CN109429823A - 一种大棚种植用太阳能集热保温系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大棚种植用太阳能集热保温系统及其实现方法，系统包括转轮组件、集热管、地源热泵冷水井、中央空调和地源热泵热水井；转轮组件包括转动轮和一个遮阳板；遮阳板的横截面为弧形，集热管设置在遮阳板的弧形的中心位置；遮阳板能围绕集热管转动；实现方法包括收集热能储存热能步骤、利用中央空调对温室大棚进行降温步骤和利用储存的热能对温室大棚进行保温步骤，还包括辅助保温步骤。本发明利用该大棚种植用太阳能集热保温系统和使用放发能够对温室大棚进行夏季遮阳降温同时收集热能并储存热能，冬季释放热能保温，夜晚反射温室内的热量辅助保温的系统，以实现节能环保的目标。

Description

一种大棚种植用太阳能集热保温系统及其实现方法

技术领域

本发明属于温室装备技术领域，尤其涉及一种大棚种植用太阳能集热保温系统及其实现方法。

背景技术

传统的温室大棚夏季遮阳降温和冬季保温是互相分离两个系统，不能互相协同工作，夏季遮阳降温普遍使用黑色遮阳网，塑料材料易老化，成本虽低但不环保。冬季保温多采用烧锅炉暖气加热的方式保温，燃烧热转换效率低，产生空气污染加重雾霾，综合效益不佳。传统的温室大棚夏季遮阳降温普遍使用黑色遮阳网，塑料材料易老化，成本虽低但环保性差。温室大棚顶部阳光不能被利用或收集，导致棚顶的温度较高，热辐射高，降温效果不佳。且黑色遮阳网的收放基本靠人力完成，费时费力，劳动成本高。

发明内容

针对以上缺陷，本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种大棚种植用太阳能集热保温系统，利用该大棚种植用太阳能集热保温系统能够对温室大棚进行夏季遮阳降温同时收集热能并储存热能，冬季释放热能保温，夜晚反射温室内的热量辅助保温的系统，以实现节能环保的目标。

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种大棚种植用太阳能集热保温系统的实现方法，

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种大棚种植用太阳能集热保温系统，包括集热管和与集热管相连通的地源热泵热水井。

作为一种改进，所述大棚种植用太阳能集热保温系统还包括遮阳板，遮阳板的横截面为弧形，集热管设置在所述遮阳板的弧形的中心位置。

作为一种改进，所述遮阳板可以围绕集热管转动。

作为一种改进，所述大棚种植用太阳能集热保温系统包括转轮组件，所述转轮组件包括转动轮和所述遮阳板，转动轮固定安装在所述遮阳板的内侧，转动轮转动时带动遮阳板转动；所述大棚种植用太阳能集热保温系统包括多个并列设置的转轮组件，每个转轮组件内都设有所述集热管，多个所述集热管依次串联设置。

作为一种改进，集热管通过第二管道与地源热泵热水井的出水口相连通，第二管道上设有泵；所述泵和地源热泵热水井的出水口间连接有中央空调。

作为一种改进，所述大棚种植用太阳能集热保温系统还包括地源热泵冷水井和中央空调，地源热泵冷水井的出水口和入水口分别通过第四管道和第五管道与中央空调相连接；

地源热泵热水井的出水口连接有第二管道，第二管道与第三管道均与第一转换阀相连通；中央空调的输入管道与第六管道相连通，第六管道和第四管道均与第一转换阀相连通；中央空调的输出管道与第七管道相连通，第七管道和第五管道之间通过第二转换阀相连通；第二转换阀与泵间连接有第八管道；集热管通过第一管道与地源热泵热水井的进水口相连通。

作为一种改进，所述遮阳板上设有用于遮挡阳光的遮阳部；遮阳部的数量为两个，两个遮阳部分别设置在所述遮阳板的两个侧部；遮阳板为不锈钢板，遮阳板的表面经过镜面抛光处理；所述集热管为金属管；所述集热管贯穿所述转动轮，集热管与转动轮间设有轴承；所述转轮组件包括多个所述转动轮，多个所述转动轮间隔设置在所述遮阳板上；所述转动轮上设有齿轮，齿轮通过同步带与电机传动连接；所述转动轮由两个半圆形轮拼接而成，所述轴承包括两个半环型轴承；半环型轴承包括半圆环的固定架，固定架上设有贯穿的限位孔，限位孔内安装滚珠。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：

一种大棚种植用太阳能集热保温系统的实现方法，包括收集热能储存热能步骤，控制第一转换阀和第二转换阀，使得第二管道和第三管道相连通，第五管道和第七管道相连通；开启系统中的泵和中央空调，温室大棚顶部的太阳光经集热单元的遮阳板反射后汇集于集热管，集热管吸收热量并将热量通过管道内的循环介质经第一管道送至地源热泵热水井，然后循环介质经过第二管道和第三管道回流至集热管，该步骤将集热单元收集的热量储存至地源热泵热水井。

作为一种改进，所述实现方法还包括利用储存的热能对温室大棚进行保温步骤，控制第一转换阀和第二转换阀，使得第二管道和第六管道相连通，第七管道和第八管道相连通；开启泵和中央空调，温室大棚顶部的太阳光经集热单元的遮阳板反射后汇集于集热管，集热管吸收热量并将热量通过管道内的循环介质经第一管道送至地源热泵热水井；循环介质在地源热泵热水井内吸收热量后，经第二管道和第六管道被送至中央空调，并进入中央空调的空气分布回路进行热交换；热交换后较低温度的循环水经第七管道、第八管道和泵回到集热管。

作为一种改进，所述实现方法还包括辅助保温步骤：当温室大棚需要保温时，转动遮阳板，使其弧面向下，遮阳板将反射温室大棚内的热量对温室大棚进行辅助保温。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、利用该大棚种植用太阳能集热保温系统能够对温室大棚进行夏季遮阳降温同时收集热能并储存热能，冬季释放热能保温，夜晚反射温室内的热量辅助保温的系统，以实现节能环保的目标。

2、弧形的遮阳板反射阳光于一线，把光热集中在轴心钢管上，加热管中加入导热介质时，对加热管中的导热介质实现集热，导热介质流动可以带走热量达到降温和即热的目的，热量可以集中并利用；把电动遮阳与集热组和一起，功能综合。

3、遮阳板可以围绕集热管转动，当冬季夜晚，遮阳板调整角度，弧形镜面向下，反射温室内的热量避免流失热量，起到辅助保温的目地。

附图说明

图1是本发明一种大棚种植用太阳能集热保温系统的结构示意图；

图2是图1中集热单元的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2中转轮组件的放大图；

图5是半个转轮组件的结构简图；

图6是集热单元的一种使用状态的示意图；

其中：1-集热管，2-遮阳板，3-遮阳部，4-转动轮，5-轴承，6-齿轮，7-同步带，8-电机，9-固定架，10-限位孔，11-滚珠，12-第一管道，13-第二管道，14-第三管道，15-第四管道，16-第五管道，17-第六管道，18-第七管道，19-第八管道，21-空气能中央空调，22-空气分布回路，23-第一转换阀，24-第二转换阀，25-水泵，26-地源热泵冷水井，27-地源热泵热水井。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发，并不用于限定本发。

实施例1

如图1所示，一种大棚种植用太阳能集热保温系统，包括集热单元和地源热泵热水井27，还包括地源热泵冷水井26和中央空调21。集热单元包括多个并列设置转轮组件和多个相互串联的集热管1。集热管1与地源热泵热水井27相连通。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6共同所示，本实施中集热单元包括五个转轮组件，实际应用中转轮组件和集热管1的数量可以根据使用的具体情况进行确定。每个转轮组件内都设有一个集热管1，多个集热管1依次串联设置。转轮组件包括三个转动轮4和一个遮阳板2。遮阳板2的横截面为弧形，集热管1设置在所述遮阳板2的弧形的中心位置。且遮阳板2的延伸方向与集热管1的延伸方向一致。三个转动轮4固定安装在遮阳板2的内侧，分别安装在遮阳板2的两端和中部。集热管1贯穿转动轮4，集热管1与转动轮4间设有轴承5。转动轮4上设有齿轮6，齿轮6通过同步带7与电机8传动连接。同步带7选用橡胶齿牙皮带。转动轮4转动时带动遮阳板2转动，即遮阳板2可以围绕集热管1转动。

如图2、图3和图4所示，遮阳板2上设有用于遮挡阳光的遮阳部3。遮阳部3的数量为两个，两个遮阳部3分别设置在遮阳板2的两个侧部。遮阳板2为不锈钢板，遮阳板2的表面经过镜面抛光处理；集热管1选用价格经济实用的镀锌不锈钢管。

如图5所示，为了安装方便，转动轮4由两个半圆形轮拼接而成，轴承5包括两个半环型轴承5；半环型轴承5包括半圆环的固定架9，固定架9上设有贯穿的限位孔10，限位孔10内安装滚珠11。使用时将半环型轴承5安装在半圆形轮内形成半圆形轮组件，然后将两个半圆形轮组件从外侧安装在集热管1上，并将两各个半圆形轮组件用螺钉进行固定。然后将遮阳板2安装在半圆形轮组件上并通过螺钉进行固定。

使用时集热管1内灌装导热介质，弧形的遮阳板2反射阳光于一线，把光热集中在轴心钢管上，加热管中加入导热介质时，对加热管中的导热介质实现集热，导热介质流动可以带走热量达到降温和即热的目的。遮阳板2可以围绕集热管1转动，当冬季夜晚，遮阳板2调整角度，弧形镜面向下，反射温室内的热量避免流失热量，起到辅助保温的目地。

如图1所示，集热管1一端通过第一管道12与地源热泵热水井27的进水口相连通，集热管1另一端通过第二管道13与地源热泵热水井27的出水口相连通，第二管道13上设有泵25。泵25和地源热泵热水井27的出水口间连接有中央空调21。地源热泵冷水井26的出水口和入水口分别通过第四管道15和第五管道16与中央空调21相连接。

如图1所示，地源热泵热水井27的出水口连接有第二管道13，第二管道13与第三管道14均与第一转换阀23相连通。中央空调21的输入管道与第六管道17相连通，第六管道17和第四管道15均与第一转换阀23相连通。中央空调21的输出管道与第七管道18相连通，第七管道18和第五管道16之间通过第二转换阀24相连通。第二转换阀24与泵25间连接有第八管道19。

实施例2

一种大棚种植用太阳能集热保温系统的实现方法，该系统使用时，集热管1和各管道内均充循环水作为热交换介质，当然也可以采用其他流体作为热交换介质。该实现方法包括：收集热能储存热能步骤、利用中央空调对温室大棚进行降温步骤和利用储存的热能对温室大棚进行保温步骤，还包括辅助保温步骤。

1、收集热能储存热能步骤：控制第一转换阀23和第二转换阀24，使得第二管道13和第三管道14相连通，第五管道16和第七管道18相连通；转动遮阳板2使其对准太阳方向。开启系统中的泵25和中央空调21，温室大棚顶部的太阳光经集热单元的遮阳板2反射后汇集于集热管1，集热管1吸收热量并将热量通过管道内的循环介质经第一管道12送至地源热泵热水井27，然后循环介质经过第二管道13和第三管道14回流至集热管1，该步骤将集热单元收集的热量储存至地源热泵热水井27。

在夏季或春秋季节，可以利用该步骤将温室大棚顶部的阳光热量储存至地源热泵的热水井中，以备冬季对温室大棚保温。

2、利用中央空调对温室大棚进行降温步骤：控制第一转换阀23，使得第四管道15和第六管道17相连通；开启中央空调21，地源热泵冷水井26内的冷水经第四管道15和第六管道17被送至中央空调21，并进入中央空调21的空气分布回路22进行热交换，中央空调21将冷气吹入温室大棚内，热交换后的较高温度的水经第五管道16和第七管道18送至地源热泵冷水井26内。

在炎热的夏季，可以利用该步骤，不断的将地源热泵冷水井26内低温的水送至中央空调21并用于对温室大棚内部进行降温。

3、利用储存的热能对温室大棚进行保温步骤：控制第一转换阀23和第二转换阀24，使得第二管道13和第六管道17相连通，第七管道18和第八管道19相连通；开启泵25和中央空调21，温室大棚顶部的太阳光经集热单元的遮阳板2反射后汇集于集热管1，集热管1吸收热量并将热量通过管道内的循环介质经第一管道12送至地源热泵热水井27；循环介质在地源热泵热水井27内吸收热量后，经第二管道13和第六管道17被送至中央空调21，并进入中央空调21的空气分布回路22进行热交换；热交换后较低温度的循环水经第七管道18、第八管道19和泵25回到集热管1。

在寒冷的季节，可以利用该步骤能将温室大棚顶部的太阳能转化为热能，协同地源热泵的热水井中储存的热能通过中央空调21送至温室大棚内部，对温室大棚释放热能进行保温，可以有效的节省能源。

4、辅助保温步骤：当温室大棚需要保温时，转动遮阳板2，使其弧面向下，遮阳板2将反射温室大棚内的热量对温室大棚进行辅助保温。一般在温度较低的夜晚采用该步骤对温室大棚进行辅助保温。

在冬季温较低时，如果太阳能和地源热泵热水井27内的热量不能满足温室大棚保温需求，可以同步开启中央空调21，对温室大棚内部进行热量补充，以满足温室大棚的保温需求。

综上所述，本发明一种大棚种植用太阳能集热保温系统及其实现方法，利用该大棚种植用太阳能集热保温系统能够对温室大棚进行夏季遮阳降温同时收集热能并储存热能，冬季释放热能保温，夜晚反射温室内的热量辅助保温的系统，以实现节能环保的目标利用该大棚种植用太阳能集热保温系统对温室大棚进行遮阳和热量收集利用，具有结构简单、控制方便，节能环保等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大棚种植用太阳能集热保温系统，其特征在于：包括集热管（1）和与集热管（1）相连通的地源热泵热水井（27）。

2.如权利要求1所述的大棚种植用太阳能集热保温系统，其特征在于：所述大棚种植用太阳能集热保温系统还包括遮阳板（2），遮阳板（2）的横截面为弧形，集热管（1）设置在所述遮阳板（2）的弧形的中心位置。

3.如权利要求2所述的大棚种植用太阳能集热保温系统，其特征在于：所述遮阳板（2）可以围绕集热管（1）转动。

4.如权利要求2所述的大棚种植用太阳能集热保温系统，其特征在于：所述大棚种植用太阳能集热保温系统包括转轮组件，所述转轮组件包括转动轮（4）和所述遮阳板（2），转动轮（4）固定安装在所述遮阳板（2）的内侧，转动轮（4）转动时带动遮阳板（2）转动；

所述大棚种植用太阳能集热保温系统包括多个并列设置的转轮组件，每个转轮组件内都设有所述集热管（1），多个所述集热管（1）依次串联设置。

5.如权利要求1所述的大棚种植用太阳能集热保温系统，其特征在于：集热管（1）通过第二管道（13）与地源热泵热水井（27）的出水口相连通，第二管道（13）上设有泵（25）；

所述泵（25）和地源热泵热水井（27）的出水口间连接有中央空调（21）。

6.如权利要求5所述的大棚种植用太阳能集热保温系统，其特征在于：所述大棚种植用太阳能集热保温系统还包括地源热泵冷水井（26）和中央空调（21），地源热泵冷水井（26）的出水口和入水口分别通过第四管道（15）和第五管道（16）与中央空调（21）相连接；

地源热泵热水井（27）的出水口连接有第二管道（13），第二管道（13）与第三管道（14）均与第一转换阀（23）相连通；

中央空调（21）的输入管道与第六管道（17）相连通，第六管道（17）和第四管道（15）均与第一转换阀（23）相连通；

中央空调（21）的输出管道与第七管道（18）相连通，第七管道（18）和第五管道（16）之间通过第二转换阀（24）相连通；第二转换阀（24）与泵（25）间连接有第八管道（19）；

集热管（1）通过第一管道（12）与地源热泵热水井（27）的进水口相连通。

7.如权利要求3所述的大棚种植用太阳能集热保温系统，其特征在于：所述遮阳板（2）上设有用于遮挡阳光的遮阳部（3）；遮阳部（3）的数量为两个，两个遮阳部（3）分别设置在所述遮阳板（2）的两个侧部；遮阳板（2）为不锈钢板，遮阳板（2）的表面经过镜面抛光处理；所述集热管（1）为金属管；所述集热管（1）贯穿所述转动轮（4），集热管（1）与转动轮（4）间设有轴承（5）；所述转轮组件包括多个所述转动轮（4），多个所述转动轮（4）间隔设置在所述遮阳板（2）上；所述转动轮（4）上设有齿轮（6），齿轮（6）通过同步带（7）与电机（8）传动连接；所述转动轮（4）由两个半圆形轮拼接而成，所述轴承（5）包括两个半环型轴承（5）；半环型轴承（5）包括半圆环的固定架（9），固定架（9）上设有贯穿的限位孔（10），限位孔（10）内安装滚珠（11）。

8.一种大棚种植用太阳能集热保温系统的实现方法，其特征在于：包括收集热能储存热能步骤，控制第一转换阀（23）和第二转换阀（24），使得第二管道（13）和第三管道（14）相连通，第五管道（16）和第七管道（18）相连通；

开启系统中的泵（25）和中央空调（21），温室大棚顶部的太阳光经集热单元的遮阳板（2）反射后汇集于集热管（1），集热管（1）吸收热量并将热量通过管道内的循环介质经第一管道（12）送至地源热泵热水井（27），然后循环介质经过第二管道（13）和第三管道（14）回流至集热管（1），该步骤将集热单元收集的热量储存至地源热泵热水井（27）。

9.如权利要求8所述的大棚种植用太阳能集热保温系统的实现方法，其特征在于：所述实现方法还包括利用储存的热能对温室大棚进行保温步骤，

控制第一转换阀（23）和第二转换阀（24），使得第二管道（13）和第六管道（17）相连通，第七管道（18）和第八管道（19）相连通；

开启泵（25）和中央空调（21），温室大棚顶部的太阳光经集热单元的遮阳板（2）反射后汇集于集热管（1），集热管（1）吸收热量并将热量通过管道内的循环介质经第一管道（12）送至地源热泵热水井（27）；循环介质在地源热泵热水井（27）内吸收热量后，经第二管道（13）和第六管道（17）被送至中央空调（21），并进入中央空调（21）的空气分布回路（22）进行热交换；热交换后较低温度的循环水经第七管道（18）、第八管道（19）和泵（25）回到集热管（1）。

10.如权利要求8所述的大棚种植用太阳能集热保温系统的实现方法，其特征在于：所述实现方法还包括辅助保温步骤：当温室大棚需要保温时，转动遮阳板（2），使其弧面向下，遮阳板（2）将反射温室大棚内的热量对温室大棚进行辅助保温。