一步地，所述连接所述集热装置和所述蓄热装置的循环管路还包括分水器和集水器。
本发明的有益效果在于：该用于温室的太阳能集热蓄热系统通过将柔性吸热层展开于温室的上部与温室顶部形成集热空间，吸收温室内通过空气对流积聚于温室上部的多余热量和太阳辐射所产生的太阳热能，并通过连接集热装置与蓄热装置的循环管路中传热介质的流动，将此部分热能传送到蓄热装置进行蓄存，所蓄积的热量可通过风机盘管或其他换热器用于气温低、日照强度小的季节或者夜间温室内的供暖以及日常供热供暖等，从而实现将热量过剩季节热量的蓄存及用于热量不足季节的供热供暖，提高能源利用效率。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的用于温室的太阳能集热蓄热系统的实施例1的结构示意图；
图2是本发明的用于温室的太阳能集热蓄热系统的实施例1的结构示意图；
图3是本发明的用于温室的太阳能集热蓄热系统的柔性吸热层的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体说明本发明的实施例。
如图1、图2和图3所示，一种用于温室的太阳能集热蓄热系统，包括集热装置和通过循环管路4连接于集热装置的蓄热装置，集热装置由柔性吸热层3和集热风机2组成，柔性吸热层3展开时与温室顶部1构成一个集热空间。柔性吸热层3是由具有对太阳光选择性的吸收材料制成的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管固定于吸热芯上组成，柔性管11以S状排列固定于吸热芯12上，柔性管11的两端分别通过循环管路4连接于蓄热装置。集热装置还可以包括柔性吸热层3的拉伸机构，通过该拉伸机构可以将柔性吸热层3全部或部分地展开于温室的上部或者收起在温室上部的一侧。蓄热装置可以是地埋式蓄热水箱6，也可以是地埋管换热器10。连接集热装置和蓄热装置的循环管路4还包括用于控制所述管路的开通与闭合的循环泵5和阀门。
实施例1
本实施例中，如图1所示，用于温室的太阳能集热蓄热系统，包括集热装置和通过循环管路4连接于集热装置的蓄热装置。集热装置由柔性吸热层3和集热风机2组成。柔性吸热层3展开时与温室顶部1构成一个集热空间。柔性吸热层3是由柔性的柔性吸热层3是由具有对太阳光选择性的吸收材料制成的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管固定于吸热芯上组成，柔性管11以S状排列固定于吸热芯12上。其中，预定的吸热芯12的大小在实际情况中可以根据温室的大小适当选择。柔性管11的两端分别通过循环管路4连接于蓄热装置。集热装置还可以包括柔性吸热层的拉伸机构，通过对拉伸机构的操作可以将柔性吸热层3全部或部分地展开于温室的上部或者收起在温室上部的一侧。蓄热装置为地埋式蓄热水箱6。连接集热装置和蓄热装置的循环管路4上还装有用于控制循环管路4的开通与闭合的循环泵5和阀门71、72、73和74。
上述用于温室的太阳能集热蓄热系统在热量过剩的日照强烈的季节，通过操作柔性吸热层的拉伸机构，根据实际需要将柔性吸热层3全部或者部分地展开于温室的上部，使得柔性吸热层3与温室顶部1构成集热空间，利用柔性吸热层中的吸热芯12吸收太阳热能，并通过柔性吸热层3的柔性管11和循环管路4中传热介质的流动将柔性吸热层3吸收的热能传送到地埋式蓄热水箱6中。地埋式蓄热水箱6将此部分热能蓄存，用以日常的供暖供热。
如图1所示，系统蓄热时，阀门73、74开通，在循环泵5的作用下，传热介质在柔性吸热层3中的柔性管11内流动，与吸收了太阳热能而温度升高的吸热芯12进行换热后，流出柔性吸热层3沿循环管路4通过阀门73进入地埋式蓄热水箱6。而地埋式蓄热水箱6底部的低温的介质则通过阀门74进入柔性吸热层3进行加热。系统供热时，阀门71开通。系统补水时，阀门72开通。
以上蓄热、供热以及补水的过程可以单独或同时进行。
其中，柔性吸热层3的封装材料为对太阳光选择性吸收及半透明，在展开使用时可以部分地透过可见光，不会影响温室内植物的光合作用，柔性吸热层3中的吸热芯12能大量地吸收太阳辐射所产生的热能，从而减少温室下部的太阳辐射，降低温室温度。当集热装置不工作时，柔性吸热层3被收起，不会遮挡辐射到温室内农作物的太阳光，不影响温室农作物的光合作用和正常生长。
由于柔性吸热层3的封装材料为对太阳光选择性吸收及半透明、可随意拉伸或收起等特点，相比较于常见的太阳能集热器，其具有不需占用温室以外的土地或屋顶空间、不影响温室光照和成本小的优点。
实施例2
本实施例中，如图2所示，用于温室的太阳能集热蓄热系统，包括集热装置和通过循环管路4连接于集热装置的蓄热装置。集热装置由柔性吸热层3和集热风机2组成。柔性吸热层3展开时与温室顶部1构成一个集热空间。所述柔性吸热层3是由柔性柔性吸热层3是由具有对太阳光选择性的吸收材料制成的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管固定于吸热芯上组成，柔性管11以S状排列固定于吸热芯12上，柔性管11的两端分别通过循环管路4连接于蓄热装置。集热装置还可以包括柔性吸热层的拉伸机构，通过对拉伸机构的操作可以将柔性吸热层3全部或部分地展开于温室的上部或者收起在温室上部的一侧。蓄热装置为地埋管换热器10。连接集热装置和蓄热装置的循环管路4上还装有用于控制循环管路4的开通与闭合的循环泵5和阀门75、76、77和78以及分水器8和集水器9。
上述用于温室的太阳能集热蓄热系统在热量过剩的日照强烈的季节，通过操作柔性吸热层的拉伸机构，根据实际需要将柔性吸热层3全部或者部分地展开于温室的上部，使得柔性吸热层3与温室顶部1构成集热空间，利用柔性吸热层3中的吸热芯12吸收过剩的太阳热能，并通过柔性吸热层3中的柔性管11和循环管路4中传热介质的流动将柔性吸热层3吸收的热能传送到地埋管换热器10中。地埋管换热器10将此部分热能蓄存，用以日常的供暖供热。
如图2所示，系统蓄热时，阀门76、77开通，在循环泵5的作用下，传热介质在柔性吸热层3中的柔性管11内流动，与吸收了太阳热能而温度升高的吸热芯12进行换热后，流出柔性吸热层3沿循环管路4通过阀门77进入地埋管换热器10。而与地埋管换热器10进行换热后的冷水则通过阀门76进入柔性吸热层3进行加热。系统供热时，阀门75、76开通。系统补水时，阀门77、78开通。
以上蓄热、供热以及补水的过程可以单独或同时进行。
其中，柔性吸热层3为对太阳光选择性吸收的半透明材料，在展开使用时可以部分地透过可见光，不会影响温室内植物的光合作用，其中的吸热芯12能大量地吸收太阳辐射而产生的热能，从而减少温室下部的辐照，降低温室温度。当集热装置不工作时，柔性吸热层3被收起，不会遮挡照射到温室内农作物的阳光，不影响温室农作物的光合作用和正常生长。
以上两个实施例中，由于柔性吸热层3具有对太阳光选择性吸收及半透明、可随意拉伸或收起等特点，相比较于常见的太阳能集热器，其具有不需占用温室以外的土地或屋顶空间、不影响温室光照和成本小的优点。
综上所述，本发明的用于温室的太阳能集热蓄热系统通过将柔性吸热层展开于温室的上部与温室顶部形成集热空间，吸收通过空气对流积聚于温室上部的太阳热能和太阳照射所产生的热能，并通过连接集热装置与蓄热装置的循环管路中传热介质的流动，将此部分热能传送到蓄热装置予以蓄存。所蓄积的热量可通过风机盘管或其他换热器用于气温低、日照强度小的季节或者夜间温室内的供暖以及常规建筑供热供暖等，从而实现将热量过剩季节热量的蓄存及用于热量不足季节的供热供暖，提高能源利用效率。
在本实施例中，蓄热装置选用地埋式蓄热水箱6或者地埋管换热器10。当然，本发明并不限于此，还可以选用其它的部件作为蓄热装置。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于温室的太阳能集热蓄热系统，包括集热装置和通过循环管路连接于所述集热装置的蓄热装置，其特征在于，所述集热装置包括柔性吸热层和集热风机，所述柔性吸热层展开时与温室的顶部构成一个集热空间；
所述柔性吸热层是由柔性的对太阳光选择性吸收材料制成的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管组成，所述吸热芯相互之间平行，所述柔性管以S状排列固定于所述吸热芯上，所述柔性管的两端分别通过所述循环管路连接于所述蓄热装置；
所述集热装置还包括柔性吸热层的拉伸机构，通过所述拉伸机构可以将所述柔性吸热层全部或部分地展开于温室的上部或者收起在温室上部的一侧。
2.如权利要求1所述的用于温室的太阳能集热蓄热系统，其特征在于，所述柔性吸热层是由柔性的对太阳光选择性吸收材料制成的吸热芯和允许传热介质流动的柔性管固定于半透明的封装材料中而形成。
3.如权利要求1所述的用于温室的太阳能集热蓄热系统，其特征在于，所述蓄热装置为地埋式蓄热水箱。
4.如权利要求3所述的用于温室的太阳能集热蓄热系统，其特征在于，所述连接所述集热装置和所述蓄热装置的循环管路还包括用于控制所述管路的开通与闭合的循环泵和阀门。
5.如权利要求3所述的用于温室的太阳能集热蓄热系统，其特征在于，所述系统蓄积的热量可通过换热器用于温室供暖。
6.如权利要求4所述的用于温室的太阳能集热蓄热系统，其特征在于，所述连接所述集热装置和所述蓄热装置的循环管路还包括分水器和集水器。
7.如权利要求5所述的用于温室的太阳能集热蓄热系统，其特征在于，所述换热器为风机盘管。
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