CN106472178A - 一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置 - Google Patents

一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106472178A
CN106472178A CN201610935392.XA CN201610935392A CN106472178A CN 106472178 A CN106472178 A CN 106472178A CN 201610935392 A CN201610935392 A CN 201610935392A CN 106472178 A CN106472178 A CN 106472178A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photon
arc
crystal film
thermal
solar energy
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.)
Pending
Application number
CN201610935392.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杨卫民
王晗
关昌峰
阎华�
焦志伟
程祥
丁玉梅
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.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
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 Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN201610935392.XA priority Critical patent/CN106472178A/zh
Publication of CN106472178A publication Critical patent/CN106472178A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243—Collecting solar energy
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Abstract

本发明涉及一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置,由墙体、绿色植物以及分光聚光系统、集热系统、太阳跟踪系统组成。分光聚光系统通过光子晶体膜使太阳光谱中红蓝光透过供给植物生长，其余光质被反射聚焦到集热系统；集热管内流动介质吸收太阳能并以热能形式存储利用；太阳跟踪系统根据日出日落规律，由可调速电机带动分光聚光装置作百叶窗式角度联动调整，使光子晶体膜始终正对太阳直射方向,同时，根据不同季节太阳高度角变化规律，对弧形板与地面夹角进行阶梯式调整。本发明通过光子晶体膜分光作用实现种植与集热于一体，并时刻保持阳光直射，实现太阳能高效利用，减少作物水分蒸发。

Description

一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置
技术领域
本发明涉及光热农业，特别是分光聚光原理，属于太阳能高效利用领域。
背景技术
光照对植物生长发育的影响主要表现在：光照强度、光照时间(光周期)和光质三个方面。其中光质指的是光的组成，太阳辐射的波长范围为150-3000nm，其中400-700nm的可见光约占52％，红外线占43％，而紫外线占5％。研究表明，不同波段的光对植物生长的影响也是不同的：波长大于1000nm的红外光，植物吸收后转变为热能，促进干物质积累，加速水分蒸发，但不参与光合作用；1000-720nm的光对植物伸长起作用；720-610nm的红橙光被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，一定条件下表现为强光的光周期作用；610-510nm的绿光叶绿素吸收不多，光合效率低；510-400nm的蓝紫光叶绿素吸收最多，表现为强光合作用与成形作用；400-320nm的光起成形和着色作用；波长小于320nm的紫外线对大多数植物有害，可能导致植物气孔关闭，影响光合作用。由以上可见，植物生长主要需要红蓝光，其他光质会加速水分蒸发，甚至不利于植物的正常生长。
另一方面，近些年，生态危机日益严重，能源问题日渐突出，尤其我国西北地区，常年干旱少雨且光照充足，太阳能作为清洁的可再生能源，它的高效利用对于缓解能源危机具有十分重要的意义。作为利用太阳能进行发电的可再生能源技术，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，光伏发电技术发展较为成熟，应用已十分广泛。中国科学技术大学的刘文教授及其团队在光伏发电基础上开展光伏农业，实验取得初步成果。该团队的申请号为CN201510088529.8的发明专利《一种植物工厂的太阳光综合利用系统》公开了一种将植物生长和太阳能光伏发电相结合的系统，该系统采用菲涅尔透镜模块进行聚光，通过在太阳能电池板受光面覆盖光学薄膜实现分光效果，实现了对太阳光全光谱的科学利用，收集来的光能用于光伏发电，取得很好效果。但装置整体复杂，难以广泛推广应用，且光伏发电始终存在一些问题，太阳能电池在生产过程中对环境的损耗较大，是高能耗、高污染的生产流程。相比之下，光热发电是清洁生产过程，基本采用物理手段进行光电能量转换，对环境危害极小。光伏发电技术发展比较成熟，而光热发电依然处于技术不断的创新与改进的阶段，它储热成本低，年发电量小时数长，与其他发电形式可有效契合，是最有条件取代火电、担当基础电力负荷的新能源。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，通过光子晶体膜分光作用实现种植与集热于一体，并时刻保持阳光直射，实现太阳能高效利用，减少作物水分蒸发。既满足植物生长，又能够将大部分太阳能以热能的形式进行存贮利用。
为实现上述功能，本发明采用的技术方案如下：一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，由光子晶体膜、弧形板、中心杆、联动杆、集热管、卡扣、支撑杆、入口管、可调速电机、链轮、弧形板插口、出口管、调节丝杠、齿轮槽、斜齿轮、水槽、紧固螺钉以及墙体、绿色植物组成。墙体四周封闭，一面高一面低，两侧面为梯形形状，低的面位于南面，围成的空间内种植绿色植物。墙体顶部安装有多组分光聚光系统、集热系统和太阳跟踪系统。
光子晶体膜、弧形板、中心杆和弧形板插口组成分光聚光系统，该系统内，太阳光谱中的红蓝光穿过光子晶体膜供给植物生长，其余光质被反射聚焦到集热系统；集热系统由联动杆、集热管、支撑杆、入口管、出口管和紧固螺钉组成，集热管内流动介质吸收太阳能并以热能的形式存储利用；卡扣、可调速电机、链轮、调节丝杠、齿轮槽和斜齿轮组成太阳跟踪系统，根据日出日落规律，由可调速电机带动分光聚光装置在中心杆和集热管中心的连线与地平面夹角从东向20度到160度之间往复作百叶窗式的角度联动调整，使光子晶体膜始终正对太阳直射方向，同时，根据不同季节太阳高度角变化规律，对弧形板与地面夹角进行阶梯式调整。
在分光聚光系统内，通过光子晶体膜的分光作用，使植物生长所需要的红蓝光穿过供给绿色植物正常生长，其余光质被反射聚焦。光子晶体膜指对非红蓝光波段的光子具有禁阻作用的膜，它能够形成光子禁带，阻断非红蓝光频率的光子，从而影响光子的运动，阻隔非红蓝光，使红蓝光可以穿过膜，供给绿色植物正常生长，非红蓝光被反射，如3M公司的隔热防爆膜。光子晶体膜贴在弧形板的凸面，弧形板为柱面的一部分，为避免弧形板弧度过小聚光效果不佳或弧度太大遮挡阳光，弧形板对应的中心角弧度范围为[90,180)(包含90度，不包含180度)，柱面对应的半径大小由装置规模决定，通常取0.5m。弧形板凹面涂覆氟碳涂层来实现自洁功能，采用有机玻璃或其他透光性好、质量轻的材料制成。弧形板中心有中心杆穿过，中心杆与弧形板热粘合于一体。弧形板下端插入弧形板插口内，便于弧形板快速拆装。
集热系统内收集非红蓝光，将太阳能转变为热能存储利用。集热管通过支撑杆固定在墙体顶端，通过联动杆与中心杆连接，联动杆上安装有紧固螺钉，便于弧形板拆装。软化水由入口管进入集热管，在集热管内吸收经反射聚焦的非红蓝光，并从出口管流出。太阳能转变为热能，可用于低温季节的棚内暖气、对外供热、发电进行夜间照明等。
太阳跟踪系统控制弧形板在东西向、南北向的角度，保证光子晶体膜始终正对太阳直射角度。在该系统内，卡扣将联动杆与集热管连接，使联动杆能够以集热管为中心进行转动，进而带动弧形板以及弧形板上的光子晶体膜以集热管为中心进行转动，保证集热管始终位于光子晶体膜反射中心。其中，卡扣由销钉、卡环和螺栓组成，卡环焊接在联动杆顶端，卡环与集热管的接触面涂有润滑油，打开螺栓卡环可围绕销钉转动，便于联动杆拆装。在东西方向，通过可调速电机带动斜齿轮转动，斜齿轮与弧形板插口下端的齿轮槽相互配合，弧形板在斜齿轮带动下转动，且在链轮作用下实现所有弧形板同步转动；根据我国大部地区日出日落时间预先设定可调速电机输出转速，5:00时弧形板面对东方，中心杆和集热管中心的连线与地面夹角为20度，经过12小时的匀速转动，在17：00时弧形板面对西方，中心杆和集热管中心的连线与地面夹角为160度，之后12小时进行反向匀速转动，这样以24小时为周期进行转动，使光子晶体膜始终正对太阳直射角度，实现光子晶体膜百叶窗式联动调整。在南北方向，整体装置采取北高南低槽型弧面，通过支撑杆上的调节丝杠调节倾角角度，根据不同地区太阳高度角变化规律阶梯式调整弧形板与地面夹角，使光子晶体膜正对太阳直射角度；以济南地区(北纬36度)为例，夏至时太阳高度角为77.5度，调整调节丝杠，使夏季时弧形板中心对地面夹角为12.5度，同样地在冬季使弧形板中心对地面夹角为59.5度，春秋季节为36度，也可根据进行多次调节，使倾角优化更加精确。
由于弧形板凹面易沉积灰尘，影响太阳光的正常投射，该装置在正常使用时可采用自清洁系统进行弧形板表面清洁。自清洁系统包括水泵、上水管和水槽，为避免白天水分的蒸发散失和对光子晶体膜正常工作的影响，选择在夜间通过水泵和上水管向弧形板上端打水，水沿着弧形板向下流，同时冲刷弧形板表面，起到清洁作用，弧形板下侧边缘带喷淋冲洗孔管，水从喷淋冲洗孔管流出，收集在水槽内，用于农作物灌溉。
除了采用柱面弧形板外，也可采用抛物型面板，光子晶体膜固定在抛物型面板外侧，抛物型面板安装在主支撑轴上，主支撑轴高度及角度可调，集热罐由集热罐支座固定于抛物型面板焦点位置，使用时，红蓝光穿过抛物型面板供给植物生长，非红蓝光被反射，集中的热量用于加热集热罐，可用于小型温室装置。或将抛物型面板集成使用，使多个抛物型面板将太阳光集中于一处集热罐，实现大规模光热农业连续生产。
另外，可采用热管与储水罐来实现集热，光子晶体膜将非红蓝光集中在热管上，热管内挥发性液体集中在低处，低处为热管的热端，集中的太阳光加热热端使挥发性液体迅速汽化，高处为冷凝端，高温气体扩散至冷凝端会迅速冷凝散热，冷凝端伸入储水罐内加热储水罐内的水，储水罐外部的保温层避免热量散失，将热能存储，进行下一步利用。
本发明一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其优点和作用为：
(1)太阳能高效利用。通过光子晶体膜的结构实现对太阳光的分光处理，红蓝光用于绿色植物的生长，非红蓝光被收集来进一步利用，提高了太阳能的利用效率；
(2)减少水分散失。红外线不参与植物光合作用，且会加速水分蒸发，通过光子晶体膜使红外线不能照射到绿色植物上，从而减少了水分的蒸发散失，尤其适用于西北等干旱地区；
(3)利于植物生长。不利于植物生长的紫外线等被隔离开来，避免其抑制植物的生长，从而实现温室环境光照的智能控制，使绿色植物更加健康的生长。
(4)光照跟踪成本低，效率高。通过分析太阳运行规律，东西向百叶窗式连续跟踪光照，南北向间歇式调整，保证正对太阳直射角度，装置成本低，效率高。
附图说明
图1是本发明一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置的轴测图。
图2是图1中A-A截面的剖视图。
图3是本发明一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置的墙体结构图。
图4是本发明一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置的卡扣结构图。
图5是5:00时刻时图2中B-B截面的断面图。
图6是17:00时刻时图2中B-B截面的断面图。
图7是抛物型面板工作轴测图。
图8是抛物型面板集成工作图。
图9是热管集热结构剖视图。
图中：1-光子晶体膜 2-弧形板 3-中心杆 4-联动杆 5-集热管 6-卡扣 7-支撑杆8-入口管 9-墙体 10-绿色植物 11-可调速电机 12-链轮 13-弧形板插口 14-出口管 15-水泵 16-上水管 17-调节丝杠 18-齿轮槽 19-斜齿轮 20-水槽 21-销钉 22-卡环 23-螺栓 24-紧固螺钉 25-主支撑轴 26-抛物型面板 27-集热罐支座 28-集热罐 29-储水罐30-保温层 31-热管
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，由光子晶体膜1、弧形板2、中心杆3、联动杆4、集热管5、卡扣6、支撑杆7、入口管8、可调速电机11、链轮12、弧形板插口13、出口管14、调节丝杠17、齿轮槽18、斜齿轮19、水槽20、紧固螺钉24以及墙体9、绿色植物10组成。如图3所示，墙体9四周封闭，一面高一面低，两侧面为梯形形状，低的面位于南面，围成的空间内种植绿色植物10。墙体9顶部安装有多组分光聚光系统、集热系统和太阳跟踪系统。
光子晶体膜1、弧形板2、中心杆3和弧形板插口13组成分光聚光系统，该系统内，太阳光谱中的红蓝光穿过光子晶体膜1供给植物生长，其余光质被反射聚焦到集热系统；集热系统由联动杆4、集热管5、支撑杆7、入口管8、出口管14和紧固螺钉24组成，集热管5内流动介质吸收太阳能并以热能的形式存储利用；卡扣6、可调速电机11、链轮12、调节丝杠17、齿轮槽18和斜齿轮19组成太阳跟踪系统，根据日出日落规律，由可调速电机11带动分光聚光装置在中心杆3和集热管5中心的连线与地平面夹角从东向20度到160度之间往复作百叶窗式的角度联动调整，使光子晶体膜1始终正对太阳直射方向，同时，根据不同季节太阳高度角变化规律，对弧形板2与地面夹角进行阶梯式调整。
在分光聚光系统内，通过光子晶体膜1的分光作用，使植物生长所需要的红蓝光穿过供给绿色植物10正常生长，其余光质被反射聚焦。光子晶体膜1指对非红蓝光波段的光子具有禁阻作用的膜，它能够形成光子禁带，阻断非红蓝光频率的光子，从而影响光子的运动，阻隔非红蓝光，使红蓝光可以穿过膜，供给绿色植物正常生长，非红蓝光被反射，如3M公司的隔热防爆膜。光子晶体膜1贴在弧形板2的凸面，弧形板2为柱面的一部分，为避免弧形板2弧度过小聚光效果不佳或弧度太大遮挡阳光，弧形板2对应的中心角弧度范围为，柱面对应的半径大小由装置规模决定，通常取0.5m。弧形板2凹面涂覆氟碳涂层来实现自洁功能，采用有机玻璃或其他透光性好、质量轻的材料制成。弧形板2中心有中心杆3穿过，中心杆3与弧形板2热粘合于一体。弧形板2下端插入弧形板插口13内，便于弧形板2快速拆装。
集热系统内收集非红蓝光，将太阳能转变为热能存储利用。集热管5通过支撑杆7固定在墙体10顶端，通过联动杆4与中心杆3连接，联动杆4上安装有紧固螺钉24，便于弧形板2拆装。软化水由入口管8进入集热管5，在集热管5内吸收经反射聚焦的非红蓝光，并从出口管14流出。太阳能转变为热能，可用于低温季节的棚内暖气、对外供热、发电进行夜间照明等。
太阳跟踪系统控制弧形板2在东西向、南北向的角度，保证光子晶体膜1始终正对太阳直射角度。在该系统内，卡扣6将联动杆4与集热管5连接，使联动杆4能够以集热管5为中心进行转动，进而带动弧形板2以及弧形板2上的光子晶体膜1以集热管5为中心进行转动，保证集热管5始终位于光子晶体膜1反射中心。如图4所示，其中，卡扣6由销钉21、卡环22和螺栓23组成，卡环22焊接在联动杆4顶端，卡环22与集热管5的接触面涂有润滑油，打开螺栓23卡环22可围绕销钉21转动，便于联动杆4拆装。在东西方向，通过可调速电机10带动斜齿轮19转动，斜齿轮19与弧形板插口13下端的齿轮槽18相互配合，弧形板2在斜齿轮19带动下转动，且在链轮12作用下实现所有弧形板2同步转动；根据我国大部地区日出日落时间预先设定可调速电机11输出转速，如图5所示，5:00时弧形板2面对东方，中心杆3和集热管5中心的连线与地面夹角为20度，经过12小时的匀速转动，如图6所示，在17：00时弧形板2面对西方，中心杆2和集热管5中心的连线与地面夹角为160度，之后12小时进行反向匀速转动，这样以24小时为周期进行转动，使光子晶体膜1始终正对太阳直射角度，实现光子晶体膜1百叶窗式联动调整。在南北方向，整体装置采取北高南低槽型弧面，通过支撑杆7上的调节丝杠17调节倾角角度，根据不同地区太阳高度角变化规律阶梯式调整弧形板2与地面夹角，使光子晶体膜1正对太阳直射角度；以济南地区(北纬36度)为例，夏至时太阳高度角为77.5度，调整调节丝杠17，使夏季时弧形板2中心对地面夹角为12.5度，同样地在冬季使弧形板2中心对地面夹角为59.5度，春秋季节为36度，也可根据进行多次调节，使倾角优化更加精确。
由于弧形板2凹面易沉积灰尘，影响太阳光的正常投射，该装置在正常使用时可采用自清洁系统进行弧形板2表面清洁。自清洁系统包括水泵15、上水管16和水槽20，为避免白天水分的蒸发散失和对光子晶体膜1正常工作的影响，选择在夜间通过水泵15和上水管16向弧形板2上端打水，水沿着弧形板2向下流，同时冲刷弧形板2表面，起到清洁作用，弧形板2下侧边缘带喷淋冲洗孔管，水从喷淋冲洗孔管流出，收集在水槽20内，用于农作物灌溉。
如图7所示，除了采用柱面弧形板外，也可采用抛物型面板26，光子晶体膜1固定在抛物型面板26外侧，抛物型面板26安装在主支撑轴25上，主支撑轴25高度及角度可调，集热罐28由集热罐支座27固定于抛物型面板26焦点位置，使用时，红蓝光穿过抛物型面板26供给植物生长，非红蓝光被反射，集中的热量用于加热集热罐28，可用于小型温室装置。如图8所示，或将抛物型面板26集成使用，使多个抛物型面板26将太阳光集中于一处集热罐28，实现大规模光热农业连续生产。
另外，如图9所示，可采用热管31与储水罐29来实现集热，光子晶体膜1将非红蓝光集中在热管31上，热管31内挥发性液体集中在低处，低处为热管31的热端，集中的太阳光加热热端使挥发性液体迅速汽化，高处为冷凝端，高温气体扩散至冷凝端会迅速冷凝散热，冷凝端伸入储水罐29内加热储水罐29内的水，储水罐29外部的保温层30避免热量散失，将热能存储，进行下一步利用。

Claims (10)

1.一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：主要由光子晶体膜、弧形板、中心杆、联动杆、集热管、卡扣、支撑杆、入口管、可调速电机、链轮、弧形板插口、出口管、调节丝杠、齿轮槽、斜齿轮、水槽、紧固螺钉以及墙体、绿色植物组成，墙体四周封闭，一面高一面低，两侧面为梯形形状，低的面位于南面，围成的空间内种植绿色植物；墙体顶部安装有多组分光聚光系统、集热系统和太阳跟踪系统。
2.根据权利要求1所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：光子晶体膜、弧形板、中心杆和弧形板插口组成分光聚光系统，该系统内，太阳光谱中的红蓝光穿过光子晶体膜供给植物生长，其余光质被反射聚焦到集热系统；集热系统由联动杆、集热管、支撑杆、入口管、出口管和紧固螺钉组成，集热管内流动介质吸收太阳能并以热能的形式存储利用；卡扣、可调速电机、链轮、调节丝杠、齿轮槽和斜齿轮组成太阳跟踪系统，根据日出日落规律，由可调速电机带动分光聚光装置在中心杆和集热管中心的连线与地平面夹角从东向20度到160度之间往复作百叶窗式的角度联动调整，使光子晶体膜始终正对太阳直射方向，同时，根据不同季节太阳高度角变化规律，对弧形板与地面夹角进行阶梯式调整。
3.根据权利要求1所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：在分光聚光系统内，通过光子晶体膜的分光作用，使植物生长所需要的红蓝光穿过供给绿色植物正常生长，其余光质被反射聚焦；光子晶体膜指对非红蓝光波段的光子具有禁阻作用的膜，它能够形成光子禁带，阻断非红蓝光频率的光子，从而影响光子的运动，阻隔非红蓝光，使红蓝光可以穿过膜，供给绿色植物正常生长，非红蓝光被反射。
4.根据权利要求2所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：光子晶体膜贴在弧形板的凸面，弧形板为柱面的一部分，弧形板对应的中心角范围为[90,180)度，柱面对应的半径大小由装置规模决定，通常取0.5m。
5.根据权利要求2或4所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：弧形板凹面涂覆氟碳涂层来实现自洁功能，采用有机玻璃或其他透光性好、质量轻的材料制成；弧形板中心有中心杆穿过，中心杆与弧形板热粘合于一体；弧形板下端插入弧形板插口内，便于弧形板快速拆装。
6.根据权利要求1所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：集热管通过支撑杆固定在墙体顶端，通过联动杆与中心杆连接，联动杆上安装有紧固螺钉，便于弧形板拆装；软化水由入口管进入集热管，在集热管内吸收经反射聚焦的非红蓝光，并从出口管流出。
7.根据权利要求1所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：卡扣将联动杆与集热管连接，使联动杆能够以集热管为中心进行转动，进而带动弧形板以及弧形板上的光子晶体膜以集热管为中心进行转动，保证集热管始终位于光子晶体膜反射中心；卡扣由销钉、卡环和螺栓组成，卡环焊接在联动杆顶端，卡环与集热管的接触面涂有润滑油，打开螺栓卡环可围绕销钉转动，便于联动杆拆装；在东西方向，通过可调速电机带动斜齿轮转动，斜齿轮与弧形板插口下端的齿轮槽相互配合，弧形板在斜齿轮带动下转动，且在链轮作用下实现所有弧形板同步转动。
8.根据权利要求1所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：采用自清洁系统进行弧形板表面清洁，自清洁系统包括水泵、上水管和水槽，在夜间通过水泵和上水管向弧形板上端打水，水沿着弧形板向下流，同时冲刷弧形板表面，起到清洁作用，弧形板下侧边缘带喷淋冲洗孔管，水从喷淋冲洗孔管流出，收集在水槽内，用于农作物灌溉。
9.根据权利要求1所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：除了采用柱面弧形板外，也可采用抛物型面板，光子晶体膜固定在抛物型面板外侧，抛物型面板安装在主支撑轴上，主支撑轴高度及角度可调，集热罐由集热罐支座固定于抛物型面板焦点位置。
10.根据权利要求1所述的一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置，其特征在于：采用热管与储水罐来实现集热，光子晶体膜将非红蓝光集中在热管上，热管内挥发性液体集中在低处，低处为热管的热端，集中的太阳光加热热端使挥发性液体迅速汽化，高处为冷凝端，高温气体扩散至冷凝端会迅速冷凝散热，冷凝端伸入储水罐内加热储水罐内的水，储水罐外部的保温层避免热量散失，将热能存储，进行下一步利用。
CN201610935392.XA 2016-11-01 2016-11-01 一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置 Pending CN106472178A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610935392.XA CN106472178A (zh) 2016-11-01 2016-11-01 一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610935392.XA CN106472178A (zh) 2016-11-01 2016-11-01 一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106472178A true CN106472178A (zh) 2017-03-08

Family

ID=58271449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610935392.XA Pending CN106472178A (zh) 2016-11-01 2016-11-01 一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106472178A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106718333A (zh) * 2017-03-09 2017-05-31 王海云 一种光伏农业大棚的采光装置
CN106941966A (zh) * 2017-05-05 2017-07-14 蔡黄英 多功能温室大棚
CN106941972A (zh) * 2017-03-15 2017-07-14 北京化工大学 一种动态中华墨太阳能综合利用温室装置
CN106982677A (zh) * 2017-05-05 2017-07-28 蔡黄英 太阳能加热大棚
CN108260447A (zh) * 2018-01-17 2018-07-10 上海交通大学 一种利用可旋转吸热板调温的温室
TWI690147B (zh) * 2018-12-11 2020-04-01 財團法人國家實驗研究院 兼具分光發電及農作物需求之集光裝置與方法
CN112154830A (zh) * 2020-09-30 2021-01-01 扬州大学广陵学院 一种温室太阳辐射能主动截获与释放装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1173620A (zh) * 1997-06-10 1998-02-18 温毅 新型聚光式利用太阳能的装置
CN103997285A (zh) * 2014-05-30 2014-08-20 中国科学技术大学先进技术研究院 一种用于种植大棚的太阳能综合利用系统
US20150131274A1 (en) * 2013-11-09 2015-05-14 Yung Sheng Liu Solar Powered LED System for Carbon Dioxide Reduction
CN205005012U (zh) * 2015-08-11 2016-01-27 中国科学技术大学先进技术研究院 一种分布式聚光分光的太阳能综合利用系统
CN205026964U (zh) * 2015-09-29 2016-02-10 南京索乐优节能科技有限公司 一种采光集热一体化的阳光房

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1173620A (zh) * 1997-06-10 1998-02-18 温毅 新型聚光式利用太阳能的装置
US20150131274A1 (en) * 2013-11-09 2015-05-14 Yung Sheng Liu Solar Powered LED System for Carbon Dioxide Reduction
CN103997285A (zh) * 2014-05-30 2014-08-20 中国科学技术大学先进技术研究院 一种用于种植大棚的太阳能综合利用系统
CN205005012U (zh) * 2015-08-11 2016-01-27 中国科学技术大学先进技术研究院 一种分布式聚光分光的太阳能综合利用系统
CN205026964U (zh) * 2015-09-29 2016-02-10 南京索乐优节能科技有限公司 一种采光集热一体化的阳光房

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106718333A (zh) * 2017-03-09 2017-05-31 王海云 一种光伏农业大棚的采光装置
CN106941972A (zh) * 2017-03-15 2017-07-14 北京化工大学 一种动态中华墨太阳能综合利用温室装置
CN106941966A (zh) * 2017-05-05 2017-07-14 蔡黄英 多功能温室大棚
CN106982677A (zh) * 2017-05-05 2017-07-28 蔡黄英 太阳能加热大棚
CN108260447A (zh) * 2018-01-17 2018-07-10 上海交通大学 一种利用可旋转吸热板调温的温室
CN108260447B (zh) * 2018-01-17 2019-11-26 上海交通大学 一种利用可旋转吸热板调温的温室
TWI690147B (zh) * 2018-12-11 2020-04-01 財團法人國家實驗研究院 兼具分光發電及農作物需求之集光裝置與方法
CN112154830A (zh) * 2020-09-30 2021-01-01 扬州大学广陵学院 一种温室太阳辐射能主动截获与释放装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106472178A (zh) 一种带有光子晶体膜的太阳能高效利用温室装置
Yano et al. Energy sustainable greenhouse crop cultivation using photovoltaic technologies
Wang et al. Integration of solar technology to modern greenhouse in China: Current status, challenges and prospect
US9169832B2 (en) Ground high-temperature high-efficiency solar steam electricity-generating device
CN104663266B (zh) 一种植物工厂的太阳光综合利用系统
Sonneveld et al. Greenhouse with an integrated NIR filter and a solar cooling system
WO2021109842A1 (zh) 一种农业日光传输照明系统和配套的温室以及照明方法
US20180219510A1 (en) Distributed light condensation/splitting-based comprehensive solar energy utilization system
CN106234077A (zh) 可不遮挡阳光的和光量可变的光伏温室大棚
CN103997285B (zh) 一种用于种植大棚的太阳能综合利用系统
CN203466205U (zh) 新型多用途聚光太阳能系统
WO2012008433A1 (ja) タワー式集光型太陽光発電システムおよびその集光方法
WO2023116506A1 (zh) 一种智能型光伏玻璃温室及其运行方法和应用
CN106538294B (zh) 一种带有光子井储能装置的温室大棚
CN111802141A (zh) 热管-pv/t一体化遮阳装置
CN205596038U (zh) 定焦点菲涅尔太阳能聚光相变储能温差发电及热水装置
Honsberg et al. Agrivoltaic modules co-designed for electrical and crop productivity
Liu et al. A novel application for concentrator photovoltaic in the field of agriculture photovoltaics
CN212696885U (zh) 一种热管-pv/t一体化遮阳装置
JP2012023099A (ja) 太陽光発電モジュールおよび集光型太陽光発電システム
CN206670092U (zh) 一种菲涅尔太阳能聚光装置
CN205619586U (zh) 一种多二次反射塔共焦点的太阳能光热镜场系统
CN209518003U (zh) 一种能源综合利用的智能温室生态系统
AU2019243572A1 (en) Structures and methods for simultaneously growing photosynthetic organisms and harvesting solar energy
CN203911854U (zh) 一种用于种植大棚的太阳能综合利用系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170308