CN212993396U - 一种农业大棚采暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种农业大棚采暖系统，包括：储能水箱，其内部储存采暖用水，为农业大棚提供供暖服务；加热机组，用于将电能转化为热能，加热所述储能水箱中的采暖用水；控制组件，包括控制器、循环泵和加热控制阀，控制加热机组对储能水箱进行加热；其中，加热机组同时连接三套储能水箱，控制组件采用阀门系统分别控制各个水箱的加热管理，通过对各个水箱的加热顺序和加热时长进行管理，实现农业大棚供暖。如此三个储能水箱依次循环加热，可以对三个区域分别全天供暖，或者对一个3倍面积标准功率对应区域供暖，三套储能水箱热源各负担全天三分之一时间，使得采暖面积达到采暖设备满功率标准供暖面积，24小时实现标准采暖面积3倍供暖。

Description

一种农业大棚采暖系统

技术领域

本实用新型涉及一种采暖系统，特别是涉及一种农业大棚采暖系统。

背景技术

随着国家采暖环保改造政策持续推进，从民用到工农业服务业各行各业的冬季采暖煤改电、气改电已经是大势所趋。

电能采暖零污染、零排放、可持续、电能来源渠道多特点和优势已经深入人心，电采暖的方式主要有两种，

直热式采暖，热介质为水，电热设备即开即用，采暖水温度达到设置温度上限时停止加热进入待机状态，采暖水温降低至设置温度下限时设备启动加热，如此往复循环。在电采暖的实际使用中，性价比最高的功率配置模式一般以达到待机、加热时间比例1：1左右为最优，此为采暖系统升温速度导致的使用能耗节能程度，和设备功率配置成本的综合考量结果。直热式采暖每天加热时间长且可灵活调整，设备功率需求相对较小，设备加热和待机时间不固定。

谷电储能式采暖，此种电采暖方式主要用于每天电能价格有尖峰时段电价和低谷时段电价巨大电价差企业或其他单位。集中利用谷电时段（一般为夜间8小时）低价电加热储热介质（同时可采暖），在白天高价电时段设备不再耗电加热，利用储能热介质所储热能供应白天采暖。储能采暖加热时间固定，热源设备功率需求相对较大。

直热式电采暖和谷电储能式电采暖是成熟的电采暖方式，解决了广大用户的环保采暖需求。但在农业种植和养殖类的企业，采暖的煤改电推进时间不长，目前遇到一个瓶颈问题：电价有优势，变压器规模有限制，导致采暖全面改电电源不足。具体是，农业企业全天单一电价，价格只与工商业低谷电价相当，但每个农业企业变压器最大总容量不允许超过500千伏安，电采暖直热式一般每千瓦对应标准采暖面积8-10平米，谷电储能式一般每千瓦7-9平米，变压器最高使用比例为总容量的80%，即农业企业采暖面积需求如果超过4000平米，电源将无法满足。

因此需要开发出一种在目前供电系统能力范围内尽可能扩大采暖面积的农业大棚采暖系统。

实用新型内容

本实用新型针对农企单一电价、变压器增容受限现状，设计一套独特的储能采暖热源系统，以最大限度利用现有电源实现采暖面积最大化，最大可达常规电采暖标况采暖面积3倍。

根据本实用新型一种农业大棚采暖系统，包括：

储能水箱，其内部储存采暖用水，通过管道将采暖用水输送到农业大棚中，为农业大棚提供供暖服务；

加热机组，用于将电能转化为热能，加热所述储能水箱中的采暖用水；

控制组件，包括控制器、循环泵和控制阀，控制加热机组对储能水箱的加热过程；

其中，加热机组同时连接若干套储能水箱，控制组件采用阀门系统依次控制各个水箱的加热时间，采用时间控制加电控阀门控制各个储能水箱加热，到达设定时间，第一水箱加热阀门关闭同时第二水箱加热阀门开启，如此若干个储能水箱依次循环加热。

进一步，加热机组连接三套储能水箱，控制组件采用电控阀门控制各个储能水箱加热，到达设定时间，第一储能水箱的加热阀门关闭同时第二储能水箱的加热阀门开启，达到预设时间后，第二储能水箱的加热阀门关闭同时第三储能水箱的加热阀门开启，如此三个保温水箱依次循环加热，可以对三个区域分别全天供暖，或者对一个3倍面积标准功率对应区域供暖，三套储能水箱热源各负担全天三分之一时间，使得采暖面积达到采暖设备满功率标准供暖面积，24小时实现标准采暖面积3 倍供暖

进一步，所述加热机组设备内接触器、空开和连接导线特别定制加大一个标号，使得加热机组可支持24小时持续加热。

进一步，每套储能水箱都单独设有与加热机组连通的管道和加热阀门组件和循环泵，所述加热阀门组件包括进水阀、回水阀、电动阀、止回阀。

进一步，在循环泵的作用下，储能水箱内的水通过进水阀流入加热机组，而加热机组内加热升温的水依次通过回水阀、循环泵、止回阀和电动阀返回到储能水箱内，所述进水阀和回水阀都采用蝶阀，各套储能水箱以及控制组件的设置相同。

进一步，分别在各个储能水箱的采暖供水管上设有供水温度传感器，在采暖回水管上设有回水温度传感器，根据各个温度传感器的检测数据分别控制各个储能水箱的加热时间。

进一步，对各个水箱分别进行控制，根据各个水箱对应的供水温度和回水温度以及各个大棚的设定温度以及实际温度，控制组件对上述温度参数进行分析计算，综合控制各个水箱的加热时长和加热顺序。

进一步，对于实际温度与设定温度之间差异最大的大棚所对应的储能水箱，采用优先加热顺序的方法进行加热控制。

进一步，对于供水温度传感器和回水温度传感器获取的检测数据差异最大的对应的储能水箱，采用增加所分配的加热时长的方法进行加热控制。

进一步，储能水箱连接自来水管，用浮球控制补水， 当系统有水损失时可及时进行补水。

本实用新型的有益效果：

1、电采暖设备改造达到可支撑24小时持续加热，这部分只需把设备内接触器、空开、连接导线等特别定制加大一个标号即可满足需求。

2、整个系统采暖形式为水储能采暖，储能水箱一分为三，三套储能保温水箱每套每天可充分加热8小时（相对最大功率加热，避免一套大容量小功率加热过程热损过大和低温空有能耗达不到采暖温度没有供暖效果），使用采暖面积达到采暖设备满功率标准供暖面积，24小时实现标准采暖面积3 倍供暖。

3、阀门系统控制，采用时间控制加电控阀门控制储能水箱加热，到达设定时间，第一水箱加热阀门关闭同时第二水箱加热阀门开启，如此三个保温水箱依次循环加热，可以对三个区域分别全天供暖，或者对一个3倍面积标准功率对应区域供暖，三水箱热源各负担全天三分之一时间。

附图说明

图1为本实用新型的农业大棚采暖系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1所示，根据本实用新型的优选实施例，农业大棚的采暖系统可包括多套水箱，在本实施例中优选设置为三套储能水箱，分别为第一储能水箱1、第二储能水箱2、第三储能水箱3，每套储能水箱都分别与加热机组10相连通。加热机组用于将电能转化为热能，储能水箱中的水流过加热机组，吸收热能提高水温，再返回到储能水箱进行热量储存，每个储能水箱都设有采暖供水管和采暖回水管，高温水通过采暖供水管流入设置在农业大棚内的采暖管道，再通过采暖回水管返回到储能水箱，实现对农业大棚的供暖服务。当大棚内温度达到设定温度时，停止采暖供水的流通，当大棚内温度低于设定温度时，开启采暖供水的流通。

根据本实用新型的加热机组10可实现全天24小时持续加热，依次为三套储能水箱提供加热需求，首先，通过控制组件连通第一储能水箱1，当第一储能水箱1加热达到设定时间后关闭第一储能水箱1的加热阀门，第一储能水箱1的加热阀门关闭同时第二储能水箱2的加热阀门开启，达到预设时间后，第二储能水箱2的加热阀门关闭同时第三储能水箱3的加热阀门开启，如此三个保温水箱依次循环加热，可以对三个区域分别全天供暖，或者对一个3倍面积标准功率对应区域供暖，三套储能水箱热源各负担全天三分之一时间。

所述设定时间可选为8小时，每个储能水箱加热8小时之后轮换到下一个储能水箱。由于整个系统采暖形式为水储能采暖，储能水箱一分为三，三套储能保温水箱每套每天可充分加热8小时，相对最大功率加热，避免一套大容量小功率加热过程热损过大和低温空有能耗达不到采暖温度没有供暖效果，使得采暖面积达到采暖设备满功率标准供暖面积，24小时实现标准采暖面积3 倍供暖。

电采暖设备改造达到可支撑24小时持续加热，这部分只需把设备内接触器、空开、连接导线等特别定制加大一个标号即可满足需求。

在加热阀门的控制方面，也可根据温度进行开关阀门的控制，当储能水箱内的水温检测达到设定阈值时，关闭当前加热水箱的阀门，开启下一个储能水箱的加热供应。

所述农业大棚采暖系统还具有控制组件，所述控制组件用于控制各个储能水箱的加热时长，开启和关闭相应的控制阀门和循环泵等控制部件。相应地，每套储能水箱都单独设有与加热机组连通的管道和加热阀门组件。具体地，第一储能水箱1设有与加热机组10连通的进水管路和回水管路，第一储能水箱1内的水通过进水管路流入加热机组10，被加热升温后通过回水管路返回第一储能水箱1。在进水管路上设有第一进水阀25，在回水管路上设有第一回水阀24、第一循环泵21、第一止回阀23和第一电动阀22。在第一循环泵21的作用下，第一储能水箱1内的水通过第一进水阀25流入加热机组10，而加热机组10 内加热升温的水依次通过第一回水阀24、第一循环泵21、第一止回阀23和第一电动阀22返回到第一储能水箱1内。

相应地，各套储能水箱以及加热控制组件的设置相同，即第二储能水箱2与加热机组之间的管路上也分别设置有第二进水阀35、第二回水阀34、第二循环泵31、第二止回阀33和第二电动阀32。第三储能水箱3与加热机组之间的管路上也分别设置有第三进水阀45、第三回水阀44、第三循环泵41、第三止回阀43和第三电动阀42。

上述进水阀（25,35,45）和回水阀（24,34,44）都采用蝶阀。

分别在各个储能水箱（1,2,3）的采暖供水管上设有供水温度传感器，在采暖回水管上设有回水温度传感器，根据各个温度传感器的检测数据分别控制各个储能水箱的加热时间，平衡各个水箱的温度差，实现各个区域的采暖温度均匀化。

根据本实用新型的进一步优化的实施例中，对于各个水箱分别负责不同大棚的采暖工作的情况下，还可以根据各个大棚的面积差别或者所需要的温度不同进行差异化控制管理。由于各个大棚的面积不同、朝向不同导致接受的阳光照射强度和时长不同以及不同种类的种植作物所需要达到的最适宜温度不同，可以对农业大棚采暖系统中的三个水箱分别进行控制，根据各个水箱对应的供水温度和回水温度以及各个大棚的设定温度以及实际温度，控制组件对上述温度参数进行分析计算，综合控制各个水箱的加热时长和加热顺序，也就是说，打破常规设定的每个储能水箱的加热顺序和固定加热时间，而是结合各个大棚的传感器所获得的数据综合分析重新确定各个储能水箱的加热顺序和个性化加热时长。

具体地，对于实际温度与设定温度之间差异最大的大棚所对应的储能水箱，采用优先加热顺序的方法进行加热控制。

对于供水温度传感器和回水温度传感器获取的检测数据差异最大的对应的储能水箱，采用增加所分配的加热时长的方法进行加热控制。

在系统循环过程中，水分会有流失，本实用新型的储能水箱连接自来水管，用浮球控制补水， 当系统有水损失时可及时进行补水。

在进一步优化的实施例中，可将采暖管道铺设在土壤表层，便于室内温度的提升和管道的维护管理。也可将管道铺设在土壤内，距土壤表面40cm-80cm处，根据所种植的植物属性在不同深度的土壤中设置供暖盘管，使得土壤温度更适合作物的生长，同时土壤温度均匀，植物生长周期一 致。还可以同时在土壤表层和土壤内设置采暖管道，实现全面覆盖。

作为进一步优化的实施例，本系统能够对大棚内的各项数据进行采集，除了利用温度传感器将大棚内环境温度以及土壤温度的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，最后由单片机去控制各个电动阀以及循环泵工作，改善大棚内的实际环境温度情况。实现大棚温度全自动控制，也可以根据需要实现手动控制。

Claims (7)

1.一种农业大棚采暖系统，其特征在于，包括：

储能水箱，其内部储存采暖用水，为农业大棚提供供暖服务；

加热机组，用于将电能转化为热能，加热所述储能水箱中的采暖用水；

控制组件，包括控制器、循环泵和加热控制阀，控制加热机组对储能水箱进行加热；

其中，加热机组同时连接多套储能水箱，控制组件采用阀门系统分别控制各个水箱的加热管理，通过对各个水箱的加热顺序和加热时长进行管理，实现农业大棚供暖。

2.根据权利要求1所述的农业大棚采暖系统，其特征在于，加热机组连接三套储能水箱，控制组件采用电控阀门控制各个储能水箱加热。

3.根据权利要求1所述的农业大棚采暖系统，其特征在于，所述加热机组设备内接触器、空开和连接导线特别定制加大一个标号，使得加热机组可支持24小时持续加热。

4.根据权利要求1所述的农业大棚采暖系统，其特征在于，每套储能水箱都单独设有与加热机组连通的管道和加热阀门组件和循环泵，所述加热阀门组件包括进水阀、回水阀、电动阀、止回阀。

5.根据权利要求4所述的农业大棚采暖系统，其特征在于，在循环泵的作用下，储能水箱内的水通过进水阀流入加热机组，而加热机组内加热升温的水依次通过回水阀、循环泵、止回阀和电动阀返回到储能水箱内，所述进水阀和回水阀都采用蝶阀，各套储能水箱以及控制组件的设置相同。

6.根据权利要求1所述的农业大棚采暖系统，其特征在于，分别在各个储能水箱的采暖供水管上设有供水温度传感器，在采暖回水管上设有回水温度传感器，根据各个温度传感器的检测数据分别控制各个储能水箱的加热时间。

7.根据权利要求1所述的农业大棚采暖系统，其特征在于，储能水箱连接自来水管，用浮球控制补水，当系统有水损失时可及时进行补水。

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