CN214628476U - 一种主动控温型玻璃围护结构 - Google Patents

Abstract

一种主动控温型玻璃围护结构，属于农业温室和建筑节能技术领域。针对现状温室大棚因围护结构隔热效果差导致供热供冷负荷极大、高能耗、高能源费用的问题，围护结构采用全新的嵌管窗结构方式，即在两层玻璃墙体之间设置有嵌管控温装置、遮阳帘、保温幕布等，其中嵌管内通入地水源低温热源水或冷却塔循环水等低温热源水，冬季夜间承担外部环境散热，夏季白天吸纳太阳辐射放热，可将外界空气温度及太阳辐射对室内温度及冷热负荷的影响大幅减少，并有助于降低供热热源容量、供水温度、提高热源热效率，显著削减能源运行费用。

Description

一种主动控温型玻璃围护结构

技术领域

本实用新型涉及一种主动控温型玻璃围护结构，属于农业温室和节能建筑技术领域。

背景技术

温室大棚在农业生产，特别是蔬菜、水果、花卉、药用等经济作物生产领域重要的基础设施和高效生产形式，其中我国大量采用了被动式太阳能塑料大棚，近些年又正在引进高端玻璃温室，其中北欧荷兰等国的玻璃温室每年生产期可达11个月，单位亩产量极高。以西红柿生产为例，西红柿亩产量多少要看种植的品种和栽培设施。按生长分，一般分为自封顶型和无限生长型；栽培分露天栽培和大棚栽培。自封顶型露天栽培一般亩产：3000-4000公斤(折合4.5～6.0kg/㎡)；自封顶型大棚栽培一般亩产：5000-7000公斤；无限生长型露天栽培一般亩产：4000-6000公斤；无限生长型大棚栽培一般亩产：10000-12000公斤(折合15～18kg/ ㎡)。而荷兰的玻璃温室最高产量可达60kg/㎡(折合生产区亩产约40000kg)，可见是传统露天栽培的亩产的10.0～13.3倍，也是常规无限生长型大棚栽培的亩产3.3～4.0倍。因此采取合理的生产设施和技术工艺可大幅提高农业生产效率、实现集约化农业生产模式。

不同作物及其生长过程对于所处环境的技术条件与要求不同，例如普通食用的大番茄的空气参数要求如下：作物生长层——距离地面高度0.6米至3.3米；夏季：(外界气温夜间最低20℃～白天最高42℃)；作物生长层白天温度低于35℃，夜间温度低于25℃；冬季：(外界夜间最低-14℃)；作物生长层白天温度不低于25℃，夜间不低于15℃；湿度要求：45％～50％(超过55％易发生病害)。种植花卉的玻璃温室参数控制要求：兰花养苗区，全年要求室内设计温度28～31℃，但不得低于28℃，否则严重影响兰花苗的生长、植株形式乃至失效；而兰花开花区、催花区则夏季白天设计温度<25℃，夜间14小时设计温度18℃。总之兰花生长所需参数控制精度要求很高，需全年保障。

以生产效率更高的玻璃温室为例，虽然其生产效率很高，但是在国内大棚生产中目前采用的比例极低(约为1％级)，目前存在如下多种突出问题。

(1)能耗过大，如按农作物的较高生长效率进行室内温湿度参数控制，其能源费用将占到总运行费用的60％左右；且玻璃温室初投资较高，因此其投资回收期过长，经济效益并不显著。

(2)国内引进该技术后的生产作业时间往往只有半年左右，达不到荷兰的11个月，则其产量降低一半左右，则产品收益大幅降低。

(3)为控制能源费用，往往出现冬季严寒期室温偏低、夏季室温过高，导致作物无法正常生长，例如夏季白天实测温度有可能达到50～60℃，这是导致国内玻璃温室生产时间远远达不到11个月的主要原因之一，而荷兰等北欧国家环境温度相对低得多，很少出现夏季过热的情况。

(4)随着环保问题日益得到重视，相对廉价的燃煤锅炉等供热方式面临削减、乃至被取缔的情况，可供选择的燃气锅炉等能源费用更高，使经济效益更差。

另一方面，建筑节能技术和清洁供热方式近些年得到快速发展，其中清华大学建筑环境与设备研究所李先庭教授团队首创、并与北京清大天工能源技术研究所、北京启迪天工热能科技有限公司等进行联合工程技术开发及产业化的有关主动式太阳房围护结构控温技术简介如下。基于自然能源的嵌管式围护结构及节能建筑技术，可实现利用地热能、太阳能、空气能(冷却塔等形式)通入内嵌的换热元件，将环境空气、太阳辐射等的得热量或散热量由自然能源的载热介质带走，从而对建筑进行主动控温，大幅削减冬季供热负荷、夏季供冷负荷需求。

实用新型内容

本实用新型的目的和任务是，针对前述农业大棚、特别是高效率的玻璃温室存在的主要问题，采用上述清洁供热最新技术发展成果，结合农业大棚实际技术条件与生产作业需求，设计了全新的基于自然能源智能控温的主动式太阳玻璃温室的围护结构，大幅削减由于太阳辐射和室温环境空气温度导致的室内冷热负荷，从根本上改变现有能耗过高的问题，为大幅降低其能源运行费用、提高生产作业有效时间、提高作物产量与经济效益提供基础性的技术条件。

本实用新型的具体描述是：一种主动控温型玻璃围护结构，其特征在于，包括玻璃墙体和顶篷在内的整个围护结构1采用嵌管窗结构方式，其中围护结构1包括阳面墙体2、阴面墙体3、温室顶篷5，其中阳面墙体2配套有侧遮阳帘21和阳面嵌管22，阴面墙体3配有阴面嵌管23，温室顶篷5配套有上遮阳帘26和上嵌管25，上嵌管25的下部设置有被动保温隔热装置，被动保温隔热装置包括保温幕布4、中保温幕布4a、上遮阳幕布4b、外保温幕布27。

阳面墙体2为夹层对流器结构，其除了包括外透明层2a、内透明层2c和侧遮阳幕布2b 外，在侧遮阳幕布2b的内侧设置有侧遮阳帘21，侧遮阳帘21的内侧设置有阳面嵌管22，外透明层2a的底部设置有对流进风窗28a，顶部设置有对流出风窗28。

阴面墙体3采用全部实心结构、并将配套的阴面嵌管23内嵌在其实心结构内部，或采用夹层结构、其中内部实心层3a内嵌有阴面嵌管23。

阳面嵌管22、上嵌管25采用毛细塑料管结构、塑料管结构或金属管结构，所述的阴面嵌管23采用塑料管结构或金属管结构。

温室顶篷5配套的上遮阳帘26设置在温室顶篷5的下侧，上嵌管25设置在上遮阳帘26 的下侧。

外透明层2a、内透明层2c、温室顶篷5的材料均采用高透射性玻璃，或均采用高透射性塑料薄膜。

保温幕布4、中保温幕布4a、侧遮阳帘21、上遮阳帘26的材料均采用两侧高反射性表面，外保温幕布27厚度1～10mm、优选地2～5mm。

侧遮阳帘21、上遮阳帘26、保温幕布4、中保温幕布4a、上遮阳幕布4b、外保温幕布27均采用可收放式结构。

本实用新型针对现状温室大棚因围护结构隔热效果差导致供热供冷负荷极大、高能耗导致能源费用过高的问题，采用全新的嵌管窗技术对温室的墙体和顶篷围护结构进行设计优化，其优越性包括：采用全新的嵌管式围护结构，嵌管内通入地水源低温热源水，冬季夜间承担外部环境散热，夏季白天吸纳太阳辐射放热，以显著降低冷热负荷；便于采用由地水源热能、太阳能、空气能等提供的低品位自然能源进行围护结构的主动控温，以达到最大可能利用自然能源供冷供热、减少人工能源及其费用的目的，估算其人工能耗及能源运行费用可大幅下降40％～80％(取决于技术实现条件、作物环境参数控制需求及实际运行状态等)；有助于改善作物生长条件，显著延长全年有效生产作业时间，提高作物生产效率。

附图说明

图1是本实用新型所涉及的玻璃温室现有常规技术方式的结构示意图，图2是本实用新型的结构示意图。

图1、2中各部件编号与名称如下。

围护结构1、阳面墙体2、外透明层2a、侧遮阳幕布2b、内透明层2c、阴面墙体3、内部实心层3a、保温幕布4、中保温幕布4a、上遮阳幕布4b、温室顶篷5、植物苗床7、侧遮阳帘21、阳面嵌管22、阴面嵌管23、上嵌管25、上遮阳帘26、外保温幕布27、对流出风窗 28、对流进风窗28a。

具体实施方式

图1是本实用新型所涉及的玻璃温室现有常规技术方式的结构示意图，图2是本实用新型的结构示意图。

图1中所涉及的玻璃温室现有常规技术方式及结构如下：大棚墙体采用双层玻璃(或塑料)，中间夹层设置一层遮阳幕布；温室顶篷采用单层玻璃(或塑料)；作业区上部设置若干层遮阳幕布或保温幕布；围护结构外侧(或内侧)设置较厚保温幕布(类似棉被)。

本实用新型的具体实施例如下。

图2中，一种主动控温型玻璃围护结构，包括玻璃墙体和顶篷在内的整个围护结构1采用嵌管窗结构方式，其中围护结构1包括阳面墙体2、阴面墙体3、温室顶篷5，其中阳面墙体2配套有侧遮阳帘21和阳面嵌管22，阴面墙体3配有阴面嵌管23，温室顶篷5配套有上遮阳帘26和上嵌管25，上嵌管25的下部设置有被动保温隔热装置，被动保温隔热装置包括保温幕布4、中保温幕布4a、上遮阳幕布4b、外保温幕布27。

阳面墙体2为夹层对流器结构，其除了包括外透明层2a、内透明层2c和侧遮阳幕布2b 外，在侧遮阳幕布2b的内侧设置有侧遮阳帘21，侧遮阳帘21的内侧设置有阳面嵌管22，外透明层2a的底部设置有对流进风窗28a，顶部设置有对流出风窗28。

阴面墙体3采用全部实心结构、并将配套的阴面嵌管23内嵌在其实心结构内部，或采用夹层结构、其中内部实心层3a内嵌有阴面嵌管23。

阳面嵌管22、上嵌管25采用毛细塑料管结构、塑料管结构或金属管结构，所述的阴面嵌管23采用塑料管结构或金属管结构。

温室顶篷5配套的上遮阳帘26设置在温室顶篷5的下侧，上嵌管25设置在上遮阳帘26 的下侧。

外透明层2a、内透明层2c、温室顶篷5的材料均采用高透射性玻璃，或均采用高透射性塑料薄膜。

保温幕布4、中保温幕布4a、侧遮阳帘21、上遮阳帘26的材料均采用两侧高反射性表面，外保温幕布27厚度1～10mm、优选地2～5mm。

侧遮阳帘21、上遮阳帘26、保温幕布4、中保温幕布4a、上遮阳幕布4b、外保温幕布27均采用可收放式结构。

需要说明的是，本实用新型提出了一种主动控温型玻璃围护结构，并给出了实现上述目的的具体实施方式，而按照此一总体解决方案可有不同的具体实施措施和装置，上述具体实施方式仅仅是其中的一种而已，任何其它类似的简单变形的实施方式，例如采用不同换热形式和措施的主动降温维护结构；增加或减少若干项控温措施；或进行普通专业人士均可想到的变形方式等，或者将该技术方式以相同或相似的结构应用于传统农业大棚、工业厂房等高大空间及其它类似应用场合，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种主动控温型玻璃围护结构，其特征在于，包括玻璃墙体和顶篷在内的整个围护结构(1)采用嵌管窗结构方式，其中围护结构(1)包括阳面墙体(2)、阴面墙体(3)、温室顶篷(5)，其中阳面墙体(2)配套有侧遮阳帘(21)和阳面嵌管(22)，阴面墙体(3)配有阴面嵌管(23)，温室顶篷(5)配套有上遮阳帘(26)和上嵌管(25)，上嵌管(25)的下部设置有被动保温隔热装置，被动保温隔热装置包括保温幕布(4)、中保温幕布(4a)、上遮阳幕布(4b)、外保温幕布(27)。

2.如权利要求1所述的主动控温型玻璃围护结构，其特征在于所述的阳面墙体(2)为夹层对流器结构，其除了包括外透明层(2a)、内透明层(2c)和侧遮阳幕布(2b)外，在侧遮阳幕布(2b)的内侧设置有侧遮阳帘(21)，侧遮阳帘(21)的内侧设置有阳面嵌管(22)，外透明层(2a)的底部设置有对流进风窗(28a)，顶部设置有对流出风窗(28)。

3.如权利要求1所述的主动控温型玻璃围护结构，其特征在于所述的阴面墙体(3)采用全部实心结构、并将配套的阴面嵌管(23)内嵌在其实心结构内部，或采用夹层结构、其中内部实心层(3a)内嵌有阴面嵌管(23)。

4.如权利要求1所述的主动控温型玻璃围护结构，其特征在于所述的阳面嵌管(22)、上嵌管(25)采用毛细塑料管结构、塑料管结构或金属管结构，所述的阴面嵌管(23)采用塑料管结构或金属管结构。

5.如权利要求1所述的主动控温型玻璃围护结构，其特征在于所述的温室顶篷(5)配套的上遮阳帘(26)设置在温室顶篷(5)的下侧，上嵌管(25)设置在上遮阳帘(26)的下侧。

6.如权利要求2所述的主动控温型玻璃围护结构，其特征在于所述的外透明层(2a)、内透明层(2c)、温室顶篷(5)的材料均采用高透射性玻璃，或均采用高透射性塑料薄膜。

7.如权利要求1所述的主动控温型玻璃围护结构，其特征在于所述的保温幕布(4)、中保温幕布(4a)、侧遮阳帘(21)、上遮阳帘(26)的材料均采用两侧高反射性表面，外保温幕布(27)厚度1～10mm。

8.如权利要求1所述的主动控温型玻璃围护结构，其特征在于所述的侧遮阳帘(21)、上遮阳帘(26)、保温幕布(4)、中保温幕布(4a)、上遮阳幕布(4b)、外保温幕布(27)均采用可收放式结构。

Images