CN111226660A - 用于日光温室的蓄放热补光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及日光温室领域，公开了一种用于日光温室的蓄放热补光系统，包括：聚放热补光装置和蓄热池，聚放热补光装置包括第一导热机构和热释光机构，第一导热机构固定于背阴面的日光温室内壁上且朝向阳面，第一导热机构的内部的一端通过第一供液管与蓄热池的内部连通，另一端通过第一回液管与蓄热池的内部连通，热释光机构与第一导热机构连接。本发明可以通过储存白天的热能，并在夜晚对日光温室进行增温，实现温室全天气温平衡，且利用白天的热能可通过热释光材料特性实现夜晚补光，保证了作物的南北两方向的光照平衡，促进作物生长。

Description

用于日光温室的蓄放热补光系统

技术领域

本发明涉及日光温室技术领域，特别是涉及一种用于日光温室的蓄放热补光系统。

背景技术

光照是作物进行光合作用的必备要素之一，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。在日光温室内，由于温室覆盖材料、灰尘以及结构遮光等因素的影响，温室内的光照状况相比于露地较差，且分布不均匀。由于种植作物以及温室结构的影响，光照强度呈南高北低、上高下低的现象，分布极不均匀。白天，在日光温室北墙体与土地蓄积热量；夜间，作为热源向温室放热增温，温室气温在夜间呈北高南低、下高上低的现象，导致作物在白天和夜间的南北受光照不均匀，不利于作物生长。

为了改善日光温室室内的光环境，增强对温室光环境的调控水平，诸多科技工作者开展了一系列的研究。如中国专利一种用于日光温室补光的后屋面可调反光幕装置(申请号：CN201320629270X)，其在温室内的后屋面处放置一种可调反光幕装置，可以充分利用当地光照资源，在白天为温室北部作物区补光，但是该专利受自然条件限制，只能在白天进行被动补光。而如中国专利一种温室用补光装置(申请号：CN2015207920851)，其在温室横梁架上布有白炽灯，在立杆架上设有高压气体发光灯，可以在夜间配合使用为温室作物补光，但是该专利在提高温室光照的同时也增加了大功率耗能光源，耗电量较大，经济性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种用于日光温室的蓄放热补光系统，以解决现有技术中日光温室存在的作物夜间环境温度低、南北受光照不均匀和补光能耗大的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于日光温室的蓄放热补光系统，包括：聚放热补光装置和蓄热池，所述聚放热补光装置包括第一导热机构和热释光机构，所述第一导热机构固定于背阴面的日光温室内壁上且朝向阳面，所述第一导热机构的内部的一端通过第一供液管与所述蓄热池的内部连通，另一端通过第一回液管与所述蓄热池的内部连通，所述热释光机构与所述第一导热机构连接。

其中，所述第一导热机构竖直设置，所述第一导热机构半包围贴合于所述热释光机构的外侧，所述聚放热补光装置还包括竖直设置的聚光导热槽和菲涅尔聚光器，所述聚光导热槽嵌设于背阴面的日光温室内壁，所述菲涅尔聚光器固定并突出于所述背阴面的日光温室内壁，且所述聚光导热槽和所述菲涅尔聚光器围设于所述热释光机构和所述第一导热机构的周侧，从而上、下两端形成空气通道，且所述聚光导热槽朝向所述热释光机构的表面设有光反射涂层。

其中，所述聚放热补光装置还包括第一保温层，所述第一保温层贴敷于所述聚光导热槽和所述第一导热机构的背阴面。

其中，所述第一供液管连接于所述第一导热机构的底部，所述第一回液管连接于所述第一导热机构的顶部。

其中，所述第一导热机构的横截面为内凹椭圆形状。

其中，所述聚放热补光装置还包括第一聚光器和补光器，所述第一聚光器位于所述补光器的上方，所述第一聚光器和所述补光器为一体结构，从而左、右两端形成空气通道，且所述第一聚光器和所述补光器嵌设于背阴面的日光温室内壁，并朝向阳面，所述第一导热机构水平固定于所述第一聚光器的聚光口位置，所述热释光机构水平固定于所述补光器的聚光口位置，所述第一导热机构半包围贴合于所述热释光机构的外侧。

其中，所述聚放热补光装置还包括第二保温层，所述第二保温层贴敷于所述第一聚光器和所述补光器的背阴面。

其中，所述聚放热补光装置还包括透明盖，所述透明盖固定于所述第一聚光器和所述补光器的开口处。

其中，还包括第二导热机构、第二供液管和第二回液管，所述聚放热补光装置包括第二聚光器；

其中，所述第二聚光器嵌设于背阴面的日光温室内壁，并朝向外上方，所述第一导热机构水平固定于第二聚光器的聚光口位置，所述第二导热机构固定在每垄两行作物中间的冠层部位，所述热释光机构包裹于所述第二导热机构的外侧，所述第二导热机构的内部的一端通过所述第二供液管与所述蓄热池的内部连通，另一端通过所述第二回液管与所述蓄热池的内部连通。

其中，所述蓄热池埋设于地表之下。

(三)有益效果

本发明实施例提供的一种用于日光温室的蓄放热补光系统，白天通过导热机构吸收太阳的热能，并传递给其内部的储热介质，储存在蓄热池中；夜间蓄热池中储存的储热介质通入导热机构并对热释光机构进行加热，从而热释光机构释放特定频率的光对温室作物进行补光。本发明可以通过储存白天的热能，并在夜晚对日光温室进行增温，实现温室全天气温平衡，且利用白天的热能可通过热释光材料特性实现夜晚主动补光，保证了作物的南北两方向的光照平衡，促进作物生长。

附图说明

图1为本发明实施例1的用于日光温室的蓄放热补光系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1的用于日光温室的蓄放热补光系统的纵向结构示意图；

图3为本发明实施例1的聚放热补光装置的结构示意图；

图4为本发明实施例1的聚放热补光装置白天工作的运行原理图；

图5为本发明实施例1的聚放热补光装置夜间工作的运行原理图；

图6为本发明实施例2的用于日光温室的蓄放热补光系统的结构示意图；

图7为本发明实施例2的聚放热补光装置白天工作的运行原理图；

图8为本发明实施例2的聚放热补光装置夜间工作的运行原理图；

图9为本发明实施例3的用于日光温室的蓄放热补光系统的结构示意图；

图10为本发明实施例3的聚放热补光装置白天工作的运行原理图；

图11为本发明实施例3的聚放热补光装置夜间工作的运行原理图。

附图标记：

1：聚放热补光装置；2：蓄热池；3：液泵；4：储热介质；5：第一导热机构；6：热释光机构；7：聚光导热槽；8：菲涅尔聚光器；9：第一供液管；10：第一保温层；11：第一回液管；12：补光器；13：透明盖；14：第一聚光器；15：第二保温层；16：第二导热机构；17：第二供液管；18：第二回液管；19：第二聚光器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例公开了一种用于日光温室的蓄放热补光系统，包括：聚放热补光装置1和蓄热池2，聚放热补光装置1包括第一导热机构5和热释光机构6，第一导热机构5固定于背阴面的日光温室内壁上且朝向阳面，第一导热机构5的内部的一端通过第一供液管9与蓄热池2的内部连通，另一端通过第一回液管11与蓄热池2的内部连通，热释光机构6与第一导热机构5连接。

具体地，我国的日光温室一般坐北朝南，在日光温室中的向阳面一般指南面，背阴面一般指北面，即第一导热机构5固定于日光温室的北墙。在如图所示的实施例中，标记N所指代的为北面。

第一导热机构5可采用热管的形式，白天通过太阳照射与热管内部的储热介质4进行热交换，夜间将储热介质4的一部分热量通过热交换的形式传递给热释光机构6中，另一部分热量提供给夜间作物的增温使用。本实施例的第一导热机构5并不限于热管形式，根据实际情况，本领域技术人员可采用其他导热装置，采用其他导热性能良好的材料制成。

第一导热机构5分别通过第一供液管9和第一回液管11与蓄热池2形成闭合回路，在此闭合回路中通入储热介质4，用于储存热量。此外，为了减小储热介质4的热损失，可将储热池2埋设于地表之下。进一步地，为了减小储热介质在传输时的热损失，在第一供液管9和第一回液管11的外围套设保温套。

热释光机构6可采用热释光柱，热释光柱的材料为透光性能良好的材料，内有热释光材料分隔板，被分隔开的热释光材料发出不同频率比的光谱，满足植物补光需求。本实施例将白天日光温室中多余的热量储存在储热介质中，在夜间将热量转换成特定频率的光对温室作物进行补光。本实施例的热释光机构6并不限于热释光柱形式，根据实际情况，本领域技术人员可采用其他热释光元件。

本实施例的用于日光温室的蓄放热补光系统还包括液泵3，用于驱动储热介质4在第一供液管9、第一回液管11、第一导热机构5和蓄热池2之间流动。

本发明实施例提供的一种用于日光温室的蓄放热补光系统，白天通过导热机构吸收太阳的热能，并传递给其内部的储热介质，储存在蓄热池中；夜间蓄热池中储存的储热介质通入导热机构并对热释光机构进行加热，从而热释光机构释放特定频率的光对温室作物进行补光。本发明可以通过储存白天的热能，并在夜晚对日光温室进行增温，实现温室全天气温平衡，且利用白天的热能可通过热释光材料特性实现夜晚补光，保证了作物的南北两方向的光照平衡，促进作物生长。

基于上述的发明构思，本发明提供三个实施例。但是应当理解，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别的限定。

实施例1：

如图1至图5所示，本实施例公开了一种用于日光温室的竖直式一体化蓄放热补光系统。其第一导热机构5竖直设置，第一导热机构5半包围贴合于热释光机构6的外侧，聚放热补光装置1还包括竖直设置的聚光导热槽7和菲涅尔聚光器8，聚光导热槽7嵌设于背阴面的日光温室内壁，菲涅尔聚光器8固定并突出于背阴面的日光温室内壁，且聚光导热槽7和菲涅尔聚光器8围设于热释光机构6和第一导热机构5的周侧，从而上、下两端形成空气通道，且聚光导热槽7朝向热释光机构6的表面设有光反射涂层。

具体地，本实施例的聚放热补光装置1为多个沿水平方向布置，每个聚放热补光装置1为竖直设置在日光温室的北墙，各个聚放热补光装置1之间采用并联的连接方式。第一导热机构5竖直固定在聚光导热槽7的聚光位置，其横截面为内凹椭圆形状，换热面积更大，利于集热。热释光机构6紧贴于第一导热机构5的内侧表面，二者呈半包围结构紧密贴合，便于第一导热机构5对热释光机构6加热的同时减少对释放光照的阻挡。

聚光导热槽7的形状为两个连接的对称抛物面形状，通过光反射涂层，增加光路反射效率，提高光线利用率，提高集热效率。

菲涅尔聚光器8由透光性能良好的材料制成。

进一步地，聚放热补光装置1还包括第一保温层10，第一保温层贴10敷于聚光导热槽7和第一导热机构5的背阴面。本实施例采用第一保温层10贴敷于温室北墙与聚光导热槽7之间，减小通过温室北墙传递出去的热量，减小热量损失。

进一步地，第一供液管9连接于第一导热机构5的底部，第一回液管11连接于第一导热机构5的顶部。由于本实施例的第一导热机构5为竖直设置，故采用第一回液管11和第一供液管9连接在其上下两端，通过这种连接方式，使得储热介质4从下至上流经第一导热机构5，可避免第一导热机构5中气泡的产生，同时便于控制储热介质4的流速，进一步增加换热效率。

本实施例的运行方式为：白天，运行液3，菲涅尔聚光器8将聚光角范围内的部分光线有效聚集在第一导热机构5的表面，另一部分光线经由聚光导热槽7进行二次聚集反射至第一导热机构5的表面，使第一导热机构5表面的光线进一步增加，此时光能转变为热能传递至流经第一导热机构5的储热介质，同时聚光导热槽7还作为第一导热机构5的翅片式结构，通过衔接处以热传导的形式将热能传递至第一导热机构5中的储热介质4，进一步提高集热效果，最终吸收热能的储热介质4经由第一导热机构5顶部的第一回液管11流回地下蓄热池2储存热量。

夜间，运行液泵3，使储热介质4从蓄热池2经第一供液管9导入第一导热机构5中，放出储热介质4中蕴藏的热能，并经由第一导热机构5对热释光机构6进行加热，热释光机构6经加热升高到一定温度后释放出特定频率的光对温室作物进行补光；同时由于聚光导热槽7和菲涅尔聚光器8围设于热释光机构和第一导热机构的周侧，聚光导热槽7和菲涅尔聚光器8上端和下端未封闭，形成了空气通道，温室内的空气通过空气通道的一端进入聚光导热槽7和菲涅尔聚光器8内部，第一导热机构5中的热量通过聚光导热槽7对内部空气加热，加热后的空气再由空气通道的另一端进入温室，提高室温，促进作物生长。

本实施例将菲涅尔聚光器8与聚光导热槽7相结合使用，既增大了光线的接收范围，又对接收光线进行了二次聚集，大大提高了聚光器的光线接收能力；聚光导热槽7作为第一导热机构5的翅片式结构，采用导热性能良好的材料制作，在聚集光线的同时将热能通过衔接处以热传导的形式传递给热流体，进一步提高了系统的蓄热能力；形成的空气通道，夜间通过聚光导热槽7对空气增温，促进作物生长。

实施例2：

如图6至图8所示，本实施例公开了一种用于日光温室的水平式一体化蓄放热补光系统，其聚放热补光装置1还包括第一聚光器14和补光器12，第一聚光器14位于补光器12的上方，第一聚光器14和补光器12为一体结构，从而左、右两端形成空气通道，且第一聚光器14和补光器12嵌设于背阴面的日光温室内壁，并朝向阳面，第一导热机构5水平固定于第一聚光器14的聚光口位置，热释光机构6水平固定于补光器12的聚光口位置，第一导热机构5半包围贴合于热释光机构6的外侧。

具体地，本实施例的第一导热机构5为水平设置。第一聚光器14和补光器12可选用复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrator，简称：CPC)或其他槽式结构聚光器。位于上方的第一聚光器14可以有效避免作物对阳光的遮挡，增强光线捕获能力；位于下方的补光器12可以控制光线照射方向及范围，避免光线向上方照射，从而增加对作物的补光能力。

第一聚光器14和补光器12的左右两端未封闭，形成空气通道，便于空气流通和热量交换。由于第一导热机构5为水平设置，所以第一供液管9和第一回液管11分别连接于第一导热机构的左、右两端(也即东、西两端)。

进一步地，本实施例的聚放热补光装置还包括第二保温层15，第二保温层15贴敷于第一聚光器14和补光器12的背阴面。本实施例采用第二保温层15贴敷于温室北墙与第一聚光器14、温室北墙与补光器12之间，减小通过温室北墙传递出去的热量，减小热量损失。

进一步地，本实施例的聚放热补光装置1还包括透明盖13，透明盖13固定于第一聚光器14和补光器12的开口处，在保证光线进入的同时防止灰尘等杂物进入第一聚光器14和补光器12的内部。

本实施例的运行方式为：白天，运行液泵3，第一聚光器14聚集光线至第一导热机构5，同时储热介质4从第一供液管9流入至第一导热机构5，第一聚光器14通过热传导的形式将热能传递至第一导热机构5中的储热介质4中，最终吸收热能的储热介质4经由第一回液管11流回地下蓄热池，储存热量。

夜间，运行液泵3，使储热介质4从蓄热池2经第一供液管9导入第一导热机构5，放出储热介质4蕴藏的热能对热释光机构6进行加热，热释光机构6经加热升高到一定温度后释放出特定频率的光，并通过补光器12对温室作物进行补光；同时对进入第一聚光器14与补光器12内部的空气加热，加热后的空气再由第一聚光器14与补光器12的另一端进入温室，提高室温，促进作物生长。

实施例3：

如图9至图11所示，本实施例公开了一种用于日光温室的水平式蓄放热冠层补光系统，其还包括第二导热机构16、第二供液管17和第二回液管18，聚放热补光装置1包括第二聚光器19。

其中，第二聚光器19嵌设于背阴面的日光温室内壁，并朝向外上方，第一导热机构5水平固定于第二聚光器19的聚光口位置，第二导热机构16固定在每垄两行作物中间的冠层部位，热释光机构6包裹于第二导热机构16的外侧，第二导热机构16的内部的一端通过第二供液管17与蓄热池2的内部连通，另一端通过第二回液管18与蓄热池2的内部连通。

具体地，本实施例不同于实施例1和实施例2，实施例1和实施例2的聚放热补光装置1为一体化设计，本实施例的聚放热补光装置1为分体设置，即用于吸热的第一导热机构5固定于日光温室的北墙，其作用为白天收集光热并热传导给储热介质4；用于放热的第二导热机构16和补光的热释光机构6设置于每垄两行作物中间的冠层部位，第二导热机构16的作用为将白天吸收热量后的储热介质4的热量传递给热释光机构6，热释光机构6对作物冠层进行补光。本实施例中的第二导热机构16与第一导热机构5的结构和材质类似，也可选用热管形式。

由于本实施例采用的聚放热补光装置1采用分体设计，液泵3也需要设置两个，其中一个为白天使用的，控制储热介质4从蓄热池2进入到第一导热机构5进行吸热(以下简称为第一液泵)，另一个为夜间使用的，控制储热介质4从蓄热池2进入到第二导热机构16中进行放热(以下简称为第二液泵)。

本实施例中为了增加热量利用效率，第一导热机构5设置为纵向设置两个，两个第一导热机构5的两端为并联连接于蓄热池2。本实施例的第二聚光器19的朝向南面，且开口方向朝向外上方，本实施例的第二聚光器19由两个不同形状的弧形结构连接而成，且第一导热机构5设置在两者连接处。

其余结构和所达到的效果与实施例2类似，具体包括：本实施例的第二聚光器19左右两端未封闭；透明盖13安装在第二聚光器的开口处；第二保温层15贴敷于第二聚光器19的背阴面。

本实施例的运行方式：白天，运行第一液泵，第二聚光器19聚集光线至第一导热机构5，同时储热介质4从第一供液管9流入至第一导热机构5，第二聚光器19通过热传导的形式将热能传递至第一导热机构5中的储热介质4中，最终吸收热能的储热介质4经由第一回液管11流回地下蓄热池2，储存热量。

夜间，运行第二液泵，使储热介质4从蓄热池2经第二供液管9导入第二导热机构16，放出储热介质4蕴藏的热能对包裹在第二导热机构16表面的热释光机构6进行加热，热释光机构6经加热升高到一定温度后释放出特定频率的光对温室作物的冠层进行补光，同时第二导热机构16中的热量向外释放，对作物冠层增温，促进作物生长。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，包括：聚放热补光装置和蓄热池，所述聚放热补光装置包括第一导热机构和热释光机构，所述第一导热机构固定于背阴面的日光温室内壁上且朝向阳面，所述第一导热机构的内部的一端通过第一供液管与所述蓄热池的内部连通，另一端通过第一回液管与所述蓄热池的内部连通，所述热释光机构与所述第一导热机构连接。

2.根据权利要求1所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述第一导热机构竖直设置，所述第一导热机构半包围贴合于所述热释光机构的外侧，所述聚放热补光装置还包括竖直设置的聚光导热槽和菲涅尔聚光器，所述聚光导热槽嵌设于背阴面的日光温室内壁，所述菲涅尔聚光器固定并突出于所述背阴面的日光温室内壁，且所述聚光导热槽和所述菲涅尔聚光器围设于所述热释光机构和所述第一导热机构的周侧，从而上、下两端形成空气通道，且所述聚光导热槽朝向所述热释光机构的表面设有光反射涂层。

3.根据权利要求2所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述聚放热补光装置还包括第一保温层，所述第一保温层贴敷于所述聚光导热槽和所述第一导热机构的背阴面。

4.根据权利要求2所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述第一供液管连接于所述第一导热机构的底部，所述第一回液管连接于所述第一导热机构的顶部。

5.根据权利要求2所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述第一导热机构的横截面为内凹椭圆形状。

6.根据权利要求1所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述聚放热补光装置还包括第一聚光器和补光器，所述第一聚光器位于所述补光器的上方，所述第一聚光器和所述补光器为一体结构，从而左、右两端形成空气通道，且所述第一聚光器和所述补光器嵌设于背阴面的日光温室内壁，并朝向阳面，所述第一导热机构水平固定于所述第一聚光器的聚光口位置，所述热释光机构水平固定于所述补光器的聚光口位置，所述第一导热机构半包围贴合于所述热释光机构的外侧。

7.根据权利要求6所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述聚放热补光装置还包括第二保温层，所述第二保温层贴敷于所述第一聚光器和所述补光器的背阴面。

8.根据权利要求6所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述聚放热补光装置还包括透明盖，所述透明盖固定于所述第一聚光器和所述补光器的开口处。

9.根据权利要求1所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，还包括第二导热机构、第二供液管和第二回液管，所述聚放热补光装置包括第二聚光器；

其中，所述第二聚光器嵌设于背阴面的日光温室内壁，并朝向外上方，所述第一导热机构水平固定于第二聚光器的聚光口位置，所述第二导热机构固定在每垄两行作物中间的冠层部位，所述热释光机构包裹于所述第二导热机构的外侧，所述第二导热机构的内部的一端通过所述第二供液管与所述蓄热池的内部连通，另一端通过所述第二回液管与所述蓄热池的内部连通。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的用于日光温室的蓄放热补光系统，其特征在于，所述蓄热池埋设于地表之下。

Images