CN106171676A - 一种太阳能毛细管集热散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能毛细管集热散热系统，包括设于日光温室内、且位于地平面以下的蓄水池，底端进口位于所述蓄水池内液面以下的供水主管，底端出口位于所述蓄水池内液面以下的回水主管，与所述供水主管出口连通、且横向设置的供水干管，与所述回水主管进口连通、且横向设置的回水干管，若干个连通所述供水干管和所述回水干管的毛细管网，设于所述供水主管上的水泵，以及与所述水泵电连接的控制器；本发明的优点在于，清洁廉价、适合大规模推广的冬季补温方式，不仅节省大量能源，还可以提高日光温室的空间利用率，解决寒冷天气温室夜间温度过低影响作物、花卉的正常生理活动问题。

Description

一种太阳能毛细管集热散热系统
技术领域
本发明涉及一种温室集散热系统，尤其是涉及一种太阳能毛细管集热散热系统。
背景技术
温室内的气温、地温，影响到植物的：光合作用、呼吸作用；根系对水分、养分的吸收；光合产物及水分、养分的输送；植物根、茎、叶、花、果实各器官的生长发育。低于作物的生理最低温度，作物不仅会停止生长发育，还会产生不同程度的危害，甚至导致死亡。所以寻找一种有效的蓄放热系统，对于不加温的日光温室冬季生产意义重大。
在世界很多地区直接太阳辐射被认为是最具潜力的能源。目前在温室中研究比较多的，是以水幕帘、双黑膜等材质构成的太阳能集热散热系统，小范围地在冬季温室加温实际使用中取得了较好的成果，能够将温室晴朗天气的夜间平均气温提高4.6℃，相比传统的电加热方式具有节能、环保和安全等优势。但这些材质的集热散热系统集热效率低、生产中易破损，而且水在膜夹层中流动性无法确定，可控性差。
由间距很小的、均匀分布的毛细管组成的毛细管网，热交换面积大，阻力小且均匀，因此换热效率高，可利用和回收大量的低品位热能；同时毛细管网与室内通过辐射方式换热，使室内温度分布均匀，且提供了最佳的热舒适性；毛细管网在平面辐射供冷和辐射供暖领域已有较多应用。与传统的加热方式比，具有舒适性好、布置灵活、无噪声、不存在细菌滋生源、无吹风感等优点，并具有传热好、热效率高、占用空间较小、热湿独立控制、有效提高室内空气品质、可利用低品位能源等优势，特别是可以利用低品位能源的优势，为利用太阳能提供了可能。
但目前毛细管主要应用在民用建筑的平面辐射供冷和辐射供暖方面，少数科研型实验温室中也只是利用热泵或者其他热源将毛细管作为散热器来应用，未能将毛细管可以有效利用低品味能源的优势完全发挥出来。
发明内容
本发明目的是：提供一种清洁廉价、适合大规模推广的冬季补温方式，不仅节省大量能源，还可以提高日光温室的空间利用率，解决寒冷天气温室夜间温度过低影响作物、花卉的正常生理活动问题的太阳能毛细管集热散热系统。
本发明的技术方案是：一种太阳能毛细管集热散热系统，包括设于日光温室内、且位于地平面以下的蓄水池，底端进口位于所述蓄水池内液面以下的供水主管，底端出口位于所述蓄水池内液面以下的回水主管，与所述供水主管出口连通、且横向设置的供水干管，与所述回水主管进口连通、且横向设置的回水干管，若干个连通所述供水干管和所述回水干管的毛细管网，设于所述供水主管上的水泵，以及与所述水泵电连接的控制器；
所述毛细管网由若干个竖向且并排设置的毛细管组成，且所述供水干管底部设有若干个与所述毛细管顶端一一对应连通的进水口，所述回水干管顶部设有若干个与所述毛细管底端一一对应连通的出水口。
作为优选的技术方案，在所述日光温室后墙上贴有隔热板，在所述隔热板顶部垂直悬挂有与所述控制器电连接的光照传感器。
作为优选的技术方案，还包括贴靠于所述蓄水池内侧壁、且位于所述蓄水池内液面以下的水温传感器，所述水温传感器与所述控制器电连接。
作为优选的技术方案，还包括设于所述日光温室内、与所述控制器电连接的气温传感器。
作为优选的技术方案，在所述蓄水池四周及底部内壁上设有隔热层。
作为优选的技术方案，所述毛细管网竖向布设于所述隔热板上，且相邻毛细管网间隔0.5~1.5m。
作为优选的技术方案，所述毛细管的外径为4.2mm，内径为2.0mm，相邻毛细管间隔10mm。
本发明太阳能毛细管集热散热系统的具体操作方法如下：
A．将毛细管网通过隔热板悬挂在日光温室后墙上；蓄水池位于日光温室地平面以下，通过挖掘得到，蓄水池四周和底部内壁均安装有隔热层，以提高其保温、隔热性能；
B. 冬季晴朗天气下，每天8:30~9:00随着保温被的揭开，系统开始运行，根据光照传感器（太阳辐照计）显示的实时太阳辐照强度调节水流流速：在光照强度较低的时间段保持（0.05m/s）较低的水流流速，在光照强度较高的时间段保持（0.20m/s）较高的水流流速；
C. 每天16:30~17：00，太阳光照强度变弱、温室覆盖保温被时，系统关闭；
D. 冬季夜间，当温室内气温传感器检测到日光温室内的气温下降到比设置的温室最低气温（12℃）高1~2℃时，系统开始运行；当温室内的气温比设置的最低温度高4~5℃时，系统停止运行；当在蓄水池中的水温下降到不高于日光温室内气温1℃内时，系统关闭。
每年自11月至翌年4月（根据温室所处地理位置、气候条件以及当年的实际状况调整），每天重复步骤B~步骤D。
本发明的优点是：
1．本发明可以有效地收集日光温室中白天的太阳能，将过余的太阳辐射热存储到水中，并在夜间需要热量补充时将水中存储的热量，再由毛细管释放出来，毛细管管壁以辐射和空气对流的方式加热日光温室内气体，以期解决冬季日光温室温度过低、作物/花卉无法越冬生产的问题，且对于高纬度寒冷地区冬季果蔬越冬生产具有重要意义，有效提高作物产量，同时结构简单、操作简便，运行效果好，具有节能、实用的特点。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构侧视图；
图3为本发明于日光温室内的结构示意图；
其中：1日光温室，2蓄水池，3供水主管，4回水主管，5供水干管，6回水干管，7毛细管网，8水泵，9控制器，10隔热板，11光照传感器，12水温传感器，13气温传感器。
具体实施方式
实施例：参照图1至3所示，本发明的太阳能毛细管集热散热系统，适用于后墙高度在2.5米以上的所有日光温室，由于集散热系统的热量来源是白天的太阳光辐射，因此为了不占用过多的温室空间并尽可能多的得到热量，将系统安装在日光温室的后墙。
本发明太阳能毛细管集热散热系统包括设于日光温室1内、且位于地平面以下的蓄水池2（容积10m3），底端进口位于蓄水池2内液面以下的供水主管3，底端出口位于蓄水池2内液面以下的回水主管4，与供水主管3出口连通、且横向设置的供水干管5，与回水主管4进口连通、且横向设置的回水干管6，三个连通供水干管5和回水干管6的毛细管网7，设于供水主管3上的水泵8，以及与水泵8电连接的控制器9；毛细管网7由若干个竖向且并排设置的毛细管组成，且供水干管5底部设有若干个与毛细管顶端一一对应连通的进水口，回水干管6顶部设有若干个与毛细管底端一一对应连通的出水口。
本发明还包括贴靠于蓄水池2内侧壁、且位于蓄水池2内液面以下的水温传感器12，以及设于日光温室1内的气温传感器13，同时在日光温室1后墙上贴有隔热板10，增强隔热保温性能，在隔热板10顶部垂直悬挂有光照传感器11，该水温传感器12（实时检测蓄水池2水温）、气温传感器13（实时检测日光温室1内室温）和光照传感器11（实时检测太阳光照强度）均与控制器9电连接。
本发明在蓄水池2四周及底部内壁上设有隔热层，其中毛细管网7竖向布设于隔热板上，且相邻毛细管网7间隔0.5~1.5m，且毛细管的外径为4.2mm，内径为2.0mm，相邻毛细管间隔10mm。
本发明太阳能毛细管集热散热系统的具体操作方法如下：
A．将毛细管网7通过隔热板10悬挂在日光温室1后墙上；蓄水池2位于日光温室1地平面以下，通过挖掘得到，蓄水池2四周和底部内壁均安装有隔热层，以提高其保温、隔热性能；
B. 冬季晴朗天气下，每天8:30~9:00随着保温被的揭开，系统开始运行，根据光照传感器11（太阳辐照计）显示的实时太阳辐照强度调节水流流速：在光照强度较低的时间段保持（0.05m/s）较低的水流流速，在光照强度较高的时间段保持（0.20m/s）较高的水流流速；
C. 每天16:30~17：00，太阳光照强度变弱、温室覆盖保温被时，系统关闭；
D. 冬季夜间，当温室内气温传感器13检测到日光温室1内的气温下降到比设置的温室最低气温（12℃）高1~2℃时，系统开始运行；当温室内的气温比设置的最低温度高4~5℃时，系统停止运行；当在蓄水池2中的水温下降到不高于日光温室内气温1℃内时，系统关闭。
每年自11月至翌年4月（根据日光温室1所处地理位置、气候条件以及当年的实际状况调整），每天重复步骤B~步骤D。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种太阳能毛细管集热散热系统，其特征在于，包括设于日光温室（1）内、且位于地平面以下的蓄水池（2），底端进口位于所述蓄水池（2）内液面以下的供水主管（3），底端出口位于所述蓄水池（2）内液面以下的回水主管（4），与所述供水主管（3）出口连通、且横向设置的供水干管（5），与所述回水主管（4）进口连通、且横向设置的回水干管（6），若干个连通所述供水干管（5）和所述回水干管（6）的毛细管网（7），设于所述供水主管（3）上的水泵（8），以及与所述水泵（8）电连接的控制器（9）；
所述毛细管网（7）由若干个竖向且并排设置的毛细管组成，且所述供水干管（5）底部设有若干个与所述毛细管顶端一一对应连通的进水口，所述回水干管（6）顶部设有若干个与所述毛细管底端一一对应连通的出水口。
2.根据权利要求1所述的太阳能毛细管集热散热系统，其特征在于，在所述日光温室（1）后墙上贴有隔热板（10），在所述隔热板（10）顶部垂直悬挂有与所述控制器（9）电连接的光照传感器（11）。
3.根据权利要求1所述的太阳能毛细管集热散热系统，其特征在于，还包括贴靠于所述蓄水池（2）内侧壁、且位于所述蓄水池（2）内液面以下的水温传感器（12），所述水温传感器（12）与所述控制器（9）电连接。
4.根据权利要求1所述的太阳能毛细管集热散热系统，其特征在于，还包括设于所述日光温室（1）内、与所述控制器（9）电连接的气温传感器（13）。
5.根据权利要求1所述的太阳能毛细管集热散热系统，其特征在于，在所述蓄水池（2）四周及底部内壁上设有隔热层。
6.根据权利要求2所述的太阳能毛细管集热散热系统，其特征在于，所述毛细管网（7）竖向布设于所述隔热板（10）上，且相邻毛细管网（7）间隔0.5~1.5m。
7.根据权利要求1所述的太阳能毛细管集热散热系统，其特征在于，所述毛细管的外径为4.2mm，内径为2.0mm，相邻毛细管间隔10mm。
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