CN201718265U - 一种温室热能采集与热能提升系统 - Google Patents

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程瑞锋
刘文科
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Abstract

本实用新型属于农业工程技术领域，公开了一种温室热能采集与热能提升系统，包括热能储存器、热能采集器和热泵机组，所述热能储存器设置在日光温室地下浅层土壤中；所述热能采集器设置在日光温室后墙内表面；所述热能储存器和热能采集器通过各自的分集水器连接在一起，在一组分集水器上设置循环水泵，热泵机组设置在热能采集器和热能储存器之间，并与热能采集器之间串联一循环水泵，将热能储存器储存的热能提升后传递到热能采集器释放。本实用新型的系统以太阳能作为热源，对环境没有污染；热泵机组的热源是热能储存器储存的热能，降低了初期投资成本；将温室内的热量转移到浅层土壤中，提高热能储存器的温度，提高了热泵机组的运行效率。

Description

一种温室热能采集与热能提升系统 
技术领域
本实用新型涉及的技术领域为农业工程技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种温室浅层土壤热量采集与加热的系统。 
背景技术
日光温室虽然可以将太阳能收集起来积蓄热量，并在室内温度降低的时候释放热量，保证室内温度不会过低，但是当遭遇极端低温的时候温室内的温度还不足以保证植物可以正常生长，为了保证温室内植物在冬季能够正常生长，必须提供加热设备。现阶段日光温室中常用的加热方式有热水采暖、热风增温、电热采暖、火道加温。这些传统的加热方式能耗较大，而且还产生大量有害气体，对环境造成污染。 
热泵被认为是利用温室由于其自身的蓄热效应被认为是利用热泵最有效的设施之一，冬季通过温室的贮热技术可以增加水蓄积的热量，为夜间加温提供热能。传统水源热泵一般是利用地下水加热温室。地下水源热泵系统主要适用于地下水资源丰富、水位较浅且便于开采的地区。我国北方地区地下水温度范围常年在7℃～21℃之间。冬季利用地下水作为热源，通过热泵系统把水中的热量抽出向室内供暖，降温后的水再回灌到地下。冬季由于地下水温度高于室外大气温度并且不会像空气源热泵发生结霜情况，因此地下水源热泵系统效率也高于空气源热泵系统。地下水源热泵系统已在建筑中广泛应用，在设施农业中由于受到初期投资成本的制约，在温室中应用受到一定的限制。水源热泵系统中热量采集费用包括水质勘探费用和打井费用，约占整个系统成本的50％左右，因此，降低热量采集费用是降低整套装置投资成本的关键因素之一。 
实用新型内容
为了克服现有技术中的上述缺点，本实用新型提供一种在白天将后墙上的热量转移并储存在温室浅层土壤中，以提高土壤温度；在夜间以浅层土壤中的热量作为初始热源，通过热泵对热量进行提升后再加热温室，以提高日光温室夜间温度的系统。 
为了实现本实用新型的目的，采用的技术方案如下： 
一种温室热能采集与热能提升系统，包括热能储存器、热能采集器和热泵机组，所述热 能储存器设置在日光温室地下浅层土壤中，包括充满水的换热管，所述换热管两端分别连接在分集水器的出水管路和进水管路上； 
所述热能采集器设置在日光温室后墙内表面，包括充满水的换热管，所述换热管两端分别连接在分集水器的出水管路和进水管路上； 
所述热能储存器和热能采集器通过各自的分集水器连接在一起，在其中一组分集水器上设置循环水泵， 
所述热泵机组设置在热能采集器和热能储存器之间，所述热泵机组与热能采集器之间串连一循环水泵，将热能储存器储存的热能提升后传递到热能采集器释放。 
所述热能储存器设置在从日光温室墙体到距离墙体7m的范围内。 
所述热能储存器设置距离地表以下60cm处。 
所述热能储存器中的换热管采用规格为 
Figure BSA00000164071600021
50mm的PE管。 
所述热能采集器中的换热管采用规格为 
Figure BSA00000164071600022
19mm的黑色软管。 
所述热能储存器中的分集水器，其进出水管路上分别设置阀门。 
所述热泵机组两端通过进水口和出水口分别连接到两组分集水器的出水管路和进水管路上。 
所述热泵机组与热能储存器中的分集水器连接的管路上设置有阀门。 
所述换热管每排间距为5cm均匀布置在后墙表面。 
所述换热管每排换热管的间距为30cm～40cm。 
与现有技术相比，实用新型的优点在于： 
1.以太阳能作为热源，不产生有害气体，对环境没有污染； 
2.热量采集系统采用的是温室浅层土壤热源，降低了初期投资成本； 
3.白天可将温室内的热量转移到浅层土壤中，提高了浅层土壤的温度，也就提高了热泵机组的运行效率。 
附图说明
附图是本实用新型热量采集与加热系统的示意图。 
其中：1-热能采集器；2-热能采集器换热管；3-热能采集器中的分集水器；4-分集水器水泵；5-热泵机组；6-热泵机组出水管路阀门；7-热泵机组进水管路阀门；8-分集水器出水阀门；9-分集水器进水阀门；10-热泵机组水泵；11-热能储存器换热管；12-分集水器；13-热能储存器。 
具体实施方式
下面以长75m，跨8.5m，脊高3.2m的日光温室为例阐明本实用新型的应用模式。 
如附图所示，本实用新型在结构上主要包括热能采集器1、热能储存器13和热泵机组5。 
热能储存器13主要由地下均匀安装并联换热管组成，换热管连接在分集水器上，里面充满水，通过水的循环在白天用于储存后墙收集的热量；夜间用于提取浅层土壤中的热量，为热泵机组提供热源。热泵机组5通过对热能储存器储存的热量进行提升，再将提升后的热量传递到热能采集器1中释放。热能采集器1主要是由在温室后墙内表面均匀安装并联的换热管组成，换热管为黑色塑料管，换热管连接在分集水器，换热管内充满水，通过水的循环，在白天可以充当集热器收集后墙的热量；夜间充当释放系统，将热泵机组提升的热量释放到温室中。为了更好的实现热能的提升，在本具体实施中，热量采集器1布置在温室后墙内表面，热量采集器包括换热管2、分集水器3。热量采集器由16组并联的换热管2组成，换热管2连接在分集水器3上，每组换热管的长度是150m，呈∪型布置，换热管的规格为 
Figure BSA00000164071600031
19mm，材质为灌溉上用的黑色塑料软管，能吸收更多的热能。16组换热管呈32排，每排间距为5cm均匀布置在后墙表面。热能储存器13由48组换热管11组成，换热管采用规格为 
Figure BSA00000164071600032
50mm的PE管，换热管安装在距离地表以下60cm处，每组换热管的长度是28米，呈∪型布置，则地面共有换热管192排，每排换热管长7m。换热管均匀布置在从后墙到距离后墙7m的范围内，每排换热管的间距为35cm。48组换热管连接在分集水器12上。用于热能提升的热泵机组5带有两组进出水口，分别连接到两组分集水器的进出水管路上，白天两组分集水器通过水泵10连接，水泵4关，热泵机组5关，阀门8、9开，阀门6、7关闭，实现后墙上热能采集器与浅层土壤中热能储存器中水的串联循环，可以将后墙热能采集器1采集的热量蓄积到土壤中；夜间水泵4、开，热泵机组5开，阀门6、7打开、阀门8、9关闭，后墙上热能采集器与浅层土壤中热能储存器中水的串联循环被关闭，热能采集器1和热泵机组5和热能储存器13之间的水的循环通路被打开，通过热泵机组5将土壤中热能储存器储存的热量提升后再释放到温室后墙上的热能采集器1中释放出来。在本实用新型的系统中完全以太阳能作为热源，不产生有害气体，对环境没有污染；热泵机组的热源是温室浅层土壤中热能储存器储存的热源，不涉及打井的问题，降低了初期投资成本。 
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。 

Claims (10)

1.一种温室热能采集与热能提升系统，其特征在于，包括热能储存器、热能采集器和热泵机组，所述热能储存器设置在日光温室地下浅层土壤中，包括充满水的换热管，所述换热管两端分别连接在分集水器的出水管路和进水管路上；
所述热能采集器设置在日光温室后墙内表面，包括充满水的换热管，所述换热管两端分别连接在分集水器的出水管路和进水管路上；
所述热能储存器和热能采集器通过各自的分集水器连接在一起，在其中一组分集水器上设置循环水泵，
所述热泵机组设置在热能采集器和热能储存器之间，所述热泵机组与热能采集器之间串连一循环水泵，将热能储存器储存的热能提升后传递到热能采集器释放。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能储存器设置在从日光温室墙体到距离墙体7m的范围内。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能储存器设置距离地表以下60cm处。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能储存器中的换热管采用规格为 
Figure FSA00000164071500011
50mm的PE管。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能采集器中的换热管采用规格为 19mm的黑色软管。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热能储存器中的分集水器，其进出水管路上分别设置阀门。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热泵机组两端通过进水口和出水口分别连接到两组分集水器的出水管路和进水管路上。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热泵机组与热能储存器中的分集水器连接的管路上设置有阀门。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热管每排间距为5cm均匀布置在后墙表面。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热管每排换热管的间距为30cm～40cm。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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