CN104089416A - 一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，包括太阳能集热水箱、相变储热墙和保温箱，所述太阳能集热水箱出水端与相变储热墙连通，所述相变储热墙与保温箱连通，所述保温箱与太阳能集热水箱连通，形成热源循环回路；所述相变保温箱分别与进气管道和出气管道连接，所述进气管道与阳光大棚内侧的进气扇连接，所述出气管道与阳光大棚内侧的出气扇连接。本发明具备性能优良，安全可靠，储热和集热温度稳定，智能化程度高，造价低，耗电量小和无污染等优点，更能有效地合理利用和回收热能。

Description

一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统
技术领域
本发明涉及一种阳光温室大棚，尤其是涉及一种可提供阳光大棚的储热和换气功能的太阳能热水器系统。
背景技术
随着可持续发展观的提出，节能减排也开始引起了人们广泛的关注，而节能减排在农业中的一大体现即为温室大棚。近年来温室产业在我国发展迅速，已成为现代农业生产发展的生长点和助推器，是现代农业的代表模式和发展方向。日光温室产业作为我国实施农业产业中的主体，已开始成为农业种植业中利益最高的产业。它为解决长期困扰我国北方地区冬季的蔬菜淡季供应，增加农民收入，节约能源，安置就业，避免温室加温造成的环境污染，稳定社会等均做出了历史贡献。如何建造新型的日光温室大棚，营造良好的自然环境显得尤为重要。但是现有温室大棚普遍存在储热装置不够完善，没有恒温装置和大棚内的换气装置，所以不完全符合植物自然生长和有效发挥光合作用和呼吸作用。
综合所述：现有阳光温室大棚存在储热效果不够理想，夜间棚内氧气的含量少，没有换气功能，缺乏智能控制系统等不足。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，解决了阳光大棚夜间或阴雨天存在储热效果不够理想，夜间棚内氧气的含量少，没有换气功能，缺乏智能控制系统等不足点。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，包括太阳能集热水箱、相变储热墙和保温箱，所述太阳能集热水箱出水端与相变储热墙连通，所述相变储热墙与保温箱连通，所述保温箱与太阳能集热水箱连通，形成热源循环回路；所述保温箱分别与进气管道和出气管道连接，所述进气管道与阳光大棚内侧的进气扇连接，所述出气管道与阳光大棚内侧的出气扇连接。通过太阳能集热水箱中的热源、相变储热墙以及保温箱解决夜间和阴雨天阳光大棚内的储热效果不理想缺点。
进一步的，所述保温箱设置在地表以下，所述保温箱内设置有潜水式冷热交换器，所述潜水式冷热交换器的两端分别与进气管道和出气管道连接。保温箱的设置为系统提供了除了相变储热墙以外的第二次储热，这样可以充分有效地回收热能。更重要的是太阳能集热水箱、相变储热墙、保温箱有机结合，使集热、储热和放热结合为一体。
进一步的，所述保温箱内的潜水式冷热交换器的一端与三向换向阀的一正路端连接，所述三相换向阀的另一正路端与进气扇连接，所述潜水式冷热交换器的另一端与出气管道连接，出气管道的另一端与出气扇连接。所述三相换向阀的旁路端还连接有设置在阳光大棚上的换气扇。通过三通换向阀连接的进气扇不仅实现阳光大棚内部的供暖，还可以通过换气扇保证夜间阳光大棚内的充足的氧气含量。
进一步的，还包括定时器，所述定时器的信号输出端与换气扇连接，所述换气扇连通阳光大棚内外换气。通过定时器实现阳光大棚在夜间的内外换气，智能化给阳光大棚内的种植物提供充足的氧气。
进一步的，所述相变储热墙包括若干根相互串通的储热管和相变蓄热器，所述每根储热管相互平行与地面垂直设置，所述每根储热管内均设置有相变蓄热器，所述相变蓄热器为圆筒体结构，在相变蓄热器内装有相变蓄热材料石蜡。相变储热墙在夜间或阴雨天可以将储存的热量释放出来，以确保阳光大棚内夜间或阴雨天气的最低温度，这样也充分发挥了储热管与保温箱储热的功能。
进一步的，在所述相变储热墙一侧的储热管内设置有陶瓷加热棒，所述在相变储热墙另一侧的储热管内设置有储热管温度传感器连有储热管温控开关，所述储热管温度传感器控制陶瓷加热棒的工作状态，根据储热管温度传感器的设定值，当储热管温度传感器测得储热管内的水温高于或低于某一设定值时关闭或启动陶瓷加热棒。所述储热管温度传感器的信号输出端与储热管温控开关的信号输入端连接，所述储热管温控开关的信号输出端与陶瓷加热棒的信号输入端连接。
进一步的，所述太阳能集热水箱与相变储热墙之间的连通管道设置有第一电子截止阀，所述相变储热墙与保温箱之间的连通管道设置有第二电子截止阀，所述保温箱与太阳能集热水箱之间的连通管道设置有循环泵；还设置有时间继电器，所述时间继电器的信号输出端分别与第一电子截止阀、第二电子截止阀和循环泵连接。通过时间继电器智能化实现阳光大棚内的供暖。
有益效果：本发明具备性能优良，安全可靠，储热和集热温度稳定，智能化程度高，造价低，耗电量小和无污染等优点，更能有效地合理利用和回收热能。当阳光大棚内的储热效果不好或在夜间和阴雨天时，可以及时通过系统智能化实现阳光大棚内的充足供暖，夜间阳光大棚内需要充足氧气时，也可以智能化通过换气扇实现阳光大棚内外的空气流通，给种植物提供充分的氧气供给。
附图说明
附图1为本发明系统的结构示意图。
附图2为本发明阳光大棚的内布局构造图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1、2所示，一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，包括太阳能集热水箱1、相变储热墙13和保温箱22；所述太阳能集热水箱1上部设有进水管3，下部设有日常用水出水管8，提供日常的太阳能集热水箱1的日常进出水供应。所述太阳能集热水箱1出水端通过热源出水管10与相变储热墙13连通，所述相变储热墙13与保温箱22连通，所述保温箱22通过热源回水管11与太阳能集热水箱1连通，形成热源循环回路，其中所述相变储热墙13设置在阳光大棚的内部，在阳光大棚的顶部设置太阳能集热水箱1，所述保温箱22设置在地表以下。所述保温箱22分别与进气管道24和出气管道28连接，所述进气管道24与阳光大棚内侧的进气扇27连接，所述出气管道28与阳光大棚内侧的出气扇29连接。所述阳光大棚由钢架立柱、棚膜骨架、棚顶、卷帘机和保温帘组成。
所述保温箱22的内桶体材料均为不锈钢，可以防止保温箱22和各配件长期与集热水接触而生锈，所述内桶体外层覆盖有高效保温材料，防止与外界有冷热交换，所有外管道或入墙管道选择为PVC管，管体外层覆盖有高效保温材料。所述保温箱22内设置有潜水式冷热交换器23，所述潜水式冷热交换器23的两端分别与进气管道24和出气管道28连接。所述潜水式冷热交换器23的一端穿过保温箱22的一侧端板与三通换向阀25的一正路端连接，所述三通换向阀25的另一正路端与进气管道24一端连接，进气管道24另一端与进气扇27连接，所述潜水式冷热交换器23的另一端穿过保温箱22的另一侧端板与出气扇管道28连接，所述三通换向阀25的旁路端还连接有设置在阳光大棚上的换气扇31。还包括定时器20，所述定时器的信号输出端与换气扇31连接，所述换气扇31连通阳光大棚内外换气。夜间，阳光大棚内的种植物的生长需要大量氧气，系统换气时通过定时器调整三通换向阀的工作状态，关闭三通换向阀25的一侧正路端的进气端口，同时打开三通换向阀的旁路端端口，所述换气扇管道30通过换气扇31从温室大棚外抽取户外空气输送到温室阳光大棚内，同时将阳光大棚内的气体排到户外。需要供暖时，关闭三通换向阀25的旁路端端口，打开三通换向阀25的一侧正路端的进气端口。本发明设定系统工作时定时器按设定值每两个小时传递信号给智能三通换向阀25，这时进气扇27和三通换向阀25的正路端的进气端口自动关闭，旁路端端口和换气扇31自动打开，智能化切换到换气程序，系统进入换气程序半小时后再自动关闭三通换向阀25的旁路端端口，打开正路端的进气端口，进入供暖程序。
所述相变储热墙13为长方体木制框架结构，所述木制框架由实木方条和保温板制作，木框框架规格为高2000mm，宽6000mm，厚150mm，所述在木制框架内设有相变储热墙13，所述在木制框架上设有电子保温门33。所述相变储热墙13包括若干根相互串通的储热管14和相变蓄热器15，所述储热管14通过保温定位板组成储热管排，所述每根储热管14相互平行与地面垂直设置，所述每根储热管14内均设置有相变蓄热器15，所述相变蓄热器15为圆筒体结构，在相变蓄热器15内装有相变蓄热材料石蜡19，相变蓄热器15内的相变蓄热材料石蜡19起到蓄热和放热功能实现阳光大棚内的供暖。
在所述相变储热墙13一侧的储热管14内设置有陶瓷加热棒18，所述在相变储热墙13另一侧的储热管14内设置有储热管温度传感器7连有储热管温控开关17，所述储热管温度传感器7的信号输出端与储热管温控开关17的信号输入端连接，所述储热管温控开关17的信号输出端与陶瓷加热棒18的信号输入端连接。所述储热管温度传感器7控制陶瓷加热棒18的工作状态，根据储热管温度传感器7的设定读数，本发明中，当储热管14内的水温低于55度时启动陶瓷加热棒18，当储热管14内的水温高于65度时，智能化关闭陶瓷加热棒18，这样就能保证进入保温箱22的热源仍然满足供暖要求，所述陶瓷加热棒18设置有缺水自停装置，确保了系统的安全性。
太阳能集热水箱1中的热水经过相变储热墙13和保温箱22时，可以将热水的热量分别储存在相变储热墙13和保温箱22中；在夜间或阴雨天气时，太阳能集热水箱1中的热水达不到一定温度，此时太阳能集热水箱1内的热水经过相变储热墙13时由陶瓷加热棒18辅助加热，这样就能保证流入保温箱22内的水温满足供暖要求，夜间相变储热墙13内的储热管14向大棚内散热时，为了防止棚内的气流形成冷区和热区，系统还可根据阳光大棚内的温度传感器启动大棚内的气流循环系统中的进气扇27和出气扇29。
所述太阳能集热水箱1与相变储热墙13之间的连通管道设置有第一电子截止阀12，所述相变储热墙13与保温箱22之间的连通管道设置有第二电子截止阀16，所述保温箱22与太阳能集热水箱1之间的连通管道设置有循环泵32；还设置有时间继电器26，所述时间继电器26的信号输出端分别与第一电子截止阀12、第二电子截止阀16和循环泵32连接。
本发明中应用在阳光大棚夜间供暖时，根据时间继电器26的设定读数，上午8时传递信号给第一电子截止阀12，智能化打开第一电子截止阀12，将太阳能集热水箱1的热水流入到阳光大棚内相变储热墙13的相变蓄热管14内，此时的第二电子截止阀16处于关闭状态，初次使用时，打开太阳能集热水箱1中进水管3通过自动给水电子进水阀2自动给水，直至太阳能集热水箱1中再次水满。根据设定二十分钟后第一电子截止阀自动关闭，这时相变储热墙13内的储热管14内的水位已达到设定值。根据时间继电器26的设定读数，晚上6时传递信号给第二电子截止阀16，智能化打开第二电子截止阀16，将相变储热墙13内的热水排入保温箱22，二十分钟后第二电子截止阀16智能化关闭，从当天晚上6时到第二天上午8时20分保温箱22内盛满热水，潜水式冷热交换器23完全浸置于热水中，此时根据阳光大棚内部的温度需要，阳光大棚内的温度传感器启动大棚内的气流循环系统中的进气扇27和出气扇29。根据时间继电器26的设定读数第二天上午8时再次传递信号给第一电子截止阀12，智能化打开第一电子截止阀12，将太阳能集热水箱1的热水流入温室大棚的相变储热墙13的储热管14内，此时的第二电子截止阀仍处于关闭状态，二十分钟后第一电子截止阀自动关闭。根据时间继电器的设定读数上午8时20分传递信号给循环泵32，智能化启动循环泵32，将保温箱22内的温水输送到太阳能集热水箱1内，这样就完成了一个水循环供暖的周期。在不需要更换本发明系统内部的热源水时，自动给水电子进水阀2处于关闭状态。
本发明阳光大棚应用在阴雨天气供暖时，由于相变储热墙13具备加热、储热、放热能力，这样就能确保进入保温箱22的热源仍然满足供暖温度要求。
在所述太阳能集热水箱1内设置有加热器温度传感器5、加热器温控开关6和电辅助加热器4；所述加热器温度传感器5的信号输出端与加热器温控开关6的信号输入端连接，所述加热器温控开关6的信号输出端与电辅助加热器4的信号输入端连接。当遇到阴雨天气太阳能无法提供足量的热量供热时，可以通过电辅助加热器4智能化供热。
在所述集热水箱内壁上端安装有水位控制器9，所述水位控制器9的信号输出端与自动给水电子进水阀2的信号输入端连接。当太阳能集热水箱中的水量高于某一设定值时，可以自动停止供水。
太阳能温室大棚在夜间，没有太阳能辐射时温室仍然会向外界散发热量，这时温室处于降温状态，为了减少散热，故夜间要在温室外部加盖保温层21。设置在阳光温室大棚内的相变储热墙13夜间可以将白天储存的热量释放出来，以确保温室夜间的最低温度，同时可根据阳光大棚内的温度传感器启动大棚内的气流循环系统中的进气扇27和出气扇29。
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 (7)

1.一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，其特征在于：包括太阳能集热水箱(1)、相变储热墙(13)和保温箱(22)，所述太阳能集热水箱(1)出水端与相变储热墙(13)连通，所述相变储热墙(13)与保温箱(22)连通，所述保温箱(22)与太阳能集热水箱(1)连通，形成热源循环回路；所述保温箱(22)分别与进气管道(24)和出气管道(28)连接，所述进气管道(24)与阳光大棚内侧的进气扇(27)连接，所述出气管道(28)与阳光大棚内侧的出气扇(29)连接。
2.根据权利要求1所述一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，其特征在于：所述保温箱(22)设置在地表以下，所述保温箱(22)内设置有潜水式冷热交换器(23)，所述潜水式冷热交换器(23)的两端分别与进气管道(24)和出气管道(28)连接。
3.根据权利要求2所述一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，其特征在于：所述保温箱(22)内的潜水式冷热交换器(23)的一端与三向换向阀(25)的一正路端连接，所述三相换向阀(25)的另一正路端与进气扇(27)连接，所述潜水式冷热交换器(23)的另一端与出气管道(28)连接，出气管道的另一端与出气扇(27)连接，所述三相换向阀(25)的旁路端还连接有设置在阳光大棚上的换气扇(31)。
4.根据权利要求3所述一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，其特征在于：还包括定时器，所述定时器的信号输出端与换气扇(31)连接，所述换气扇(31)连通阳光大棚内外换气。
5.根据权利要求1所述一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，其特征在于：所述相变储热墙(13)包括若干根相互串通的储热管(14)和相变蓄热器(15)，所述每根储热管(14)相互平行与地面垂直设置，所述每根储热管(14)内均设置有相变蓄热器(15)，所述相变蓄热器(15)为圆筒体结构，在相变蓄热器(15)内装有相变蓄热材料石蜡(19)。
6.根据权利要求1所述一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，其特征在于：所述太阳能集热水箱(1)与相变储热墙(13)之间的连通管道设置有第一电子截止阀(12)，所述相变储热墙(13)与保温箱(22)之间的连通管道设置有第二电子截止阀(16)，所述保温箱(22)与太阳能集热水箱(1)之间的连通管道设置有循环泵(37)；还设置有时间继电器(26)，所述时间继电器(26)的信号输出端分别与第一电子截止阀(12)、第二电子截止阀(16)和循环泵(32)连接。
7.根据权利要求1所述一种可提供阳光大棚储热和换气功能的太阳能热水器系统，其特征在于：在所述相变储热墙(13)一侧的相变传热管(14)内设置有陶瓷加热棒(18)，所述在相变储热墙(13)另一侧的储热管(14)内设置有储热管温度传感器(7)连有储热管温控开关(17)，所述储热管温度传感器(7)的信号输出端与储热管温控开关(17)的信号输入端连接，所述储热管温控开关(17)的信号输出端与陶瓷加热棒(18)的信号输入端连接。
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