CN211129137U - 一种水循环温控大棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水循环温控大棚，包括保温储水箱、环流温控管网、太阳能集热器、光伏发电系统及控制器，环流温控管网布置在大棚内用于为大棚加热，且两端与保温储水箱相连，环流温控管上设置有泵；保温储水箱通过泵与太阳能集热器相连；保温储水箱内设置有电加热器，光伏发电设备通过加热开关连接电加热器；保温储水箱内和大棚内分别设置有温度传感器，控制器采集连接各温度传感器，控制器控制连接大棚加热泵、水箱加热泵和加热开关。通过在大棚内布设散热管道，利用太阳能加热保温储水箱内的介质，通过介质在散热管道内的循环，将热量带入大棚，从而实现根据大棚内的温度实时调节水泵，达到稳定大棚内的温度在合适温度的目的。

Description

一种水循环温控大棚

技术领域

本实用新型涉及一种水循环温控大棚，属于农业大棚生产技术领域。

背景技术

随着农业科技的不断进步，温室大棚的使用也越来越普遍。农作物种植和生长受温度影响较大。但目前的温室大棚多为塑料薄膜大棚，棚内温度受环境温度影响很大。且由于光照不均匀、通风存在死角，棚内会产生冷热不均匀的情况，不利用农作物的生长。在昼夜温差大，温度较低的区域，大棚内仅靠白天的光照，很难维持一个适合农作物生长、温暖且均匀的温度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水循环温控大棚，用以解决农业大棚难以维持温暖的适合农作物生长的温度的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型提供一种水循环温控大棚，包括保温储水箱、环流温控管网、太阳能集热器、光伏发电系统及控制器，至少部分环流温控管网布置在大棚内用于为大棚加热，且两端与所述保温储水箱相连并形成流体循环，所述环流温控管上设置有大棚加热泵；所述保温储水箱通过水箱加热泵与所述太阳能集热器相连并形成流体循环；所述光伏发电系统包括光伏板、汇流母线和储能装置；所述保温储水箱内设置有电加热器，所述汇流母线通过加热开关连接所述电加热器；所述保温储水箱内和大棚内分别设置有温度传感器，所述控制器采集连接各温度传感器，所述控制器控制连接大棚加热泵、水箱加热泵和加热开关。

本实用新型的温控大棚，通过在大棚内布设散热管道，利用太阳能加热保温储水箱内的介质，通过介质在散热管道内的循环，将热量带入大棚，从而实现根据大棚内的温度实时调节水泵，达到稳定大棚内的温度在合适温度的目的。同时储能水箱中还设置有电加热器，用于在太阳能集热装置加热不足难以满足需求时，还可以通过电加热器进行加热，太阳能集热和电加热冗余配置，提高了加热效果，增加了本实用新型的适用性和可靠性，本方案有效利用了太阳能这种清洁能源，零污染且没有能耗费用。

作为水循环温控大棚的进一步改进，还包括用于设置于大棚内的降温设备，所述光伏发电系统供电连接所述降温设备，所述控制器控制连接所述降温设备；所述降温设备包括排风扇和/或加湿器。

若太阳直射或温控超调导致大棚内温度过高，还可以通过排风扇或淋水散热，高温导致湿度太低还可以通过加湿器为大棚降温加湿。提高了装置对不同天气状况及系统超调的应对能力。

作为水循环温控大棚的进一步改进，所述光伏板用于按照横向四排的布置方式设置于大棚顶端。

光伏板横向四排布置方式比横向两排布置方式发电量可多出2％～5％。

作为水循环温控大棚的进一步改进，所述光伏板的汇流母线还与电网相连。

本实用新型多出的发电量可以回馈给电网，不会造成能量浪费；同时，若需要在光照情况不佳的天气或时间(例如阴雨天或者夜间)加热介质及其他用电情况，可以从电网取电，防止大棚在无光可用的天气中温度失调。

作为水循环温控大棚的进一步改进，所述保温储水箱上还设置有液位计和进水管道，所述进水管道上设置有补水阀和/或补水泵，所述控制器采集连接所述液位计，所述控制器控制连接补水阀和/或补水泵。

利用水作为介质进行热传递，在保温储水箱水不足时可以由控制器监测控制主动补水，增加系统的自动化程度。

作为水循环温控大棚的进一步改进，所述大棚加热泵包括两个循环泵，分别设置于环流温控管网的两端。

附图说明

图1是本实用新型的带有温控系统的大棚示意图；

图2是本实用新型的环流温控管网立体示意图；

图3是本实用新型的控制系统示意图；

图1中包括太阳能光伏板6、太阳能集热管17、环流温控管网10、储水保温箱22、温度传感器91、温度传感器92、温度传感器11、温度传感器14、电加热器4、液位计3、继电器5、水泵1、水箱加热泵16、循环水泵8、循环水泵12、管道控制阀2、管道控制阀7、管道控制阀13、管道控制阀15、降温设备19、电网20、汇流母线21；

图2中包括环流温控管网10的进水接口101、环流温控管网10的出水接口102、环流温控管网10的上层111、环流温控管网10的中层112、环流温控管网10的下层113。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示的一种用于光伏大棚的光电光热互补的水循环温控装置，包括储水箱、温控系统、供能系统及控制器(图中未示出)。供能系统包括太阳能集热管17；温控系统包括环流温控管网10；储水箱为储水保温箱22。储水保温箱22通过管路L4、L5连接环流温控管网10的两端，环流温控管网10可以有多组，每组环流温控管网10的两端均通过管路L4、 L5连接储水保温箱22。管路L4、L5分别为进水管和出水管，进水管和出水管上分别设置有循环水泵8和循环水泵12(作为大棚加热泵)，用于驱动储水保温箱22中的介质在环流温控管网10中循环流动，作为其他实施例，也可以仅在进水管或出水管上设置一个水泵作为大棚加热泵。进水管和出水管上均可以设置有温度传感器91和温度传感器92，用于监测进出水温度，根据进出水温度以及流量可以计算出输入大棚的热量，用于大棚温度精确控制的参数。进水管和出水管上还可以分别设置管道控制阀7和管道控制阀13，用于防止储水保温箱22中的介质在环流温控管网10中自由流动，导致热量散失或者不必要的加热。

太阳能集热管17通过管路L3、L2连接储水保温箱22，管路L2上设置有水箱加热泵16和管道控制阀15，太阳能集热管17用于吸收太阳光的热量并传递给管路内的介质，为介质加热升温。

大棚内还设置有温度传感器11，储水保温箱22上设置有温度传感器14。控制器采集连接温度传感器91、92、11、14，控制连接管道控制阀7、13、15，还控制连接水箱加热泵16和循环水泵8、12。储水保温箱22内用于传递热量的介质为水，作为其他实施例，也可以为例如导热油的其他介质。

供能系统还包括太阳能光伏板6，太阳能光伏板6连接汇流母线21。温控系统还可以包括降温设备19，降温设备包括设置于大棚四周的排风扇和雾化喷淋装置或加湿器，排风扇用于为大棚散热降温，加湿器通过雾化喷淋装置或超声波雾化装置用于为大棚降温和提高湿度。降温设备19由汇流母线供电连接。控制器控制连接降温设备19。

储水保温箱22内还设置有电加热器4，电加热器4可以为与介质传热接触的热电阻丝。电加热器4通过继电器5与汇流母线相连，继电器5由控制器控制连接。储水保温箱22上还设置有液位计3，液位计3可以是水位显示计或者与控制器相连的电子液位计。储水保温箱22上还设置有补水管路L1，补水管路L1上设置有水泵1和管道控制阀2。水泵1和管道控制阀2可以由控制器控制或为手动控制。若补水管路L1连接具有水压的供水管网或水塔，补水管路L1上也可以仅设置管道控制阀2；若补水管路L1连接无供水压力的水源(例如蓄水池)，补水管路L1上也可以仅设置水泵1。

本实用新型利用太阳能的光电效应和光热效应，将太阳能转换为电能和热能，电能和热能用以加热储水保温箱22内介质的温度，另外通过铺设的管道使携带热量的水在大棚内循环流动，将热能以热传递的方式传递到空气中，从而把棚内温度控制在适宜农作物生长的温度范围内，太阳能光伏板的电能还可以用于棚内的照明和控制系统用电等其他用途。

在汇流母线21上引出导线通过逆变器与外部电网相连，可以将多余电量与非加热期间电量送卖至电网；也可以在光伏板产生电量不足时，使用电网电量。

在所述管道L2、L3、L4、L5的外部包裹隔热棉，起到保温作用，防止热量散失于大棚外。

将所述控制器与计算机相连接，温度与阀门开关的相关信息均由计算机显示，实现智能化的控制。计算机可以进一步与移动终端相连，便于用户使用移动终端对大棚温控系统实施控制。控制系统具体如图3所示。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

太阳能光伏板6和太阳能集热管17可以设置于大棚顶端，太阳能光伏板6按横四排排布布置(根据实验证实：组件横四排布置比横二排布置方式，发电量可多出2％～5％)。太阳能光伏板6呈一定角度设置于大棚顶端的支撑部件上，角度和朝向以该地区一天中最大程度获得光照的角度和朝向为准，提高对光电光照能量的利用效率，且在布置上留出空隙以减少对植物光合作用的影响。太阳能集热管基于大棚骨架设置，以能够受到最长时间光照为准，通过水箱加热泵16将加热后的水送到储水保温箱22中加以储存以备利用。

大棚外部设有储水保温箱22，用以储存太阳能加热好的水，箱体内部设有温度传感器 14和电加热器4，温度传感器14用来监测箱内水温并向控制器传递信息，控制器根据水温控制执行加热动作，将储水保温箱22中的水温控制在一定值。优选通过太阳能集热管17 来加热，具体为控制阀门15和水箱加热泵16开启，将水送入太阳能集热管17中进行加热后循环回储水保温箱22，实现对储水保温箱22内水的加热。若太阳能集热管17难以满足加热速度或程度，控制器控制继电器5闭合，使用电加热器4配合加热。

大棚内部按空间网格划分，均匀设置有若干室内温度检测点，排布好温度传感器11用以监测室内温度分布情况，并实时反馈给控制器，由控制中心判断并调控。环流温控管网 10可以如图2所示，包括两套管网(图2中深色和浅色各为一套管网)，两套管网互补设置于大棚内部空中，管网到地面的距离留出作物生长及人通行的空间，每一套管网分为三层，包括上层111、中层112和下层113，两套管网同一层的重合面上，管路呈S型并以互补原则布置，图中101和102分别为两套管网用于连接进水管和出水管的进水接口和出水接口)。本实用新型的环流温控管网10散热率高且散热比较均匀，环流温控管网10的管路构成水循环温控网络，能在较大程度上使棚内温度分布均匀。在大棚四面骨架上装设有排风扇、加湿器等，以便在温度高出标准值时接受控制器信号进行相应的降温操作。

大棚外部也可以设有专用的室外温度检测点，监测并向控制器反馈室外温度信息等参数作为参考。

本实用新型的大棚水循环温控系统是在光电光热互补的基础上设计并安装，根据大棚结构和当地的太阳高度角、年光照时间、太阳辐射强度等参数，合理架设大棚及其配套的光电光热互补水循环温控装置。装置安装首先考虑的是太阳能的充分利用。

当控制器判断棚内温度未达到适宜温度时，将开启阀门7、13及循环水泵8、12或加快循环水泵8、12的转速(加速热水循环)，当温度达到适宜温度则关闭阀门7、13及循环水泵8、12或维持循环水泵8、12的转速(维持热水循环速度)。当温度超出预定标准时，则需要降温操作，开启排风扇，加湿器或雾化喷淋装置等。在温度判断为适宜且均匀后，系统快速关闭。

大棚室内温度的标准值是通过对所种植农作物的最佳生长温度分析而设置的。调控则是利用温度传感器反馈的信号对比，计算待调控大棚内温度所需的热水量和其时空分布参数，根据储水保温箱22内的水温计算调温所需水量，通过在大棚内铺设的环流温控管网10 中循环流动的方式，将热能以热传递的方式传递到大棚内的空气中，从而把棚内温度控制在适应农作物生长的范围内。环流温控管网10中已散失部分热能的水，将通过管道重新进入储水箱，再次通过光热或电加热达到一定温度，来实现新的循环。同时系统还可以配合通过进水管和出水管上温度传感器(温度传感器91、92)采集进水温度和出水温度，再配合流量计算送入大棚的热量，根据大棚温度变化反馈调节，精确控制大棚内的环境温度。

光伏发电组件转化电能后，可以将其中一部分输送到蓄电池中为温度控制系统以及室内各种负载的正常工作提供电能，多出部分的电能可以并网，用来提高收益。

本实用新型实现了光热光电互补的加热方式，结构简单，并且完全使用清洁能源，节能环保，实现对光能和热能资源的合理利用。尽可能地降低大棚对系统外电能和热能的需求，降低系统运行成本。

Claims (6)

1.一种水循环温控大棚，其特征在于，包括保温储水箱、环流温控管网、太阳能集热器、光伏发电系统及控制器，至少部分环流温控管网布置在大棚内用于为大棚加热，且两端与所述保温储水箱相连并形成流体循环，所述环流温控管上设置有大棚加热泵；所述保温储水箱通过水箱加热泵与所述太阳能集热器相连并形成流体循环；所述光伏发电系统包括光伏板、汇流母线和储能装置；所述保温储水箱内设置有电加热器，所述汇流母线通过加热开关连接所述电加热器；所述保温储水箱内和大棚内分别设置有温度传感器，所述控制器采集连接各温度传感器，所述控制器控制连接大棚加热泵、水箱加热泵和加热开关。

2.根据权利要求1所述的水循环温控大棚，其特征在于，还包括用于设置于大棚内的降温设备，所述光伏发电系统供电连接所述降温设备，所述控制器控制连接所述降温设备；所述降温设备包括排风扇和/或加湿器。

3.根据权利要求1或2所述的水循环温控大棚，其特征在于，所述光伏板用于按照横向四排的布置方式设置于大棚顶端。

4.根据权利要求1或2所述的水循环温控大棚，其特征在于，所述光伏板的汇流母线还通过逆变器与电网相连。

5.根据权利要求1或2所述的水循环温控大棚，其特征在于，所述保温储水箱上还设置有液位计和进水管道，所述进水管道上设置有补水阀和/或补水泵，所述控制器采集连接所述液位计，所述控制器控制连接补水阀和/或补水泵。

6.根据权利要求1或2所述的水循环温控大棚，其特征在于，所述大棚加热泵包括两个循环泵，分别设置于环流温控管网的两端。

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