CN109869852B - 一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统 - Google Patents

一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统 Download PDF

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Abstract

为了解决现有技术中鸡舍机械通风系统能耗高和无法营造舒适热环境问题,本发明提供一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统,包括太阳能加热机构、新风制冷机构以及风阀组,其中,风阀组的开关组合使太阳能加热机构或新风制冷机构与鸡舍内部空间连通,实现鸡舍内温度调节,鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上均布有从鸡舍顶部向鸡舍朝阳墙面方向排布的多条并行的热管;该热管设置在鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上,能够根据季节不同和风阀组的开闭分别作为蒸发段或冷凝段,加强鸡舍内的空气流动,协同实现舍内制冷和制热。本发明大大降低机械设备能耗,养殖投资费用和运营成本也大幅降低,具有广阔的发展前景和推广价值。

Description

一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统
技术领域
本发明涉及低能耗空调系统,尤其涉及一种调温效果好的被动式空调系统。
背景技术
随着化石能源急剧消耗,人类面临着环境恶化、生态破坏、气候变暖、资源枯竭等一系列严峻问题,在有限资源和保护环境双重制约下如何发展经济已成为全球关注的热点问题。我国是一个能耗大国,建筑能耗约占社会总能耗的30%~35%,而传统空调能耗占据建筑总能耗几乎一半的比重。近年来随着养殖业的发展,鸡舍内的热环境引起了广泛关注。对于大型的规模化养鸡企业通过采用机械设备来改善热环境;而小规模饲养户受运营成本的制约,存在室内温湿度不适宜,污染物不能及时排出等问题,严重影响鸡舍内幼鸡的生长和蛋鸡的产蛋率。
自然通风这种绿色建筑技术在能源危机和环境恶化的大背景下重新引起人们关注,它无需动力设备,不仅可以节约能源和费用,同时还可以减轻能源消耗带来的环境压力。实现可持续发展,建筑自然通风将会越来越受到人们的重视。
现有技术中的鸡舍空调系统如CN 101324352中所述的技术方案,利用相变蓄热材料特殊的吸热和放热功能, 以及控制风口的阀门,不需要消耗不可再生能源就能实现间歇通风和供暖的目的。但是现有的鸡舍空调系统的持续时间往往很短,只能通过相变蓄热材料来进行改善调温时间。而相变蓄热材料相变贮热材料,尤其有机相变材料,往往存在热导率较低,导热性较差的不足,对于能源利用率较低。
发明内容
为了解决现有技术中鸡舍空调系统的能源利用率低下的问题,本发明提供一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统,可以提升能源利用率,提升鸡舍内温度调节的速度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统,包括设置在鸡舍朝阳墙面外侧的太阳能加热机构、设置在鸡舍背阴侧墙壁外侧的新风制冷机构以及设置在太阳能加热机构上的用于根据季节打开或关闭的风阀组,其中,风阀组的开关组合使太阳能加热机构或新风制冷机构与鸡舍内部空间连通,实现鸡舍内温度调节,其特征在于:鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上均布有从鸡舍顶部向鸡舍朝阳墙面方向排布的多条并行的热管;该热管设置在鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上,能够根据季节不同和风阀组的开闭分别作为蒸发段或冷凝段,加强鸡舍内的空气流动,协同实现舍内制冷和制热。
其中,太阳能加热机构包括蓄热墙体、玻璃以及太阳能光伏电池板;其中,鸡舍朝阳墙的外侧依次设置蓄热墙体和玻璃;太阳能光伏电池板依次首尾连接的设置在玻璃的下方;蓄热墙体与玻璃与太阳能光伏电池板的组合体形成一个空气通道;风阀组包括设置在玻璃与鸡舍顶部之间的第六风阀、设置在太阳能光伏电池板与鸡舍地面之间的第五风阀、设置在蓄热墙体与鸡舍顶部的第三风阀以及设置在蓄热墙体与鸡舍底部之间的第四风阀;鸡舍背阴侧墙壁上设置有窗户和窗户的下方与风管的一侧连接;风管的顶部与鸡舍内部空间连通;风管的另一侧与新风制冷机构的输出端连接;新风制冷机构包括壳体和设置在壳体内的换热器;该换热器的输入、输出端与天然冷源地下水连接;壳体的输入端与外界空间连通,壳体的输出端与风管连通设置,用于将外界的空气经过换热器冷却后再进入鸡舍内。
需要明确的是:蓄热墙体与玻璃与太阳能光伏电池板的组合体形成一个空气通道为太阳能烟囱。
本发明的总体发明构思是:夏季利用地下水预冷新风,热管吸收室内热量,其排放冷凝热释放至蓄热墙体内加强太阳能烟囱的通风能力,三者协同消除鸡舍内余热余湿后在太阳能烟囱诱导下排出,达到被动式降温除湿,通风和排出室内污染物的目的。过渡季节鸡舍内外温度适宜,利用太阳能烟囱诱导新风进入起到及时排出污染物,改善空气品质的作用。冬季利用太阳能烟囱加热空气后重新送至鸡舍内,热管吸收蓄热墙体的热量将冷凝热通过布置于顶棚的热管部分实现与室内空气的对流传热,增强内部供热。亦可以利用太阳能烟囱加热新风后送至鸡舍内,实现新风供热。
本发明的有益效果是:本发明通过鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上均布有从鸡舍顶部向鸡舍朝阳墙面方向排布的多条并行的热管,使热管的两端在冬季或者夏季作为蒸发段或冷凝段,协同实现鸡舍内制冷和制热,提升鸡舍内温度调节的速度。本发明可实现夏热冬冷地区鸡舍内全年热环境调节,大大降低机械设备能耗,养殖投资费用和运营成本也大幅降低,在地下水资源较丰富的热湿地区小型养殖场具有广阔的发展前景和推广价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的A-A向视图。
图3为图1中的B-B向视图。
需要明确的是:图2中热管11的a向与图3中热管11的b向一一对应连接,形成完整的热管11。
需要明确的是:图1中新风制冷机构中横向贯穿的箭头代表空气流动方向;新风制冷机构8中的s型曲线代表地下水换热器;地下水换热器上的箭头方向代表地下水换热器的输入端与输出端。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1~3,一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统,包括设置在鸡舍朝阳墙面外侧的太阳能加热机构、设置在鸡舍背阴侧墙壁外侧的新风制冷机构以及设置在太阳能加热机构上的用于根据季节打开或关闭的风阀组,其中,风阀组的开关组合使太阳能加热机构或新风制冷机构与鸡舍内部空间连通,实现鸡舍内温度调节,其特征在于:鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上均布有从鸡舍顶部向鸡舍朝阳墙面方向排布的多条并行的热管11;该热管11设置在鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上,能够根据季节不同和风阀组的开闭分别作为蒸发段或冷凝段,加强鸡舍内的空气流动,协助实现舍内制冷和制热。需要明确的是:蓄热墙体1、玻璃2与太阳能光伏电池板7的组合体形成一个空气通道为太阳能烟囱。
具体实施方式:如图1,夏季,第三风阀3和第五风阀5关闭,第四风阀4和第六风阀6打开,室外新风经过新风制冷机构8如地下水换热器预冷后通过风管9送入鸡舍内;鸡舍内顶棚热管11作为蒸发段,冷面朝下冷却周围空气,使其表面与室内空气对流传热得以加强,吸收室内余热余湿后被诱导进入太阳能烟囱通道;太阳辐射透过玻璃2进入烟囱通道后被蓄热墙体1吸热,一部分通过对流方式加热太阳能烟囱通道内的空气,一部分被蓄热墙体1将热量蓄积起来,热管11冷凝热释放至蓄热墙体1内加强蓄热墙体1的蓄热量,延长太阳能烟囱利用时间。同时太阳能光伏电池板7吸收太阳辐射后转变成电能和热能,太阳能光伏电池板7背面靠近太阳能烟囱通道设置,太阳能光伏电池板7产生的热能用于增强太阳能烟囱诱导通风力的同时提高其发电效率。在太阳能烟囱的诱导作用下,吸收室内余热余湿后的空气经由第四风阀4进入太阳能烟囱通道,吸热后从上部的第六风阀6排至室外。降低室温的同时增大了室内换气次数,有效排除了室内污染物,而且提升了太阳能利用率。
太阳能光伏电池板7接受太阳辐射,发电的同时会发热,热量不及时排出会降低其发电效率,研究结果显示:太阳能光伏电池板7温度每升高1℃,光电转换效率平均下降0.5%左右,而在实际工作中,只有6%-15%的太阳能转换为电能,85%以上的都转换为热能,将其置于玻璃2下侧可以用其产热量增强太阳能烟囱通道的烟囱效应。放置于太阳能烟囱通道下侧,进入太阳能烟囱通道的冷空气先与太阳能光伏电池板7接触,可以增大太阳能光伏电池板7表面传热系数,提高其与空气间的对流传热量,最大限度降低其表面温度。另外可以将其电能就地直接用于鸡舍照明等,或者通过蓄电池储存起来驱动风机,用于补充夜间或者阴雨天通风,就地用电的方式使得系统能源利用效率大大提高。
过渡季节风阀组启闭状态与夏季相同,利用太阳能烟囱诱导室外新风通过窗户10进入,降低室内污染物浓度后,经由第四风阀4从第六风阀6排出,保证室内空气品质。
冬季,太阳能烟囱通风口5和6风阀关闭,第三风阀3和第四风阀打开,利用太阳能烟囱将室内空气加热后再重新送至室内,置于蓄热墙体1侧的热管11部分作为蒸发段,吸收蓄热墙体的热量,通过绝热段后在鸡舍顶部的冷凝段将热量排至室内,实现鸡舍内供热。当室内污染物浓度超标时,第四风阀4和第六风阀6关闭,第三风阀3和第五风阀5打开,使新风进入太阳能烟囱通道预热后送至鸡舍内。
夏季和过渡季节夜间均可利用蓄热墙体1的蓄热作用,延长太阳通能烟囱的利用时间。将太阳能光伏电池板7产生电能通过蓄电池储存起来,在阴雨天或夜间蓄热不足时驱动风机运转,发挥太阳能烟囱的作用。
在实际使用中,蓄热墙体1的内侧可以铺设绝热层,减少热量向室内传递。
具体实施例II:热管11采用弯曲铜管内充低沸点工质实现制冷和制热。热管长度可依据鸡舍尺寸进行安装,蒸发段和冷凝段可取相等长度,直径选用大直径热管。
具体实施例III:新风制冷机构8包括壳体和设置在壳体内的换热器;该换热器的输入、输出端与天然冷源地下水连接;壳体的输入端与外界空间连通,壳体的输出端与风管9连通设置,用于将外界的空气经过换热器冷却后再进入鸡舍内。
换热器采用风冷换热器,地下水在盘管中循环流动,空气外掠盘管进行换热。
新风制冷机构8的壳体可以是砖砌结构或金属壳体。换热器的输出端与地下水连接,输出端可以与地下水系统连接,从地下水系统中抽水后冷却壳体中的空气后,再排入地下水系统中,对地下水系统不造成污染。
以上所述仅为发明的较佳实施例而己,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 (2)

1.一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统,包括设置在鸡舍朝阳墙面外侧的太阳能加热机构、设置在鸡舍背阴侧墙壁外侧的新风制冷机构以及设置在太阳能加热机构上的用于根据季节打开或关闭的风阀组,其中,风阀组的开关组合使太阳能加热机构或新风制冷机构与鸡舍内部空间连通,实现鸡舍内通风换气和温度调节,其特征在于:
所述太阳能加热机构包括蓄热墙体、玻璃以及太阳能光伏电池板;其中,鸡舍朝阳墙的外侧依次设置蓄热墙体和玻璃,蓄热墙体的内侧铺设绝热层;太阳能光伏电池板依次首尾连接设置在玻璃的下侧;蓄热墙体与玻璃和太阳能光伏电池板的组合体形成一个空气通道,为太阳能烟囱,太阳能光伏电池板吸收太阳辐射后转变成电能和热能,太阳能光伏电池板背面靠近太阳能烟囱通道设置,太阳能光伏电池板产生的热能用于增强太阳能烟囱诱导通风力,同时,进入太阳能烟囱通道内的冷空气与太阳能光伏电池板接触降低其表面温度可提高其发电效率;
所述风阀组包括设置在玻璃与鸡舍顶部之间的第六风阀、设置在太阳能光伏电池板与鸡舍地面之间的第五风阀、设置在蓄热墙体与鸡舍顶部的第三风阀以及设置在蓄热墙体与鸡舍底部之间的第四风阀;
所述鸡舍背阴侧墙壁上设置有窗户,窗户的下方与风管的一端连接;风管与鸡舍内部空间连通;风管的另一端与新风制冷机构的输出端连接;
鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上均布有从鸡舍顶部向鸡舍朝阳墙面方向排布的多条并行的热管;该热管设置在鸡舍顶部与鸡舍朝阳墙面上,能够根据季节不同和风阀组的开闭分别作为蒸发段或冷凝段,实现夏季制冷或冬季制热;
夏季,第三风阀和第五风阀关闭,第四风阀和第六风阀打开,室外新风经过新风制冷机构预冷后通过风管送入鸡舍内;鸡舍内顶棚热管作为蒸发段,冷面朝下冷却周围空气,空气吸收室内余热余湿后被诱导进入太阳能烟囱通道;太阳辐射透过玻璃进入烟囱通道后被蓄热墙体吸热,一部分通过对流方式加热太阳能烟囱通道内的空气,一部分被蓄热墙体将热量蓄积起来,热管冷凝热释放至蓄热墙体内加强蓄热墙体的蓄热量,延长太阳能烟囱利用时间;太阳能光伏电池板产生的热能用于增强太阳能烟囱诱导通风力,在太阳能烟囱的诱导作用下,吸收室内余热余湿后的空气经由第四风阀进入太阳能烟囱通道,吸热后从上部的第六风阀排至室外;
过渡季节风阀组启闭状态与夏季相同,利用太阳能烟囱诱导室外新风通过窗户进入,降低室内污染物浓度后,经由第四风阀从第六风阀排出,保证室内空气品质;
冬季,太阳能烟囱通风口和风阀关闭,第三风阀和第四风阀打开,利用太阳能烟囱将室内空气加热后再重新送至室内,置于蓄热墙体侧的热管部分作为蒸发段,吸收蓄热墙体的热量,通过绝热段后在鸡舍顶部的冷凝段将热量排至室内,增强内部供热。
2.根据权利要求1所述的一种用于鸡舍的光伏光热被动式空调系统,其特征在于:
所述新风制冷机构包括壳体和设置在壳体内的换热器;该换热器的输入、输出端与天然冷源地下水连接,通过水泵抽取地下水至换热器,与外界空气换热后排至地下;壳体的输入端与外界空间连通,壳体的输出端与风管连通设置,用于将外界的空气经过换热器冷却后再进入鸡舍内;换热器采用风冷换热器,地下水在盘管中循环流动,空气外掠盘管进行换热;新风制冷机构的壳体是金属壳体;
热管采用弯曲铜管内充低沸点工质实现制冷和制热,热管长度可依据鸡舍尺寸进行安装,蒸发段和冷凝段可取相等长度,直径选用大直径热管。
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