CN108651097A - 一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法 - Google Patents
一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108651097A CN108651097A CN201810469646.2A CN201810469646A CN108651097A CN 108651097 A CN108651097 A CN 108651097A CN 201810469646 A CN201810469646 A CN 201810469646A CN 108651097 A CN108651097 A CN 108651097A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- energy
- working medium
- solenoid valve
- water
- 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
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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/22—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus producing heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/28—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being a pump or a compressor
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法,可对大棚内的温度进行自动调节,提供农作物所需热量,并提供电能以满足植物生长过程中对采光的需求。本发明采用风力搅拌致热、风力提水和风力发电三者相结合的方式,提高了风力资源的利用率,并提出性能更加优异的搅拌致热工质。利用风力机收集风能,通过搅拌液态工质致热的方式将动能转化为工质的内能,通过风力提水将动能转化为蓄热工质的势能,并提供工质循环的动能,通过风力发电为夜间补光蓄电。本发明以风力致热为主,通过传动机构对三种风能利用形式进行合理的分配,白天大棚供热需求不高时主要进行蓄热和发电,夜间利用风力致热,并释放存储的热能进行补热、释放电能进行补光。
Description
技术领域
本发明属于风能洁净利用技术领域,特别涉及风能向热能的转化,风力提水的利用以及风力发电蓄电的利用,具体涉及一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法。
背景技术
资源环境问题一直都是制约社会发展的重要问题,如今在世界能源结构中占主要地位的还是化石能源,在我国尤其是这样。在能源消耗剧增、环境问题迫在眉睫的今天,必须尽可能地开发中国丰富的水能、太阳能、风能等新能源与可再生能源,这样才能实现可持续发展。
目前,国内对风能的研究主要集中在风力发电上,其次是风力提水,风力致热的研究不多,国外有关风力致热的较详细原理及技术报道也较少。目前已知的对于风力致热概况的描述包括:1.风力致热的风能利用率高,对风质要求低;2.风况变化的适应性强,蓄能问题也便于解决;3.风力致热装置结构比较简单,且容易满足风力机对负荷的最佳匹配要求。国内研究风力致热的方式主要有液体搅拌致热、液体挤压致热、固体摩擦致热和涡电流法致热四种致热方式。其中研究较多的是液体搅拌致热和液体挤压致热。目前国内主要有西安交通大学、中国农业大学和沈阳工业大学三所高校对风力致热技术进行研究。目前的研究集中于各种致热方式的机理、功率吸收的影响因素及提高致热效率的办法。而致热工质的选择和应用于具体场所的研究很少。
在北方地区由于天气寒冷,温室大棚中的植物生长和存活需要另外供暖。传统大棚供热的方式除了基本的保温措施意外,基本采用燃煤热水锅炉或者热泵供暖,其中燃煤不仅对环境不友好,而且这种方式属于高品位的化学能直接转化为最低品位的热能,是十分浪费能源的,而热泵供暖的设备和用电成本又比较昂贵。文献显示风力发电的能量转换效率最高为35%,风力提水最高为21%,而风力致热最高可达40%多,风力搅拌致热是所有风能利用装置中能量转换效率最高的一种风能利用形式。
同时,光照与作物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能,充分发挥植物光合作用的潜力,将直接关系到农业生产的效益。近年来由于市场需求的推动,普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等,由于冬春两季日照时间短,作物生长缓慢,产量低,因此急需进行补光。中国北方大部分地处亚洲东部,属温带季风型气候。在冬春季节受西伯利亚冷空气南下的影响,有时由于冷暖气流的交汇融合而形成雨雪。出现少则1~3天的低温寡照,多则7至8天连阴寡照天气。据近50年来北京地区资料统计,这种长期连阴寡照的天气出现几率为20%左右,近10年来为40%,近3年出现2次,为60%以上。这就是说北京冬春连阴寡照灾害呈日趋严重之势,已成为冬春季保护地生产的重大灾害性天气。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法。
为实现上述目的,本发明采用以下方案来实现:
一种用于农业大棚的风能综合供能装置,包括风力提水循环装置、温度控制部件和用于搅拌工质的风力搅拌致热装置;风力提水循环装置经温度控制部件与风力搅拌致热装置相连;
风力搅拌致热装置包括搅拌桶,搅拌桶内壁上布置有多块阻流板,搅拌桶内壁上还设置有穿过每个阻流板的桶内盘管;搅拌桶内设置有搅拌轴,搅拌轴底端设置有搅拌叶片,搅拌叶片连接有风力机;搅拌轴上设置有第一齿轮箱;
风力提水循环装置包括水泵、第二齿轮箱、第三齿轮箱和散热器,第二齿轮箱设置在第一齿轮箱一侧,并且第二齿轮箱与第一齿轮箱相连,第二齿轮箱与第三齿轮箱相连,第三齿轮箱与水泵相连;水泵入口与散热器出口相连,水泵出口与桶内盘管入口相连。
本发明进一步的改进在于,温度控制部件包括蓄热水箱、第一电磁阀和第二电磁阀;桶内盘管出口与蓄热水箱入口相连,蓄热水箱的出口与水泵的入口之间设置第一电磁阀,散热器的入口处设置第二电磁阀,蓄热水箱出口分为两路,一路经第一电磁阀与水泵入口相连,另一路经第二电磁阀和散热器与水泵入口相连。
本发明进一步的改进在于,蓄热水箱的高度高于水泵和散热器的高度;蓄热水箱由保温材料包裹。
本发明进一步的改进在于,搅拌轴上还设置有第四齿轮箱,风力发电照明装置包括小型发电机,小型发电机与第四齿轮箱相连。
本发明进一步的改进在于,第一齿轮箱、第二齿轮箱、第三齿轮箱与第四齿轮箱的传动比均为1:(1~10)。
本发明进一步的改进在于,小型发电机还连接有整流器,整流器与蓄电池相连,蓄电池与补光灯相连。
一种用于农业大棚的风能综合供能装置的供能方法,风力机带动搅拌叶片搅拌搅拌桶内工质,通过工质微团之间、工质与搅拌桶内壁之间以及工质与阻流板之间的摩擦产生热量使工质升温;通过水泵将循环流体经桶内盘管送至蓄热水箱,然后流经第一电磁阀送回水泵,从而使蓄热水箱升温,实现蓄热;蓄热水箱中的循环流体流经第二电磁阀进入散热器,在散热器中换热后流回水泵,实现供热。
本发明进一步的改进在于,第一电磁阀和第二电磁阀的开合通过控制开关进行控制,控制开关为继电器、温控开关、单刀双掷开关或时间继电器;当控制开关为继电器时,继电器连接有温度传感器,当棚内温度高于设定温度时,温度传感器控制继电器使得电路中第一电磁阀通电开启,第二电磁阀闭合;当棚内温度低于设定温度时,温度传感器控制继电器使得电路中第二电磁阀通电开启,第一电磁阀闭合。
本发明进一步的改进在于,搅拌轴带动小型发电机发电,实现供电;
循环流体为丙二醇水溶液、乙二醇水溶液或氯化钙溶液;
工质为油类物质或有机物与水的混合物;当工质为有机物与水的混合物时,按质量百分数计,包括60~100%的有机物与0~40%的水。
本发明进一步的改进在于,有机物为丙二醇、乙二醇、二甘醇、丙三醇中的一种或多种;当有机物为丙三醇时,按质量百分数计,工质包括0~60%的水和40~100%的丙三醇;当有机物为乙二醇时,工质包括0~44%的水和56~100%的乙二醇;当有机物为丙二醇时,工质包括0~40%的水和60~100%的丙二醇;当有机物为二甘醇时,按质量百分数计,工质包括0~40%的水和60~100%的二甘醇。
与现有的技术相比,本发明具有以下有益效果:通过风力机,利用清洁能源风能对大棚进行供热和供电,避免了燃煤供热造成的污染,节省了电力线路铺设费用和电费。通过对风力致热、风力提水和风力发电多种形式的综合利用,提高了风力资源的利用率。通过蓄热和蓄电,解决了大棚白天和夜间能量需求的平衡问题。通过风力搅拌致热装置能够对搅拌桶内的工质搅拌,进行加热,再通过将产生的热量存储在蓄热水箱中,实现蓄热的目的。通过设置散热器,可以将蓄热水箱存储的热量进行释放,对棚内进行加热。本发明经将风力提水、风力发电通过变速传动结构与风力致热进行结合,并设有蓄热水箱、蓄电池,以便在风速过大时储存风能,用于风速过小时使用。本装置将三种风能利用方式结合,其对风能的利用率大于现有的风力搅拌致热装置对风能的利用率,预计最大可达55%。
进一步的,本发明采用风力发电的方式为补光灯提供电源,给农作物补光。
本发明能够在不同温度条件下可变地提供农作物所需热量,并满足农作物生长过程中的采光需要。该方法致热效果非常好,且可以根据不同农作物的生长适宜温度或者根据某种农作物不同时期所需要的温度进行调节产热和蓄热的分配,根据气候的不同进行光照时间的分配。该方法同时将风力致热、风力提水和风力发电结合使用,可以有效的提高风能的利用效率。
进一步的,本发明中选用油类物质或有机物与水的混合物作为工质,提高了风力致热的适用范围、致热效率和蓄能温度。
进一步的,通过设置控制开关实现对第一电磁阀和第二电磁阀的控制,使得本发明的方法能够根据棚内温度自动调节,无需人工操作。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为本发明的风力搅拌致热装置示意图。其中,(a)为主视图,(b)为俯视图。
图3为基于温度传感器的温控电路。
图4为基于温控开关的温控电路。
图5为基于单刀双掷开关的温控电路。
图6为基于时间继电器的温控电路。
图7实施例1的大棚内外温度日变化曲线。
图8实施例2的大棚内外温度日变化曲线。
图9实施例3的大棚内外温度日变化曲线。
图中,1为风力机,2为第一齿轮箱,3为第二齿轮箱,4为第三齿轮箱,5为搅拌桶,6为搅拌叶片,7为水泵,8为第一电磁阀,9为第二电磁阀,10为散热器,11为蓄热水箱,12为搅拌轴,13为整流器,14为蓄热电池,15为小型发电机,16为补光灯,18为阻流板,17为第四齿轮箱,19为桶内盘管,20为温度传感器,21为继电器,22为温控开关,23为单刀双掷开关,24为时间继电器,25为大棚。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明的图7~图9中,阀1为第一电磁阀8,阀2为第二电磁阀9。
参见图1,本发明的用于农业大棚的风能综合供能装置,包括风力提水循环装置、温度控制部件和用于搅拌工质的风力搅拌致热装置;风力提水循环装置经温度控制部件与风力搅拌致热装置;
参见图2,包括风力提水循环装置、温度控制部件和用于搅拌工质的风力搅拌致热装置;风力提水循环装置经温度控制部件与风力搅拌致热装置相连;
风力搅拌致热装置包括搅拌桶5,搅拌桶5内壁上布置有多块阻流板18,搅拌桶5内壁上还设置有穿过每个阻流板18的桶内盘管19;搅拌桶5内设置有搅拌轴12,搅拌轴底端设置有搅拌叶片6,搅拌叶片6连接有风力机1,搅拌轴12上设置有第一齿轮箱2和第四齿轮箱17;
风力提水循环装置包括水泵7、第二齿轮箱3、第三齿轮箱4和散热器10,第二齿轮箱3设置在第一齿轮箱2一侧,并且第二齿轮箱3通过水平转轴与第一齿轮箱2相连,第二齿轮箱3与第三齿轮箱4通过竖直转轴相连,第三齿轮箱4与水泵7相连;水泵7入口与散热器10出口相连,水泵7出口与桶内盘管19入口相连。
温度控制部件包括蓄热水箱11、第一电磁阀8和第二电磁阀9,桶内盘管19出口与蓄热水箱11入口相连,蓄热水箱11的出口与水泵7的入口之间设置第一电磁阀8,散热器10的入口处设置第二电磁阀9,蓄热水箱11出口分为两路,一路经第一电磁阀8与水泵7入口相连,另一路经第二电磁阀9和散热器10与水泵7入口相连。蓄热水箱11的高度高于水泵7和散热器10的高度,并且蓄热水箱11由保温材料包裹。
风力发电和风力提水的转速高于风力搅拌致热的转速,四个齿轮箱的传动比均为1:(1~10)。
风力发电照明装置包括小型发电机15,小型发电机15与第四齿轮箱17相连,小型发电机15还连接有整流器13,整流器13与蓄电池14相连,蓄电池14与补光灯16相连。
基于上述用于农业大棚的风能综合供能装置的供能方法,风力机1带动搅拌叶片6搅拌搅拌桶5内工质,通过工质微团之间、工质与搅拌桶5内壁之间以及工质与阻流板18之间的摩擦产生热量使工质升温;通过水泵7将循环流体经桶内盘管9送至蓄热水箱11,然后流经第一电磁阀8送回水泵7,从而使蓄热水箱11升温,实现蓄热;蓄热水箱11中的循环流体流经第二电磁阀9进入散热器10,在散热器10中换热后流回水泵7,实现供热。搅拌轴12带动小型发电机15发电,实现供电。
本发明中循环流体为丙二醇水溶液、乙二醇水溶液或氯化钙溶液;
本发明中工质为油类物质或有机物与水的混合物;当工质为有机物与水的混合物时,按质量百分数计,包括60~100%的有机物与0~40%的水。有机物为丙二醇、乙二醇、二甘醇、丙三醇中的一种或多种;当有机物为丙三醇时,按质量百分数计,工质包括0~60%的水和40~100%的丙三醇;当有机物为乙二醇时,工质包括0~44%的水和56~100%的乙二醇;当有机物为丙二醇时,工质包括0~40%的水和60~100%的丙二醇;当有机物为二甘醇时,按质量百分数计,工质包括0~40%的水和60~100%的二甘醇
参见图3~图6,第一电磁阀8和第二电磁阀9的开合通过控制开关进行控制,控制开关为温控开关22、单刀双掷开关23、时间继电器24或继电器21。当控制开关为继电器21时,继电器21连接有温度传感器20,当温度高于设定温度时,温度传感器20控制继电器21使得电路中第一电磁阀8通电开启,第二电磁阀9闭合;当温度低于设定温度时,温度传感器20控制继电器21使得电路中第二电磁阀9通电开启,第一电磁阀8闭合,开始对大棚25内进行热量的传递;
本发明中水泵7出口与桶内盘管19入口相连,桶内盘管19出口与蓄热水箱11入口相连,蓄热水箱11出口分为两路,一路经第二电磁阀8与水泵入口相连,另一路经第二电磁阀9与散热器10入口相连,散热器10出口与水泵7入口相连,可见,当蓄热水箱11的循环流体流入与水泵7时,水泵7、桶内盘管19与蓄热水箱11形成一条循环管路。当蓄热水箱11中的循环流体流入散热器10时,水泵7、桶内盘管19、蓄热水箱11与蓄热箱10形成一条循环管路,两条循环管路交替工作,不同时通流。其中一条管路不经过散热器10,循环流体由蓄热水箱11引出,通过桶内盘管19与搅拌桶5内搅拌的工质换热,换热后流入蓄热水箱11,该管路对应的工况为:当棚内温度较高对于供热需求不大时,给蓄热水箱11内的水加热并储存热量。另一条管路经过散热器10,循环流体由蓄热水箱11引出,经散热器10对棚内散热,散热后的循环水流经桶内盘管19进行加热,加热后流入蓄热水箱1111,该管路对应的工况为:当大棚温度较低对供热需求较大时,让已经储存了一定热量的循环流体流经散热器10,向棚内散热,达到供暖的目的。
本发明中红由温度传感器20控制的第一电磁阀8、第二电磁阀9分别控制两条循环管路的通流与否,当温度高于设定温度时,温度传感器20控制继电器21使得电路中第一电磁阀8通电开启,第二电磁阀9闭合;当温度低于设定温度时,温度传感器20控制继电器21使得电路中第二电磁阀9通电开启,第一电磁阀8闭合,开始对大棚内进行热量的传递;除温度传感器20外,可以使用温控开关22感应大棚内温度变化,控制第一电磁阀8与第的电磁阀9的开闭;或者使用单刀双掷开关23,在必要时人为操纵第一电磁阀8与第的电磁阀9的开闭,使系统控制达到满足用户个体具体要求的目的;或者使用时间继电器24,根据时间信号调整第一电磁阀8与第的电磁阀9的开闭,达到控制的目的。
本发明中风力机1通过第二齿轮箱3、第四齿轮箱17及转轴带动小型发电机15发电经整流器13整流,将交流电转换为直流电给蓄电池14充电,蓄电池14在光照不充足时给棚内补光灯16供电,用于农作物补光。
下面通过具体实施例进行说明。
实施例1
温室规格为长10米,跨度5米,平均高约2米,考虑围护结构传热损失、冷风渗透热损失、地面传热损失,室外平均温度5℃,室内温度维持在10-20℃,室内平均温度15℃,保温所需总热负荷为2538.33W。
使用额定功率为2200W的风力机1(额定风量下捕捉风能2200W)。
搅拌工质按质量百分数计,包括95%的乙二醇和5%的水,其冰点为-19.4℃,选择溶液配比的原理在于,在保证溶液冰点低于当地最低温度的前提下尽可能提高溶液的粘度,以提高风力搅拌致热的效果。搅拌轴的最适搅拌转速约600rpm。
结合蓄热水箱11,风力搅拌致热装置的平均功率为980W。
棚内需布置3台本装置,考虑到蓄热电池和小型发电机15成本,只在一台装置上布置满足大棚补光灯16电能需求的风力发电设备,即其中两台装置无小型发电机15,一台装置含有小型发电机15。
水泵7扬程1m,泵叶轮转速560rpm,跟据风力机1的最适搅拌转速和泵叶轮转速确定第一齿轮箱2的传动比为1:1,输出功率为12W。散热器10内水流速为0.75m/s。
根据大棚占地面积,每平方米需求的补光灯16输出功率为2~5W,本实施例中按每平方米4W计算小型发电机15参数。大棚占地面积50㎡,选用小型发电机15转子额定转速为210rpm,第三齿轮箱4传动比为3:1,蓄热电池14容量为34Ah,输出功率200W。
本实施例中风能的总利用率为48.1%。
本实施例大棚内外温度变化曲线见图7,可见,本发明能够满足农作物生长所需的温度要求。
实施例2
温室规格为长12米,跨度4米,平均高约2米,考虑围护结构传热损失、冷风渗透热损失、地面传热损失,室外平均温度0℃,室内温度维持在10-20℃,室内平均温度15℃,保温所需总热负荷为3807.5W。
使用额定功率为3400W的风力机1。
搅拌工质按质量百分数计,包括80%的丙三醇和20%的水,其冰点为-19.2℃。丙三醇与选用的其他工质相比,其优势在于具有更大的粘度,其劣势在于相同质量分数下,丙三醇溶液的冰点比其他工质溶液的冰点高,室外温度较低的环境下只能降低溶液质量分数以防冻。搅拌轴的最适搅拌转速约900rpm。
结合蓄热水箱,风力搅拌致热平均功率为1530W。
棚内需布置3台本装置,其中两台装置无小型发电机,一台装置含有小型发电机。
水泵7扬程2.6m,泵叶轮转速900rpm,跟据风力机1的最适搅拌转速和泵叶轮转速确定第一齿轮箱2的传动比为1:1,输出功率为34W。散热器10内水流速为1.2m/s。
选用小型风力发电机15转子额定转速为210rpm,第三齿轮箱4传动比为3:1,蓄电池容量为34Ah,输出功率200W。
本实施例中风能的总利用率为48.0%。
本实施例大棚内外温度变化曲线见图8,可见,本发明能够满足农作物生长所需的温度要求。
实施例3
温室规格为长10米,跨度10米,平均高约2米,考虑围护结构传热损失、冷风渗透热损失、地面传热损失,室外平均温度-5℃,室内温度维持在10-15℃,室内平均温度12℃,保温所需总热负荷为4315W。
使用额定功率为2700W的风力机1。
工质按质量百分数计,包括95%的丙二醇和5%的水,其冰点为-19.4℃。丙二醇和乙二醇的优势在于防冻,即较高的浓度下也能维持较低的冰点,相同温度下丙二醇的粘度高于乙二醇。搅拌轴的最适搅拌转速约1200rpm。
结合蓄热水箱11,风力搅拌致热装置的平均功率为1200W。
棚内需布置4台本装置,即其中两台装置无小型发电机,两台装置含有小型发电机。
水泵7扬程2m,泵叶轮转速790rpm,跟据风力机的最适搅拌转速和泵叶轮转速确定第一齿轮箱2的传动比为1.5:1,输出功率为35W。散热器10内水流速为1.5m/s。
大棚占地面积100㎡,选用小型风力发电机转子额定转速为265rpm,第四齿轮箱4传动比为4.5:1,蓄电池14容量为68Ah,输出功率400W。
本实施例中风能的总利用率为53.1%。
本实施例大棚内外温度变化曲线见图9,可见,本发明能够满足农作物生长所需的温度要求。
本发明可对大棚内的温度进行自动调节,提供农作物所需热量,并提供电能以满足植物生长过程中对采光的需求。本发明采用风力搅拌致热、风力提水和风力发电三者相结合的方式,提高了风力资源的利用率,并提出性能更加优异的搅拌致热工质。利用风力机收集风能,通过搅拌液态工质致热的方式将动能转化为工质的内能,通过风力提水将动能转化为蓄热工质的势能,并提供工质循环的动能,通过风力发电为夜间补光蓄电。本发明以风力致热为主,通过传动机构对三种风能利用形式进行合理的分配,白天大棚供热需求不高时主要进行蓄热和发电,夜间利用风力致热,并释放存储的热能进行补热、释放电能进行补光。
Claims (10)
1.一种用于农业大棚的风能综合供能装置,其特征在于,包括风力提水循环装置、温度控制部件和用于搅拌工质的风力搅拌致热装置;风力提水循环装置经温度控制部件与风力搅拌致热装置相连;
风力搅拌致热装置包括搅拌桶(5),搅拌桶(5)内壁上布置有多块阻流板(18),搅拌桶(5)内壁上还设置有穿过每个阻流板(18)的桶内盘管(19);搅拌桶(5)内设置有搅拌轴(12),搅拌轴底端设置有搅拌叶片(6),搅拌叶片(6)连接有风力机(1);搅拌轴(12)上设置有第一齿轮箱(2);
风力提水循环装置包括水泵(7)、第二齿轮箱(3)、第三齿轮箱(4)和散热器(10),第二齿轮箱(3)设置在第一齿轮箱(2)一侧,并且第二齿轮箱(3)与第一齿轮箱(2)相连,第二齿轮箱(3)与第三齿轮箱(4)相连,第三齿轮箱(4)与水泵(7)相连;水泵(7)入口与散热器(10)出口相连,水泵(7)出口与桶内盘管(19)入口相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚的风能综合供能装置,其特征在于,温度控制部件包括蓄热水箱(11)、第一电磁阀(8)和第二电磁阀(9);桶内盘管(19)出口与蓄热水箱(11)入口相连,蓄热水箱(11)的出口与水泵(7)的入口之间设置第一电磁阀(8),散热器(10)的入口处设置第二电磁阀(9),蓄热水箱(11)出口分为两路,一路经第一电磁阀(8)与水泵(7)入口相连,另一路经第二电磁阀(9)和散热器(10)与水泵(7)入口相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于农业大棚的风能综合供能装置,其特征在于,蓄热水箱(11)的高度高于水泵(7)和散热器(10)的高度;蓄热水箱(11)由保温材料包裹。
4.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚的风能综合供能装置,其特征在于,搅拌轴(12)上还设置有第四齿轮箱(17),风力发电照明装置包括小型发电机(15),小型发电机(15)与第四齿轮箱(17)相连。
5.根据权利要求4所述的一种用于农业大棚的风能综合供能装置,其特征在于,第一齿轮箱(2)、第二齿轮箱(3)、第三齿轮箱(4)与第四齿轮箱(17)的传动比均为1:(1~10)。
6.根据权利要求5所述的一种用于农业大棚的风能综合供能装置,其特征在于,小型发电机(15)还连接有整流器(13),整流器(13)与蓄电池(14)相连,蓄电池(14)与补光灯(16)相连。
7.一种基于权利要求2所述的用于农业大棚的风能综合供能装置的供能方法,其特征在于,风力机(1)带动搅拌叶片(6)搅拌搅拌桶(5)内工质,通过工质微团之间、工质与搅拌桶(5)内壁之间以及工质与阻流板(18)之间的摩擦产生热量使工质升温;通过水泵(7)将循环流体经桶内盘管(9)送至蓄热水箱(11),然后流经第一电磁阀(8)送回水泵(7),从而使蓄热水箱(11)升温,实现蓄热;蓄热水箱(11)中的循环流体流经第二电磁阀(9)进入散热器(10),在散热器(10)中换热后流回水泵(7),实现供热。
8.根据权利要求7所述的用于农业大棚的风能综合供能方法,其特征在于,第一电磁阀(8)和第二电磁阀(9)的开合通过控制开关进行控制,控制开关为继电器(21)、温控开关(22)、单刀双掷开关(23)或时间继电器(24);当控制开关为继电器(21)时,继电器(21)连接有温度传感器(20),当棚内温度高于设定温度时,温度传感器(20)控制继电器(21)使得电路中第一电磁阀(8)通电开启,第二电磁阀(9)闭合;当棚内温度低于设定温度时,温度传感器(20)控制继电器(21)使得电路中第二电磁阀(9)通电开启,第一电磁阀(8)闭合。
9.根据权利要求7所述的用于农业大棚的风能综合供能方法,其特征在于,搅拌轴(12)带动小型发电机(15)发电,实现供电;
循环流体为丙二醇水溶液、乙二醇水溶液或氯化钙溶液;
工质为油类物质或有机物与水的混合物;当工质为有机物与水的混合物时,按质量百分数计,包括60-100%的有机物与0-40%的水。
10.根据权利要求9所述的用于农业大棚的风能综合供能方法,其特征在于,有机物为丙二醇、乙二醇、二甘醇、丙三醇中的一种或多种;当有机物为丙三醇时,按质量百分数计,工质包括0~60%的水和40~100%的丙三醇;当有机物为乙二醇时,工质包括0~44%的水和56~100%的乙二醇;当有机物为丙二醇时,工质包括0~40%的水和60~100%的丙二醇;当有机物为二甘醇时,按质量百分数计,工质包括0~40%的水和60~100%的二甘醇。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810469646.2A CN108651097B (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810469646.2A CN108651097B (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108651097A true CN108651097A (zh) | 2018-10-16 |
CN108651097B CN108651097B (zh) | 2019-12-24 |
Family
ID=63779868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810469646.2A Active CN108651097B (zh) | 2018-05-16 | 2018-05-16 | 一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108651097B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110056477A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-07-26 | 国家能源大规模物理储能技术(毕节)研发中心 | 风能太阳能高效利用装置 |
CN111102133A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-05 | 上海电力大学 | 一种日光温室大棚风力致热储能装置 |
CN111608855A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-09-01 | 东北农业大学 | 垂直轴风力机直驱螺旋线叶片轮轴升温蓄热系统 |
CN112471063A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-12 | 贵州省水产研究所 | 一种工厂化养殖尾水循环利用方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103776197A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-05-07 | 沈阳工业大学 | 基于风能致热的室内温度综合调节系统及方法 |
CN203605494U (zh) * | 2013-10-12 | 2014-05-21 | 济南大学 | 风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统 |
CN106888859A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-27 | 金寨胜达农业科技有限公司 | 一种智能花卉暖房 |
CN107494061A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-22 | 东莞市智配机电科技有限公司 | 一种新能源温室 |
-
2018
- 2018-05-16 CN CN201810469646.2A patent/CN108651097B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203605494U (zh) * | 2013-10-12 | 2014-05-21 | 济南大学 | 风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统 |
CN103776197A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-05-07 | 沈阳工业大学 | 基于风能致热的室内温度综合调节系统及方法 |
CN106888859A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-27 | 金寨胜达农业科技有限公司 | 一种智能花卉暖房 |
CN107494061A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-22 | 东莞市智配机电科技有限公司 | 一种新能源温室 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110056477A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-07-26 | 国家能源大规模物理储能技术(毕节)研发中心 | 风能太阳能高效利用装置 |
CN111102133A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-05 | 上海电力大学 | 一种日光温室大棚风力致热储能装置 |
CN111608855A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-09-01 | 东北农业大学 | 垂直轴风力机直驱螺旋线叶片轮轴升温蓄热系统 |
CN112471063A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-12 | 贵州省水产研究所 | 一种工厂化养殖尾水循环利用方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108651097B (zh) | 2019-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN202532727U (zh) | 一种低能耗住宅太阳能复合利用装置 | |
CN104633980B (zh) | 太阳能‑地能互补风能热泵系统 | |
CN108651097A (zh) | 一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法 | |
CN100410588C (zh) | 太阳能风能热、电综合利用热水及采暖系统 | |
CN201866994U (zh) | 太阳能-空气-地能多源双机热泵供热空调复合系统 | |
CN105276833B (zh) | 一种太阳能热水系统和热泵制热制冷系统及其方法 | |
CN202722285U (zh) | 一种水产养殖大棚供热供暖装置 | |
CN106352387A (zh) | 混合能源采暖制冷系统 | |
CN201429154Y (zh) | 太阳能热泵热水器热水系统 | |
CN101738002A (zh) | 一种太阳能复合地源热泵的能量系统及其应用 | |
CN110307612A (zh) | 一种用于农业温室的综合供能系统和供能方法 | |
CN202419944U (zh) | 搅拌式风力制热太阳能空气源热泵热水器 | |
CN102705931A (zh) | 一种多功能太阳能空调系统 | |
CN110145796A (zh) | 一种太阳能支撑的微能源网 | |
CN202442396U (zh) | 搅拌式风力制热太阳能空气源热泵供暖系统 | |
CN203964413U (zh) | 一种太阳能蓄热供热系统 | |
CN205119519U (zh) | 一种太阳能热水系统和热泵制热制冷系统 | |
CN103629769B (zh) | 太阳能中央空调系统集成装置及换热方法 | |
CN201803522U (zh) | 太阳能、空气能与电网一体化集中供热及制冷系统 | |
CN101963414B (zh) | 太阳能、空气能与电网一体化集中供热及制冷系统 | |
CN104457025B (zh) | 一种适合农村家庭的多能源互补联产装置 | |
CN202141192U (zh) | 一种与太阳能结合的水源热泵热水装置 | |
CN207391430U (zh) | 一种太阳能热电一体化沼气反应器加热装置 | |
CN106051901A (zh) | 取暖系统 | |
CN208475683U (zh) | 一种光热光伏采暖制冷系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |