CN110352754A - 一种用于温室控温的相变蓄热装置 - Google Patents

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王柏超
杨瑞桐
马令勇
高梦
吴洋洋
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Abstract

本发明涉及一种用于温室控温的相变蓄热装置，由铝合金石蜡砌块（1）、铝合金悬挂石蜡箱（2）、悬挂托板（3）、保温层（4）组成。其中，铝合金石蜡砌块（1）规格为390×190×190mm，砌块空腔外壳由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，砌合在温室北墙内表面。铝合金悬挂石蜡箱（2）规格为240×190×480mm，箱体空腔外壳同样由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，放置在悬挂托板（3）上，并由麻绳（5）系于上层悬挂托板（3）上。麻绳（5）通过旋钮（6）联结在铝合金箱体上。本发明基于相变材料石蜡良好的相变潜热特性，白天吸收并储存热量，避免温室内热量积聚温度过高；夜晚温度降低逐渐释放热量，维持室内作物生长所需热环境，使作物免遭冻害。在充分利用可再生能源太阳能的同时，营造良好的室内热环境，降低能源消耗，减少人工供暖，提高温室生产效益。

Description

一种用于温室控温的相变蓄热装置
技术领域
本发明涉及设施农业蓄热节能领域，具体涉及一种用于温室控温的相变蓄热装置。
背景技术
日光温室是节能日光温室的简称，农业上称温室暖棚或温室大棚。连栋温室大棚是温室的一种应用形式，即把原有独立的单棚温室连接起来。传统日光温室围护结构简单，保温性能不好，尤其是蓄热性能基本没有。在反季节、反地域的日光温室中，白天因为太阳辐射强，温室内温度较高，需要通风降温；而到了夜晚，随着室外温度降低温室内温度又会急剧下降，需要人工主动供暖。因此，如何提高日光温室对太阳能的利用效率，降低运行能耗，是目前日光温室生产中亟待解决的技术难题。除了优化日光温室围护结构，增强围护结构的保温蓄热性能和光热利用率来解决日光温室能耗高的问题外，研究新的太阳能利用技术提升温室太阳能利用率将是未来发展的趋势。
将相变储能材料在建筑节能中的蓄热技术，应用于温室中，可以解决目前日光温室的弊端：既不消耗现有的煤、石油等化石能源，又能高效利用清洁可再生的太阳能资源，一举两得。白天日光温室受到太阳照射室内温度较髙，相变材料可以吸收大量辐射能并储存起来，到了夜晚温室内气温降低，低于相变温度时，储存的热能被释放出来，延缓温室气温降低，防止室内过冷，稳定热环境。
石蜡作为一种相变材料，具有相变潜热高、几乎没有过冷和相分离现象、熔化时蒸汽压力低、不易发生化学反应且稳定性较好、没有腐蚀性、价格便宜等优点，是适用于日光温室的蓄放热材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于相变材料石蜡良好的相变潜热特性，将石蜡和铝合金制作成砌块及悬挂箱，分别应用于连栋温室北墙和悬挂于温室内部，利用白天储热、夜晚放热效能为温室环境提供稳定热量，保障作物生长，避免作物受冻害影响，减少温室能耗。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于温室控温的相变蓄热装置，由铝合金石蜡砌块（1）、铝合金悬挂石蜡箱（2）、悬挂托板（3）、保温层（4）组成。其中，铝合金石蜡砌块（1）规格为390×190×190mm，砌块空腔外壳由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，砌合在温室北墙内表面。铝合金悬挂石蜡箱（2）规格为240×190×480mm，箱体空腔外壳同样由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，放置在悬挂托板（3）上，并由麻绳（5）系于上层悬挂托板（3）上。麻绳（5）通过旋钮（6）联结在铝合金箱体上。
所述的铝合金石蜡砌块（1）如同砖砌块使用，并发挥热量储存和释放作用，以规则竖列一字排开或上下行错开一块砖长度间隔排列形式，砌合在温室北墙内表面。
所述的铝合金悬挂石蜡箱（2）放置于温室前坡面南侧，前栋温室北墙外部悬挂托板（3）上，与铝合金石蜡砌块（1）共同构成温室相变蓄热装置。
所述的悬挂托板（3）固定嵌入温室北墙外表面，下层用以放置铝合金悬挂石蜡箱（3），同时上层用于系麻绳（5），避免铝合金悬挂石蜡箱（3）晃动。
所述的保温层（4）使用玻化微珠保温砂浆浇筑在温室北墙体内部3/4处，主要起保温、隔热作用，减少温室在夜晚热量流失。
本发明的有益效果：（1）相变蓄热装置能够起到“削峰填谷”作用，白天吸收并储存太阳能以避免温室内部过热，夜晚释放热量维持室内热环境避免温室内部过冷；（2）充分利用清洁可再生能源太阳能，降低温室能耗，节约化石能源，缓解能源紧张现状；（3）可以减少人工主动供暖，节约人力，减少供暖开销，提高温室生产效益。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明；
图1为本发明的温室控温相变蓄热装置示意图；
图2为本发明的铝合金石蜡砌块竖向契合示意图；
图3为本发明的铝合金石蜡砌块上下错开契合示意图；
图4为本发明的铝合金悬挂石蜡箱构筑排列示意图；
图5为本发明的铝合金石蜡砌块示意图；
图6为本发明的铝合金悬挂石蜡箱示意图；
其中：1.铝合金石蜡砌块，2.铝合金悬挂石蜡箱，3.悬挂托板，4.保温层，5.麻绳，6.旋钮，7.封装口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细阐述。附图均为简化的示意图用以说明本发明的基本结构、关键部件和主要用途，因此本发明的实施方式不限于此。
一种如图1所示的用于温室控温的相变蓄热装置，由铝合金石蜡砌块（1）、铝合金悬挂石蜡箱（2）、悬挂托板（3）、保温层（4）组成。其中，铝合金石蜡砌块（1）规格为390×190×190mm，砌块空腔外壳由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，砌合在温室北墙内表面。铝合金悬挂石蜡箱（2）规格为240×190×480mm，箱体空腔外壳同样由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，放置在悬挂托板（3）上，并由麻绳（5）系于上层悬挂托板（3）上。麻绳（5）通过旋钮（6）联结在铝合金箱体上。保温板（4）主要用于温室保温、隔热，防止热量散失。
铝合金石蜡砌块（1）和铝合金悬挂石蜡箱（2）共同组成相变蓄热装置，效能相同，主要利用其内部封装的相变材料石蜡在物态变化时的相变潜热。在白天，随着太阳的升起，太阳辐射以短波形式透过前坡屋面照射到温室内，一部分热量由温室内空气吸收，一部分太阳光投射到温室北墙上，由温室北墙吸收，剩余部分照射到作物或通过作物间空隙照射到土壤上，由作物和土壤吸收。通过太阳光的持续照射，温室内空气、北墙、土壤等吸收积聚热量，温度不断上升，导致室内过热。在温室北墙采用铝合金石蜡砌块（1），在室内放置铝合金悬挂石蜡箱（2），利用其中封装的石蜡通过导热、对流和辐射方式吸收太阳辐射热量，石蜡温度升高形态由固态向液态转变，并在此过程中不断储存热量，减少温室内部聚集的热量，避免室内温度升高，从而降低室内温度。
太阳落山后，随着时间的推移，室外气温不断降低，并通过前坡屋面不断入侵温室，温室内部气温不断下降。贮存在温室墙体、土壤等部位的显热快速释放并耗尽。随后，在温室内气温下降过程中，逐渐达到相变材料石蜡的凝固点，铝合金石蜡砌块（1）、铝合金悬挂石蜡箱（2）内的石蜡开始由液态向固态转变，释放相变潜热，补充温室热量损失，维持温室作物生长所需要的热环境。
温室北墙内部的保温层（4）主要承担保温、隔热作用，白天隔热避免连栋温室间热量传递，引起其它温室过热；在夜晚主要起两方面作用：一是保温，避免热量流失，二是隔热，规避相变材料石蜡释放的热量通过墙体向室外传递。

Claims (7)

1.一种用于温室控温的相变蓄热装置，其特征在于，由铝合金石蜡砌块（1）、铝合金悬挂石蜡箱（2）、悬挂托板（3）、保温层（4）组成；其中，铝合金石蜡砌块（1）规格为390×190×190mm，砌块空腔外壳由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，砌合在温室北墙内表面；铝合金悬挂石蜡箱（2）规格为240×190×480mm，箱体空腔外壳同样由铝合金制成，石蜡由封装口（7）注入并密封，放置在悬挂托板（3）上，并由麻绳（5）系于上层悬挂托板（3）上；麻绳（5）通过旋钮（6）联结在铝合金箱体上。
2.根据权利要求1所述，该相变蓄热装置的蓄放热材料为石蜡，根据太阳辐射强度和环境温度进行储热或放热，主要用于太阳辐射能储存和温室热量补给。
3.根据权利要求1所述的铝合金石蜡砌块（1），采用两种方式砌合：第一种方式为规则竖列一字排开砌合，第二种方式为上下行错开一块砖长度间隔排列砌合，构成温室北向承重墙体的一部分。
4.根据权利要求1所述的铝合金悬挂石蜡箱（2），放置于温室前坡面南侧，前栋温室北墙外部悬挂托板（3）上，每行并排摆放，每个间隔约0.5m，具体数量根据温室实际长宽确定。
5.根据权利要求1所述的铝合金箱体，是由铝合金焊接而成的箱式空腔容器，具有一定的承载力与强度。
6.根据权利要求1所述的悬挂托板（3），由不锈钢制作，用于承载和栓系铝合金悬挂石蜡箱（2），横排钉嵌在温室北墙外表面，每排长10m，宽0.3m，每行间隔0.6m。
7.根据权利要求1所述的保温层（4），材料为玻化微珠保温砂浆，浇筑在温室北墙体内部3/4处，厚190mm。
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