CN106718343B - 一种温室可旋转采光屋面及控制方法 - Google Patents

一种温室可旋转采光屋面及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种温室可旋转采光屋面及控制方法，所述采光屋面包括：前屋面、后屋面和驱动结构；所述后屋面为支撑结构，所述后屋面支撑所述前屋面；所述驱动结构，用于驱动所述前屋面转动；所述驱动结构包括推杆、驱动杆和减速电机。所述减速电机带动所述驱动杆旋转，所述驱动杆通过第二齿轮和第二齿条带动推杆移动，所述推杆通过第一齿条带动第一齿轮以支撑轴为轴心旋转，所述第一齿轮带动叶板旋转，设置在卡簧卡槽里的塑料膜覆盖相邻所述叶板之间的缝隙。本发明根据当地太阳高度角的变化逐日逐时对采光屋面的叶板角度进行调节，不仅延长了光照时间，还在一定程度上增加了透光率，优化了温室结构，能普遍适用于各种地形环境。

Description

一种温室可旋转采光屋面及控制方法
技术领域
本发明涉及太阳能利用领域，特别是涉及一种温室可旋转采光屋面及控制方法。
背景技术
日光不仅是节能日光温室的光源，更是节能日光温室的热源。日光是温室内气候环境中的主导因子，它决定着日光温室内的光照强度、温度、湿度等诸因子的状况甚至温室的整体环境状况，因此关系到日光温室的生产成败。设计温室时，首先解决好采光问题，最大限度地将阳光透射到温室中来是设计温室的首要目标。日光温室的方位角、前屋面角是影响温室采光的两个主要因子。日光温室的方位角——在日光温室采光屋面固定的情况下，日光温室走向延长线的法线与正南(地理)方向的夹角，正南为0°，顺时针为正；如果日光温室采光屋面可旋转，日光温室方位角是指采光屋面走向延长线的法线与正南(地理)方向的夹角，正南为0°，顺时针为正。日光温室的方位角与日光温室采光屋面的走向息息相关。
有关方位角对日光温室受光影响缺乏一定的理论研究，但一些学者在不同纬度地区针对日光温室方位角对日光温室受光影响方面做了一些研究。李军等(2003年)分析探讨了西北型节能日光温室采光设计理论中的温室方位角和前屋面角的设计原理，建议在西北地区建造东西延长、面朝正南方向(低纬度区)或南偏西5～8°(较高纬度区)的节能日光温室。白义奎等(2005年)以沈阳地区(北纬41.77°)为例，研究了日光温室朝向对进光量的影响，结果表明在南偏西5～60°时，进光量最大，与正南向温室进光量相比，增加约0.3％。曹伟等(2009年)通过对具有不同朝向日光温室室内温度环境的对比实验，认为温室方位角偏西有利于提高晴天时日光温室夜间气温和地温。
但是这些研究都是对修建固定采光屋面温室的建议，而固定采光屋面温室在修建时还要考虑地形因子的影响，因为地形有可能对日光温室的辐射环境和其他气象因子造成影响，形成复杂的、特殊的小气候环境，进而对日光温室的增光保温有一定的影响。固定采光屋面日光温室在生产实践中，要先对当地小气候环境进行调查分析，因地制宜地进行方位角设计，所以并不能普遍适用于所有地形。
发明内容
本发明的目的是提供一种温室可旋转采光屋面及控制方法，根据当地太阳高度角的变化逐日逐时对采光屋面进行调节，用以克服固定采光屋面温室受地形环境的影响，不能普遍适用于所有地形的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种温室可旋转采光屋面，包括：前屋面和后屋面；所述后屋面为支撑结构，所述后屋面支撑所述前屋面；
所述前屋面由若干个平行设置的叶板组成，所述叶板的背面沿竖直方向均匀设置有多个第一齿轮，所述第一齿轮一端为平面，与所述叶板垂直固定连接，另一端均匀分布有轮齿；所述第一齿轮嵌套在支撑杆上，所述第一齿轮以所述支撑杆为轴进行旋转，从而带动所述叶板转动；
所述叶板的左右两端设置有卡簧卡槽，所述卡簧卡槽里固定有塑料膜，所述塑料膜的两端分别固定在两个所述叶板相邻的所述卡簧卡槽上，所述塑料膜的宽度与所述叶板的长度相同，当所述叶板转动时，所述塑料膜的长度发生变化，所述塑料膜全面覆盖所述叶板之间的缝隙。
可选的，所述采光屋面还包括：
驱动结构，用于驱动所述前屋面转动；所述驱动结构包括推杆、驱动杆和减速电机；
所述减速电机设置在所述驱动杆上，所述减速电机带动所述驱动杆旋转；所述驱动杆与所述推杆之间通过第二齿轮和第二齿条连接，所述驱动杆推动所述推杆沿东西方向移动；所述推杆上设置有若干第一齿条，分别与所述第一齿轮一一对应，所述推杆沿东西方向移动，通过所述第一齿条带动所述第一齿轮旋转。
可选的，所述前屋面朝向南面。
可选的，所述前屋面与水平面的夹角为26度。
可选的，所述叶板的宽度为30-40cm。
可选的，所述叶板背面均匀设置有3个第一齿轮。
可选的，所述叶板为PC板，所述叶板的上下两端设置有缓冲带。
可选的，所述叶板的竖向中线与所述支撑杆平行。
可选的，所述第二齿条设置在所述推杆上，所述第二齿轮设置在所述驱动杆上。
一种温室可旋转采光屋面的控制方法，所述控制方法包括：
获取太阳相对于温室可旋转采光屋面的方位；
根据所述方位确定叶板的旋转方向和旋转角度；
根据所述旋转方向设置减速电机的转向；
根据所述旋转角度设置所述减速电机的转动时间；
启动所述减速电机，所述减速电机带动所述驱动杆旋转，所述驱动杆通过第二齿轮和第二齿条带动推杆移动，所述推杆通过第一齿条带动第一齿轮以支撑杆为轴心旋转，所述第一齿轮带动叶板旋转，设置在卡簧卡槽里的塑料膜覆盖相邻所述叶板之间的缝隙。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的温室可旋转追日采光屋面及控制方法，根据当地太阳高度角的变化逐日逐时对采光屋面的叶板角度进行调节，不仅延长了光照时间，还在一定程度上增加了透光率，优化了温室结构，较大程度地高效利用太阳能改善温室内植物生长环境，能普遍适用于各种地形环境。
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为本发明一种温室可旋转采光屋面的温室结构示意图；
图2为本发明一种温室可旋转采光屋面的前屋面的示意图；
图3为本发明一种温室可旋转采光屋面的前屋面向东旋转示意图；
图4为本发明一种温室可旋转采光屋面的前屋面向西旋转示意图；
图5为本发明一种温室可旋转采光屋面剖面结构示意图；
图6为本发明一种温室可旋转采光屋面向东旋转的剖面结构示意图；
图7为本发明一种温室可旋转采光屋面向西旋转的剖面结构示意图。
图中标记含义如下：
1、叶板 2、塑料膜 3、卡簧卡槽 4、第一齿轮 5、支撑杆 6、推杆 7、第二齿轮 8、第一齿条 9、减速电机 10、驱动杆 11、缓冲带 12、第二齿条
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种温室可旋转采光屋面及控制方法，根据当地太阳高度角的变化逐日逐时对采光屋面进行调节，用以克服固定采光屋面温室受地形环境的影响，不能普遍适用于所有地形的缺点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1-7所示，一种温室可旋转采光屋面，包括：前屋面、后屋面和驱动结构；所述后屋面为支撑结构，所述后屋面支撑所述前屋面，所述驱动结构，用于驱动所述前屋面转动。
所述前屋面由若干个平行设置的叶板1组成，所述叶板1的背面沿竖直方向均匀设置有多个第一齿轮4，所述第一齿轮4一端为平面，与所述叶板1垂直固定连接，另一端均匀分布有轮齿；所述第一齿轮4嵌套在支撑杆5上，所述第一齿轮4以所述支撑杆5为轴进行旋转，从而带动所述叶板1转动；
所述叶板1的左右两端设置有卡簧卡槽3，所述卡簧卡槽3里固定有塑料膜2，所述塑料膜2的两端分别固定在两个所述叶板1相邻的所述卡簧卡槽3上，所述塑料膜2的宽度与所述叶板1的长度相同，当所述叶板1转动时，所述塑料膜2的长度发生变化，所述塑料膜2全面覆盖所述叶板1之间的缝隙。
所述驱动结构包括推杆6、减速电机9和驱动杆10；
所述减速电机9设置在所述驱动杆10上，所述减速电机9带动所述驱动杆10旋转；
所述驱动杆10与所述推杆6之间通过第二齿轮7和第二齿条12连接，所述驱动杆10推动所述推杆6沿东西方向移动；所述推杆6上设置有若干第一齿条8，分别与所述第一齿轮4一一对应，所述推杆6沿东西方向移动，通过所述第一齿条8带动所述第一齿轮4旋转。
所述前屋面朝向南面，所述前屋面与水平面的夹角为26度。
所述叶板1的宽度为30-40cm。
所述叶板1背面均匀设置有3个第一齿轮4。
所述叶板1为PC板；所述叶板的1上下两端设置有缓冲带11，所述缓冲带11为塑料膜。
所述叶板1的竖向中线与所述支撑杆5平行。
所述第二齿条12设置在所述推杆6上，所述第二齿轮7设置在所述驱动杆上10。
实施例2
一种温室可旋转采光屋面的控制方法，所述控制方法包括：
获取太阳相对于温室可旋转采光屋面的方位；
根据所述方位确定叶板的旋转方向和旋转角度；
根据所述旋转方向设置减速电机9的转向；
根据所述旋转角度设置所述减速电机9的转动时间；
启动所述减速电机9，所述减速电机9带动所述驱动杆10旋转，所述驱动杆10通过第二齿轮7和第二齿条12带动推杆6移动，所述推杆6通过第一齿条8带动第一齿轮4以支撑杆5为轴心旋转，所述第一齿轮4带动叶板1旋转，设置在卡簧卡槽3里的塑料膜2覆盖相邻所述叶1板之间的缝隙。
如图3和6所示，在上午的时候，太阳在东边，减速电机9带动驱动杆10旋转推杆6向西移动，从而带动第一齿轮4以支撑杆5为轴心向东旋转，第一齿轮4带动叶板1向东旋转，采光屋面向东旋转，使采光屋面与太阳光的入射光线垂直，增加透光率。
如图4和7所示，在下午的时候，太阳在西边，减速电机9带动驱动杆10旋转推杆6向东移动，从而带动第一齿轮4以支撑杆5为轴心向西旋转，第一齿轮4带动叶板1向西旋转，采光屋面向西旋转，使采光屋面与太阳光的入射光线垂直，增加透光率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种温室可旋转采光屋面，其特征在于，包括：前屋面和后屋面；所述后屋面为支撑结构，所述后屋面支撑所述前屋面；
所述前屋面由若干个平行设置的叶板组成，所述叶板的背面沿竖直方向均匀设置有多个第一齿轮，所述第一齿轮一端为平面，与所述叶板垂直固定连接，另一端均匀分布有轮齿；所述第一齿轮嵌套在支撑杆上，所述第一齿轮以所述支撑杆为轴进行旋转，从而带动所述叶板转动；
所述叶板的左右两端设置有卡簧卡槽，所述卡簧卡槽里固定有塑料膜，所述塑料膜的两端分别固定在两个所述叶板相邻的所述卡簧卡槽上，所述塑料膜的宽度与所述叶板的长度相同，当所述叶板转动时，所述塑料膜的长度发生变化，所述塑料膜全面覆盖所述叶板之间的缝隙；
所述采光屋面还包括：驱动结构，用于驱动所述前屋面转动；所述驱动结构包括推杆、驱动杆和减速电机；所述减速电机设置在所述驱动杆上，所述减速电机带动所述驱动杆旋转；所述驱动杆与所述推杆之间通过第二齿轮和第二齿条连接，所述驱动杆推动所述推杆沿东西方向移动；所述推杆上设置有若干第一齿条，分别与所述第一齿轮一一对应，所述推杆沿东西方向移动，通过所述第一齿条带动所述第一齿轮旋转；
在上午的时候，太阳在东边，减速电机带动驱动杆旋转推杆向西移动，从而带动第一齿轮以支撑杆为轴心向东旋转，第一齿轮带动叶板向东旋转，采光屋面向东旋转，使采光屋面与太阳光的入射光线垂直，增加透光率；
在下午的时候，太阳在西边，减速电机带动驱动杆旋转推杆向东移动，从而带动第一齿轮以支撑杆为轴心向西旋转，第一齿轮带动叶板向西旋转，采光屋面向西旋转，使采光屋面与太阳光的入射光线垂直，增加透光率；
根据当地太阳高度角的变化逐日逐时对采光屋面的叶板角度进行调节，不仅延长了光照时间，还在一定程度上增加了透光率，优化了温室结构，较大程度地高效利用太阳能改善温室内植物生长环境，能普遍适用于各种地形环境。
2.根据权利要求1所述的温室可旋转采光屋面，其特征在于，所述前屋面朝向南面。
3.根据权利要求1所述的温室可旋转采光屋面，其特征在于，所述前屋面与水平面的夹角为26度。
4.根据权利要求1所述的温室可旋转采光屋面，其特征在于，所述叶板的宽度为30-40cm。
5.根据权利要求1所述的温室可旋转采光屋面，其特征在于，所述叶板背面均匀设置有3个第一齿轮。
6.根据权利要求1所述的温室可旋转采光屋面，其特征在于，所述叶板为PC板，所述叶板的上下两端设置有缓冲带。
7.根据权利要求1所述的温室可旋转采光屋面，其特征在于，所述叶板的竖向中线与所述支撑杆平行。
8.根据权利要求1所述的温室可旋转采光屋面，其特征在于，所述第二齿条设置在所述推杆上，所述第二齿轮设置在所述驱动杆上。
9.一种温室可旋转采光屋面的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1至权利要求8任一项所述的温室可旋转采光屋面，所述控制方法包括：
获取太阳相对于温室可旋转采光屋面的方位；
根据所述方位确定叶板的旋转方向和旋转角度；
根据所述旋转方向设置减速电机的转向；
根据所述旋转角度设置所述减速电机的转动时间；
启动所述减速电机，所述减速电机带动所述驱动杆旋转，所述驱动杆通过第二齿轮和第二齿条带动推杆移动，所述推杆通过第一齿条带动第一齿轮以支撑杆为轴心旋转，所述第一齿轮带动叶板旋转，设置在卡簧卡槽里的塑料膜覆盖相邻所述叶板之间的缝隙；
所述采光屋面还包括：驱动结构，用于驱动所述前屋面转动；所述驱动结构包括推杆、驱动杆和减速电机；所述减速电机设置在所述驱动杆上，所述减速电机带动所述驱动杆旋转；所述驱动杆与所述推杆之间通过第二齿轮和第二齿条连接，所述驱动杆推动所述推杆沿东西方向移动；所述推杆上设置有若干第一齿条，分别与所述第一齿轮一一对应，所述推杆沿东西方向移动，通过所述第一齿条带动所述第一齿轮旋转；
在上午的时候，太阳在东边，减速电机带动驱动杆旋转推杆向西移动，从而带动第一齿轮以支撑杆为轴心向东旋转，第一齿轮带动叶板向东旋转，采光屋面向东旋转，使采光屋面与太阳光的入射光线垂直，增加透光率；
在下午的时候，太阳在西边，减速电机带动驱动杆旋转推杆向东移动，从而带动第一齿轮以支撑杆为轴心向西旋转，第一齿轮带动叶板向西旋转，采光屋面向西旋转，使采光屋面与太阳光的入射光线垂直，增加透光率；
根据当地太阳高度角的变化逐日逐时对采光屋面的叶板角度进行调节，不仅延长了光照时间，还在一定程度上增加了透光率，优化了温室结构，较大程度地高效利用太阳能改善温室内植物生长环境，能普遍适用于各种地形环境。
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