CN207022701U - 一种蓄热式多功能太阳能农业大棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种蓄热式多功能太阳能农业大棚，包括太阳能集热系统、地下水暖管、蓄热水箱、沼气罐、太阳能发电系统和必要的连接管道。利用太阳能集热器提供热水，通过土面下铺水暖管网传递给土壤，实现大棚供暖需求，通过蓄热水箱的热水为沼气罐提供发酵温度，增加沼气量，整个系统由光伏系统提供动力支持，利用光伏系统储存的电量，使系统在无光照时仍然正常运行。该系统将太阳能光热和光伏与温室大棚相结合，实现自主供暖供电，减少了对传统能源的依赖、扩大了可再生能源的利用范围，突破了昼夜、季节、气候等不利因素的束缚，实现了连续稳定供能，且与沼气罐结合实现了功能的多样化。

Description

一种蓄热式多功能太阳能农业大棚

技术领域

在本实用新型涉及一种蓄热式多功能太阳能农业大棚，特别涉及一种太阳能自主供电供热的农业大棚，属于太阳能利用领域。

背景技术

农业大棚作为当代农民增产增收的重要手段，又是现代农业中不可替代的技术，其运用越来越广泛。据统计，我国的温室大棚面积世界第一，除了中小拱棚等简易设施外，日光温室、塑料大棚的建筑面积高达200多万公顷以上。太阳能是一种清洁的可再生能源，且转换技术成熟，将太阳能和农业温室大棚相结合，一方面可以利用大棚本身作为太阳能电池安装的建筑基础，不仅节约大量的土地资源，而且自身太阳能发电系统产生的绿色电力可以直接提供给温室内的照明灯、补光灯、灌溉设备、植保设备等使用，此外多余电力可出售给周边农户，实现了节能效果；另一方面可以解决传统农业大棚保温、升温困难的问题。因此，采用二者相结合的方式，对国民经济生产具有一定的现实意义，且一定会有广阔的应用前景。

目前光热和光伏在太阳能大棚上的运用都有研究，在此基础上，本实用新型将太阳能光热和光伏与农业大棚相结合，实现功能的多样化，不仅节能环保，而且可以很好的解决农作物的生长需求。

发明内容

本实用新型的目的在于积极利用现有的太阳能利用技术及农业大棚在供暖过程中的不足，且现阶段人们对多功能的要求，提供一种蓄热式多功能太阳能农业大棚，整个系统实现了自我供能，不仅解决了农业大棚连续性供暖的要求，而且与沼气罐结合，实现了功能的多样化。

本实用新型主要通过以下技术方案实现：一种蓄热式多功能太阳能农业大棚，是在常规大棚的基础上增加太阳能光伏和光热系统，包括太阳能集热系统、地下水暖管，蓄热水箱、沼气罐，太阳能发电系统(包括逆变器、控制器、蓄电池)。首先将上下两个真空管太阳能集热器进行串联，然后左右两排集热器进行并联，冷水从下边进，下边集热器连接蓄热水箱，热水从上边出，热水出口安装泄压阀，连接两根管道，一根连接蓄热水箱，另一根连接地下水暖管一端；集热系统冷水进口与热水出口处安装水泵，暖管另一端连接蓄热水箱，暖管出口处安装循环泵；水箱内部包裹沼气罐，沼气罐左上端有进料口，右上端有出气口，沼气罐内置有换热盘管，上端接口处置有温度测试仪，右下端有出料/排污口，内部装有搅拌器。独立的太阳能光伏发电系统的控制器电能输出端连接大棚照明灯、大棚控制器、逆变器、蓄电池；逆变器电能输出端连接水泵、搅拌器、农户。原理为：太阳照到太阳集热器上，产生热水，通过地下水暖管加热农业大棚，水暖管内水通过循环泵回到蓄热水箱，通过蓄热水箱包裹沼气罐，用水箱中的热水给沼气罐提供热量，来满足发酵所需的热量。发酵过程中，温度不足时，通过辅助热源进行加热；温度过高时则启用降温系统，冷却水从补水箱流入，再回到管道内，通过换热盘管（20）进行降温，以保证发酵系统的正常运行。太阳照到电池板上，将太阳能转化为电能，通过控制器，供大棚照明和控制设备等直流负载使用，剩余电量储存在蓄电池里，通过逆变器，将直流电转为交流电，供水泵、搅拌器、农户交流负载使用。

所述农业大棚内土壤下设有供热暖管，供热暖管与太阳能集热器及蓄热水箱相连通，可控制大棚内土壤的温度。

所述蓄热水箱、太阳能热水器、水泵、水阀、地下水暖管、构成一个太阳能供热系统；水泵、蓄电池、调控设备、太阳能发电系统构成一个太阳能供电系统。

所述地下水暖管由太阳能集热系统提供热水，后水循环回到蓄热水箱，余热可提供沼气罐发酵温度，水泵在太阳能热水系统中承压扬程，搅拌器在沼气罐中进行搅拌和辅助热源加热，另一端都接入光伏系统，由光伏系统提供动力支持。

附图说明

图1：一种蓄热式多功能太阳能农业大棚的示意图。

图1中，1—太阳能集热器，2，3，13，15，18，19—水阀，4，9，17—水泵，5—光伏电池板，6，25—温度测试仪，7—地下水暖管，8—大棚调控设备，10—蓄电池，11—控制器，12—逆变器，14—进料口，16—补水箱，20—换热盘管，21—出料/排污口，22—发酵罐，23—搅拌器，24—蓄热水箱，25—辅助热源，26—出气孔，27—农户，28—农业大棚。

具体实施方式

利用太阳能集热器（1）提供热水，通过水阀控制，热水可通过地下水暖管（7）加热大棚，温度较低时，贮存在水中的热量释放出来加热大棚，提高了大棚内的温度，水暖管内的热水再回到蓄热水箱，余热可提供沼气罐发酵的热量，也可直接到蓄热水箱（24）储存，将太阳能集热器收集的太阳能，以水为热媒供给沼气罐（22），来满足发酵所需的热量。使用太阳能电池组件（5）(透光或半透光多晶硅薄膜太阳能电池板)作为大棚屋顶的主要覆盖材料，再由控制器（BOOST电路）（11）进行直一直变换，得到一个具体大小的直流电压，进行直流负载供电，为加热、降温、调光、遮光、灌溉等调控设备提供能源，形成较灵活地调节控制温室内光照、空气和土壤的温湿度、二氧化碳浓度的温室，且多余电力由蓄电池（10）储存，即使在较长时间的恶劣天气，也可依靠储存的电力使室内维持一定的温度，满足蔬菜作物生长的需要。如果光伏电池接的是交流负载，就要把所得到的直流电通过逆变器（12）转换成交流电。如果光伏电池组所发的电用不完，剩余的电可供附近农户使用。

一方面，白天阳光好的时候，太阳能集热器（1）吸收太阳光，通过土面下铺水暖管网（7）传递给土壤，满足作物白天时的生长需求。在白天或阳光充足的条件下，利用太阳能集热器提供热水，晚上通过土面下铺水暖管网传递给土壤，从而提供大棚温度，有利于作物生长的需求。通过蓄水箱（24），除实现长久无日照的情况下，利用储存的热量，实现对作物的供暖需求，还可通过蓄热水箱包裹着沼气罐（22），利用热水提供沼气发酵的适宜温度，提高产气量，提供燃料沼气。

另一方面，光伏组件（5）通过光电转换为大棚照明、加热、降温、调光、遮光、灌溉系统提供能源，和提供系统运行的动力支持，剩余的电可供附近农户使用，且多余的电量储存在蓄电池（10）里，在无光照的情况下，系统仍然正常运行，即使在寒冷的季节，也可依靠太阳光使室内维持一定的温度，满足蔬菜作物生长的需要。

本实用新型通过将太阳能光热与光伏相结合，利用光热系统供暖，光伏系统提供动力电力，突破了昼夜、季节、气候等不利因素的束缚，不仅仅实现了自主供暖供电且连续性供暖的要求，而且通过蓄热水箱包裹着沼气罐，提供沼气发酵的适宜温度，实现了功能的多样化。

Claims (3)

1.一种蓄热式多功能太阳能农业大棚，由太阳能集热器，水阀，水泵，光伏电池板，温度测试仪，地下水暖管，大棚调控设备，蓄电池，控制器，逆变器，进料口，补水箱，换热盘管，出料/排污口，发酵罐，搅拌器，蓄热水箱，辅助热源和必要的连接管道所组成，其特征在于，农业大棚内土壤下设有供热暖管， 供热暖管与太阳能集热器及储热水箱相连通，可控制大棚内土壤的温度。

2.根据权利要求1所述的一种蓄热式多功能太阳能农业大棚，其特征在于，蓄热水箱、太阳能热水器、水泵、水阀、地下水暖管、构成一个太阳能供热系统；水泵、蓄电池、调控设备、太阳能发电系统构成一个太阳能供电系统。

3.根据权利要求1所述的一种蓄热式多功能太阳能农业大棚，其特征在于，水泵在太阳能热水系统中承压扬程，搅拌器在沼气罐中进行搅拌和辅助热源加热，另一端都接入光伏系统，由光伏系统提供动力支持。