CN113057060A - 一种用于树木越冬的太阳能地热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于树木越冬的太阳能地热装置，包括机架、蓄供电组件、光伏板组件、软轴泵组件和地热组件，本发明的以太阳光伏发电与地热利用相结合的太阳能地热装置，可以克服传统的太阳光照式温室大棚因高度低不适合乔木类（高大）经济树种等缺点，达到使一些耐寒能力较低街道或园林等景观类树种、经济类乔木树种越冬成活的效果和目的，本发明对提高中国长城以北种植的经济性、美化城市街道以及乡村环境、改善生态环境有积极意义。

Description

一种用于树木越冬的太阳能地热装置

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其是一种用于树木越冬的太阳能地热装置。

背景技术

中国长城以北的大部分地区，由于传统的太阳光照式温室大棚因高度低不适合乔木类（高大）树种，再加上这些地区的冬季气温低，冬季的冻土深度达1米左右，使得多年生主干和干枝能耐-35℃~40℃而根系耐寒温度不超过-15℃的乔木树种如枸树、桑树难于越冬成活，造成枸树、桑树等适宜于畜牧养殖的经济树种不能在长城以北广大的林区、牧区、山区种植、利用的现状。另外，街道或园林等景观类树种受气温及冻土影响，也很难越冬成活，若发明一种以太阳光伏发电与地热利用相结合的装置，达到使（高大）乔木类经济树种、或街道或园林等景观类树种越冬成活的效果和目的，对增加中国长城以北种植的经济性、美化城市街道以及乡村环境及改善生态环境有积极意义。

发明内容

本发明的目的是：针对上述情况及现有技术之缺陷，提供一种可以克服传统的太阳光照式温室大棚因高度低不适合乔木类（高大）经济树种等缺点、易于一些耐寒能力较低的街道或园林等景观类树种越冬成活的、以太阳光伏发电与地热利用相结合的、用于树木越冬的太阳能地热装置。

本发明的技术方案为：提供了一种用于树木越冬的太阳能地热装置，包括机架、蓄供电组件、光伏板组件、软轴泵组件和地热组件，机架由两个U型侧板和一个U型底板垂直连接在一起构成，两个U型侧板对称且相互平行，两个U型侧板和一个U型底板均设有多个连接通孔，两个U型侧板之间固定有与U型底板平行的下横撑板、中横撑板和上横撑板，下横撑板、中横撑板和上横撑板的侧面均设有多个螺纹沉孔，蓄供电组件由负载电池、继电器、时间控制器和电源输出线组成，负载电池固定于下横撑板和中横撑板之间，继电器和时间控制器固定在中横撑板和上横撑板之间，光伏板组件由光伏板、光伏板电压识别电池和光伏板控制器、直角三棱柱状固定架组成，光伏板固定于直角三棱柱状固定架的斜面框上，光伏板电压识别电池和光伏板控制器固定在直角三棱柱状固定架内且置于光伏板之下，机架的一个侧面上连接固定有电机固定板和轴承座支撑板，电机固定板和轴承座支撑板相互平行且与机架的侧面垂直，电机固定板设有电机过孔和固定螺钉孔，轴承座支撑板设有轴承座固定安装孔，地热组件由多个地热环管、多个连接管和一个回水管构成，回水管与回水管相邻的一个地热环管经连通管密封的相通相连，相邻的两个地热环管经连接管密封的相通相连，软轴泵组件包括直流驱动电机、联轴器、轴向受力轴承、轴承座、三通接头、泵管、传动软轴、滤网、泵头和密封环，直流驱动电机固定在电机固定板上，直流驱动电机的输出轴上套装有联轴器，联轴器中段设有轴向受力轴承和轴承座，轴承座固定在轴承座支撑板上，联轴器的下端部经由三通接头的上端盖、在三通接头的腔内与传动软轴的上端部连接固定在一起，联轴器与三通接头的上端盖之间设有密封环，传动软轴位于泵管内且传动软轴的下端与泵头的输入轴相连，泵头与滤网相连，泵管的上端与三通接头密封相连，三通接头的开通管口经连接弯管与邻近的一个地热环管密封的相通相连，软轴泵组件的直流驱动电机经电机固定板与机架相连，轴承座支撑板与机架相连。

所述的负载电池为由多个电池并联构成的电池组，多块电池上下叠放在一起，每块电池的上面均卡装有两根以上的绝缘压杆，叠放在一起的电池组置于下横撑板和中横撑板之间，多个绝缘压杆经螺钉与机架连接在一起。

所述的光伏板控制器的三对接线端子分别与光伏板的一对输出线、光伏板电压识别电池的正负极的引线、负载电池的正负极的引线匹配相连，负载电池的正负极经导线与继电器匹配相连，时间控制器经控制导线与继电器匹配相连，继电器的输出端子匹配的与电源输出线相连，软轴泵组件的直流驱动电机与电源输出线匹配相连。

所述的机架的两个U型侧板的顶端固定有一个光伏板组件连接固定板，光伏板组件连接固定板上设有多个螺钉通孔，光伏板组件的直角三棱柱状固定架中的水平边框经螺钉与光伏板组件连接固定板相连。

所述的机架设有前盖板和后盖板，前盖板经螺钉固定在下横撑板和上横撑板的侧面，后盖板分为后上盖板和后下盖板，后上盖板经螺钉固定在下横撑板和中横撑板的侧面，后下盖板经螺钉固定在中横撑板和上横撑板的侧面。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种克服传统的太阳光照式温室大棚对于农作物种植因高度低不适合乔木类（高大）树种种植缺点、达到了使一些耐寒能力较低的乔木类经济树种、或街道或园林等景观类树种越冬成活的目的和效果、本发明具有以太阳光伏发电与地热等再生、清洁能源相结合的优点，对提高中国长城以北种植的经济性、美化城市街道以及乡村环境、改善生态环境有积极意义。

附图说明

图1为本发明的去除前盖板和后盖板后的结构示意图。

图2为本发明的水泵组件的结构剖视放大图。

图3为本发明的机架的结构示意图。

图4为本发明的地热组件的结构示意图。

其中：1为机架； 2为U型侧板；3为U型底板；4为下横撑板；5为中横撑板；6为上横撑板；7为负载电池；8为继电器；9为时间控制器；10为电源输出线；11为光伏板；12为光伏板电压识别电池；13为光伏板控制器；14为直角三棱柱状固定架；15为电机固定板；16为轴承座支撑板；17为地热环管；18为连接管；19为回水管；20为连接弯管；21为直流驱动电机；22为联轴器；23为轴承座；24为三通接头；25为泵管；26为传动软轴；27为滤网；28为泵头；29为密封环；30为光伏板组件连接固定板；31为连通管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1~图4给出了一种用于树木越冬的太阳能地热装置， 包括机架1、蓄供电组件、光伏板组件、软轴泵组件和地热组件，机架1由两个U型侧板2和一个U型底板3垂直连接在一起构成，两个U型侧板2对称且相互平行，两个U型侧板2和一个U型底板3均设有多个连接通孔，两个U型侧板2之间固定有与U型底板3平行的下横撑板4、中横撑板5和上横撑板6，下横撑板4、中横撑板5和上横撑板6的侧面均设有多个螺纹沉孔，蓄供电组件由负载电池7、继电器8、时间控制器9和电源输出线10组成，负载电池7固定于下横撑板4和中横撑板5之间，继电器8和时间控制器9固定在中横撑板5和上横撑板6之间，光伏板组件由光伏板11、光伏板电压识别电池12和光伏板控制器13、直角三棱柱状固定架14组成，光伏板11固定于直角三棱柱状固定架14的斜面框上，光伏板电压识别电池12和光伏板控制器13固定在直角三棱柱状固定架14内且置于光伏板11之下，机架1的一个侧面上连接固定有电机固定板15和轴承座支撑板16，电机固定板15和轴承座支撑板16相互平行且与机架1的侧面垂直，电机固定板15设有电机过孔和固定螺钉孔，轴承座支撑板16设有轴承座固定安装孔，地热组件由多个地热环管17、多个连接管18和一个回水管19构成，回水管19与回水管19相邻的一个地热环管17经连通管31密封的相通相连，相邻的两个地热环管17经连接管18密封的相通相连，软轴泵组件包括直流驱动电机21、联轴器22、轴向受力轴承、轴承座23、三通接头24、泵管25、传动软轴26、滤网27、泵头28和密封环29，直流驱动电机21固定在电机固定板15上，直流驱动电机21的输出轴上套装有联轴器22，联轴器22中段设有轴向受力轴承和轴承座23，轴承座23固定在轴承座支撑板16上，联轴器22的下端部经由三通接头24的上端盖、在三通接头24的腔内与传动软轴26的上端部连接固定在一起，联轴器22与三通接头24的上端盖之间设有密封环29，传动软轴26位于泵管25内且传动软轴26的下端与泵头28的输入轴相连，泵头28与滤网27相连，泵管25的上端与三通接头24密封相连，三通接头24的开通管口经连接弯管20与邻近的一个地热环管17密封的相通相连，软轴泵组件的直流驱动电机21经电机固定板15与机架1相连，轴承座支撑板16与机架1相连。

所述的负载电池7为由多个电池并联构成的电池组，多块电池上下叠放在一起，每块电池的上面均卡装有两根以上的绝缘压杆，叠放在一起的电池组置于下横撑板4和中横撑板5之间，多个绝缘压杆经螺钉与机架1连接在一起。

所述的光伏板控制器13的三对接线端子分别与光伏板11的一对输出线、光伏板电压识别电池12的正负极的引线、负载电池7的正负极的引线匹配相连，负载电池7的正负极经导线与继电器8匹配相连，时间控制器9经控制导线与继电器8匹配相连，继电器8的输出端子匹配的与电源输出线10相连，软轴泵组件的直流驱动电机21与电源输出线10匹配相连。

所述的机架1的两个U型侧板2的顶端固定有一个光伏板组件连接固定板30，光伏板组件连接固定板30上设有多个螺钉通孔，光伏板组件的直角三棱柱状固定架14中的水平边框经螺钉与光伏板组件连接固定板30相连。

所述的机架1设有前盖板和后盖板，前盖板经螺钉固定在下横撑板4和上横撑板6的侧面，后盖板分为后上盖板和后下盖板，后上盖板经螺钉固定在下横撑板4和中横撑板5的侧面，后下盖板经螺钉固定在中横撑板5和上横撑板6的侧面。

实施例一：

本发明使用时，首先分别将光伏板11组件、蓄电组件、软轴泵组件、机架1分别组装好，软轴泵组件的直流驱动电机21的功率为450w，流量为每小时3立方米，光伏板11的输出电压24伏。然后，在被植树的地表挖出一行树坑，每行有四个桶状树坑构成，每个桶状树坑的直径为400mm，每个桶状树坑的深度为700mm，每行桶状树坑的两侧均设有连通沟，连通沟的宽度不大于100mm，深度不超过280mm且与当地最低气温相匹配，两个相邻的桶状树坑之间经连通沟相通相连，每行桶状树坑的一端钻有一个直径为80mm的回水管插入孔，每行树坑的另一端钻有一个直径为108mm的抽水泵插入孔（孔深25米），抽水泵插入孔的深度至少低于当地地下水位2米，在抽水泵插入孔内置入一个回水管19（长度为14.5米）、回水管19与回水管19相邻的一个地热环管17经置于连通沟内的连通管18密封的相通相连，每个桶状树坑置入一个地热环管17，相邻的地热环管17经置于连通沟内的连接管18密封的相通相连，软轴泵组件的泵头28和泵管25（软轴泵组件总长度为25米）插入到抽水泵插入孔内，软轴泵组件的三通接头24上的开通管口经连接弯管20与邻近的一个地热环管17密封相通相连，机架1在抽水泵插入孔处的地面上固定好，软轴泵组件的各部件相应的与机架1连接固定好。最后，将每个桶状树坑用植树用壤土填满后浇水，待季节、墒情等条件适当时，在每个树坑内植入一颗三年生冬青树苗，每个树苗根部位于的地热环管中心部位且深浅适当，进行正常养护、浇灌和管理。当气温低于零度、冻土现象发生前，时间控制器9启动，继电器8使负载电池7向直流驱动电机21供电运转，软轴泵抽取地下水、水流依次经滤网27、泵头28、泵管25、三通接头24的开通管口、连接弯管20、串联的地热环管17、最后经回水管19回入地下，水流中的热量经地热环管17传向树根部的土层内，避免树根周围冻土现象产生。

前文实施例一所种植的冬青树苗当年成活后，因本发明在冬季能将地热将地下水的热量由地热环管9传向树根部的土层内，避免或减弱了树根部的冻土现象发生，并在随后的每个冬季均持续发挥作用，实现了树木在-20℃至-35℃下越冬存活的效果（5年以上的冬青树主干及干枝甚至能在-35℃的气温条件下存活），多年后，所种植的冬青树的根系伸入（中国长城以北的钙层土之下的）粘土层，可达到常规的日常管理，正常越冬成活、树木自主生长的效果。

Claims (5)

1.一种用于树木越冬的太阳能地热装置，包括机架（1）、蓄供电组件、光伏板组件、软轴泵组件和地热组件，其特征在于：机架（1）由两个U型侧板（2）和一个U型底板（3）垂直连接在一起构成，两个U型侧板（2）对称且相互平行，两个U型侧板（2）和一个U型底板（3）均设有多个连接通孔，两个U型侧板（2）之间固定有与U型底板（3）平行的下横撑板（4）、中横撑板（5）和上横撑板（6），下横撑板（4）、中横撑板（5）和上横撑板（6）的侧面均设有多个螺纹沉孔，蓄供电组件由负载电池（7）、继电器（8）、时间控制器（9）和电源输出线（10）组成，负载电池（7）固定于下横撑板（4）和中横撑板（5）之间，继电器（8）和时间控制器（9）固定在中横撑板（5）和上横撑板（6）之间，光伏板组件由光伏板（11）、光伏板电压识别电池（12）和光伏板控制器（13）、直角三棱柱状固定架（14）组成，光伏板（11）固定于直角三棱柱状固定架（14）的斜面框上，光伏板电压识别电池（12）和光伏板控制器（13）固定在直角三棱柱状固定架（14）内且置于光伏板（11）之下，机架（1）的一个侧面上连接固定有电机固定板（15）和轴承座支撑板（16），电机固定板（15）和轴承座支撑板（16）相互平行且与机架（1）的侧面垂直，电机固定板（15）设有电机过孔和固定螺钉孔，轴承座支撑板（16）设有轴承座固定安装孔，地热组件由多个地热环管（17）、多个连接管（18）和一个回水管（19）构成，回水管（19）与回水管（19）相邻的一个地热环管（17）经连通管（31）密封的相通相连，相邻的两个地热环管（17）经连接管（18）密封的相通相连，软轴泵组件包括直流驱动电机（21）、联轴器（22）、轴向受力轴承、轴承座（23）、三通接头（24）、泵管（25）、传动软轴（26）、滤网（27）、泵头（28）和密封环（29），直流驱动电机（21）固定在电机固定板（15）上，直流驱动电机（21）的输出轴上套装有联轴器（22），联轴器（22）中段设有轴向受力轴承和轴承座（23），轴承座（23）固定在轴承座支撑板（16）上，联轴器（22）的下端部经由三通接头（24）的上端盖、在三通接头（24）的腔内与传动软轴（26）的上端部连接固定在一起，联轴器（22）与三通接头（24）的上端盖之间设有密封环（29），传动软轴（26）位于泵管（25）内且传动软轴（26）的下端与泵头（28）的输入轴相连，泵头（28）与滤网（27）相连，泵管（25）的上端与三通接头（24）密封相连，三通接头（24）的开通管口经连接弯管（20）与邻近的一个地热环管（17）密封的相通相连，软轴泵组件的直流驱动电机（21）经电机固定板（15）与机架（1）相连，轴承座支撑板（16）与机架（1）相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于树木越冬的太阳能地热装置，其特征在于：所述的负载电池（7）为由多个电池并联构成的电池组，多块电池上下叠放在一起，每块电池的上面均卡装有两根以上的绝缘压杆，叠放在一起的电池组置于下横撑板（4）和中横撑板（5）之间，多个绝缘压杆经螺钉与机架（1）连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种用于树木越冬的太阳能地热装置，其特征在于：所述的光伏板控制器（13）的三对接线端子分别与光伏板（11）的一对输出线、光伏板电压识别电池（12）的正负极的引线、负载电池（7）的正负极的引线匹配相连，负载电池（7）的正负极经导线与继电器（8）匹配相连，时间控制器（9）经控制导线与继电器（8）匹配相连，继电器（8）的输出端子匹配的与电源输出线（10）相连，软轴泵组件的直流驱动电机（21）与电源输出线（10）匹配相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于树木越冬的太阳能地热装置，其特征在于：所述的机架（1）的两个U型侧板（2）的顶端固定有一个光伏板组件连接固定板（30），光伏板组件连接固定板（30）上设有多个螺钉通孔，光伏板组件的直角三棱柱状固定架（14）中的水平边框经螺钉与光伏板组件连接固定板（30）相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于树木越冬的太阳能地热装置，其特征在于：所述的机架（1）设有前盖板和后盖板，前盖板经螺钉固定在下横撑板（4）和上横撑板（6）的侧面，后盖板分为后上盖板和后下盖板，后上盖板经螺钉固定在下横撑板（4）和中横撑板（5）的侧面，后下盖板经螺钉固定在中横撑板（5）和上横撑板（6）的侧面。

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