CN105052615A - 双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室 - Google Patents

双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室 Download PDF

Info

Publication number
CN105052615A
CN105052615A CN201510445484.5A CN201510445484A CN105052615A CN 105052615 A CN105052615 A CN 105052615A CN 201510445484 A CN201510445484 A CN 201510445484A CN 105052615 A CN105052615 A CN 105052615A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
hot
temperature
canopy
accumulating structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510445484.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105052615B (zh
Inventor
傅泽田
马云飞
张领先
邓超
田野
李鑫星
温皓杰
陈英义
邢岩
李勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Agricultural University
Original Assignee
China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Agricultural University filed Critical China Agricultural University
Priority to CN201510445484.5A priority Critical patent/CN105052615B/zh
Publication of CN105052615A publication Critical patent/CN105052615A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105052615B publication Critical patent/CN105052615B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/14Greenhouses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Abstract

本发明提供了双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室,利用阳棚的光照产生温度高的空气,并贮存在热空气贮存结构内,由热空气贮存结构将温度高的空气输送到阴棚内,能够充分吸收阳棚的太阳辐射热,替代传统燃煤锅炉的供暖系统,有效节省能源,实现温室的低碳节能高效,并且供暖过程不产生任何污染;另外,由于白天阳棚里的蔬菜光合作用产生大量的氧气,经过加热后的热空气进入阴棚,能够为阴棚中的作物带来生长所需要的氧气,有利于提高阴棚作物的产量与品质。

Description

双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室
技术领域
本发明属于农业工程技术领域,更具体涉及双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室。
背景技术
双面温室,也称为双坡温室或者是阴阳温室,是近些年来新兴发展的一种新型温室。双面温室是在传统日光温室的北侧,借用(或共用)后墙,增加一个同长度但采光面朝北的一面坡温室,两者共同形成双面阴阳型日光温室。采光面向阳的温室称为阳棚,采光面背阳的温室称为阴棚。一般情况下,温室的阳棚多用于种植喜光的蔬菜,阴棚多用于栽培食用菌,称为菇菜种植模式双面温室。
双面阴阳棚温室的阴棚由于处于背阴面,不能直接得到太阳热辐射,因此冬季阴棚内的温度比较低。传统的阴棚供暖方式通常采用燃煤锅炉加热,来提高室内温度,这种加热方式不仅能耗较大,而且还会产生大量的有害气体,对环境造成污染。而双面温室中的阳棚在冬季能够得到较强的太阳能辐射热,在太阳辐射强度较高时,平均辐射强度为270W/m2,同时温室内白天中午的气温可达40℃以上,这对于阳棚是完全不必要的,如果能利用阳面温室这种光温特征,将温室中的太阳辐射能通过某种方法利用起来,为温度较低的阴棚加热,将会大大减少对燃煤的依赖,实现温室的节能高效生产。
另外,双面阴阳棚温室的阴棚内种植的食用菌属于好氧性生物,阳面的蔬菜在光合作用的过程中产生大量的氧气,如果能将这些氧气输送给阴棚内的食用菌,可以有效的促进食用菌的生长,提高食用菌的产品品质。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何自动为双面温室中的阴棚通过干净环保的方式提供温度高、含氧量高的空气。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种双面温室的阴棚供热方法,所述方法包括以下步骤:
S1、阳棚中设置自动集热装置,利用所述自动集热装置吸收的太阳能对所述自动集热装置内的空气进行加热;
S2、将加热后的空气输送入热空气贮存结构进行存储;
S3、将所述热空气贮存结构中存储的热空气释放到阴棚中。
优选地,所述方法还包括以下步骤:
S4、在所述热空气贮存结构中设置蓄放热模块,在所述热空气贮存结构内储存的空气低于预定蓄热温度低阀值时对空气进行加热,在温度高于预定蓄热温度高阀值时吸收所述热空气贮存结构内空气的温度进行蓄热。
优选地,所述自动集热装置包括太阳能集热板以及连接件,所述太阳能集热板通过所述连接件固定在阳棚北墙上,并且所述太阳能集热板与所述阳棚北墙形成有间隙。
优选地,所述热空气贮存结构,设置于所述阳棚北墙的上方,由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成,其中,所述阴棚温室后屋面的一端与所述阳棚北墙顶端连接,另一端与所述双面温室的骨架连接;所述阳棚温室后屋面的一端与所述太阳能集热板的一端连接,另一端与所述双面温室的骨架连接。
优选地,所述阳棚温室后屋面与所述太阳能集热板所成的角大于或等于预定夹角,其中所述夹角为当地冬至太阳高度角与设定角度的和,所述裕度角大于或等于95°,并且小于或等于100°。
优选地,所述步骤S1中利用所述自动集热装置吸收的太阳能对所述自动集热装置内的空气进行加热之前还包括以下步骤:
S11、在所述自动集热装置的空气入口处设置集热电磁阀;
S12、由温度传感器采集所述阳棚以及热空气贮存结构内空气的温度,并传递给控制器;
S12、所述控制器判断所述集热电磁阀是否处于开启状态,在所述集热电磁阀处于开启状态时,所述控制器判断所述阳棚与所述热空气贮存结构内空气的温差是否低于集热温差低阀值,若是所述控制器控制所述集热电磁阀关闭,禁止空气进入所述自动集热装置;
S13、在所述集热电磁阀处于关闭状态时,所述控制器判断所述阳棚与所述热空气贮存结构内空气的温差是否高于集热温差高阀值,若是所述控制器控制所述集热电磁阀开启,允许空气进入所述自动集热装置。
优选地,所述步骤S3中将所述热空气贮存结构中存储的热空气释放到阴棚之前还包括以下步骤:
S31、在所述热空气贮存结构与所述阴棚的连接处设置输送风机;
S32、由温度传感器采集所述热空气贮存结构以及阴棚内空气的温度,并处递给所述控制器;
S33、所述控制器判断所述输送风机是否处于开启状态,在所述输送风机处于开启状态时,所述控制器判断阴棚温度是否高于输热温度高阀值以及所述热空气贮存结构与阴棚的温差是否低于输热温差低阀值,在阴棚温度高于输热温度高阀值或者热空气贮存结构与阴棚的温差低于输热温差低阀值时,所述控制器控制所述输送风机关闭,停止向阴棚输送空气;
S34、在所述输送风机处于关闭状态时,所述控制器判断阴棚温度是否低于输热温度低阀值以及所述热空气贮存结构与阴棚的温差是否高于输热温差高阀值,在阴棚温度低于所述输热温度低阀值或者热空气贮存结构与阴棚的温差高于所述输热温差高阀值时,所述控制器控制所述输送风机开启,向阴棚输送空气。
优选地,所述输送风机通过热空气输送管路将热空气输送入阴棚,并且所述热空气输送管路在管壁上开设有多个小孔。
优选地,所述方法还包括以下排放所述热空气贮存结构中多余热量的步骤:
在所述热空气贮存结构顶部设置排放风机;
由温度传感器采集所述热空气贮存结构内空气的温度,并处递给所述控制器;
所述控制器判断所述排放风机是否处于开启状态,在所述排放风机处于开启状态时,所述控制器判断所述热空气贮存结构中空气的温度是否低于排热温度低阀值,若是所述控制器控制所述排放风机关闭;
在所述排放风机处于关闭状态时,所述控制器判断所述热空气贮存结构中空气的温度是否高于排热温度高阀值以及所述输送风机是否处于关闭状态,在所述热空气贮存结构中空气的温度高于所述排热温度高阀值并且所述输送风机处于关闭时,所述控制器控制所述排放风机开启。
一种用于施行权利要求上述方法的自动蓄放热的双面温室,所述双面温室包括阴棚、阳棚以及阳棚北墙,阳棚和阴棚利用所述阳棚北墙隔开,所述双面温室还包括热空气贮存结构、自动集热装置、蓄放热模块、传感器模块以及控制模块,
所述热空气贮存结构,用于将其贮存的热空气输送给阴棚,设置于所述阳棚北墙的上方,由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成;
所述蓄放热模块设置于所述热空气贮存结构的内壁;
所述自动集热装置设置于阳棚内,与所述热空气贮存结构连通,用于对进入的空气进行加热,并将加热后的空气输送给所述热空气贮存结构;
所述传感器模块用于采集阳棚、阴棚以及热空气贮存结构内空气的温度;
所述控制模块包括集热电磁阀、输送风机、排放风机以及控制器;其中所述集热电磁阀设置于所述自动集热装置的空气入口处,所述输送风机设置于所述热空气贮存结构与所述阴棚的连接处;所述排放风机设置于所述热空气贮存结构顶部,所述控制器用于根据所述传感器模块采集的温度控制所述集热电磁阀、输送风机以及排放风机的开启和关闭。
(三)有益效果
本发明提供了双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室,本发明利用阳棚的光照产生温度高的空气,并贮存在热空气贮存结构内,由热空气贮存结构将温度高的空气输送到阴棚内,能够充分吸收阳棚的太阳辐射热,替代传统燃煤锅炉的供暖系统,有效节省能源,实现温室的低碳节能高效,并且供暖过程不产生任何污染;另外,由于白天阳棚里的蔬菜光合作用产生大量的氧气,经过加热后的热空气进入阴棚,能够为阴棚作物带来生长所需要的氧气,有利于提高阴棚作物的产量与品质。本发明能够大大降低阴棚对燃煤的依赖,能够为阴棚中作物提供富氧新风,有利于提高阴棚食用菌的产量,实现温室的节能高效生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的双面温室剖面上结构示意图;
图2为图1中阳棚A方向剖面结构示意图;
图3为图1中阴棚B方向剖面结构示意图;
图4为本发明的一个较佳实施例的双面温室的阴棚供热方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
一种双面温室的阴棚供热方法,如图4所示,所述方法包括以下步骤:
S1、阳棚中设置自动集热装置,利用所述自动集热装置吸收的太阳能对所述自动集热装置内的空气进行加热;
S2、将加热后的空气输送入热空气贮存结构进行存储;
S3、将所述热空气贮存结构中存储的热空气释放到阴棚中。
本发明利用阳棚的光照产生温度高的空气,并贮存在热空气贮存结构内,由热空气贮存结构将温度高的空气输送到阴棚内,能够充分吸收阳棚的太阳辐射热,替代传统燃煤锅炉的供暖系统,有效节省能源,实现温室的低碳节能高效,并且供暖过程不产生任何污染。
进一步地,所述方法还包括以下步骤:
S4、在所述热空气贮存结构中设置蓄放热模块,在所述热空气贮存结构内储存的空气低于预定蓄热温度低阀值时对空气进行加热,在温度高于预定蓄热温度高阀值时吸收所述热空气贮存结构内空气的温度进行蓄热。
蓄热模块,在白天空气比较热的时候,吸收热量,当傍晚或晚上贮存空间内的空气温度下降时,蓄热模块释放热量,加热空气。蓄放热模块实现了在热空气贮存结构内空气高时自动贮存热量,在热空气贮存结构内空气温度低时,例如晚上,自动放热加热空气。
进一步地,所述自动集热装置包括太阳能集热板以及连接件,所述太阳能集热板通过所述连接件固定在阳棚北墙上,并且所述太阳能集热板与所述阳棚北墙形成有间隙。太阳能集热板不与阳棚北墙直接接触,保存有间隙是为了让空气进入,再利用在太阳能对进入的空气加热。
进一步地,所述热空气贮存结构,设置于所述阳棚北墙的上方,由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成,其中,所述阴棚温室后屋面的一端与所述阳棚北墙顶端连接,另一端与所述双面温室的骨架连接;所述阳棚温室后屋面的一端与所述太阳能集热板的一端连接,另一端与所述双面温室的骨架连接。
进一步地,所述阳棚温室后屋面与所述太阳能集热板所成的角大于或等于预定夹角,其中所述夹角为当地冬至太阳高度角与设定角度的和,所述裕度角大于或等于95°,并且小于或等于100°。
进一步地,所述步骤S1中利用所述自动集热装置吸收的太阳能对所述自动集热装置内的空气进行加热之前还包括以下步骤:
S11、在所述自动集热装置的空气入口处设置集热电磁阀;
S12、由温度传感器采集所述阳棚以及热空气贮存结构内空气的温度,并传递给控制器;
S12、所述控制器判断所述集热电磁阀是否处于开启状态,在所述集热电磁阀处于开启状态时,所述控制器判断所述阳棚与所述热空气贮存结构内空气的温差是否低于集热温差低阀值,若是所述控制器控制所述集热电磁阀关闭,禁止空气进入所述自动集热装置;
S13、在所述集热电磁阀处于关闭状态时,所述控制器判断所述阳棚与所述热空气贮存结构内空气的温差是否高于集热温差高阀值,若是所述控制器控制所述集热电磁阀开启,允许空气进入所述自动集热装置。
上述步骤实现对进入自动集热装置的空气的通断的自动控制,从而实现了根据具体情况灵活控制用于加热的空气的量。
进一步地,所述步骤S3中将所述热空气贮存结构中存储的热空气释放到阴棚之前还包括以下步骤:
S31、在所述热空气贮存结构与所述阴棚的连接处设置输送风机;
S32、由温度传感器采集所述热空气贮存结构以及阴棚内空气的温度,并处递给所述控制器;
S33、所述控制器判断所述输送风机是否处于开启状态,在所述输送风机处于开启状态时,所述控制器判断阴棚温度是否高于输热温度高阀值以及所述热空气贮存结构与阴棚的温差是否低于输热温差低阀值,在阴棚温度高于输热温度高阀值或者热空气贮存结构与阴棚的温差低于输热温差低阀值时,所述控制器控制所述输送风机关闭,停止向阴棚输送空气;
S34、在所述输送风机处于关闭状态时,所述控制器判断阴棚温度是否低于输热温度低阀值以及所述热空气贮存结构与阴棚的温差是否高于输热温差高阀值,在阴棚温度低于所述输热温度低阀值或者热空气贮存结构与阴棚的温差高于所述输热温差高阀值时,所述控制器控制所述输送风机开启,向阴棚输送空气。
上述步骤可以自动控制向阴棚输送的量,灵活性个自动化程度很高。
所述输送风机通过热空气输送管路将热空气输送入阴棚,所述热空气输送管路设置于阴棚内开进阴棚后屋面的部位,热空气输送管路在管壁上开设有多个小孔。
进一步地,所述方法还包括以下排放所述热空气贮存结构中多余热量的步骤:
在所述热空气贮存结构顶部设置排放风机;
由温度传感器采集所述热空气贮存结构内空气的温度,并处递给所述控制器;
所述控制器判断所述排放风机是否处于开启状态,在所述排放风机处于开启状态时,所述控制器判断所述热空气贮存结构中空气的温度是否低于排热温度低阀值,若是所述控制器控制所述排放风机关闭;
在所述排放风机处于关闭状态时,所述控制器判断所述热空气贮存结构中空气的温度是否高于排热温度高阀值以及所述输送风机是否处于关闭状态,在所述热空气贮存结构中空气的温度高于所述排热温度高阀值并且所述输送风机处于关闭时,所述控制器控制所述排放风机开启。
上述步骤可以在热空气贮存结构内空气温度过高时排除一部分的热空气。
进一步地,上述方法还包括初始化的步骤具体为:
初始化集热电磁阀、输送风机以及排放风机为开启状态;
输入集热温差低阀值、集热温差高阀值、热温度高阀值、输热温差低阀值、输热温度低阀值、输热温差高阀值、排热温度低阀值、排热温度高阀值的初始值;
上述初始值设定之后还包括阀值校正的过程,之后开始通过温度开始采集温度,进行自动控制。
本发明还公开了自动蓄放热的双面温室,用于实现上述方法,所述双面温室包括阴棚、阳棚以及阳棚北墙,阳棚和阴棚利用所述阳棚北墙隔开,其特征在于,所述双面温室还包括热空气贮存结构、自动集热装置、蓄放热模块、传感器模块以及控制模块。所述热空气贮存结构,用于将其贮存的热空气输送给阴棚,设置于所述阳棚北墙的上方,由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成。所述蓄放热模块设置于所述热空气贮存结构的内壁。所述自动集热装置设置于阳棚内,与所述热空气贮存结构连通,用于对进入的空气进行加热,并将加热后的空气输送给所述热空气贮存结构。所述传感器模块用于采集阳棚、阴棚以及热空气贮存结构内空气的温度。所述控制模块包括集热电磁阀、输送风机、排放风机以及控制器;其中所述集热电磁阀设置于所述自动集热装置的空气入口处,所述输送风机设置于所述热空气贮存结构与所述阴棚的连接处;所述排放风机设置于所述热空气贮存结构顶部,所述控制器用于根据所述传感器模块采集的温度控制所述集热电磁阀、输送风机以及排放风机的开启和关闭。
就方法而言,从阳棚里主动吸收太阳能热量加热空气,以空气为介质,将热量传递给阴棚;并且采用双面温室的“空闲空间”作为热空气储存结构,这个热储存空间在普通的阴阳温室中是没有其他作用的;同时在热贮存结构内设置低温蓄放热模块,在空气温度低于设定温度时,可以二度加热空气。
下面结合具体的实施例进行说明。
一种自动蓄放热的双面温室,如图1所示,所述双面温室包括阴棚、阳棚以及阳棚北墙1,阳棚和阴棚利用所述阳棚北墙1隔开,所述双面温室还包括热空气贮存结构4、自动集热装置、蓄放热模块8、传感器模块以及控制模块;
所述热空气贮存结构4,用于将其贮存的热空气输送给阴棚,设置于所述阳棚北墙的上方,由阳棚温室后屋面9、阴棚温室后屋面10以及骨架围合形成;
所述蓄放热模块8设置于所述热空气贮存结构4的内壁;
所述自动集热装置设置于阳棚内,与所述热空气贮存结构连通,用于对进入的空气进行加热,并将加热后的空气输送给所述热空气贮存结构。
温室的骨架上设置有覆盖层,用于与阳棚温室后屋面9、阴棚温室后屋面连接以形成热空气贮存结构的骨架上同样覆盖有覆盖层。用于形成热空气贮存结构的阳棚温室后屋面9、阴棚温室后屋面均放置于骨架上。
传感器模块以及控制模块配合使用控制空气的加热和流动。
即热空气贮存结构由覆盖层、阴阳棚温室后屋面和骨架在阴阳温室中间墙体顶部围合形成。
上述装置能够充分吸收阳棚的太阳辐射热,替代传统燃煤锅炉的供暖系统,有效节省能源,降低实现温室的低碳节能高效生,并且供暖过程不产生任何污染;另外,由于白天阳棚里的蔬菜光合作用产生大量的氧气,经过加热后的热空气进入阴棚,能够为食用菌带来生长所需要的氧气,有利于提高阴棚食用菌的产量与品质。
进一步地,热空气贮存结构可以但不限于是四边形。
进一步地,所述自动集热装置包括太阳能集热板3以及连接件2,所述太阳能集热板3通过所述连接件2固定在所述阳棚北墙1上,并且所述太阳能集热板3与所述阳棚1北墙形成空腔。太阳能集热板用于蓄积太阳能辐射热来加热空气,其下部开口,用于使冷空气进入。优选地太阳能集热板3和阳棚北墙1墙面距离为10厘米。
进一步地,所述阳棚北墙为聚氨酯板夹心复合墙体,并且与所述太阳能集热板相对的墙体部分聚氨酯板设置在墙体的表面,与太阳能集热板相对;所述阳棚北墙其他部分的聚氨酯板设置在墙体的中部。,优选地,聚氨酯板70毫米厚。优选地太阳能集热板的表面也设置聚氨酯板,用于绝热。
进一步地,所述阴棚温室后屋面10的一端与所述阳棚北墙1顶端连接,所述阳棚温室后屋面9的一端与所述太阳能集热板3的一端连接。
进一步地,所述阳棚温室后屋面10与水平面所成的角β大于或等于预定夹角,其中所述夹角为当地冬至太阳高度角与设定角度的和,所述设定角度大于或等于5°,并且小于或等于10°。
阴棚内后屋面角与水平面的夹角α没有具体限制,一般≧0°,以阴棚后屋面不妨碍阴棚食用菌生产为宜。
进一步地,双面温室包括热空气输送管路7,控制模块包括输送风机6,所述热空气输送管路7设置于阴棚温室后屋面靠近阴棚的一侧,与热空气贮存结构4连通,并在与热空气贮存结构4连接处设置了所述输送风机6。热空气输送管路7采用软质纤维布风管,直径为250mm,管壁均匀分布的经过设计的多排小孔出风。一般每隔25米布置一个输送风机6。
控制模块还包括输热控制模块,其根据传感器模块检测所述热空气贮存结构4内的温度,在所述热空气贮存结构4内的温度超过设定输热温度后发送输热信号给所述输送风机6,由所述输送风机6输送热空气进所述热空气输送管路7。
进一步地,所述阴棚温室后屋面、阳棚温室后屋面以及覆盖层均为聚氨酯复合彩钢板,优选地采用100mm厚聚氨酯复合彩钢板。
所述蓄放热模块为低温变相蓄热模块,主要用于白天吸收及晚上释放热能。
所述太阳能集热板为黑色瓦楞性镀锌钢板。
进一步地,控制模块包括排放风机5以及排热控制模块,所述排放风机5设置于所述热空气贮存结构4的顶部,所述排热控制模块根据传感器模块测量所述热空气贮存结构4内的温度,在所述热空气贮存结构4内的温度超过设定排热温度后发送排热信号给所述排放风机5,由所述排放风机5排放热空气,可以将温室内的热空气排出,有利于阴阳棚的通风降温。排放风机5可以用热空气排放烟囱代替,也可以实现对过多热空气的排放。排放风机或排放烟囱一般位于温室的两个尽端,主要用于在夏季空气温度过高时向温室外部排出多余的热空气。
上述装置适合用于菇菜种植模式双面温室中阴棚的供热,代替原有的燃煤锅炉供暖系统。这种基于空气加热的菇菜种植模式双面温室中阴棚供热技术,能够大大降低温室对燃煤的依赖,能够为阴棚中生产的菌类提供富氧新风,有利于提高阴棚食用菌的产量,实现温室的节能高效生产。
下面以菇菜模式的阴阳温室为例进行说明。
(1)阴阳温室(双面温室)长度为60m,阳棚跨度为8m,阴棚跨度为4.5m,阳棚北墙墙体高度为2.6米,温室的脊高高度为4.0m,温室内骨架的间距为1.0m。
(2)、如图1所示,阴阳温室的骨架和阳棚温室后屋面骨架、阴棚温室后屋面骨架共同组成热空气贮存结构的骨架,在组成的不规则四边形热空气贮存结构空间的骨架上,安装100mm厚聚氨酯复合彩钢板,组成热空气贮存结构4。
(3)、蓄放热模块8固定在热空气贮存结构4四周的聚氨酯复合彩钢板之上。
(4)、为了提高太阳能吸收率,通常安装多个单元模块的太阳能集热板3,如图2所示。图2中标记的数字为尺寸,单位是毫米。
太阳能集热板3由连接件2固定在阳棚北墙1之上,阳棚北墙1采用70毫米厚聚氨酯板夹心保温复合墙体,集热板3和阳棚北墙1墙面距离为10厘米,形成空腔。如图1所示,太阳能集热板单元模块长度为4m,高度为2m,距地面高度为0.6米,上部与阳棚后屋面的聚氨酯复合彩钢板相连接,与热空气贮存结构4形成连通空间。
(5)、在阴棚后屋面的聚氨酯复合彩钢板上每隔25m-30m设置一个输送风机6,本实施例设置两个是送风机6,风机6和软质纤维布热空气输送管路7,热热空气输送管路7吊装在阴棚温室骨架上,直径为250mm,管壁均匀分布多排小孔,如图3所示。
(6)、如图1、图2、图3所示,在热空气贮存结构4顶部设热空气排放烟囱5或者屋顶风机5,其布置位置一般在温室的两个尽端。
(7)、在寒冷季节白天工作时,开启阴棚后屋面上的风机6,热空气贮存结构4以及太阳能集热板3空腔内即形成负压,冷空气进入太阳能集热板空腔,太阳能集热板3接收大量的太阳辐射热,使太阳能集热板3与阳棚北墙1所形成的空腔内的空气温度升高并上升,将热空气送入热空气贮存结构4内,经过蓄放热模块8贮存部分热量后,热空气通过风机6和管路7,实现向阴棚均匀送温暖新风。
(8)、在寒冷季节晚上工作时,固定在热空气贮存结构4四周的蓄放热模块8开始放热,加热进入到贮藏空间内的冷空气,加热后的空气达到设定输热温度值后,热空气通过风机6和管路7,实现向阴棚均匀送温暖新风。
(9)、在夏季,当热空气贮存结构4内的热空气温度值较高,达到一定的设定排热温度时,打开热空气排放烟囱或者排放风机5,利用烟囱效应或机械驱动,实现热空气的自然或被动排放至温室外。
(10)、本发明中所指的太阳能空气集热板,既可以采用平板型,也可以采用无盖板渗透型,以下以无盖板渗透型集热板为例,确定上述发明设计中阳棚的空气温度与阴棚风机出风口空气温度之间关系的计算方法:
在保证数学模型精度和准确度的同时,为了方便建模与求解,对太阳能空气集热板(器)做了以下假设:
1)传热过程是稳态的;
2)阳棚北墙保温背板以及太阳能集热板两侧的隔热层为绝热面,热损失忽略不计;
3)太阳能集热板外表面各处的空气吸入速度相同;
4)太阳能集热板吸收的太阳能,除了用于加热空气外,其余部分以对流换热和辐射换热的方式散失到周围环境中,
因此,可以列出如下的热平衡方程:
macp(Te-Ta)=acIcA-Qc(1-1)
式中:ma—流经太阳能集热板的空气质量流量(kg·s-1)
cp—空气的定压比热(J·kg-1·℃-1);
Te—太阳能集热板出口空气温度(℃);
Ta—太阳能集热板入口空气温度(℃);
ac—太阳能集热板外表面的吸收系数;
Ic—太阳辐射强度(w·m-2);
A—太阳能集热板面积(m2);
Qc—太阳能集热板对流及辐射热损失(W);
以上参数的确定原则和选用方法:
ma—流经太阳能集热板的空气质量流量(kg·s-1)
一般情况下,当风机工作向阴棚排风,使太阳能集热板空腔形成负压,冷空气进入,因此,ma取值和风机的排风量的大小有关,同时太阳能集热板的集热效率也与排风量的大小有关,一般60米左右长度的温室可以采用三个规格在50m3/h的风机并均匀分布;ma在运行工况下取值为0.0539kg/s;
cp—空气的定压比热(J·kg-1·℃-1);取cp=1.006*103J·kg-1·℃-1
Te—太阳能集热板出口空气温度(℃);待求;
Ta—太阳能集热板入口空气温度(℃);在本发明中,取阳面温室的空气即时温度;
ac—太阳能集热板外表面的吸收系数;渗透性太阳能集热板表面吸收系数一般情况下大于0.94;可以取值为0.94;
Ic—太阳辐射强度(w·m-2);需要进行即时测量,一般在冬季晴朗的午后,北京市的取值可以为650w·m-2
A—太阳能集热板面积(m2);因为阳棚后墙需要蓄热用于晚上阳棚提升温度,所以在温室阳棚的后墙上不能全部布置集热板,一般情况下约为后墙面积的2/5左右,一个60米左右长度的双面温室,集热板面积约为65m2
Qc—太阳能集热板辐射热损失(W);即由太阳能集热板直接反射到周围环境的热量;可以采用下面公式Qc=kaA(Te-Ta)来进行计算:
Qc=kaA(Te-Ta);(2-2)
式中:ka—为太阳能集热板的传热系数(W/(m2·k));
对于工程上常采用的太阳能集热板而言,如果不考虑其他附加热阻,传热系数K值可以按照如下计算:
K=1/(1/Aw+δ/λ+1/An)W/(m2·℃)(3-3)
其中,An,Aw—内、外表面热交换系数,一般An=8.7W/(m2·℃),对于外表面换热系数,冬季Aw=23W/(m2·℃),夏季Aw=19W/(m2·℃);
δ——太阳能集热板厚度,m
λ——太阳能集热板导热系数,W/(m·℃)
对于1mm厚的合金铝板,其导热系数取值一般在203W/(m·℃),代入上式(3-3),得到太阳能集热板的K值为6.32W/(m2·℃).
代入各项参数取值,整理公式(2-2)以及(1-1)得出,在冬季晴朗的午后,阴棚风机出风口的空气温度和阳棚集热器进风口空气温度之间的差值与集热板面积之间的数值关系计算公式:
Te-Ta=611A2/54.22+6.32A2(4-4)
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,但属于本发明的保护范围。
以上实施方式仅用于说明本发明,而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种双面温室的阴棚供热方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1、阳棚中设置自动集热装置,利用所述自动集热装置吸收的太阳能对所述自动集热装置内的空气进行加热;
S2、将加热后的空气输送入热空气贮存结构进行存储;
S3、将所述热空气贮存结构中存储的热空气释放到阴棚中。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括以下步骤:
S4、在所述热空气贮存结构中设置蓄放热模块,在所述热空气贮存结构内储存的空气低于预定蓄热温度低阀值时对空气进行加热,在温度高于预定蓄热温度高阀值时吸收所述热空气贮存结构内空气的温度进行蓄热,
其中所述蓄放热模块采用低温相变蓄热材料制成。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述自动集热装置包括太阳能集热板以及连接件,所述太阳能集热板通过所述连接件固定在阳棚北墙上,并且所述太阳能集热板与所述阳棚北墙形成有间隙。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述热空气贮存结构,设置于所述阳棚北墙的上方,由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成,其中,所述阴棚温室后屋面的一端与所述阳棚北墙顶端连接,另一端与所述双面温室的骨架连接;所述阳棚温室后屋面的一端与所述太阳能集热板的一端连接,另一端与所述双面温室的骨架连接。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述阳棚温室后屋面与所述太阳能集热板所成的角大于或等于预定夹角,其中所述夹角为当地冬至太阳高度角与设定角度的和,所述裕度角大于或等于95°,并且小于或等于100°。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S1中利用所述自动集热装置吸收的太阳能对所述自动集热装置内的空气进行加热之前还包括以下步骤:
S11、在所述自动集热装置的空气入口处设置集热电磁阀;
S12、由温度传感器采集所述阳棚以及热空气贮存结构内空气的温度,并传递给控制器;
S12、所述控制器判断所述集热电磁阀是否处于开启状态,在所述集热电磁阀处于开启状态时,所述控制器判断所述阳棚与所述热空气贮存结构内空气的温差是否低于集热温差低阀值,若是所述控制器控制所述集热电磁阀关闭,禁止空气进入所述自动集热装置;
S13、在所述集热电磁阀处于关闭状态时,所述控制器判断所述阳棚与所述热空气贮存结构内空气的温差是否高于集热温差高阀值,若是所述控制器控制所述集热电磁阀开启,允许空气进入所述自动集热装置。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤S3中将所述热空气贮存结构中存储的热空气释放到阴棚之前还包括以下步骤:
S31、在所述热空气贮存结构与所述阴棚的连接处设置输送风机;
S32、由温度传感器采集所述热空气贮存结构以及阴棚内空气的温度,并处递给所述控制器;
S33、所述控制器判断所述输送风机是否处于开启状态,在所述输送风机处于开启状态时,所述控制器判断阴棚温度是否高于输热温度高阀值以及所述热空气贮存结构与阴棚的温差是否低于输热温差低阀值,在阴棚温度高于输热温度高阀值或者热空气贮存结构与阴棚的温差低于输热温差低阀值时,所述控制器控制所述输送风机关闭,停止向阴棚输送空气;
S34、在所述输送风机处于关闭状态时,所述控制器判断阴棚温度是否低于输热温度低阀值以及所述热空气贮存结构与阴棚的温差是否高于输热温差高阀值,在阴棚温度低于所述输热温度低阀值或者热空气贮存结构与阴棚的温差高于所述输热温差高阀值时,所述控制器控制所述输送风机开启,向阴棚输送空气。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述输送风机通过热空气输送管路将热空气输送入阴棚,并且所述热空气输送管路在管壁上开设有多个小孔。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括以下排放所述热空气贮存结构中多余热量的步骤:
在所述热空气贮存结构顶部设置排放风机;
由温度传感器采集所述热空气贮存结构内空气的温度,并处递给所述控制器;
所述控制器判断所述排放风机是否处于开启状态,在所述排放风机处于开启状态时,所述控制器判断所述热空气贮存结构中空气的温度是否低于排热温度低阀值,若是所述控制器控制所述排放风机关闭;
在所述排放风机处于关闭状态时,所述控制器判断所述热空气贮存结构中空气的温度是否高于排热温度高阀值以及所述输送风机是否处于关闭状态,在所述热空气贮存结构中空气的温度高于所述排热温度高阀值并且所述输送风机处于关闭时,所述控制器控制所述排放风机开启。
10.一种用于施行权利要求1至9任一项所述方法的自动蓄放热的双面温室,所述双面温室包括阴棚、阳棚以及阳棚北墙,阳棚和阴棚利用所述阳棚北墙隔开,其特征在于,所述双面温室还包括热空气贮存结构、自动集热装置、蓄放热模块、传感器模块以及控制模块,
所述热空气贮存结构,用于将其贮存的热空气输送给阴棚,设置于所述阳棚北墙的上方,由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成;
所述蓄放热模块设置于所述热空气贮存结构的内壁;
所述自动集热装置设置于阳棚内,与所述热空气贮存结构连通,用于对进入的空气进行加热,并将加热后的空气输送给所述热空气贮存结构;
所述传感器模块用于采集阳棚、阴棚以及热空气贮存结构内空气的温度;
所述控制模块包括集热电磁阀、输送风机、排放风机以及控制器;其中所述集热电磁阀设置于所述自动集热装置的空气入口处,所述输送风机设置于所述热空气贮存结构与所述阴棚的连接处;所述排放风机设置于所述热空气贮存结构顶部,所述控制器用于根据所述传感器模块采集的温度控制所述集热电磁阀、输送风机以及排放风机的开启和关闭。
CN201510445484.5A 2015-07-27 2015-07-27 双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室 Active CN105052615B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510445484.5A CN105052615B (zh) 2015-07-27 2015-07-27 双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510445484.5A CN105052615B (zh) 2015-07-27 2015-07-27 双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105052615A true CN105052615A (zh) 2015-11-18
CN105052615B CN105052615B (zh) 2017-08-11

Family

ID=54482355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510445484.5A Active CN105052615B (zh) 2015-07-27 2015-07-27 双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105052615B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106804327A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 湖南安邦新农业科技股份有限公司 一种节约用地的农业种植棚
CN107976098A (zh) * 2017-12-12 2018-05-01 苏州科技大学 一种新型空气循环式相变蓄热装置
CN111550859A (zh) * 2020-04-17 2020-08-18 西安建筑科技大学 一种昼夜交替运行隔断式太阳能通风采暖系统
CN113455298A (zh) * 2021-06-15 2021-10-01 中国农业大学 菇菜双面温室环境控制系统
CN115362855A (zh) * 2022-09-07 2022-11-22 中国农业大学 一种双面日光温室环境控制系统及控制方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1354973A (zh) * 2000-11-24 2002-06-26 兰州大学 一种日光温室
CN101019493A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 陆阳 一种高性能日光温室
CN102138462A (zh) * 2011-02-11 2011-08-03 马帮明 一种背阳面升降储气膜采光地埋管网调温温室
EP2636300A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-11 Yeeshyi Chang Photovoltaic greenhouse structure
CN203233788U (zh) * 2013-03-28 2013-10-16 寿光市大宇舜龙农业装备技术服务有限公司 双面型冬暖式日光温室
CN103650988A (zh) * 2013-12-25 2014-03-26 山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 可变中墙双面日光温室
CN103798080A (zh) * 2014-01-27 2014-05-21 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 一种集能蓄热的南北双向日光温室
CN203661708U (zh) * 2013-12-25 2014-06-25 山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 可变蓄热水质中墙双面日光温室
KR20140113149A (ko) * 2013-03-15 2014-09-24 주식회사 태광뉴텍 비닐하우스용 2중 구조의 공기막 필름
CN203896884U (zh) * 2014-05-30 2014-10-29 淮阴师范学院 通风降温的双间保温日光温室
CN104285726A (zh) * 2014-10-31 2015-01-21 莱芜市润百禾现代农业科技有限公司 无立柱一体式双面日光温室

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1354973A (zh) * 2000-11-24 2002-06-26 兰州大学 一种日光温室
CN101019493A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 陆阳 一种高性能日光温室
CN102138462A (zh) * 2011-02-11 2011-08-03 马帮明 一种背阳面升降储气膜采光地埋管网调温温室
EP2636300A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-11 Yeeshyi Chang Photovoltaic greenhouse structure
KR20140113149A (ko) * 2013-03-15 2014-09-24 주식회사 태광뉴텍 비닐하우스용 2중 구조의 공기막 필름
CN203233788U (zh) * 2013-03-28 2013-10-16 寿光市大宇舜龙农业装备技术服务有限公司 双面型冬暖式日光温室
CN103650988A (zh) * 2013-12-25 2014-03-26 山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 可变中墙双面日光温室
CN203661708U (zh) * 2013-12-25 2014-06-25 山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 可变蓄热水质中墙双面日光温室
CN103798080A (zh) * 2014-01-27 2014-05-21 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 一种集能蓄热的南北双向日光温室
CN203896884U (zh) * 2014-05-30 2014-10-29 淮阴师范学院 通风降温的双间保温日光温室
CN104285726A (zh) * 2014-10-31 2015-01-21 莱芜市润百禾现代农业科技有限公司 无立柱一体式双面日光温室

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106804327A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 湖南安邦新农业科技股份有限公司 一种节约用地的农业种植棚
CN107976098A (zh) * 2017-12-12 2018-05-01 苏州科技大学 一种新型空气循环式相变蓄热装置
CN111550859A (zh) * 2020-04-17 2020-08-18 西安建筑科技大学 一种昼夜交替运行隔断式太阳能通风采暖系统
CN113455298A (zh) * 2021-06-15 2021-10-01 中国农业大学 菇菜双面温室环境控制系统
CN113455298B (zh) * 2021-06-15 2022-06-28 中国农业大学 菇菜双面温室环境控制系统
CN115362855A (zh) * 2022-09-07 2022-11-22 中国农业大学 一种双面日光温室环境控制系统及控制方法
CN115362855B (zh) * 2022-09-07 2023-09-29 中国农业大学 一种双面日光温室环境控制系统及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105052615B (zh) 2017-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105052615A (zh) 双面温室的阴棚供热方法以及自动蓄放热的双面温室
CN104746647A (zh) 主动式与被动式相结合的全年性利用相变储能房
CN104115706B (zh) 太阳能相变蓄热器耦合气流循环装置的温室大棚
CN204811273U (zh) 自动蓄放热的双面温室
CN203896900U (zh) 一种基于plc的太阳能温室大棚与地源热泵联合控制系统
CN103062827B (zh) 与建筑一体化的太阳能真空管采暖通风装置
CN202285705U (zh) 一种温室大棚
CN105020770B (zh) 一种新型太阳能储热供暖系统装置及方法
CN201135060Y (zh) 利用太阳能控温的蔬菜大棚
CN104089416B (zh) 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
CN102628602B (zh) 溶洞气候的建筑空气调节方法及装置
CN203985265U (zh) 太阳能相变蓄热器耦合气流循环装置的温室大棚
CN206118613U (zh) 温室大棚太阳能集热及恒温除湿系统
CN205747535U (zh) 一种光伏农业暖棚增温补光集成系统
CN105104021A (zh) 一种用于设施栽培的太阳能增温系统
CN202973771U (zh) 太阳能干燥器
CN205536054U (zh) 一种与温室建筑一体化的供热系统
CN204787323U (zh) 一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器
CN210407075U (zh) 一种外援智能强制式控温湿的雪茄烟凉房
CN207006749U (zh) 一种天然橡胶初级加工烘干装置
CN108224623B (zh) 以干空气能及太阳能为驱动能源的被动式新风系统
CN207438699U (zh) 一种房屋用太阳能采暖通风设备
CN203980676U (zh) 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
CN205606927U (zh) 气流可控太阳能真空玻璃管板式幕墙
CN206323880U (zh) 一种温室大棚的前墙储热结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant