CN202635220U - 太阳能光伏温室大棚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能光伏温室大棚，包括太阳能光伏发电系统、恒温自控系统、灯光照明系统，所述太阳能光伏发电系统设置在大棚棚顶发电，经过控制器的输出分别与蓄电池，LED补光灯和其它负载相连，所发电能供棚内电器使用；所述灯光照明系统设置在大棚内，与光伏发电系统相连，利用光伏发电系统所发的电能，为农作物生长提供最佳光照；所述恒温自控系统与太阳能光伏发电系统相连接，利用太阳能光伏发电系统的电能和地源热泵提供的热能来控制大棚内的温度。本实用新型实现了大棚的供电自给，并将电能储存到蓄电池，当阳光不足时，采用蓄电池供电；为作物提供最适合的光照，利用地热能调节大棚内的空气温度，使其更加有利于植物生长。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种温室大棚，特别是一种太阳能光伏温室大棚。
背景技术
在我国许多地区采用蔬菜大棚来培植各种蔬菜。目前种植蔬菜多采用塑料薄膜大棚，这种大棚是通过透光和保温来栽培植物的设施，为植物的生长提供生长条件。薄膜大棚的优点很多，但也有其缺点。大棚的薄膜透光性、抵抗自然灾害能力较差，其使用寿命也短。塑料大棚的透光率低引起植物光合作用不足，从而造成种植蔬菜的叶绿素、糖分等含量受到影响。大棚中的照明、换风、喷淋、保温等系统所需要的电能仍然需要外部电源提供，在农田中使用电缆成本高、安全隐患大。
本实用新型在大棚上安装非晶硅太阳能电池，利用太阳的辐射发电，实现了大棚的供电自给，并将电能储存到蓄电池，当阳光不足时，采用蓄电池供电，可更充分、合理的利用能源；为作物提供最适合的光照，利用地热能调节大棚内的空气温度，使其更加有利于植物生长。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种太阳能电池板与透光玻璃装配形成的太阳能光伏温室大棚。其既有良好的透光性和保温性，又能发电，电能提供给蔬菜大棚的照明保温系统。
本实用新型的上述技术问题主要是通过以下技术方案得以解决的：包括太阳能光伏发电系统、恒温自控系统、灯光照明系统；所述太阳能光伏发电系统设置在蔬菜大棚棚顶发电，与透光玻璃装配形成温室大棚，光伏发电系统经过控制器的输出分别与蓄电池，LED补光灯和其它负载相连， 所发电能供棚内电器使用；所述灯光照明系统设置在大棚内，与太阳能光伏发电系统相连，利用光伏发电系统所发的电能，为农作物生长提供最佳光照；所述恒温自控系统与太阳能光伏发电系统相连接，利用太阳能光伏发电系统的电能和地源热泵提供的热能来控制大棚内的温度。
作为优选，所述太阳能光伏发电系统经过控制器的输出分为三条支路，其中一支连接到蓄电池，一支连接到LED补光灯，另一支连接到其它负载。
作为优选，所述负载为交流负载，在所述负载与控制器之间设置有DC/AC逆变器，逆变器的作用是把光伏发电系统所发的直流电变为交流电，供交流负载使用。
作为优选，所述负载为侧并网，在所述侧并网与控制器之间设置有DC/AC逆变器，逆变器的作用是把光伏发电系统所发的直流电变为交流电，供侧并网使用。
作为优选，所述太阳能光伏发电系统包括薄膜太阳能电池组件、光伏阵列汇流装置、直流防雷配电柜和其他辅助配套设备，其中光伏阵列汇流装置安装在光伏组件与逆变器之间，其内部安装有直流防雷配电柜，与光伏逆变器产品相配套；可根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成1个光伏组件串列，再将若干个串列并联接入光伏阵列汇流装置，通过防雷器与断路器后输出，方便了后级逆变器的接入；光伏阵列汇流装置可接入多路光伏阵列，每路配有保险丝。
作为优选，所述薄膜太阳能电池组件采用双面透明导电电极半透明薄膜，该半透明薄膜使用激光打穿形成的，在红光和红外光范围具有高穿透率，可有效建立温室效应。
作为优选，所述灯光照明系统包括计算机/单片机、智能调光器及LED 补光灯组成，其中所述智能调光器采用单片机控制，所述计算机系统内具有包含生物光照最佳需求数据库的嵌入式芯片，为农作物生长提供最佳光照。
作为优选，所述LED补光灯为红光灯和蓝光灯，红光和蓝光十分接近植物光合作用的效率曲线，是植物生长的最佳光源。
作为优选，所述恒温自控系统为地源热泵，地源热泵包括进气管、出气管和送风机，所述进气管连接送风机进气口，出气管连接送风机出气口，所述进气管、出气管一部分埋于地下一部分伸出地表，所述进气管伸出地表的部分设置有空气入口，所述出气管伸出地表的部分设置有暖风出口。
作为优选，所述进气管包括进气暗管和进气明管，所述出气管包括出气明管和出气暗管，所述进气暗管与出气暗管埋于地下，进气明管与出气明管一端分别与进气暗管和出气暗管连接，另一端伸出地表。
因此，本实用新型的有益效果是：由于在大棚上安装太阳能电池组件，可以利用太阳的辐射发电，实现了大棚的供电自给，并可以将电能储存到蓄电池，当阳光不足时，采用蓄电池供电，可更充分、合理的利用能源，并节约了成本，提高了效率；由于采用LED补光灯为植物提供最合适的光照，提高了植物的光合作用，加快了植物的生长速度；另外，利用地热能调节大棚内的空气温度，使其更加有利于植物生长，缩短了大棚内作物的生长周期，并且风机所需电能来自光伏发电系统，利用地热能提高大棚内的温度，所需的成本比较低。
附图说明
图1为太阳能光伏蔬菜大棚并网发电系统的示意图。
图2为太阳能发电模块结构示意图。
图3为太阳能发电、照明、交流负载示意图。
图4为太阳能发电、照明、并网示意图。
图5为地温保暖结构示意图。
图6为地温保暖控制装置截面图。
图中：
1、混凝土基础与排水沟；2、太阳能电池板；3、支架；4、土墙；5、LED补光灯；6、透光玻璃；7、控制器；8、蓄电池；9、DC/AC逆变器；10、交流负荷；11、侧并网；12、进气明管；13、进气暗管；14、出气明管；15、出气暗管；16、送风机；17、空气入口；18、暖风出口；19、大棚；20、地坑。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步说明：
如图1所示，本实用新型的一种太阳能光伏温室大棚，包括大棚太阳能光伏发电系统、大棚恒温自控系统、大棚灯光照明系统。图中大棚一端具有土墙4，另一端是混凝土基础与排水沟1，顶部是支架3，在支架3上安装有数块的太阳能电池板2，大棚为薄膜式太阳能农业大棚，是将半透式薄膜太阳能电池和农业大棚结合起来，即蔬菜大棚棚顶发电，棚内种植农作物，在大棚内的顶部安装有LED补光灯5，通过太阳能电池板2将太阳能转变为电能，供结LED补光灯5的照明运行。恒温自控系统与太阳能光伏发电系统相连接，其中利用太阳能光伏发电系统的电能和地源热泵提供的热能来控制大棚内的温度。
图2所示为太阳能发电模块的安装结构，把太阳能电池板与透光玻璃连接起来，装配形成温室大棚，这种温室大棚既有良好的透光性又能发电。 电能提供给蔬菜大棚的照明保温系统，缩短了大棚内作物的生长周期。
图3所示为太阳能发电、照明、交流负载示意图，图中太阳能电池板2的输出经过控制器7连接到蓄电池8，同时通过控制器的另一输出分为两条支路，其中一条支路连接到LED补光灯，另一支路经过DC/AC逆变器9后输出到交流负载10。
图4所示为太阳能发电、照明、并网示意图，图中太阳能电池板2的输出经过控制器7连接到蓄电池8，同时通过控制器的另一输出分为两条支路，其中一条支路连接到LED补光灯，另一支路经过DC/AC逆变器9后输出到侧并网11。
太阳能光伏发电系统包括薄膜太阳能电池组件、光伏阵列汇流装置、直流防雷配电柜和其他辅助配套设备。为了减少光伏组件与逆变器之间的连接线，方便维护，提高可靠性，需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置，可与光伏逆变器产品相配套组成完整的光伏发电系统解决方案；可根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成1个光伏组件串列，再将若干个串列并联接入光伏防雷汇流箱，通过防雷器与断路器后输出，方便了后级逆变器的接入；同时可接入多路光伏阵列，每路配有保险丝；配有光伏专用高压防雷器，正极负极都具备防雷功能。
薄膜太阳能组件可采用双面透明导电电极半透明薄膜，其制作透光型产品时使用激光打穿所有薄膜形成透光效果具有如下优势：a、可隔离有害动植物紫外光线（光波长≤320纳米）b、在红光范围（光波长630～760纳米）具高穿透率，有助植物生长，适合需要红光植物的栽培生长。c、在红外光范围（光波长≥760纳米）具高穿透率，可有效建立温室效应，尤 其适合高经济作物生长。
薄膜太阳能电池组件也可采用非晶硅薄膜太能组件，该组件原料来源广泛，生产成本较低，便于大规模生产。在可见光范围内，光吸收效率比晶体硅高一个数量级左右，厚度小于1um就能充分吸收太阳光能，利用太阳能发电，具有耐气候性与耐久性激光刻蚀具有沟槽均匀，剔除干净，生产效率快的特点。
在图3或图4中的大棚灯光照明系统中，生物智能照明系统由计算机/单片机、智能调光器及适合农作物生长的红光和蓝光LED灯组成，该系统通过加装带有保护装置的逆变器，可使用太阳能光伏发电系统中的电能。计算机/单片机中包含生物光照最佳需求数据库的嵌入式芯片，为农作物生长提供最佳光照。植物生长需要阳光，光对植物生长的作用是促进植物叶绿素吸收二氧化碳和水等养分，合成碳水化合物。掌握植物的光合作用需要外界光子的激发才能让植物完成光合过程。太阳光线是光子激发的一个功能过程。经实践研究发现，蓝光和红光十分接近植物光合作用的效率曲线，是植物生长的最佳光源。
植物生长需要阳光，光对植物生长的作用是促进植物叶绿素吸收二氧化碳和水等养分，合成碳水化合物。植物的光合作用需要外界光子的激发才能让植物完成光合过程，太阳光线是光子激发的一个功能过程。经实践研究发现，蓝光和红光十分接近植物光合作用的效率曲线，是植物生长的最佳光源。因此LED补光灯5只采用适合农作物生长的红光和蓝光LED灯，不仅提高了能源利用效率，而且对植物生长有更好的促进作用。
如图5～6所示的大棚恒温自控系统，该系统利用地源热泵建立农业大棚空调送风系统，地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（含地下水）既 可供热又可制冷的有效节能空调系统。该系统包括进气管、出气管和送风机16，所述进气管连接送风机16进气口，出气管连接送风机16出气口，所述进气管、出气管一部分埋于地下一部分伸出地表，所述进气管伸出地表的部分设置有空气入口17，所述出气管伸出地表的部分设置有暖风出口18。所述进气管包括进气暗管13和进气明管12，所述出气管包括出气明管14和出气暗管15，所述进气暗管13与出气暗管15埋于地下，进气明管12与出气明管14一端分别与进气暗管13和出气暗管15连接，另一端伸出地表。
将大棚20里的冷空气吸入地下的进气管道中，在进气管道中与地温换热气温提高进入送风机16。送风机16将温风再次送入地下的出气管道中，经过一次升温的空气经过出气管道时再次提高温度。经暖风出口18进入大棚20。大棚20里的冷空气经过地下温度转换，反复热循环提高送入植物从中，使植物受到良好的生长环境。塑料管一次性投资，以后无任何费用。风机用电来自光伏系统，可以说零费用。
上述的实施例，只是本实用新型的一个实例并不是用来限制本实用新型的实施与权力范围，凡与本实用新型权利要求所述内容相同或等同的技术方案，均应包括在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏温室大棚，其特征在于:包括太阳能光伏发电系统、恒温自控系统、灯光照明系统；
所述太阳能光伏发电系统设置在蔬菜大棚棚顶发电，与透光玻璃装配形成的温室大棚，光伏发电系统经过控制器的输出分别与蓄电池，LED补光灯和其它负载相连，所发电能供棚内电器使用；
所述灯光照明系统设置在大棚内，与太阳能光伏发电系统相连，利用光伏发电系统所发的电能，为农作物生长提供光照；
所述恒温自控系统利用太阳能光伏发电系统的电能和/或地源热泵提供的热能来控制大棚内的温度。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于：所述太阳能光伏发电系统经过控制器的输出分为三条支路，其中一支连接到蓄电池，一支连接到LED补光灯，另一支连接到其它负载。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于，所述负载为交流负载，其与控制器之间设置有DC/AC逆变器。
4.根据权利要求2所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于，所述负载为侧并网，其与控制器之间设置有DC/AC逆变器。
5.根据权利要求3或4所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于：所述太阳能光伏发电系统包括薄膜太阳能电池组件、光伏阵列汇流装置、直流防雷配电柜和其他辅助配套设备，其中光伏阵列汇流装置安装在光伏组件与逆变器之间，其内部安装有直流防雷配电柜，与光伏逆变器产品相配套；可根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成1个光伏组件串列，再将若干个串列并联接入光伏阵列汇流装置，通过防雷器与断路器后输出，方便了后级逆变器的接入；光伏阵列汇 流装置可接入多路光伏阵列，每路配有保险丝。
6.根据权利要求5所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于：所述薄膜太阳能电池组件采用双面透明导电电极半透明薄膜，该薄膜能隔离有害动植物的紫外光，而在红光和红外光范围具高穿透率。
7.根据权利要求5所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于：所述薄膜太阳能电池组件采用非晶硅薄膜太能组件。
8.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于：所述灯光照明系统包括智能调光器及LED补光灯。
9.根据权利要求8所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于：所述LED补光灯为红光灯和蓝光灯。
10.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能光伏温室大棚，其特征在于：所述恒温自控系统为地源热泵，地源热泵包括进气管、出气管和送风机，所述进气管连接送风机进气口，出气管连接送风机出气口，所述进气管、出气管一部分埋于地下一部分伸出地表，所述进气管伸出地表的部分设置有空气入口，所述出气管伸出地表的部分设置有暖风出口。
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