CN116034784A - 一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，涉及新型设施农业技术领域，本发明包括温室大棚(1)、吸附储能装置(2)、温湿度监测装备(17)；所述吸附储能装置(2)，设于所述温室大棚(1)顶部，用于储存热量；所述温湿度监测装备(17)，设于所述温室大棚(1)侧壁内侧，用于监测所述温室大棚(1)内的温度和湿度。本发明通过吸附工质对的吸附解吸循环过程将余热、太阳能等低品位能源储存起来，能够有效的提高低品位能源的利用率，节省资源且打破太阳能的地域限制，提升农业温室的太阳能综合利用率。

Description

一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统

技术领域

本发明涉及新型设施农业技术领域，尤其涉及一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统。

背景技术

目前，在节能减排当中，低品位余热的利用和开发在其中扮演着重要的角色。我国现代农业在发展的过程中，之所以将重点放在低品位余热利用和开发上，这是因为其能够带来更好的效益和价值，能够有利于农业的可持续发展，在节能减排、生态环境保护方面贡献力量。

低品位能源的利用方式十分广泛，其储能利用方式主要包括显热储热、潜热储热和化学储热等。其中化学储热的储热密度有着数量级的飞跃，且无相变过冷及相分离等问题发生，同时可有效解决其能源分配的时间、空间问题，是一种可将热量高效储存并适时迅速释放，从而调节能量、解决波峰波谷问题的技术手段，可有效提高现阶段余热的利用率，促使间歇性的太阳能成为可靠能源。此外，当前多数储热系统存在着诸多弊端：效率低、耗时大、会产生大量的热损耗，系统应用时所占体积过大等。在能源危机和环境危机的今天，无论从节能还是从环保角度，积极开发新能源，提高热能利用率，是绿色储能行业发展的必然趋势。而在现代农业中，通常的用热范围是中低温热能，正好与太阳能的能量品位相对应，因此将不连续、间歇性地太阳能通过储存的方式应用于现在农业温室的供热和除湿中，将是储能技术的重要应用场景之一。

因此，提出一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，通过吸附工质对的吸附解吸循环过程将余热、太阳能等低品位能源储存起来，能够有效的提高低品位能源的利用率，节省资源且打破太阳能的地域限制，提升农业温室的太阳能综合利用率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，包括温室大棚、吸附储能装置、温湿度监测装备，所述吸附储能装置设于所述温室大棚顶部，用于储存热量，所述温湿度监测装备设于所述温室大棚侧壁内侧，用于监测所述温室大棚内的温度和湿度。

上述的系统，可选的，所述吸附储能装置的前端表面设有玻璃，所述吸附储能装置的第一侧面设置有进风口，所述吸附储能装置的第二侧面设置有第一出风口，所述吸附储能装置的第三侧面设置有第二出风口。

上述的系统，可选的，所述进风口内部由外至内依次设置有过滤网、抽风扇；所述第一出风口、第二出风口内部由外至内依次设置有过滤网、排风扇。

上述的系统，可选的，所述吸附储能装置的内部填充有吸附剂，所述吸附剂的一侧设置有输气管，所述输气管与所述第二出风口连通，所述吸附剂与所述第一出风口连通。

上述的系统，可选的，所述吸附剂至少一部分插入在多个肋片之间。

上述的系统，可选的，所述吸附剂选用多孔材料与吸水性无机盐复合形成的复合吸附材料。

上述的系统，可选的，所述吸附储能装置还设置有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门控制所述进风口的开闭，所述第二阀门控制所述第一出风口的开闭，所述第三阀门控制所述第二出风口的开闭。

上述的系统，可选的，所述吸附储能装置的吸附质是通过所述进风口进入所述吸附储能装置的湿空气。

上述的系统，可选的，所述温湿度监测装备包括多个温度传感器和多个湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器与所述温湿度监测装备连接并传输信号。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统：

1)本发明将储热单元与室内室外连通，不需额外储热反应器和换热设备，整体结构简单紧凑，投入和维护成本小。

2)本发明采用室内湿空气作为环境友好型的吸附质，具有无毒、稳定无污染以及单位能量密度高等优点。

3)本发明在较低的解吸温度(70～90℃)表现出了优异的性能，能够有效利用余热、太阳能等低品位能源储存，节省资源并且能源供应稳定可持续。

4)本发明无论是解吸储热还是吸附释热阶段，来流气体都是与反应物直接接触，换热充分，提高了反应的热效率。

5)本发明可结合太阳能集热装置或余热回收装置将该整体式储能系统结构布置于温室大棚。整个储热装置镶嵌于室内与室外连通的建筑屋顶，可根据室内空间的大小设计装置结构的尺寸和规模；对于特定的空间，还可根据当前所需热负荷量，通过装置体的个数来调控反应单元的数量，进而控制供热量。该整体式结构具有较高的灵活性和可行性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统整体结构图；

图2为本发明提供的吸附储能装置立体图；

图3为本发明提供的吸附储能装置俯视图；

其中，1-温室大棚、2-吸附储能装置、3-玻璃、4-进风口、5-抽风扇、6-过滤网、7-第一阀门、8-第一出风口、9-第二阀门、10-吸附剂、11-肋片、12-输气管、13-第二出风口、14-第三阀门、15-隔热层、16-透明覆盖材料、17-温湿度监测装备、21-第一侧面、22-第二侧面、23-第三侧面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

参照图1-3所示，本发明公开了一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，包括温室大棚1、吸附储能装置2、温湿度监测装备17，吸附储能装置2设于温室大棚1顶部，用于储存热量，温湿度监测装备17设于温室大棚1侧壁内侧，用于监测温室大棚1内的温度和湿度。

进一步的，吸附储能装置2的前端表面设有玻璃3，吸附储能装置2的第一侧面21设置有进风口4，吸附储能装置2的第二侧面22设置有第一出风口8，吸附储能装置2的第三侧面23设置有第二出风口13。

进一步的，进风口4内部由外至内依次设置有过滤网6、抽风扇5；第一出风口8、第二出风口13内部由外至内依次设置有过滤网6、排风扇。

具体的，过滤网6的网孔直径为8-10mm。

进一步的，吸附储能装置2的内部填充有吸附剂10，吸附剂10的一侧设置有输气管12，所述输气管12与第二出风口13连通，吸附剂10与第一出风口8连通。

具体的，输气管12的入口尺寸根据吸附剂10充填的长宽设定。

进一步的，吸附剂10至少一部分插入在多个肋片11之间。

进一步的，吸附剂10选用多孔材料与吸水性无机盐复合形成的复合吸附材料。

具体的，吸附剂10选用多孔材料与吸水性无机盐复合形成的复合吸附材料，使用其作为吸附剂10的储能过程是一个集物理吸附和化学吸附于一体的多形态储能过程，其中，物理吸附指的是当吸附质分子被多孔材料自身的宏微观结构表面或内部吸附时，放出吸附热；而化学吸附则是吸附质水蒸气与吸附剂发生相应的化学反应(吸湿盐发生水合反应)，在断裂与形成化学键的过程中会伴随着热量的吸收与释放，从而热量得以储存以及利用。

具体的，多孔材料为活性炭、硅胶或金属有机框架中的一种；吸水性无机盐选择强吸水性无机盐或稳定性吸水性无机盐，包括但不限于CaCl₂、LiCl、MgSO₄。

进一步的，吸附储能装置2还设置有第一阀门7、第二阀门9和第三阀门14，第一阀门7控制进风口4的开闭，第二阀门9控制第一出风口8的开闭，第三阀门14控制第二出风口13的开闭。

进一步的，吸附储能装置2的吸附质是通过进风口4进入吸附储能装置2的湿空气。

进一步的，温湿度监测装备17包括多个温度传感器和多个湿度传感器，温度传感器和湿度传感器与温湿度监测装备17连接并传输信号。

具体的，温湿度监测装备17中温度传感器一般要4个，在温室大棚的中间一个，两端各一个，可有效的测量温室内的均匀温度值，另一个放置在土壤中，有效测量土壤温度，湿度传感器放置在距离温室大棚地面1.2米到1.5米之间。

具体的，温度传感器的数量根据温室大棚1具体面积设定。

具体的，隔热层15裹覆在吸附储能装置2的外表面。

在一具体实施例中，本发明共有三种工作模式：

1)温室大棚前期白天的运行模式：通过温室大棚1另一侧的透明覆盖材料16的吸热保温原理和温湿度监测装备17，形成局部小气候，将抵达地面的太阳辐射又重新吸收，并将所吸收的地面辐射返回给地面，营造有利于作物生长发育的环境，使温室大棚内温度提高。

2)温室大棚后期白天的运行模式：通过温湿度监测装备17对温室大棚1内的温湿度进行监测，当温室内的温湿度达到要求时，储热模式开启，此时第一阀门7和第二阀门9处于关闭状态，当太阳光透过玻璃3时，玻璃3首先将光能吸收转化为热能，热能又以传导、对流、辐射的形式在吸附储能装置2内传递热量，吸附剂10被加热后解吸出水蒸气，加热吸附储能装置2后装置内的温度有所降低，水蒸气和干空气形成的混合湿空气在输气管12靠近吸附剂10一端汇聚，在开启第三阀门14的作用下经第二出风口13的抽风扇5排出室外。隔热层15可减少热量的散失，促进解吸反应的进行，直到解吸反应结束。至此完成解吸储能阶段，该阶段是集物理吸附和化学吸附于一体的多形态储热。

3)温室大棚夜晚的运行模式：当夜晚需要对室内除湿加热时，关闭第三阀门14，进风口4向温室大棚1中抽风，室内的冷空气流进，经过第一阀门7后空气中的水蒸气与吸附储能装置2中的吸附剂10进行物理吸附与化学吸附，吸附反应放出热量将空气加热，加热后的空气在第一出风口8汇聚后开启第二阀门9使其将吸附储能装置2内的热空气引入室内，以此达到室内除湿供暖的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，包括温室大棚(1)、吸附储能装置(2)、温湿度监测装备(17)；

所述吸附储能装置(2)，设于所述温室大棚(1)顶部，用于储存热量；

所述温湿度监测装备(17)，设于所述温室大棚(1)侧壁内侧，用于监测所述温室大棚(1)内的温度和湿度。

2.根据权利要求1所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述吸附储能装置(2)的前端表面设有玻璃(3)，所述吸附储能装置(2)的第一侧面(21)设置有进风口(4)，所述吸附储能装置(2)的第二侧面(22)设置有第一出风口(8)，所述吸附储能装置(2)的第三侧面(23)设置有第二出风口(13)。

3.根据权利要求2所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述进风口(4)内部由外至内依次设置有过滤网(6)、抽风扇(5)；

所述第一出风口(8)、第二出风口(13)内部由外至内依次设置有过滤网(6)、排风扇。

4.根据权利要求3所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述吸附储能装置(2)的内部填充有吸附剂(10)，所述吸附剂(10)的一侧设置有输气管(12)，所述输气管(12)与所述第二出风口(13)连通，所述吸附剂(10)与所述第一出风口(8)连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述吸附剂(10)至少一部分插入在多个肋片(11)之间。

6.根据权利要求4所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述吸附剂(10)选用多孔材料与吸水性无机盐复合形成的复合吸附材料。

7.根据权利要求2所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述吸附储能装置(2)还设置有第一阀门(7)、第二阀门(9)和第三阀门(14)，所述第一阀门(7)控制所述进风口(4)的开闭，所述第二阀门(9)控制所述第一出风口(8)的开闭，所述第三阀门(14)控制所述第二出风口(13)的开闭。

8.根据权利要求1所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述吸附储能装置(2)的吸附质是通过所述进风口(4)进入所述吸附储能装置(2)的湿空气。

9.根据权利要求1所述的一种用于农业温室大棚除湿供暖的吸附储热系统，其特征在于，

所述温湿度监测装备(17)包括多个温度传感器和多个湿度传感器，所述温度传感器和所述湿度传感器与所述温湿度监测装备(17)连接并传输信号。

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