CN207948342U - 一种日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统及日光温室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种日光温室太阳能空气集热‑相变蓄热系统及日光温室，日光温室太阳能空气集热‑相变蓄热系统包括集热蓄热单元以及空气通道，空气通道与集热蓄热单元连通，其特征在于，所述集热蓄热单元包括集热板，集热板的一侧固定有透明盖板，集热板的另一侧固定有相变板，日光温室的空气经集热蓄热单元后进入空气通道，再由空气通道返回日光温室。本实用新型的系统用以解决日光温室的集热、蓄热等技术问题，提高温室对太阳能利用率，提升日光温室内热环境调控能力。
Description
技术领域
本实用新型属于农业工程技术领域，涉及日光温室，具体涉及一种日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统。
背景技术
与塑料大棚、连栋温室相比，日光温室在我国北方地区越冬茬喜温蔬菜生产过程中具有明显的节能保温优势。由于日光温室具有良好保温性能的围护结构，晴天室内昼夜温差大，尤其是白天温室内的最高温度远大于喜温蔬菜生产所需适宜温度，而夜间室内温度低于作物生产所需最佳的适宜温度。白天自然通风使得室内热量大量流失浪费，夜间加温需要消耗传统能源，造成环境污染和提升温室运行成本。
日光温室白天热量主要存储在墙体和土壤中，为了提高墙体和土壤的蓄热性能，相变蓄热技术和管道通风蓄热交换技术引入到日光温室墙体、土壤中。目前的研究虽然使得日光温室室内热环境在一定程度上得到了改善，但仍有很多不足需要进一步改进完善。安装在温室墙体表面的相变墙体板仅依靠面向太阳光的一面蓄积热量，造成墙板内部相变材料无法完全熔化，蓄热利用率低。由于日光温室内部作物生长不允许室内温度过高，因此在管道通风蓄热过程中，进入温室通风管道内的空气温度较低，从而使得墙体和土壤的蓄热量较小。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，提高温室整体的蓄热性能和对太阳能的利用率。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，包括集热蓄热单元以及空气通道，空气通道与集热蓄热单元连通，所述集热蓄热单元包括集热板，集热板的一侧固定有透明盖板，集热板的另一侧固定有相变板，日光温室的空气经集热蓄热单元后进入空气通道，再由空气通道返回日光温室。
本实用新型所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统还包括控制单元，实现自动化控制，所述控制单元包括控制器及多个温度传感器，温度传感器分别位于集热蓄热单元内部、空气通道以及日光温室内部。
使用时，日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统在日光温室后墙上设置有多个，每个间隔3000mm，集热蓄热单元底端距日光温室地面 100mm-200mm。
使用时，集热蓄热单元设置在日光温室后墙内侧，设有透明盖板的一侧朝向日光温室，所述集热蓄热单元包括进风口和出风口，透明盖板上开设有进风口，出风口与集热蓄热单元连通。
进一步，集热蓄热单元四周设置外框，外框上覆有有保温材料；所述集热蓄热单元还包括传动装置及变频电机，传动装置与变频电机相连用于控制集热板的开合。
优选的，所述透明盖板与集热板的间距为20mm-30mm，集热板与相变板的间距为20mm-30mm；所述相变板的厚度为30mm-40mm，相变板的表面为铝质，相变板的内部由相变材料填充，相变材料包括有机材料，有机材料的相变温度为15℃～35℃。
优选的，所述集热板采用百叶窗形式，百叶窗呈黑白两色，白天黑面朝向日光温室，夜晚白面朝向日光温室。
本实用新型空气通道一端位于日光温室墙体中并与出风口连通，空气通道另一端埋设于日光温室土层中并开设有管道出口。
尤其是，在空气通道中设有多个变频风机。
优选的，所述空气通道呈横竖间隔首尾连通“弓”型设置。
本实用新型提供另外一种方案，即一种日光温室，该日光温室包括上述的太阳能空气集热-相变蓄热系统，具体的，该太阳能空气集热-相变蓄热系统设置于日光温室的后墙上。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的系统以太阳能作为热源，白天将日光温室内空气通过百叶集热板实现二次升温，通过通风管道将太阳能空气集热-相变蓄热装置采集的热量储存到相变板、温室墙体和土壤中，能够提高温室整体的蓄热性能和对太阳能的利用率。
附图说明
图1是本实用新型太阳能空气集热-相变蓄热装置剖面图；
图2是本实用新型太阳能空气集热-相变蓄热系统示意图；
图3是本实用新型太阳能空气集热-相变蓄热装置在温室后墙上排列方式示意图。
图中，1-集热蓄热单元，2-空气通道，3-集热板，4-透明盖板，5-相变板， 6-温度传感器，7-进风口，8-出风口，9-保温材料，10-传动装置，11-变频电机，12-管道出口，13-变频风机，14-粘土砖，15-土壤层，16-苯板。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
具体实施方式
以下所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
实施例1：
如图1-3所示，本实施例提供一种日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，包括集热蓄热单元1以及空气通道2，空气通道2与集热蓄热单元1 连通，集热蓄热单元1包括集热板3，集热板3的外侧固定有透明盖板4，集热板3的里侧固定有相变板5，日光温室的空气经集热蓄热单元1后进入空气通道2，再由空气通道2返回日光温室。本实施例太阳能空气集热-相变蓄热器外框设计尺寸为1600mm*250mm*1500mm，将其镶嵌在日光温室后墙内侧，朝向正南。集热蓄热单元1水平排列在后墙，相邻两个集热蓄热单元1 的间隔为3000mm，集热蓄热单元1的底端距温室地面100-200mm。通常日光温室后墙从室内侧到室外侧由240mm厚粘土砖14、500～1000mm厚土壤层15、240mm厚粘土砖14以及100mm厚彩钢聚苯板16组成，即结构为粘土砖14-土壤层15-粘土砖14-苯板16。集热蓄热单元1嵌入240mm厚粘土砖14中，空气通道2一部分嵌入500～1000mm厚土壤15中，一部分嵌入地下土壤中。
日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统还包括控制单元，控制单元包括控制器及多个温度传感器6，温度传感器6分别位于集热蓄热单元1内部、空气通道2以及日光温室内部。具体的，在温室中央悬挂一个温度传感器，测量室内空气温度，另外在集热蓄热单元1内部通风口处安放一个温度传感器，测量太阳能空气集热-相变蓄热器内部的空气温度，在室内管道出口处安放一个温度传感器，测量室内管道出风口处的空气温度。
日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统在日光温室后墙上设置有多个，每个间隔3000mm，集热蓄热单元1底端距日光温室地面100mm-200mm。
集热蓄热单元1设置在日光温室后墙内侧，设有透明盖板4的一侧朝向日光温室，集热蓄热单元1包括进风口7和出风口8，透明盖板4上开设有进风口7，出风口8与集热蓄热单元1连通，进风口7和出风口8直径均为 150mm。
集热蓄热单元1四周设置外框，覆有保温材料9；
透明盖板4与集热板3的间距为20mm-30mm，集热板3与相变板5的间距为20mm-30mm；透明盖板4宽度为20-30mm，采用具有透光和保温功能的 PC阳光板(具有中空结构)，将其固定于集热装置正面的外侧，四周密封。相变板5的厚度为30mm-40mm，相变板5的表面为铝质，相变板5的内部由相变材料填充，相变材料包括有机材料，有机材料的相变温度为15℃～35℃。
集热板3采用百叶窗形式，百叶窗呈黑白两色，白天黑面朝向日光温室，夜晚白面朝向日光温室，以最大限度地吸收太阳辐射能量，而减少装置对外辐射。其材质为PE塑料或铝质，尺寸为1500mm*1400mm，将其固定在外框上。集热板3与传动装置10及变频电机11连接，根据一天的时刻自动调节其板面颜色。
空气通道2一端位于日光温室墙体中并与出风口8连通，空气通道2另一端埋设于日光温室土层中并开设有管道出口12。
空气通道2中设有多个变频风机13，变频风机13安装在墙体和土壤内，变频风机由温控开关控制。
空气通道2呈横竖间隔首尾连通设置，呈“弓”字形，延长通风时间，即延长放热、蓄热时间。
本实用新型的集热过程是指在白天晴天时，由透明前屋面的太阳能投射到太阳能空气集热-相变蓄热器，太阳能空气集热-相变蓄热器中的黑色百叶集热板3吸收大量太阳辐射，加热装置内的空气。
本实用新型的蓄热过程是指太阳能空气集热器内部的温度传感器连续3 分钟内测定到的空气温度都超过设定温度时，变频风机11开启，在变频风机的驱动下，室内空气从进风口7进入到集热蓄热单元1，进入集热蓄热单元1内的空气被百叶集热板3加热，热空气首先通过对流换热，加热相变板 5前铝面，再通过导热，前铝面的热量进入相变板5内部的相变材料。同理，通过相变板5背部的热空气加热相变板5后铝面，后铝面的热量进入相变板5内部的相变材料。然后热空气从集热蓄热单元1出风口8出去。热空气经过墙体空气通道、土壤空气通道，将热量储存在温室的墙体和土壤中，放热后的空气从管道出口12流出。
本实用新型的供热过程是指在夜间温度降低时，即室内温度传感器在连续3分钟内检测到的温室内空气温度均低于设定温度时，变频风机11开启，在变频风机11的驱动下，日光温室内空气从进风口7进入到集热蓄热单元1，空气首先被相变板5前铝面加热，等流过相变板5背部时，被相变板5后铝面再次加热，从集热蓄热单元1出来的热空气流经墙体空气通道、土壤空气通道时，通过对流换热，墙体和土壤中储存的热量再次加热空气，最后热空气从管道出口12流出，送到温室内。
本实用新型利用白天太阳能空气集热-相变蓄热装置充分吸收太阳能，将热量储存在相变板5、墙体和土壤中。夜间温度降低时，在将热量放出来以提高温室内空气温度。
本实用新型的控制与工作过程如下：
白天晴天时，由透过日光温室前屋面的太阳能投射到集热蓄热单元1，集热过程开启，集热蓄热单元1内的百叶集热板3开始加热装置内的空气。当集热蓄热单元1内部的温度传感器6测定到的温度超过设定温度时，蓄热过程开始，变频风机11开启。在变频风机11的驱动下，室内空气从进风口 7进入到集热蓄热单元1，进入集热蓄热单元1内的空气被百叶集热板3加热，热空气首先通过对流换热，加热相变板5前铝面，再通过导热，前铝面的热量进入相变板5内部的相变材料。同理，通过相变板5背部的热空气加热相变板5后铝面，后铝面的热量进入相变板5内部的相变材料。然后热空气从集热蓄热单元1的出风口8出去。热空气经过墙体空气通道、土壤空气通道，将热量储存在温室的墙体和土壤中，放热后的空气从管道出口12流出。放热后的空气经室内空气流动，再次进入集热蓄热单元1内被百叶集热板3加热，周而复始，不断循环蓄热。当集热蓄热单元1内部的温度传感器 6测定到的空气温度低于设定温度时，变频风机11关闭。
夜间，温度降低，室内温度传感器6检测到的温室内空气温度均低于设定温度时，启动供热过程，变频风机11开启，在变频风机11的驱动下，日光温室内空气从进风口7进入到集热蓄热单元1，空气首先被相变板5前铝面加热，等流过相变板5背部时，被相变板5后铝面再次加热，从集热蓄热单元1出来的热空气流经墙体空气通道、土壤空气通道时，通过对流换热，墙体和土壤中储存的热量再次加热空气，最后热空气从管道出口12流出，送到温室内。当检测到的室内管道出风口空气温度低于设定值时，变频风机 11关闭，供热过程结束。
Claims (10)
1.一种日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，包括集热蓄热单元(1)以及空气通道(2)，空气通道(2)与集热蓄热单元(1)连通，其特征在于，所述集热蓄热单元(1)包括集热板(3)，集热板(3)的一侧固定有透明盖板(4)，集热板(3)的另一侧固定有相变板(5)，日光温室的空气经集热蓄热单元(1)后进入空气通道(2)，再由空气通道(2)返回日光温室。
2.如权利要求1所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统还包括控制单元，所述控制单元包括控制器及多个温度传感器(6)，温度传感器(6)分别位于集热蓄热单元(1)内部、空气通道(2)以及日光温室内部。
3.如权利要求1所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统设置有多个，每个间隔3000mm，集热蓄热单元(1)底端距日光温室地面100mm-200mm。
4.如权利要求1所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述集热蓄热单元(1)设置在日光温室后墙内侧，设有透明盖板(4)的一侧朝向日光温室，所述集热蓄热单元(1)包括进风口(7)和出风口(8)，透明盖板(4)上开设有进风口(7)，出风口(8)与集热蓄热单元(1)连通。
5.如权利要求1所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述集热蓄热单元(1)四周设置外框，覆有保温材料(9)；所述集热蓄热单元(1)还包括传动装置(10)及变频电机(11)，传动装置(10)与变频电机(11)相连用于控制集热板(3)。
6.如权利要求1所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述透明盖板(4)与集热板(3)的间距为20mm-30mm，集热板(3)与相变板(5)的间距为20mm-30mm；所述相变板(5)的厚度为30mm-40mm，相变板(5)的表面为铝质，相变板(5)的内部由相变材料填充，相变材料包括有机材料，有机材料的相变温度为15℃～35℃。
7.如权利要求1所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述集热板(3)采用百叶窗形式，百叶窗呈黑白两色，白天黑面朝向日光温室，夜晚白面朝向日光温室。
8.如权利要求4所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述空气通道(2)一端位于日光温室墙体中并与出风口(8)连通，空气通道(2)另一端埋设于日光温室土层中并开设有管道出口(12)。
9.如权利要求1所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统，其特征在于，所述空气通道(2)中设有多个变频风机(13)，所述空气通道(2)呈横竖间隔首尾连通设置。
10.一种日光温室，其特征在于，所述日光温室包括权利要求1-9任一所述日光温室太阳能空气集热-相变蓄热系统。
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Granted publication date: 20181012 |