CN218072692U - 一种离网式农业设施太阳能综合能源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，包括太阳能集热器，太阳能集热器安装在温室大棚的墙壁以及顶棚处，太阳能集热器通过集热循环管路连接有储热水箱，储热水箱埋设在温室大棚的地面下方，储热水箱通过换热循环管路连接有水空换热器，水空换热器安装在温室大棚内部距离地面一定高度的位置处，储热水箱通过地暖循环管路连接有供暖盘管，供暖盘管埋设在温室大棚的地面下方，集热循环管路上安装有集热循环泵，换热循环管路上安装有换热循环泵，地暖循环管路上安装有地暖循环泵。本实用新型能够在不接入外部电网的前提下，在供暖季满足温室大棚的供暖需求，具有供暖效果好，清洁环保，利于大规模推广的有益效果。

Description

一种离网式农业设施太阳能综合能源系统

技术领域

本实用新型涉及新型能源技术领域，尤其涉及到太阳能光热利用领域，具体是指一种离网式农业设施太阳能综合能源系统。

背景技术

在农业生产中，以温室大棚为代表的这类农业设施，常用于在不适宜农业作物生长的季节中，为农业作物提供生长所需的温度环境，从而增加农业作物的产量，满足人们对农业作物的需要。

目前，温室大棚的供暖保温方式通常为两种，一种是利用围护温室大棚所用的材料的透光保温性，使阳光自然照射所带来的热量留存在温室大棚内部，从而提升温室大棚内的环境温度，这种方式比较依赖阳光的光照，在阴雨天气以及气温极低的条件下，温室大棚内的温度无法达到农业作物生长所需的最佳温度；另一种是利用煤炭、电能等作为能源，通过各种供暖装置提升温室大棚内的温度，这种方式取暖效果好，但是能耗高，并且会对环境造成污染，同时取暖的成本较高。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种能够向温室大棚等农业设施供暖，并且节能环保的离网式农业设施太阳能综合能源系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，包括太阳能集热器，所述太阳能集热器安装在温室大棚的墙壁以及顶棚处，所述太阳能集热器通过集热循环管路连接有储热水箱，所述储热水箱埋设在温室大棚的地面下方，所述储热水箱通过换热循环管路连接有水空换热器，所述水空换热器安装在温室大棚内部距离地面一定高度的位置处且水空换热器上设有风机，所述储热水箱通过地暖循环管路连接有供暖盘管，所述供暖盘管埋设在温室大棚的地面下方，所述集热循环管路上安装有集热循环泵，所述换热循环管路上安装有换热循环泵，所述地暖循环管路上安装有地暖循环泵。

本方案中，储热水箱中的工质通过集热循环泵以及集热循环管路在集热器内流动，通过太阳能集热器，能够高效的将太阳能辐射所带来的热量收集集中起来，并传到至储热水箱中储存，利用换热循环泵以及换热循环管路能够将储热水箱中的高温工质输送的水空换热器内，从而通过水空换热器提升温室大棚内空气的温度，利用风机能够加快水空换热器与空气换热的速度，利用地暖循环泵以及地暖循环管路，能够见储热水箱中的高温工质输送到供暖盘管中，从而对温室大棚的地面土壤进行加热，同时热量通过温室大棚的地面土壤能够向温室大棚的室内辐射，从而使温室大棚的地面土壤以及室内空气的温度达到农业作物生长所需的温度，满足农业作物对生长环境的要求。

作为优选，所述储热水箱外部设有保温隔热层，所述储热水箱上安装有电伴热带。

本优化方案中，利用在储热水箱外部设置的保温隔热层，能够有效的减少储热水箱中热量的流失，增加储热水箱的储热效率，利用储热水箱上安装的电伴热带，能够在太阳能辐射不足的时候，例如阴雨天，对储热水箱进行辅助加热，从而避免由于太阳能辐射不足造成的温室大棚的供暖效果变差。

作为优选，所述储热水箱内部设有高温子水箱以及中温子水箱，所述高温子水箱用于储存高温工质且中温子水箱用于储存中温工质，所述高温子水箱与中温子水箱之间设有保温隔热层，所述高温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，所述中温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，所述储热水箱与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路的连接处均设有电控阀组，所述高温子水箱及中温子水箱上的管路接头均与单独对应的循环管路上的电控阀组连通。

本优化方案中，通过设置在储热水箱内部的高温子水箱及中温子水箱，能够在储热水箱中同时储存高温工质以及中温工质，并且在高温子水箱与中温子水箱之间设有保温隔热层，能够避免储热水箱中两种不同温度的工质之间发生热交换，由于高温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，中温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，储热水箱与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路的连接处均设有电控阀组，并且高温子水箱及中温子水箱上的管路接头均与单独对应的循环管路上的电控阀组连通，从而能够根据温室大棚的供暖需要，通过切换电控阀组来选择使用高温或中温的工质为温室大棚供暖，从而能够避免储热水箱中的热量浪费。

作为优选，在温室大棚的内部设有电控柜，所述电控柜内安装有电控系统，所述太阳能集热板上、储热水箱的高温子水箱以及中温子水箱内部、温室大棚的室内以及温室大棚作物种植区的地面下方均设有温度传感器，所述电控系统与电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、电伴热带、温度传感器以及风机均电连接。

本优化方案中，通过设在太阳能集热板上、储热水箱的高温子水箱以及中温子水箱内部、温室大棚的室内以及温室大棚作物种植区的地面下方的温度传感器，能够将太阳能集热板上、储热水箱的高温子水箱以及中温子水箱内部、温室大棚的室内以及温室大棚作物种植区的地面下方的温度实时反馈给电控系统，通过电控系统内的预设程序，电控系统能够自动控制电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、电伴热带以及风机根据需要分别启动或停止，从而在保证温室大棚供暖效果的同时，减少不必要的能源浪费。

作为优选，在温室大棚的外部设有太阳能供电组件，所述太阳能供电组件包括光伏发电组件、汇流箱、逆变器、蓄电池组，所述蓄电池组与电控系统、电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、温度传感器、电伴热带以及风机均电连接。

本优化方案中，通过设在温室大棚外部的太阳能供电组件，能够利用太阳能进行发电，并将电能储存起来为电控系统、电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、温度传感器、电伴热带以及风机供电，从而减小了对外部能源的依赖，并且使温室大棚在选择建造位置时更加灵活。

本实用新型的有益效果为：通过本实用新型装置，能够在供暖季满足温室大棚的供暖需求，并且本实用新型装置利用太阳能作为供暖以及发电的能量来源，清洁环保，通过本实用新型装置中的太阳能供电系统，能够在没有外部电源接入的情况下正常工作，摆脱了对外部电源的依赖，在建设温室大棚时无需配套建设用于接入外部电源的输配电设施，减少了温室大棚的建设成本，同时，由于不受电网的限制，能够使温室大棚在选择建造位置时更加灵活，有利于温室大棚的大规模推广。

附图说明

图1为本实用新型的系统图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示的一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，包括太阳能集热器，太阳能集热器安装在温室大棚的墙壁以及顶棚处，本实施例中，安装在温室大棚棚顶的太阳能集热器的面积与棚顶总面积的比例小于等于10%，并且太阳能集热器的安装水平面倾角为45°，太阳能集热器通过集热循环管路与埋设在温室大棚的地面下方的储热水箱连接，储热水箱通过换热循环管路与安装在温室大棚内部的水空换热器连接，本实施例中的水空换热器采用板翅式水空换热器，水空换热器采用点阵式均匀的分布安装在温室大棚内部距离底面2m左右的位置处，水空换热器的安装水平面倾角为向下倾斜45°，在水空换热器上还安装有风机，储热水箱通过地暖循环管路与埋设在温室大棚地面下方的供暖盘管连接，在换热循环管路上安装有换热循环泵，在地暖循环管路上安装有地暖循环泵，在集热循环管路上安装有集热循环泵；

在储热水箱的外部设有保温隔热层，并且在储热水箱的保温隔热层与储热水箱之间的位置处设有电伴热带；

在储热水箱内部设有高温子水箱以及中温子水箱，高温子水箱用于储存高温工质，中温子水箱用于储存中温工质，在高温子水箱与中温子水箱之间设有保温隔热层，在高温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头，并且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，在中温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头，并且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，在储热水箱与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路的连接处均设有电控阀组，高温子水箱及中温子水箱上的管路接头均与单独对应的循环管路上的电控阀组连通；

在温室大棚的内部设有电控柜，电控内安装有电控系统，在太阳能集热板上、储热水箱的两个相互独立的区域内部、温室大棚的室内以及温室大棚作物种植区的地面下方均设置有温度传感器，电控系统与电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、电伴热带、温度传感器以及风机均电连接；

在温室大棚的外部设有太阳能供电组件，所述太阳能供电组件包括光伏发电组件、汇流箱、逆变器、蓄电池组，所述蓄电池组与电控系统、电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、温度传感器、电伴热带以及风机均电连接。

本实用新型的工作原理： 首先在电控系统中，将温室大棚内适宜农业作物生长的空气温度设定为t1、土壤温度设定为t2，将低于温度t1一定温度的空气温度设为t3，将低于温度t2一定温度的土壤温度设为t4；

1.储热水箱储热

当太阳能集热器的温度大于高温子水箱中工质的温度时，电控系统自动控制集热循环管路上的电控阀组使集热循环管路与高温子水箱连通，通过集热循环泵驱动高温子水箱中的工质在太阳能集热器中流动，并将热量带回高温子水箱中，从而使高温子水箱中的工质温度提高；

当太阳能集热器的温度小于高温子水箱中工质的温度，并且大于中温子水箱中工质的温度时，电控系统自动控制集热循环管路上的电控阀组使集热循环管路与中温子水箱连通，通过集热循环泵驱动中温子水箱中的工质在太阳能集热器中流动，并将热量带回中温子水箱中，从而使中温子水箱中的工质温度提高；

当高温子水箱以及中温子水箱中工质的温度均达到电控系统设定的温度，或者太阳能集热器的温度小于高温子水箱以及中温子水箱中工质的温度时，电控系统自动控制集热循环管路上的电控阀组将集热循环管路与储热水箱断开，集热循环泵关闭，另外，当太阳能集热器的温度小于高温子水箱以及中温子水箱中工质的温度，并且高温子水箱以及中温子水箱中工质的温度尚未达到电控系统设定的温度时，电控系统自动控制电伴热带开始对储热水箱中的工质进行加热，直至高温子水箱以及中温子水箱中工质的温度均达到电控系统设定的温度；

2.水空换热器供暖

当温室大棚室内的空气温度小于电控系统设定的温度t1时，电控系统自动控制换热循环泵启动，并控制换热循环管路上的电控阀组使换热循环管路与中温子水箱连通，通过换热循环泵驱动中温水箱中的工质在水空换热器中流动，同时电控系统自动控制风机打开，从而加快水空换热器与温室大棚室内空气的热量交换速度，直至温室大棚室内的空气温度达到电控系统设定的温度t1，另外，当中温子水箱中的工质的温度低于温室大棚室内的空气温度时，电控系统自动控制换热循环管路上的电控阀组使换热循环管路与高温子水箱连通；

当温室大棚室内的空气温度小于电控系统设定的温度t3时，电控系统自动控制换热循环泵启动，并控制换热循环管路上的电控阀组使换热循环管路与高温子水箱连通，通过换热循环泵驱动高温水箱中的工质在水空换热器中流动，同时电控系统自动控制风机打开，从而加快水空换热器与温室大棚室内空气的热量交换速度，直至温室大棚室内的空气温度达到电控系统设定的温度t1，另外，当高温子水箱中的工质的温度低于温室大棚内的空气温度时，电控系统自动控制换热循环管路上的电控阀组将换热循环管路与储热水箱断开，换热循环泵关闭；

3.供暖盘管供暖

当温室大棚室内的土壤温度小于电控系统设定的温度t2时，电控系统自动控制地暖循环泵启动，并控制地暖循环管路上的电控阀组使地暖循环管路与中温子水箱连通，通过地暖循环泵驱动中温水箱中的工质在供暖盘管中流动，直至温室大棚室内的土壤温度达到电控系统设定的温度t2，另外，当中温子水箱中的工质的温度低于温室大棚室内的土壤温度时，电控系统自动控制地暖循环管路上的电控阀组使地暖循环管路与高温子水箱连通；

当温室大棚室内的土壤温度小于电控系统设定的温度t4时，电控系统自动控制地暖循环泵启动，并控制地暖循环管路上的电控阀组使地暖循环管路与高温子水箱连通，通过地暖循环泵驱动高温水箱中的工质在供暖盘管中流动，直至温室大棚室内的土壤温度达到电控系统设定的温度t2，另外，当高温子水箱中的工质的温度低于温室大棚室内的土壤温度时，电控系统自动控制地暖循环管路上的电控阀组将换热循环管路与储热水箱断开，地暖循环泵关闭。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，其特征在于：包括太阳能集热器，所述太阳能集热器安装在温室大棚的墙壁以及顶棚处，所述太阳能集热器通过集热循环管路连接有储热水箱，所述储热水箱埋设在温室大棚的地面下方，所述储热水箱通过换热循环管路连接有水空换热器，所述水空换热器安装在温室大棚内部距离地面一定高度的位置处且水空换热器上设有风机，所述储热水箱通过地暖循环管路连接有供暖盘管，所述供暖盘管埋设在温室大棚的地面下方，所述集热循环管路上安装有集热循环泵，所述换热循环管路上安装有换热循环泵，所述地暖循环管路上安装有地暖循环泵。

2.根据权利要求1所述的一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，其特征在于：所述储热水箱外部设有保温隔热层，所述储热水箱上安装有电伴热带。

3.根据权利要求2所述的一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，其特征在于：所述储热水箱内部设有高温子水箱以及中温子水箱，所述高温子水箱用于储存高温工质且中温子水箱用于储存中温工质，所述高温子水箱与中温子水箱之间设有保温隔热层，所述高温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，所述中温子水箱上设有若干个相互独立的管路接头且若干个相互独立的管路接头分别与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路单独对应，所述储热水箱与集热循环管路、换热循环管路、地暖循环管路的连接处均设有电控阀组，所述高温子水箱及中温子水箱上的管路接头均与单独对应的循环管路上的电控阀组连通。

4.根据权利要求3所述的一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，其特征在于：在温室大棚的内部设有电控柜，所述电控柜内安装有电控系统，所述太阳能集热板上、储热水箱的高温子水箱以及中温子水箱内部、温室大棚的室内以及温室大棚作物种植区的地面下方均设有温度传感器，所述电控系统与电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、电伴热带、温度传感器以及风机均电连接。

5.根据权利要求4所述的一种离网式农业设施太阳能综合能源系统，其特征在于：在温室大棚的外部设有太阳能供电组件，所述太阳能供电组件包括光伏发电组件、汇流箱、逆变器、蓄电池组，所述蓄电池组与电控系统、电控阀组、集热循环泵、地暖循环泵、换热循环泵、温度传感器、电伴热带以及风机均电连接。

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