CN207135679U - 一种棚室太阳能集蓄热系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了属于农业工程技术领域的一种棚室太阳能集蓄热系统。该系统安装在大棚或日光温室的骨架附近，具体结构是若干进水支管始端分别与进水干管相连，末端分别与回水干管相连；进水支管固定于横向镀锌钢管上，回水干管和同程回水管固定，安装在日光温室后墙顶部，最后通过同程回水管从日光温室东侧山墙将蓄热的水循环进入蓄热水池；温度传感器与控制系统连接。本实用新型存白昼室内富余的太阳热能，用于夜间向温室内补充热量，来提高棚室对温室太阳能的利用效率，解决温室寒冷季节夜间低温影响作物产量的和品质问题。本实用新型结构简单、成本低、操作简便，运行效果好，具有节能、实用的特点。

Description

一种棚室太阳能集蓄热系统
技术领域
本实用新型属于农业工程中太阳能利用技术领域，特别涉及一种棚室太阳能集蓄热系统。
背景技术
为了有效收集、储存温室内白天富余的太阳能用于夜间的室内增温，前人对日光温室蓄放热系统进行了诸多改进。其中以中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所开发的、在北墙部位设置集热水幕帘系统较为成功，已得到一些推广应用。其集热装置可兼用作放热装置，可在一定程度上降低系统成本，但整体成本仍较高，并且只适用于有后墙的日光温室，基本不能用于塑料大棚中，应用具有一定的局限性。此外，中国农业大学水利与土木工程学院设计的日光温室钢管屋架管网水循环集放热系统，由日光温室结构上的现成骨架构件组成，在实现一定的集热增温效果的同时，还实现了系统的低成本。但该系统只能应用于新温室，不适用于旧温室的改造，应用受限；并且骨架之间的连接必须要满焊，加工难度较大，否则系统容易漏水，可靠性变差。
综上，前人设计的现有系统普遍存在的问题是：太阳能集蓄热系统的建造成本较高，且适用范围过窄，运行不稳定。本实用新型提出了一种棚室太阳能集蓄热系统，它安装在大棚或日光温室的骨架附近，集热管路采用滴灌PE管，大大降低了成本；可同时适用于大棚和温室，集热效率高，运行稳定、可靠。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种棚室太阳能集蓄热系统，其特征在于，该系统安装在大棚或日光温室的骨架附近，具体结构是若干进水支管3始端分别与进水干管8固定相连，末端分别与回水干管12固定相连；进水支管3安装在日光温室骨架的下弦附近，固定于横向镀锌钢管2上，回水干管12 和同程回水管13固定相连，安装在日光温室后墙顶部，最后通过同程回水管13 从日光温室东侧山墙将蓄热的水循环进入蓄热水池10；进水干管8与潜水泵9 相连并伸入蓄水池10液面以下，在近地面进水干管8靠近蓄水池10的位置依次安装温度传感器7、压力计6、流量计5；和球阀4，在蓄水池10内侧安装浮球阀11。蓄水池10在地面以下；在进水口和出水口分别安装球阀4；温度传感器7 与控制系统1连接；分别在空气中、蓄水池10中、进水口处和出水口处分别布置温度传感器7测量气温和水温，用于控制系统自动控制棚室太阳能集蓄热系统的运行；在进水口和出水口布置温度传感器7，用于计算蓄热量；
所述棚室太阳能集蓄热系统应用在日光温室中时，控制系统1固定在操作间内，进水干管8与进水支管3均固定在镀锌钢管2上，回水干管12与同程回水管13安装在温室后墙上；
所述棚室太阳能集蓄热系统应用在大棚中时，控制系统1固定在大棚进门端，进水干管8与进水支管3固定相连，对称固定在大棚两侧的镀锌钢管2上，回水干管12固定在大棚顶部与同程回水管13相连，同程回水管13固定在大棚两侧底部的进水干管8附近位置。
所述棚室太阳能集蓄热系统中的集热管路均为PE管。
所述控制系统1由气温传感器、水温传感器和PLC控制柜组成；所述温度传感器包括气温传感器、水温传感器和管壁温度传感器；布置在集热管管壁的为管壁温度传感器，布置在温室内空间的为气温传感器，布置在蓄水池1液面以下的为水温传感器。
本实用新型的有益效果在于与现有技术相比，本实用新型具有良好集蓄热性能,可贮存室内白昼富余的太阳热能，用于夜间向温室内补充热量；采用PE黑管，成本低，便于调控，能充分提高太阳能的利用效率，解决温室寒冷季节夜间低温影响作物产量和品质的问题；在农业工程领域中环境调控技术的推广与普及具有重要意义。本实用新型结构简单、成本低、操作简便，运行效果好，具有节能、实用的特点。
附图说明
图1是日光温室太阳能集蓄热系统的侧视示意图；
图2是图1的俯视示意图；
图3是大棚太阳能集蓄热系统的侧视示意图；
图4是图3的俯视示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种棚室太阳能集蓄热系统，下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
图1是日光温室太阳能集蓄热系统的侧视示意图；图2是图1的俯视示意图；
图3是大棚太阳能集蓄热系统的侧视示意图；图4是图3的俯视示意图。
图1、2为本实用新型的一种棚室集蓄热系统应用于日光温室中的实施例；图3、4为所述系统应用于大棚中的实施例。
实施例1
图1、2为本实用新型的一种棚室集蓄热系统应用于日光温室中的实施例；
在图1、2中，棚室集蓄热系统安装在大棚或日光温室的骨架附近，控制系统1固定在操作间内，进水干管8与进水支管3均固定在镀锌钢管2上，回水干管12与同程回水管13安装在温室后墙上；具体结构是若干进水支管3始端分别与进水干管8固定相连，末端分别与回水干管12固定相连；进水支管3安装在日光温室骨架的下弦附近，固定于横向镀锌钢管2上，回水干管12和同程回水管13固定相连，安装在日光温室后墙顶部，最后通过同程回水管13从日光温室东侧山墙将蓄热的水循环进入蓄热水池10；进水干管8与潜水泵9相连并伸入蓄水池10液面以下，在近地面进水干管8靠近蓄水池10的位置依次安装温度传感器7、压力计6、流量计5；和球阀4，在蓄水池10内侧安装浮球阀11。蓄水池 10在地面以下；在进水口和出水口分别安装球阀4；温度传感器7与控制系统1 连接；分别在空气中、蓄水池10中、进水口处和出水口处分别布置温度传感器7 测量气温和水温，用于控制系统自动控制棚室太阳能集蓄热系统的运行；在进水口和出水口布置温度传感器7，用于计算蓄热量。其中，所述棚室太阳能集蓄热系统中的集热管路均为PE管。控制系统1由气温传感器、水温传感器和PLC控制柜组成；所述温度传感器包括气温传感器、水温传感器和管壁温度传感器；布置在集热管管壁的为管壁温度传感器，布置在温室内空间的为气温传感器，布置在蓄水池1液面以下的为水温传感器。
所述进水干管8和同程回水管13在安装时要有一定的高度差，1-2m左右。球阀4控制供、回水流量，蓄水池10在日光温室的地面以下，容积10m3。潜水泵选用额定功率为550W、扬程为10m的潜水泵。
该集蓄热系统，在晴天的蓄热量一般可达到200-300MJ，实际流量4m3/h 左右。
如图2所示，相邻进水支管间隔为1.5-2m，试验日光温室屋架共有82榀，由于两端施工等原因，故进水支管设置76根。在其他日光管温室的施工中考虑到两端的施工原因，一般取70-80根左右。
实施例2
如图3、4所示，所述棚室太阳能集蓄热系统应用在大棚中时，控制系统1 固定在大棚进门端，进水干管8与进水支管3固定相连，对称固定在大棚两侧的镀锌钢管2上，回水干管12固定在大棚顶部与同程回水管13相连，同程回水管 13固定在大棚两侧底部的进水干管8附近位置。
进水干管8与进水支管3固定相连，均对称固定在大棚两侧的镀锌钢管2上，回水干管12固定在大棚顶部与同程回水管13相连，同程回水管13固定在大棚两侧底部进水干管8附近位置。分别在空气中和蓄水池中布置温度传感器7测量气温和水温，用于控制系统自动控制系统的运行；在进水口和出水口布置温度传感器7，用于计算蓄热量。进水干管8和回水干管12在安装时要有一定的高度差， 1-2m。球阀4控制供回水流量；大棚与日光温室相比，没有任何蓄热措施，因此在寒冷季节，需要较多的供热量，故大棚的蓄水池10容积为15m3，此外蓄水池10的大小具体也与大棚的总面积有关。潜水泵选用额定功率为550W、扬程为10m的潜水泵。
该集蓄热系统由于是双侧进行集蓄热，集热面积相对大于日光温室，在晴天的蓄热量一般可达到300-400MJ。
如图4所示，相邻进水支管间隔为1.5-2m，且大棚中的同程回水管13与大棚回水干管12末端相连，从大棚两侧骨架沿进水干管8铺设，进入蓄水池10。
所述一种棚室太阳能集蓄热系统在两种应用情况中，均为：管道均为PE管，尺寸为φ16或者φ20。
通常，日光温室和大棚中光照强度分布由上向下垂直依次减弱，本系统安装在日光温室或大棚骨架处，充分利用了温室中白昼富余的太阳辐射，用于夜间补温，通常在寒冷季节可提高夜间温度2-4℃。提高了温室的空间利用效率且遮阴影响很小。由于每年11月份至翌年4月份以及特殊天气下日光温室夜间温度较低，需要进行加温，因此，本系统主要在每年11月至翌年4月运行。
系统蓄热运行时间由控制系统自动控制。
蓄热运行开始的条件为：当室内气温升高到设定的20-22℃时，系统自动控制该系统开始蓄热；当室内气温下降到设定值，或蓄水池中水的温度已较高时，系统停止蓄热。
本实用新型的一种棚室集蓄热系统的使用方法，包括如下步骤：
a.将所述棚室太阳能集蓄热系统安装在日光温室或者大棚内，使其固定在镀锌管2骨架上，蓄水池10容量可按1.5-2.5m3/100m2(温室地面面积)的标准配置。以400m2日光温室为例，可配置6-10m3的蓄热水池。
b.晴朗天气，根据气温与滴灌PE管内水温的关系，系统自动开始运行或关闭：当室内气温升高到20℃时，系统自动控制该系统开始蓄热，当蓄水池中水的温度达到35℃时，系统停止蓄热。
c.冬季的夜间，温室内的空气温度一般不能低于12℃。当温室内气温传感器检测到温室内的气温降低到10-14℃时，系统开始运行；当温室内的气温达到设置的14-16℃温度时，系统停止运行；并且，在蓄水池1中的水温与温室内气温温差小于1℃时，系统关闭；
d.自11月至翌年4月(根据温室所处地理位置和气候条件调整)，每天重复步骤b至步骤c。

Claims (5)

1.一种棚室太阳能集蓄热系统，其特征在于，该系统安装在大棚或日光温室的骨架附近，具体结构是若干进水支管(3)始端分别与进水干管(8)固定相连，末端分别与回水干管(12)固定相连；进水支管(3)安装在日光温室骨架的下弦附近，固定于横向镀锌钢管(2)上，回水干管(12)和同程回水管(13)固定相连，安装在日光温室后墙顶部，最后通过同程回水管(13)从日光温室东侧山墙将蓄热的水循环进入蓄热水池(10)；进水干管(8)与潜水泵(9)相连并伸入蓄水池(10)液面以下，在近地面进水干管(8)靠近蓄水池(10)的位置依次安装温度传感器(7)、压力计(6)、流量计(5)；和球阀(4)，在蓄水池(10)内侧安装浮球阀(11)；蓄水池(10)在地面以下；在进水口和出水口分别安装球阀(4)；温度传感器(7)与控制系统(1)连接；分别在空气中、蓄水池(10)中、进水口处和出水口处分别布置温度传感器(7)测量气温和水温，用于控制系统自动控制棚室太阳能集蓄热系统的运行；在进水口和出水口布置温度传感器(7)，用于计算蓄热量。
2.根据权利要求1所述棚室太阳能集蓄热系统，其特征在于，所述棚室太阳能集蓄热系统应用在日光温室中时，控制系统(1)固定在操作间内，进水干管(8)与进水支管(3)均固定在镀锌钢管(2)上，回水干管(12)与同程回水管(13)安装在温室后墙上。
3.根据权利要求1所述棚室太阳能集蓄热系统，其特征在于，所述棚室太阳能集蓄热系统应用在大棚中时，控制系统(1)固定在大棚进门端，进水干管(8)与进水支管(3)固定相连，对称固定在大棚两侧的镀锌钢管(2)上，回水干管(12)固定在大棚顶部与同程回水管(13)相连，同程回水管(13)固定在大棚两侧底部的进水干管(8)附近位置。
4.根据权利要求1所述棚室太阳能集蓄热系统，其特征在于，所述棚室太阳能集蓄热系统中的集热管路均为PE管。
5.根据权利要求1所述棚室太阳能集蓄热系统，其特征在于，所述控制系统1由气温传感器、水温传感器和PLC控制柜组成；所述温度传感器包括气温传感器、水温传感器和管壁温度传感器；布置在集热管管壁的为管壁温度传感器，布置在温室内空间的为气温传感器，布置在蓄水池1液面以下的为水温传感器。
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