CN106234076A - 一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，属于农业设施技术领域。蓄热墙体从外到内依次由保温层、承重砌块层、微热管模块层和水泥砂浆层组成。微热管模块层是由微热管砌块与砌块砖构筑而成；微热管砌块是由若干根呈“乙”字形微热管将其冷凝段平行排列插入到模具内，再加入混凝土浇筑养护而成；微热管是由铝板通过冲压，在铝板内部形成多条平行的微槽通道，然后在微槽通道内填充适量工质并进行密封而成；结合温室墙体蓄放热均匀性需求，将微热管砌块进行阵列布置，形成微热管阵列蓄热墙体。本发明运用微热管阵列技术将白天的太阳能快速的转移到温室墙体内部，提高墙体内部的蓄热能力，夜间根据温室内热环境的需要，及时释放出储存的热能，从而提升日光温室墙体对温室内热环境的调控能力和温室对太阳能的利用率。

Description

一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法

技术领域

本发明属于农业设施技术领域，涉及一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，该蓄热墙体可以提高温室墙体内部的蓄热能力，提升日光温室墙体对温室内热环境的调控能力和温室对太阳能的利用率。

背景技术

随着我国城市化进程的不断推进，保障城市冬季蔬菜安全稳定供应已成为设施农业现代化建设的重要任务之一。日光温室属于利用太阳能并运用温室效应实现冬季反季节蔬菜生产的一类设施园艺建筑，是设施农业的重要组成部分，在保障蔬菜周年均衡供应、增加就业和促进增收方面发挥了巨大作用，并产生了重大的经济和生态效益。

长期以来，日光温室基本上都采用被动的蓄热结构，主要依靠白天北墙体吸收太阳辐射能进行被动蓄热，夜间墙体再将蓄集的热能向室内释放。温室墙体较厚，通常在370～2000mm。研究表明，由于受温室墙体材料热惯性及其传输能力的限制，白天通过温室前屋面透射进来的太阳能对北墙体蓄热层的作用深度仅为300mm左右，而沿墙体深度方向，除了蓄热层之外，墙体内部温度较低，墙体蓄热能力未得到充分利用；因墙体无法高效的蓄集透射进来的热量，使能量聚集在墙体表面，温室内空气温度较高，经常出现高温现象，严重影响着温室作物生长，采用通风降温又造成太阳能的浪费。另一方面，夜间在温室内需要热量供给时，因墙体蓄热量有限，再加上墙体热传输能力差，使墙体内部的热量又无法及时的释放到室内，导致冬季日光温室内环境普遍低温高湿，造成作物冷害与冻害频发，作物产量较低。在上述原因的作用下，导致被动式蓄热墙体对温室内热环境的调控能力差以及温室对太阳能的利用率低下。

为了改善日光温室室内热环境，增强对温室热环境的调控水平，诸多科技工作者开展了一系列的研究。如中国专利ZL2010102046533和ZL2012101249084在北墙的室内侧设置热能采集器，白天将采集的热量转移并储存在热能储存器内，夜间通过热泵机组将热能储存器中热量进行提升后再加热温室，这些都属于主动式蓄热方式，是将投射到北墙体上的太阳能进行转移。虽然在一定程度上改善了温室热环境，但北墙体室内侧表面被遮挡，墙体自身的蓄热性能未得到充分利用，并且主动蓄热方式要消耗大量的电能，增加了初投资和日常运行管理成本。因此，如何充分利用日光温室墙体被动蓄热方式的优势，改进温室墙体蓄热结构，提升日光温室墙体对温室内热环境的调控能力是日光温室产业保持可持续发展的重要途径。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，用以解决日光温室的在集热、蓄热与供热等方面的技术难题，提升日光温室墙体对温室内热环境的调控能力和温室对太阳能的利用率。

本发明采用的技术方案如下：

一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，主要包括(由内到外)保温层、承重砌块层、微热管模块层和水泥砂浆层组成。所述的微热管模块层是由微热管砌块与砌块砖构筑而成；结合温室墙体蓄放热均匀性需求，将微热管砌块进行阵列布置，形成了微热管阵列蓄热墙体；该蓄热墙体能够将白天的太阳能快速的转移到温室墙体内部，提高墙体内部的蓄热能力，夜间根据温室热环境需要，及时释放出储存的热能，从而提升日光温室墙体对温室内热环境的调控能力和温室对太阳能的利用率。

所述的微热管砌块是由若干根呈“乙”字形微热管将其冷凝段平行排列插入到模具内，再加入混凝土浇筑养护而成，在微热管砌块中微热管外露部分为其蒸发段，微热管砌块的砌筑位置高于温室内地面800～900mm，微热管蒸发段的末端高于室内地面300mm，以防止温室作物阴影对微热管蓄热产生遮挡影响。

所述的微热管是由铝板通过冲压，在铝板内部形成多条平行的微槽通道，然后在微槽通道内填充适量工质并进行密封而成，微热管的外形尺寸1500(长)mm×62(宽)mm×40(厚)mm，该微热管具有热传输能力强，热阻小，价格低廉的特点。

所述的承重砌块层与微热管模块层之间，采用砌块砖以贯通搭接的方法将两者连锁起来，从而提高温室墙体的稳固性。

所述的保温层的厚度为60～120mm，承重砌块层的厚度为370～490mm，微热管模块层的厚度为300～370mm，水泥砂浆层的厚度为10～20mm。

所述的活动导轨(7)悬挂在后屋面支撑钢架(6)上，遮阳网(8)在冬季时段卷起固定在活动导轨(7)上，而夏季时段遮阳网(8)从活动导轨(7)上展开，起到遮阳隔热作用。

所述的水泥砂浆层以及微热管的蒸发段的外表面喷涂黑色吸热涂层，以增蓄热强墙体与微热管的吸热能力。

本发明利用微热管高效的热传输特性，结合温室墙体蓄放热均匀性需求，将微热管砌块进行阵列布置，形成微热管阵列蓄热墙体。在白天，一方面通过墙体材料自身被动的集热和蓄热作用向墙体蓄热层传递热量，另一方面，微热管阵列通过其内部工质的相变传热和微热管金属导热作用将聚集在北墙体内表面附近的太阳能及时高效的输运到墙体内部的低温区域，在两者的共同作用下，提高墙体内部的蓄热量，同时降低温室室内空气温度，提高了太阳能的蓄热效率。在夜间，当温室内部环境需要北墙体向室内释放热量时，一方面依靠墙体材料的导热作用向室内放热，另一方面利用微热管金属导热速率快的优势向室内快速供热，提高温室内空气温度。

与现有的温室墙体蓄热技术相比，本发明具有如下优点。

（1）所发明的日光温室微热管阵列蓄热墙体利用微热管被动式蓄热技术实现了墙体白天对太阳能高效集热和蓄热，夜间蓄热墙体又能快速地向温室内供热，从而提升了日光温室墙体对温室内热环境的调控能力和温室对太阳能的利用率。墙体制备方法简单，施工简单易行，无主动蓄热和供热的耗能设备，运行管理成本较低。

（2）所采用的微热管具有热传输能力强、热阻小，生产技术成熟，价格低廉的特点，本蓄热墙体的初投资成本低；可以根据温室墙体蓄热和供热需求，较方便的设置微热管阵列砌块的疏密，利用微热管阵列技术很好地解决了冬季白天温室内出现的高温问题，改善了温室作物生长环境。

（3）所发明的日光温室微热管阵列蓄热墙体制备方法，既考虑了墙体的冬季蓄热与供热功能，既兼顾了夏季遮阳作用，蓄热墙体结构稳固、蓄热与保温性能高，不仅可以适用于新建温室蓄热墙体，也可用于旧温室蓄热墙体的技术改造中。

附图说明

图1 本发明的微热管阵列蓄热墙体剖面图。

图2 本发明的微热管阵列蓄热墙体立面图。

图3本发明的微热管砌块平面图。

图4本发明的微热管砌块立面图。

图5本发明的微热管砌块侧面图。

图6本发明的微热管内部结构图(A-A截面)。

图中：1. 混凝土地基 2.保温层 3.承重砌块层 4. 微热管砌块

5. 微热管冷凝段 6.后屋面支撑钢架 7. 活动导轨 8. 遮阳网 9. 水泥砂浆层 10.微热管蒸发段 11. 微热管 12.室内地面 13.前屋面。

具体实施方式

下面结合附图1-6对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-6所示，该日光温室微热管阵列蓄热墙体从外到内依次由保温层2、承重砌块层3、微热管模块层和水泥砂浆层9组成；微热管模块层是由微热管砌块4与砌块砖构筑而成；结合温室墙体蓄放热均匀性需求，将微热管砌块4进行阵列布置，形成微热管阵列蓄热墙体(见图1和图2)。

该蓄热墙体的建造方法采用如下步骤：①加工微热管，首先将铝板通过冲压，在铝板内部形成多条平行的微槽通道(见图6)，然后将带有多个微通道的铝板通过机械热弯工艺加工成呈“乙”字形(见图5)并检验其密闭性，当满足密闭性条件时，在真空状态下将微槽通道内填充适量相变工质并对其两端进行密封，形成微热管11，微热管11的外形尺寸1500(长)mm×62(宽)mm×40(厚)mm；②将若干根呈“乙”字形微热管11的冷凝段5平行排列插入到模具内，再加入混凝土浇筑养护48小时，形成微热管砌块4（见图3至图5），微热管砌块4中微热管11外露部分为微热管蒸发段10；③为增强温室墙体的承重强度，采用混凝土浇筑，形成混凝土地基1，混凝土地基1的宽度比地面上部蓄热墙体的总厚度长100～150mm；④在混凝土地基1的上方采用砌块砖砌筑800～900mm高度的墙体，在该墙体上方分成两部分砌筑，靠近室外侧砌筑承重砌块层3，靠近室内侧砌筑微热管砌块层，微热管模块层是按照微热管阵列布置情况由微热管砌块4与砌块砖构筑而成，微热管砌块4中的微热管蒸发段10的末端高于室内地面12达到300mm，为了提高温室墙体的稳固性，承重砌块层3与微热管模块层之间，采用砌块砖以贯通搭接的方法将两者连锁起来；⑤完成承重砌块层3与微热管模块层砌筑后，在承重砌块层3的外侧加装保温层2并做防护保护处理，而在微热管模块层表面粉刷水泥砂浆，形成水泥砂浆层9，上述保温层2的厚度为60～120mm，承重砌块层3的厚度为370～490mm，微热管模块层的厚度为300～370mm，水泥砂浆层9的厚度为10～20mm；⑥在水泥砂浆层9和微热管蒸发段10的外侧表面喷涂黑色吸热涂层；⑦在微热管阵列蓄热墙体室内侧与后屋面支撑钢架6下方分区域平行安装活动导轨7和悬挂遮阳网8，遮阳网8在冬季时段卷起固定在活动导轨7上，而夏季时段遮阳网8从活动导轨7上展开。

以上对本发明的建造和制备方法进行了说明，但本发明的实施不限于此，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，其特征在于：所述的蓄热墙体从外到内依次由保温层(2)、承重砌块层(3)、微热管模块层和水泥砂浆层(9)组成；微热管模块层是由微热管砌块(4)与砌块砖构筑而成；结合温室墙体蓄放热均匀性需求，将微热管砌块(4)进行阵列布置，形成微热管阵列蓄热墙体；该蓄热墙体能够将白天的太阳能快速的转移到温室墙体内部，提高墙体内部的蓄热能力，夜间根据温室热环境需要，及时释放出储存的热能，从而提升日光温室墙体对温室内热环境的调控能力和温室对太阳能的利用率。

2.根据权利要求1所述的一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，其特征在于：所述的微热管砌块(4)是由若干根呈“乙”字形微热管(11)将其冷凝段(5)平行排列插入到模具内，再加入混凝土浇筑养护而成，在微热管砌块(4)中微热管(11)外露部分为其蒸发段(11)，微热管砌块(4)的砌筑位置高于温室内地面800～900mm，微热管蒸发段(11)的末端高于室内地面(11)300mm，以防止温室作物阴影对微热管(11)蓄热产生遮挡影响。

3.根据权利要求1所述的一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，其特征在于：所述的微热管(11)是由铝板通过冲压，在铝板内部形成多条平行的微槽通道，然后在微槽通道内填充适量工质并进行密封而成，微热管(11)的外形尺寸1500(长)mm×62(宽)mm×40(厚)mm，该微热管具有热传输能力强，热阻小，价格低廉的特点。

4.根据权利要求1-2所述的一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，其特征在于：所述的承重砌块层(3)与微热管模块层之间，采用砌块砖以贯通搭接的方法将两者连锁起来，从而提高温室墙体的稳固性。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，其特征在于：所述的保温层(2)的厚度为60～120mm，承重砌块层(3)的厚度为370～490mm，微热管模块层的厚度为300～370mm，水泥砂浆层(9) 的厚度为10～20mm。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，其特征在于：所述的水泥砂浆层(9)以及微热管(11)的蒸发段(10)的外表面喷涂黑色吸热涂层，以增蓄热强墙体与微热管(11)的吸热能力。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的一种日光温室微热管阵列蓄热墙体及其制备方法，其特征在于：所述的活动导轨(7)悬挂在后屋面支撑钢架(6)上，遮阳网(8)在冬季时段卷起固定在活动导轨(7)上，而夏季时段遮阳网(8)从活动导轨(7)上展开，起到遮阳隔热作用。