CN104871877B - 一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，包括太阳能集热器组件和相变暖气筒供暖组件，太阳能集热器组件包括太阳能集热器，在太阳能集热器上设置有热介质输出管和冷凝液回流管；相变暖气筒组件包括储热水箱、循环泵、流量控制阀、相变暖气筒、鼓风机以及排风管道；在相变暖气筒一端设置鼓风机，在相变暖气筒的另一端连接排风管道的入气端，排风管道的出气端连接有导风板；相变暖气筒包括外壳及置于外壳内的内筒体，沿相变暖气筒的轴向还设置至少一根金属传热管，金属传热管的一端与热源出水管连接。与现有技术相比，本发明保温和恒温效果好，能有效减少大棚内昼夜温差等特点，因而，具有很好的推广使用价值。

Description

一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统

技术领域

本发明涉及太阳能温室大棚，尤其涉及一种太阳能集热器耦合温室大棚的恒温和供暖技术领域。

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，只有夜间保温设施,没有夜间供暖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：现有温室大棚存在白天储热保温效果好，夜间恒温和供暖不够理想，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，本发明提供一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，其结构是由分离式热管平板太阳能集热器、储热水箱、太阳能阳光大棚和相变暖气筒散热器构成，充分利用太阳能资源，将分离式热管平板太阳能热水器与温室大棚内供暖系统的耦合应用，在保温连栋大棚中设置地下供暖装置（相变暖气筒），通过相变暖气筒以及供暖配套装置实现白天光照强时太阳能集热器集热和储热水箱蓄热。通过鼓风机对地下供暖装置（相变暖气筒）鼓风，实施光照弱时或夜间实现大棚内供暖和调温。本发明的太阳能温室大棚的供暖系统具备性能优良，安全可靠，集热和储热温度稳定，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太阳能资源。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下

一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热器组件和相变暖气筒供暖组件，太阳能集热器组件包括太阳能集热器，在所述太阳能集热器上设置有热介质输出管和冷凝液回流管；

所述相变暖气筒组件包括储热水箱、循环泵、流量控制阀、相变暖气筒、鼓风机以及排风管道；在储热水箱的一侧设置有热源出水口连有热源出水管，在储热水箱的另一侧设置有热源回水管，所述循环泵和流量控制阀连接在热源出水管上；所述相变暖气筒在设置在保温大棚中，在相变暖气筒一端设置所述鼓风机，在相变暖气筒的另一端连接所述排风管道的入气端，排风管道的出气端连接有导风板；

所述相变暖气筒包括外壳及置于外壳内的内筒体，在内筒体的弧形圆面上有序分布若干弧形凹槽；在弧形凹槽内安装有相变散热环，在相变散热环的下端连有与相变散热环内部连通的盛料杯，盛料杯内装有相变材料超导液；沿相变暖气筒的轴向还设置至少一根穿过所述盛料杯的金属传热管；

所述金属传热管的一端与所述热源出水管连接，在热源出水管上设置有流量控制阀和循环泵；金属传热管的另一端与所述热源回水管连接，在热源回水管上设置有一回水阀,在储热水箱内设置有冷凝器，所述热介质输出管和冷凝液回流管连接在该冷凝器的两端。

在所述内筒体和外壳之间还设置有一保温层。

在太阳能温室大棚内设有温度传感器和控制开关，温室传感器的信号输出端与控制开关的信号输入端连接，控制开关的信号输出端与循环泵的信号输入端连接；控制开关控制循环泵的工作状态，当大棚内温度传感器测量到室内温度低于或高于某一设定值时，通过控制开关启动或关闭循环泵。

在储热水箱内设置有加热棒温度传感器、加热棒温控开关和陶瓷加热棒；加热棒温度传感器的信号输出端与加热棒温控开关的信号输入端连接，加热棒温控开关的信号输出端与陶瓷加热棒的信号输入端连接；当太阳能无法提供足量的热量给储热水箱时，通过陶瓷加热棒加热储热水箱的水。

在储热水箱的一侧的内壁上端还设置有水位控制器；储热水箱的进水管上设有自动给水电磁阀，水位控制器的信号输出端与自动给水电磁阀的信号输入端连接；当储热水箱的水量低于或高于某一设定值时，自动给水或停止给水。

本发明的太阳能温室大棚的恒温和供暖装置，只需要一台太阳能集热器及储热水箱，可以同时使用多组相变暖气筒的供暖装置，在使用供暖装置时不影响正常的洗涤用水；相变暖气筒既能适用于温室大棚，也能适用于生产车间供暖。

有益效果本发明的优点在于：

1、本发明相变暖气筒对太阳能集热器储热水箱内的热水温度要求较低，在阴雨天气使用起来更容易。

2、新型相变超导液暖气筒与普通的超导液暖气片供暖相比，普通的超导液暖气片属于直接辐射式供暖，而相变超导液暖气筒供暖装置属于间接式供暖，且相变暖气筒供暖装置是采用鼓风机强制送暖，暖气筒内的相变散热环的辐射能在风机的作用下经过排风管道流入大棚内。相变暖气筒的供暖范围大，适用于温室大棚的供暖。相变暖气筒既能适用于温室大棚，也能适用于生产车间供暖。

3、本发明将分离式热管平板太阳能热水器与温室大棚内供暖系统的耦合应用，使温室大棚内外温差减小，热损失减少。由于系统设有辅助加热装置，供夜间和阴雨天使用。由于集热效率保温效果都比传统的大棚好，因此能够得到广泛的应用。

附图说明

图1为本发明供暖系统的结构示意图；

图2为本发明系统中储热水箱的结构示意图；

图3为本发明系统中相变暖气筒的内部构造图，其中3（a）为外表主视图，3（b）为侧面剖视图；

图4为本发明系统中储热水箱与相变暖气筒的布局图。

图中：

太阳能集热水器1、储热水箱2、蒸汽输出管3、流量控制阀4、冷凝液回流管5、热源出水管6、热源回水管7、冷凝器8、循环泵9、鼓风机10、弧形保温板11、相变暖气筒12、散热环13、金属传热管14、回水阀15、盛料杯16、大棚内温度传感器17、控制开关18、储热水箱进水管19、储热水箱电子进水阀20、储热水箱水位控制器21、加热器温度传感器22、陶瓷加热棒23、集热器温控开关24、日常洗涤用水管25、安全流量泵26、相变介质超导液27、.排风管道28、导风板29。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明：

如图1、图2所示，太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，包括太阳能集热器组件以及相变暖气筒组件；其中太阳能集热器组件包括热管平板太阳能集热器1，在太阳能集热器1上分别引出蒸汽（热介质）输出管3和冷凝液回流管5，且通过蒸汽（热介质）输出管3和冷凝液回流管5连接储热水箱2内的冷凝器，蒸汽（热介质）输出管3的出口一端连接冷凝器的进流口，冷凝液回流管5的入口一端连接冷凝器的出流口，在冷凝液回流管管路5上设置有安全流量泵26。

相变暖气筒组件包括储热水箱2、热源出水管6、热源回水管7、循环泵9、流量控制阀4、相变暖气筒12、鼓风机10、暖气筒外壳、相变暖气筒支架、排风管道28、相变散热环13、相变介质盛料杯16、相变材料超导液27、金属传热管14以及回水阀15，相变暖气筒12固定安装在支架上，在储热水箱2的一侧设置有热源出水口连有热源出水管6，在储热水箱2的另一侧设置有热源回水管7，在热源出水管6上连接循环泵9和流量控制阀4。在保温大棚中设置有相变暖气筒12，相变暖气筒12一端设置有鼓风机10，相变暖气筒12的另一端连接排风管道28的入气端，排风管道28的出气端连接有导风板29。

如图3（a）、图3（b）所示，相变暖气筒12为圆筒体结构，内筒体和外壳采用不锈钢制成；在内筒体与外壳之间填充满弧形保温板；在内筒体的弧形圆面上有序分布若干弧形凹槽；在弧形凹槽内安装有相变散热环13；相变散热环为圆管环形结构，采用导热金属制成，其内部为空心结构，且该空心结构处于密封真空状态；在相变散热环13的下端连有一相变散热环内部连同的盛料杯16，盛料杯16内装有相变材料超导液27。沿相变暖气筒12的轴向还设置至少一根金属传热管14，在金属传热管14的一端连接流量控制阀4，流量控制阀4与循环泵9连接，金属传热管14的另一端穿过所有盛料杯16并与回水阀15连接，回水阀连接储热水箱2。

相变暖气筒的空心筒体的出气端安装有排风管道28，在相变暖气筒的空心筒体的另一端安装有鼓风机10。通过鼓风机将暖风送入排风管道28，再经排风管道的导风板29通入大棚实现供暖。

温室大棚包括温室大棚支架，连在温室大棚支架上的棚膜骨架，在温室大棚的外表面安装有卷帘机。

在太阳能温室大棚内设有温度传感器17和控制开关18。温室传感器17的信号输出端与控制开关18的信号输入端连接，控制开关18的信号输出端与循环泵9的信号输入端连接；控制开关18控制循环泵9的工作状态，当大棚内温度传感器测量到室内温度低于或高于某一设定值时，通过控制开关启动或关闭循环泵。

在储热水箱2内设置有加热棒温度传感器22、加热棒温控开关24和陶瓷加热棒23；加热棒温度传感器22的信号输出端与加热棒温控开关24的信号输入端连接，加热棒温控开关24的信号输出端与陶瓷加热棒23的信号输入端连接；当夜间或遇到阴雨天气，太阳能无法提供足量的热量给储热水箱时，可以通过陶瓷加热棒23智能化加热储热水箱2内的水。

在储热水箱2的一侧的内壁上端还设置有水位控制器21；储热水箱的进水管19上设有自动给水电磁阀20，水位控制器21的信号输出端与自动给水电磁阀20的信号输入端连接；当储热水箱2的水量低于或高于某一设定值时，可以自动给水或停止给水。

本发明的一种太阳能温室大棚的恒温和供暖装置，用水量少，集热、放热、储热、散热、供暖效果好，充分利用太阳能资源，分离式热管平板太阳能热水器与温室大棚内供暖系统的耦合应用，可有效提高太阳能集热器的集热效能和供暖系统的稳定性，促进能源的优化配置；本发明相变暖气筒的供暖装置，只需要一台相变暖气筒就能满足整个大棚的恒温和供暖，在使用供暖装置时不影响正常的洗涤用水。系统相变超导液暖气筒供暖装置属于间接式供暖，且相变暖气筒供暖装置是采用鼓风机强制送暖，暖气筒内的相变散热环的辐射能在风机的作用下经过排风管道流入大棚内。相变暖气筒的供暖范围大，相变暖气筒既能适用于温室大棚，也能适用于生产车间供暖。

Claims (5)

1.一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，其特征在于：包括太阳能集热器组件和相变暖气筒供暖组件，太阳能集热器组件包括太阳能集热器（1），在所述太阳能集热器（1）上设置有热介质输出管（3）和冷凝液回流管（5）；

所述相变暖气筒供暖组件包括储热水箱（2）、循环泵（9）、流量控制阀（4）、相变暖气筒（12）、鼓风机（10）以及排风管道（28）；在储热水箱（2）的一侧设置有热源出水口，在热源出水口连有热源出水管（6），在储热水箱（2）的另一侧设置有热源回水管（7），所述循环泵（9）和流量控制阀（4）连接在热源出水管（6）上；所述相变暖气筒（12）设置在太阳能温室大棚中，在相变暖气筒（12）一端设置所述鼓风机（10），在相变暖气筒（12）的另一端连接所述排风管道（28）的入气端，排风管道（28）的出气端连接有导风板（29）；

所述相变暖气筒（12）包括外壳及置于外壳内的内筒体，在内筒体的弧形圆面上有序分布若干弧形凹槽；在弧形凹槽内安装有相变散热环（13），在相变散热环（13）的下端连有与相变散热环内部连通的盛料杯（16），盛料杯（16）内装有相变材料超导液（27）；沿相变暖气筒（12）的轴向还设置至少一根穿过所述盛料杯的金属传热管（14）；

所述金属传热管（14）的一端与所述热源出水管（6）连接，在热源出水管（6）上设置有流量控制阀（4）和循环泵（9）；金属传热管（14）的另一端与所述热源回水管（7）连接，在热源回水管（7）上设置有一回水阀（15），在储热水箱（2）内设置有冷凝器（8），所述热介质输出管（3）和冷凝液回流管（5）连接在该冷凝器（8）的两端。

2.根据权利要求1所述一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，其特征在于：在所述内筒体和外壳之间还设置有一保温层。

3.根据权利要求1所述一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，其特征在于：在太阳能温室大棚内设有温度传感器（17）和控制开关（18），温室传感器（17）的信号输出端与控制开关（18）的信号输入端连接，控制开关（18）的信号输出端与循环泵（9）的信号输入端连接；控制开关（18）控制循环泵（9）的工作状态，当大棚内温度传感器测量到室内温度低于或高于某一设定值时，通过控制开关启动或关闭循环泵。

4.根据权利要求1所述一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，其特征在于：在储热水箱（2）内设置有加热棒温度传感器（22）、加热器温控开关（24）和陶瓷加热棒（23）；加热棒温度传感器（22）的信号输出端与加热棒温控开关（24）的信号输入端连接，加热棒温控开关（24）的信号输出端与陶瓷加热棒（23）的信号输入端连接；当太阳能无法提供足量的热量给储热水箱（2）时，通过陶瓷加热棒（23）加热储热水箱（2）的水。

5.根据权利要求1所述一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统，其特征在于：在储热水箱（2）的一侧的内壁上端还设置有水位控制器（21）；储热水箱的进水管（19）上设有自动给水电磁阀（20），水位控制器（21）的信号输出端与自动给水电磁阀（20）的信号输入端连接；当储热水箱（2）的水量低于或高于某一设定值时，自动给水或停止给水。