CN213695053U - 一种农业温室复合式供热-蓄热系统 - Google Patents

一种农业温室复合式供热-蓄热系统 Download PDF

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Abstract

一种农业温室复合式供热‑蓄热系统,涉及一种农业温室复合式系统。本实用新型是要解决现有的农业温室保暖差、能源短缺现状、工业余热对环境造成污染的技术问题。本实用新型利用工业余热回收装置和太阳能集热器收集能量并传递至两个相变墙体进行被动式蓄热;太阳光照射在两个相变墙体将太阳辐射能转化为热量储存在墙体内进行主动式蓄热,再结合地源热泵将热量储存在土壤中,从而形成一个复合式系统,为温室提供热量,维持温室内植物生长所需的空气温度。该系统除了能保证温室室内温度,还可以维持植物根系温度,改善空气温度的同时,提升土壤温度。地埋管换热器埋在农业温室的土壤里,供给植物根系一定的温度,促进植物生长。

Description

一种农业温室复合式供热-蓄热系统
技术领域
本实用新型涉及一种农业温室复合式系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高,人类面临着能源逐渐枯竭、环境污染严重的挑战。全世界能源短缺问题日益加剧,可持续发展的观念深入人心,节约能源已得到我国以及全世界的普遍关注。因此,改善和调整能源结构,研究、开发和利用可再生能源,己经成为世界各国能源建设的共同战略目标。
城市周围的工业生产过程中产生大量余热,目前我国回收利用的余热主要来自高温烟气的显热和生产过程中排放的可燃气,低温余热大部分未被充分利用,目前工业领域对于低于200℃的余热,特别是100℃以下的低品位余热利用甚少。不仅造成了巨大的能源浪费,同时也产生了环境热污染问题。在工业生产当中,由于很多能量的供应与需求都有较强的时间性,很多情况下这些热量的产生是不连续的,往往就会造成很大余热的损失。如能随时对余热进行储存,根据需要把储存的热量随时供热,这样既可节能、减轻污染,又能降低运行费用。能源、环保是制约工业发展的最大瓶颈,节能、降耗已经成为各自的追求目标。而余热回收利用,既可以提高能源综合利用率,又可以降低生产成本,保护环境。
太阳能系统间歇性和不稳定性的特点不利于太阳能供暖应用,太阳能系统采用水蓄热一方面蓄热能力有限,另一方面蓄热温度无法得到精准控制,能源利用效率较低。
常规地源热泵中央空调系统冬季地埋管的出水温度较低(标准工况为10℃),机组蒸发温度相对较低,系统运行效率不高。存在“土壤热不平衡”问题,长期运行地源热泵容易造成土壤温度失衡,影响周围生态。
农业温室如果单纯地采取传统加热方式,一方面运营成本昂贵,整个运营期内综合投入和产出相差较大;另一方面还会对环境造成很大的影响。
实用新型内容
本实用新型是要解决现有的农业温室保暖差、能源短缺现状、工业余热对环境造成污染的技术问题,而提供一种农业温室复合式供热-蓄热系统。
本实用新型的农业温室复合式供热-蓄热系统是由工业余热回收装置1、太阳能集热器2、第一复合式相变蓄热墙体3、地源热泵4、地埋管换热器5、第二复合式相变蓄热墙体6组成;
所述的第一复合式相变蓄热墙体3是由内层3-1、中间层3-2和外层3-3组成;所述的内层3-1为相变蓄热墙体板,中间层3-2为空心砌块砖,外层3-3为保温层;所述的第二复合式相变蓄热墙体6的结构与第一复合式相变蓄热墙体3的结构完全相同;所述的第一复合式相变蓄热墙体3与第二复合式相变蓄热墙体6相对设置在农业温室的两侧,外层朝外;所述的空心砌块砖的空心孔的轴线为竖向设置;
工业余热回收装置1的热量输出端与太阳能集热器2的热量输出端一起连接到第一复合式相变蓄热墙体3的热量输入端与第二复合式相变蓄热墙体6的热量输入端;地源热泵4的热量输出端、第一复合式相变蓄热墙体3的热量输出端和第二复合式相变蓄热墙体6的热量输出端一起连接到地埋管换热器5的热量输入端;地埋管换热器5设置在农业温室的地里。
本实用新型的农业温室复合式供热-蓄热系统的工作原理:本实用新型利用工业余热回收装置1和太阳能集热器2收集能量并传递至两个相变墙体(第一复合式相变蓄热墙体3和第二复合式相变蓄热墙体6)进行被动式蓄热;太阳光照射在两个相变墙体(第一复合式相变蓄热墙体3和第二复合式相变蓄热墙体6)将太阳辐射能转化为热量储存在墙体内进行主动式蓄热,再结合地源热泵4将热量储存在土壤中,从而形成一个复合式系统,为温室提供热量,维持温室内植物生长所需的空气温度。该系统除了能保证温室室内温度,还可以维持植物根系温度,改善空气温度的同时,提升土壤温度。复合式系统的供热末端连接地源热泵4,将地埋管换热器5埋在农业温室的土壤里,供给植物根系一定的温度,促进植物生长。
通过工业余热回收装置1收取冶金炉、工业窑炉、燃料气化工厂等排出的多余热量,与太阳能集热器2吸收的太阳光辐射能量一起传递至两个相变蓄热墙体,相变蓄热墙体吸收额外的太阳光辐射能量,墙体所蓄热的全部能量,此部分蓄热能量与地源热泵4共同通过地埋管换热器5为农业温室大棚供热、为植物根系提供一定的温度。
由于工业余热存在波动性,太阳能系统存在间歇性、不稳定性、地区差异性,以及夜晚无法收集太阳能进行储能等原因,本实用新型采用主-被动式蓄热与地源热泵结合,主-被动式蓄热将能量储存至相变墙体内,墙体兼顾保温和蓄热功能,可在日间储蓄太阳辐射能、空气热能、工业余热,在夜间向室内放热,但由于容易出现温室半夜温度较低的现象,结合地源热泵将热能传递并储存在土壤中,夜间,储存在深层土壤和地埋管中的热量被动地释放出来,主动提高了植物根系和室内空气温度,加强夜间土壤放热能力,实现太阳辐射能在时间与空间的转移,进而改善夜间室内气温水平。
随着人们对能源需求日益提高,在能源转换和利用过程中常常出现空间和时间上不匹配的矛盾,本实用新型可以实现不连续的能量储存,并在需要时以连续的形式释放出来,从而提高能源系统的稳定性和利用效率,可以有效抵御传统系统在阴天集热不足的问题,大大的提高了系统供热—蓄热的可靠性。
本实用新型的第一复合式相变蓄热墙体3的内层3-1表面采用相变蓄热墙体板,将照射在该墙体层的太阳能以主动潜热蓄热的方式蓄积,提高潜热蓄热能力;墙体外层3-3采用热阻大的保温材料;中间层3-2采用蓄热性能和传热性能较好的空心砌块砖,并利用空心气孔自然形成竖向空气通道,达到提高日光温室墙体内部层显热蓄热能力的目的。
附图说明
图1为具体实施方式一的农业温室复合式供热-蓄热系统的示意图;
图2为具体实施方式一的农业温室的示意图;
图3为具体实施方式一的第一复合式相变蓄热墙体3的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式为一种农业温室复合式供热-蓄热系统,如图1-图3所示,具体是由工业余热回收装置1、太阳能集热器2、第一复合式相变蓄热墙体3、地源热泵4、地埋管换热器5、第二复合式相变蓄热墙体6组成;
所述的第一复合式相变蓄热墙体3是由内层3-1、中间层3-2和外层3-3组成;所述的内层3-1为相变蓄热墙体板,中间层3-2为空心砌块砖,外层3-3为保温层;所述的第二复合式相变蓄热墙体6的结构与第一复合式相变蓄热墙体3的结构完全相同;所述的第一复合式相变蓄热墙体3与第二复合式相变蓄热墙体6相对设置在农业温室的两侧,外层朝外;所述的空心砌块砖的空心孔的轴线为竖向设置;
工业余热回收装置1的热量输出端与太阳能集热器2的热量输出端一起连接到第一复合式相变蓄热墙体3的热量输入端与第二复合式相变蓄热墙体6的热量输入端;地源热泵4的热量输出端、第一复合式相变蓄热墙体3的热量输出端和第二复合式相变蓄热墙体6的热量输出端一起连接到地埋管换热器5的热量输入端;地埋管换热器5设置在农业温室的地里。
本实施方式的农业温室复合式供热-蓄热系统的工作原理:本实用新型利用工业余热回收装置1和太阳能集热器2收集能量并传递至两个相变墙体(第一复合式相变蓄热墙体3和第二复合式相变蓄热墙体6)进行被动式蓄热;太阳光照射在两个相变墙体(第一复合式相变蓄热墙体3和第二复合式相变蓄热墙体6)将太阳辐射能转化为热量储存在墙体内进行主动式蓄热,再结合地源热泵4将热量储存在土壤中,从而形成一个复合式系统,为温室提供热量,维持温室内植物生长所需的空气温度。该系统除了能保证温室室内温度,还可以维持植物根系温度,改善空气温度的同时,提升土壤温度。复合式系统的供热末端连接地源热泵4,将地埋管换热器5埋在农业温室的土壤里,供给植物根系一定的温度,促进植物生长。
通过工业余热回收装置1收取冶金炉、工业窑炉、燃料气化工厂等排出的多余热量,与太阳能集热器2吸收的太阳光辐射能量一起传递至两个相变蓄热墙体,相变蓄热墙体吸收额外的太阳光辐射能量,墙体所蓄热的全部能量,此部分蓄热能量与地源热泵4共同通过地埋管换热器5为农业温室大棚供热、为植物根系提供一定的温度。
由于工业余热存在波动性,太阳能系统存在间歇性、不稳定性、地区差异性,以及夜晚无法收集太阳能进行储能等原因,本实用新型采用主-被动式蓄热与地源热泵结合,主-被动式蓄热将能量储存至相变墙体内,墙体兼顾保温和蓄热功能,可在日间储蓄太阳辐射能、空气热能、工业余热,在夜间向室内放热,但由于容易出现温室半夜温度较低的现象,结合地源热泵将热能传递并储存在土壤中,夜间,储存在深层土壤和地埋管中的热量被动地释放出来,主动提高了植物根系和室内空气温度,加强夜间土壤放热能力,实现太阳辐射能在时间与空间的转移,进而改善夜间室内气温水平。
随着人们对能源需求日益提高,在能源转换和利用过程中常常出现空间和时间上不匹配的矛盾,本实用新型可以实现不连续的能量储存,并在需要时以连续的形式释放出来,从而提高能源系统的稳定性和利用效率,可以有效抵御传统系统在阴天集热不足的问题,大大的提高了系统供热—蓄热的可靠性。
本实施方式的第一复合式相变蓄热墙体3的内层3-1表面采用相变蓄热墙体板,将照射在该墙体层的太阳能以主动潜热蓄热的方式蓄积,提高潜热蓄热能力;墙体外层3-3采用热阻大的保温材料;中间层3-2采用蓄热性能和传热性能较好的空心砌块砖,并利用空心气孔自然形成竖向空气通道,达到提高日光温室墙体内部层显热蓄热能力的目的。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述的相变蓄热墙体板为GH-20型复合相变蓄热墙体板。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述的保温层为聚苯乙烯泡沫板。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述的保温层为苯板。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式四不同的是:所述的保温层为聚苯板。其他与具体实施方式四相同。
用以下试验对本实用新型进行验证:
试验一:本试验为一种农业温室复合式供热-蓄热系统,如图1-图3所示,具体是由工业余热回收装置1、太阳能集热器2、第一复合式相变蓄热墙体3、地源热泵4、地埋管换热器5、第二复合式相变蓄热墙体6组成;
所述的第一复合式相变蓄热墙体3是由内层3-1、中间层3-2和外层3-3组成;所述的内层3-1为相变蓄热墙体板,中间层3-2为空心砌块砖,外层3-3为保温层;所述的第二复合式相变蓄热墙体6的结构与第一复合式相变蓄热墙体3的结构完全相同;所述的第一复合式相变蓄热墙体3与第二复合式相变蓄热墙体6相对设置在农业温室的两侧,外层朝外;所述的空心砌块砖的空心孔的轴线为竖向设置;所述的相变蓄热墙体板为GH-20型复合相变蓄热墙体板;所述的保温层为聚苯乙烯泡沫板。
工业余热回收装置1的热量输出端与太阳能集热器2的热量输出端一起连接到第一复合式相变蓄热墙体3的热量输入端与第二复合式相变蓄热墙体6的热量输入端;地源热泵4的热量输出端、第一复合式相变蓄热墙体3的热量输出端和第二复合式相变蓄热墙体6的热量输出端一起连接到地埋管换热器5的热量输入端;地埋管换热器5设置在农业温室的地里。
本试验的农业温室复合式供热-蓄热系统的工作原理:本实用新型利用工业余热回收装置1和太阳能集热器2收集能量并传递至两个相变墙体(第一复合式相变蓄热墙体3和第二复合式相变蓄热墙体6)进行被动式蓄热;太阳光照射在两个相变墙体(第一复合式相变蓄热墙体3和第二复合式相变蓄热墙体6)将太阳辐射能转化为热量储存在墙体内进行主动式蓄热,再结合地源热泵4将热量储存在土壤中,从而形成一个复合式系统,为温室提供热量,维持温室内植物生长所需的空气温度。该系统除了能保证温室室内温度,还可以维持植物根系温度,改善空气温度的同时,提升土壤温度。复合式系统的供热末端连接地源热泵4,将地埋管换热器5埋在农业温室的土壤里,供给植物根系一定的温度,促进植物生长。
通过工业余热回收装置1收取冶金炉、工业窑炉、燃料气化工厂等排出的多余热量,与太阳能集热器2吸收的太阳光辐射能量一起传递至两个相变蓄热墙体,相变蓄热墙体吸收额外的太阳光辐射能量,墙体所蓄热的全部能量,此部分蓄热能量与地源热泵4共同通过地埋管换热器5为农业温室大棚供热、为植物根系提供一定的温度。
由于工业余热存在波动性,太阳能系统存在间歇性、不稳定性、地区差异性,以及夜晚无法收集太阳能进行储能等原因,本实用新型采用主-被动式蓄热与地源热泵结合,主-被动式蓄热将能量储存至相变墙体内,墙体兼顾保温和蓄热功能,可在日间储蓄太阳辐射能、空气热能、工业余热,在夜间向室内放热,但由于容易出现温室半夜温度较低的现象,结合地源热泵将热能传递并储存在土壤中,夜间,储存在深层土壤和地埋管中的热量被动地释放出来,主动提高了植物根系和室内空气温度,加强夜间土壤放热能力,实现太阳辐射能在时间与空间的转移,进而改善夜间室内气温水平。
随着人们对能源需求日益提高,在能源转换和利用过程中常常出现空间和时间上不匹配的矛盾,本实用新型可以实现不连续的能量储存,并在需要时以连续的形式释放出来,从而提高能源系统的稳定性和利用效率,可以有效抵御传统系统在阴天集热不足的问题,大大的提高了系统供热—蓄热的可靠性。
本试验的第一复合式相变蓄热墙体3的内层3-1表面采用相变蓄热墙体板,将照射在该墙体层的太阳能以主动潜热蓄热的方式蓄积,提高潜热蓄热能力;墙体外层3-3采用热阻大的保温材料;中间层3-2采用蓄热性能和传热性能较好的空心砌块砖,并利用空心气孔自然形成竖向空气通道,达到提高日光温室墙体内部层显热蓄热能力的目的。

Claims (5)

1.一种农业温室复合式供热-蓄热系统,其特征在于农业温室复合式供热-蓄热系统是由工业余热回收装置(1)、太阳能集热器(2)、第一复合式相变蓄热墙体(3)、地源热泵(4)、地埋管换热器(5)、第二复合式相变蓄热墙体(6)组成;
所述的第一复合式相变蓄热墙体(3)是由内层(3-1)、中间层(3-2)和外层(3-3)组成;所述的内层(3-1)为相变蓄热墙体板,中间层(3-2)为空心砌块砖,外层(3-3)为保温层;所述的第二复合式相变蓄热墙体(6)的结构与第一复合式相变蓄热墙体(3)的结构完全相同;所述的第一复合式相变蓄热墙体(3)与第二复合式相变蓄热墙体(6)相对设置在农业温室的两侧,外层朝外;所述的空心砌块砖的空心孔为竖向设置;
工业余热回收装置(1)的热量输出端与太阳能集热器(2)的热量输出端一起连接到第一复合式相变蓄热墙体(3)的热量输入端与第二复合式相变蓄热墙体(6)的热量输入端;地源热泵(4)的热量输出端、第一复合式相变蓄热墙体(3)的热量输出端和第二复合式相变蓄热墙体(6)的热量输出端一起连接到地埋管换热器(5)的热量输入端;地埋管换热器(5)设置在农业温室的地里。
2.根据权利要求1所述的一种农业温室复合式供热-蓄热系统,其特征在于所述的相变蓄热墙体板为GH-20型复合相变蓄热墙体板。
3.根据权利要求1所述的一种农业温室复合式供热-蓄热系统,其特征在于所述的保温层为聚苯乙烯泡沫板。
4.根据权利要求1所述的一种农业温室复合式供热-蓄热系统,其特征在于所述的保温层为苯板。
5.根据权利要求1所述的一种农业温室复合式供热-蓄热系统,其特征在于所述的保温层为聚苯板。
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CN116058215A (zh) * 2023-03-28 2023-05-05 潍坊科技学院 一种用于设施农业温室的pvt热泵复合供能系统
CN118451970A (zh) * 2024-07-11 2024-08-09 克拉玛依厚德广汇石油技术服务有限公司 一种石油余热的农业高效利用方法及系统

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