CN218353554U - 一种低能耗温室大棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低能耗温室大棚，包括大棚本体和红外光阻隔薄膜；其中，所述红外光阻隔薄膜贴设在所述大棚本体的内表面。本实用新型提供的一种低能耗温室大棚，通过在大棚本体的内表面贴设红外光阻隔薄膜来最大限度地阻挡太阳光中的红外光辐射进温室大棚内，不仅可有效地降低温室大棚内的温度，从而达到降低温室大棚能耗和用水量的目的，有利于生产成本的管控，而且由于无需改动温室大棚的原有结构以及不依赖特定的环境因素，因此可适用于任意月份、任意种类的温室大棚，同时涉及的结构也较为简单，易于安装和成本低，具有非常值得采纳与推广的意义。

Description

一种低能耗温室大棚

技术领域

本实用新型涉及温室大棚技术领域，尤其涉及一种低能耗温室大棚。

背景技术

传统的农业生产一般受季节性限制，而温室大棚可以帮助农民克服农业生长的季节性的问题，提高农业生产的生产效率。

温室是一种可以改变农作物，特别是改变大棚蔬菜生长环境，为农作物生长创造更好条件、避免外界四季气温变化和恶劣气候对其影响的场所。随着经济和社会的快速发展，各种大棚温室种植和栽培蔬菜的需求量在逐步上升和不断增加。

目前，温室内的气候控制成本，包括光照、温度、相对湿度和二氧化碳等的控制成本，为温室运行成本的主要部分。虽热温室运行成本因作物、温室设计以及不同气候条件下的区域位置而有很大差异，但总体而言，近期能源成本的显着增加，直接导致了总利润率的收缩，因此，在温室中积极应用节能设计和可再生能源的先进技术是很有价值的。

经研究发现，温室内辐射到的光谱和光强对于调节温室内部温度和湿度以及农作物用水量方面起着非常重要的作用，可以有效地决定生产成本的多少。然而，在现有技术中，一般较多采用的是在最热的月份，在温室的屋顶上设置遮阳结构以减少辐射，从而降低能耗的方案，该方案不仅受月份限制，即只能在最热的几个月份适用，而且能够带来的经济效益不高。

因此，需要对现有技术进行改进。

以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

实用新型内容

本实用新型提供一种低能耗温室大棚，以解决现有技术适用性差且经济效益不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

一种低能耗温室大棚，包括大棚本体1和红外光阻隔薄膜2；其中，

所述红外光阻隔薄膜2贴设在所述大棚本体1的内表面。

进一步地，所述低能耗温室大棚中，所述大棚本体1包括框架11和玻璃 12；

所述玻璃12设置在所述框架11中；

所述玻璃12的内表面贴设有所述红外光阻隔薄膜2。

进一步地，所述低能耗温室大棚中，所述玻璃12为单层玻璃。

进一步地，所述低能耗温室大棚中，所述红外光阻隔薄膜2的正反两面的反射率均小于10％。

进一步地，所述低能耗温室大棚中，在波长为400nm-700nm的可见光区域内，所述红外光阻隔薄膜2的透光率为80％。

进一步地，所述低能耗温室大棚中，在红外光区域内，所述红外光阻隔薄膜2的透光率小于20％。

进一步地，所述低能耗温室大棚中，在波长为300nm-400nm的紫外光区域内，所述红外光阻隔薄膜2的透光率为0％。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种低能耗温室大棚，通过在大棚本体的内表面贴设红外光阻隔薄膜来最大限度地阻挡太阳光中的红外光辐射进温室大棚内，不仅可有效地降低温室大棚内的温度，从而达到降低温室大棚能耗和用水量的目的，有利于生产成本的管控，而且由于无需改动温室大棚的原有结构以及不依赖特定的环境因素，因此可适用于任意月份、任意种类的温室大棚，同时涉及的结构也较为简单，易于安装和成本低，具有非常值得采纳与推广的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种低能耗温室大棚的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种低能耗温室大棚的截面结构示意图；

图3是本实用新型实施例中光谱对植物生长影响的示意图；

图4是本实用新型实施例中红光外阻隔薄膜实测光谱示意图；

图5是本实用新型实施例中温室大棚的简单示意图；

图6是本实用新型实施例中不同隔间(C3、C4、C5和C6)内的测量光谱示意图；

图7是本实用新型实施例中隔间C4和C6的电能表读数示意图；

图8是本实用新型实施例中隔间C4和C6的总能耗示意图；

图9是本实用新型实施例中不同隔间的耗水量测量中周数和相应的日期以及用水量的示意图；

图10是本实用新型实施例中测量的不同隔间的单位面积用水量；

图11是本实用新型实施例中单位面积总用水量的示意图，显示C3和C4 的用水量比C5和C6少10％左右；

图12是本实用新型实施例中不同隔间每周测量的总用水量；

图13是本实用新型实施例中每个隔间的总耗水量的示意图，显示与隔间 C5和C6相比，隔间C3和C4消耗的水量减少了10％。

附图标记：

大棚本体1，红外光阻隔薄膜2；

框架11，玻璃12。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

有鉴于上述现有的温室大棚技术存在的缺陷，本申请人基于从事此领域设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得温室大棚技术更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

请参考图1-2，本实用新型实施例提供一种低能耗温室大棚，包括大棚本体1和红外光阻隔薄膜2；其中，

所述红外光阻隔薄膜2贴设在所述大棚本体1的内表面。

需要说明的是，虽然薄膜技术已广泛用于住宅建筑行业，以实现室内太阳光的调控，但据了解目前还较少使用于温室大棚中，而且经申请人研究发现，薄膜技术在降低温室大棚内受保护农作物的升温和降温成本方面具有巨大潜力。因为太阳光谱对温室大棚内的农作物生长是有一定影响的，如图3 所示，图3给出了农作物响应太阳光谱的概括总结，可以看到，叶绿素在太阳光谱的紫外光和可见光部分强烈吸收辐射，即太阳光中的紫外光和可见光辐射对温室大棚内农作物的生长发挥着重要作用，排除任何一种都会对农作物的生长、化学和结构产生重大有害影响，而太阳光中的红外光似乎对农作物的生成几乎没有正面影响，且还会产生热量，增加能耗，所以申请人认为，允许通过太阳光中的紫外光和可见光，同时阻挡太阳光中的红外光有助于实现农作物的高产，以及最大限度地减少温室大棚内的热量，从而降低降温产生的能耗，而且随着热量的减少，农作物的用水量也相应减少，最终可达到同时降低温室大棚能耗和用水量的目的。有鉴于此，申请人想到将特定设计的薄膜，即红外光阻隔薄膜应用到温室大棚中，使其具备的允许紫外光和可见光通过而阻挡红外光通过的能力能被合理地利用。由于红外光阻隔薄膜的具体设计在现有技术中已多有实现，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。

本实施例的使用场景是各种有太阳光照射的温室大棚，尤其是在气候较温暖的区域，比如我国的南方地区。同时，在阳光充足的季节的使用也有独特优势。温室大棚的种类不限，比如可以包括单栋、连栋、薄膜温室、日光温室、玻璃温室、PC日光板温室、冷棚、文洛(Venlo)型温室、8430型温室、阴阳型温室、双拱双膜、双层充气薄膜温室、智能温室、生产温室、科研试验温室、病虫害检疫隔离温室、观赏温室、销售展览温室、生态餐厅温室等。

在本实施例中，所述大棚本体1包括框架11和玻璃12；

所述玻璃12设置在所述框架11中；

所述玻璃12的内表面贴设有所述红外光阻隔薄膜2。

优选地，所述玻璃12为单层玻璃。

需要说明的是，通过在玻璃的内表面上贴设红外光阻隔薄膜，该红外光阻隔薄膜可通过农作物光合时所需的有效辐射并阻挡太阳光中的红外光辐射，使得温室大棚中的热量积累得以减少，温度降低，而单层设计的玻璃可以实现最大的太阳光透射率。另外，在红外光阻隔薄膜的选择上，其优势首先是成本较低，其次是由于其可直接贴设在温室大棚现有的玻璃上，无需拆除玻璃，从而可以节省拆除成本，加之其可以更广泛地应用于其它已建成的温室大棚中，不会对现有结构造成重大破坏，对植物生长的影响最小，适用性得以大大提高。

在本实施例中，请参考图4，所述红外光阻隔薄膜2的正反两面的反射率均小于10％；同时，在波长为400nm-700nm的可见光区域内，所述红外光阻隔薄膜2的透光率为80％；在波长为300nm-400nm的紫外光区域内，所述红外光阻隔薄膜2的透光率为0％，即波长为300nm-400nm的紫外光都被所述红外光阻隔薄膜2阻挡；在红外光区域内，所述红外光阻隔薄膜2的透光率非常低，小于20％。这意味着大部分热量能被所述红外光阻隔薄膜2阻挡。

为了验证本实施例的技术可行性，申请人做了以下薄膜实验。

温室大棚的简单示意图如图5所示，图5中贴设了所述红外光阻隔薄膜2 以做薄膜实验的两个隔间是C3和C4，C5和C6是控制室。可以看到隔间在中间区域，因为C1和C2的阳光被示范隔间C9部分遮挡，而C7和C8可能受到温室大棚走道上的设备和管道的影响，因此，隔间C3、C4、C5和C6最适合做实验。此外，C3和C4共用一堵墙，从而最大限度地减少了与其它隔间共用的墙。

由于隔间内的强度分布不仅取决于材料的透射率，还取决于光的照射条件，因此，绝对强度可能会因测量的位置和时间而异，无法直接比较。但是仍然可以通过对强度进行归一化来比较相对透射率。每个隔室中光的归一化强度分布如图6所示。

值得注意的是，由于温室大棚的能源成本也取决于农作物的种类。因此需要获取某个农作物的数据。在第一次实验中，申请人选择了一个温室茄子品种(Tracey RZ onKasier RZ)，原因如下：

(1)茄子品种适宜温室大棚，品种一致。

(2)茄子不需要蜜蜂授粉，因此不必考虑所述红外光阻隔薄膜2对蜜蜂的影响。

通过在4*100的温室隔间中的Kasier RZ上放置了一批Tracey RZ。目标是在比对2个贴设了所述红外光阻隔薄膜2的实验隔间(C3和C4)和2个平行的没有贴设所述红外光阻隔薄膜2的参考隔间(C5和C6)，使用茄子作为测试农作物运行一整年。

每个温室隔间有6条线，中间有4条线，隔间的每一侧都有一条额外的线，非常靠近玻璃，从外面无法真正进入。每条线为10m，每行10个板(每个隔室总共60个板)。每个隔间减去路径的实际种植面积约为93平方米， Tracey RZ隔间的两侧都有农作物(温室隔间为8m*11.6m加上前面的路径面积＝2m左右)。申请人为每个隔间提供的选项都一样：选项1：4行*10个槽 *3个植物*3个头＝360个头；2条线*10个槽*2株植物*3头＝120头(外线) ＝5.1头/平方米；总植物＝每个隔间160*4个隔间＝640，总共订购了700个植物。

贴设了所述红外光阻隔薄膜2的实验隔间里的植物在叶片发育方面生长良好。没有贴设所述红外光阻隔薄膜2的参考隔间中的茄子照片在叶片发育阶段，隔室之间的植物没有可识别的差异。

能源消耗可以直接从每个隔间的能量表中读取，这是由Priva系统(控制整个温室运行的中央控制系统，包括温度、灌溉、能量幕和施肥)产生的能量脉冲。5分钟的时间间隔。只有隔间C3有一个实际的供暖能量计，它只测量地板采暖。这堵墙与另一个隔间C9有关。Priva系统根据每个隔间的供暖需求计算了所有隔间的近似加热能耗。它根据热水供应的温度读数、返回的热水和所需的设定点进行测量。鉴于在C3中有一个能量计，申请人将Priva 系统的计算值与C3中的能量计计算的值进行比较，校准Priva系统并将其应用于其他隔间。

所有的研究隔间都有用于冷却的仪表。每个研究隔间都通过两个1.2kW 的风机盘管单元(FCU)进行冷却。来自两台75kW冷水机组中的一台的冷冻水以闭环方式供应到每个房间的两个FCU中的每一个。冷冻水流经这两个单元，然后返回到200000升的储罐。Priva记录了每个房间冷冻水的供应和返回温度。这些电表不像常见电表那样以千瓦时为单位测量实际能量。它们只是根据三个变量计算了一个值。它们包括流过流量计的水、供应的冷冻水的温度和返回的冷冻水的温度。它没有记录FCU的开/关。如果它读取到供应和返回温度的显着差异，它会向Priva发送一个脉冲。即使FCU处于空闲状态，它仍然可能在供水和回水之间存在显着的水温差，并且它会根据冷冻水系统的设计方式产生脉冲。由于所有数字都基于相同的读数，因此直接使用数字来查看相对能耗是公平的比较。

由于是在夏季测量的，没有涉及取暖费用，因此申请人只比较了制冷费用。测量时，C3和C5中的电能表工作不正常，正在维修中，于是申请人将 C4和C6中的电能表读数与一天半内的不同时间进行了比较，其曲线如图7所示。

从读数中可以看到，基于连续2天的测量，没有贴设所述红外光阻隔薄膜2的参考隔间C6内的冷却能源成本明显高于有贴设所述红外光阻隔薄膜2 的实验隔间C4内的冷却能源成本。申请人计算了总能耗并显示在图8中。有贴设所述红外光阻隔薄膜2的实验隔间C4比没有贴设所述红外光阻隔薄膜2 的参考隔间C6的能耗低20.4％。因此，可以得出结论，在温室大棚内贴设所述红外光阻隔薄膜2可有效降低温室大棚夏季的降温成本。

另一方面，申请人还测量了不同隔间的耗水量以进行比较。水主要被植物消耗，每周测量一次耗水量，在此期间植物一直都在。周数和相应的日期如图9所示。

在不同的单位中考虑了两种测量，即单位面积的耗水量(单位：L/m²)和体积的总耗水量(单位：m³)。测得的单位面积用水量绘制在图10中。如图 10所示，C3和C4的趋势几乎相同，C5和C6的趋势非常接近。这意味着这些实验是完全可重复的。茄子在有贴设所述红外光阻隔薄膜2的实验隔间C3和 C4中消耗的水更少，这进一步证实了通过所述红外光阻隔薄膜2传输的热能更少，植物在蒸腾中需要的水更少。由于所述红外光阻隔薄膜2在隔间中产生的热量较少，因此观察到每个区域的耗水量差异约为10％。注意到在开始时，由于植物很小，差异并不显着，但随着植物越来越大，这种差异变得越来越显着。此外，每个隔间的单位面积总耗水量绘制在图11中，可以看到，C3和 C4通常比C5和C6消耗的水少10％左右。此外，每个隔间的总耗水量绘制在图12中，结果显示出与图10类似的效果。图13中绘制了总耗水量，还可以看到，C3和C4的耗水量比C5和C6少10％左右。

总之，比较了有和没有所述红外光阻隔薄膜2的隔间的冷却能耗和水消耗，结果表明，所述红外光阻隔薄膜2能够同时显着降低能源和水的消耗，从而潜在地节省成本。

尽管本文中较多的使用了大棚本体，红外光阻隔薄膜，框架，玻璃等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型实施例提供的一种低能耗温室大棚，通过在大棚本体的内表面贴设红外光阻隔薄膜来最大限度地阻挡太阳光中的红外光辐射进温室大棚内，不仅可有效地降低温室大棚内的温度，从而达到降低温室大棚能耗和用水量的目的，有利于生产成本的管控，而且由于无需改动温室大棚的原有结构以及不依赖特定的环境因素，因此可适用于任意月份、任意种类的温室大棚，同时涉及的结构也较为简单，易于安装和成本低，具有非常值得采纳与推广的意义。

至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。

提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。

在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。

当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其它用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其它数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。

空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其它元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其它元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其它方式取向(旋转90度或者其它取向)并且以此处的空间的相对描述解释。

Claims (7)

1.一种低能耗温室大棚，其特征在于，包括大棚本体(1)和红外光阻隔薄膜(2)；其中，

所述红外光阻隔薄膜(2)贴设在所述大棚本体(1)的内表面。

2.根据权利要求1所述的低能耗温室大棚，其特征在于，所述大棚本体(1)包括框架(11)和玻璃(12)；

所述玻璃(12)设置在所述框架(11)中；

所述玻璃(12)的内表面贴设有所述红外光阻隔薄膜(2)。

3.根据权利要求2所述的低能耗温室大棚，其特征在于，所述玻璃(12)为单层玻璃。

4.根据权利要求1所述的低能耗温室大棚，其特征在于，所述红外光阻隔薄膜(2)的正反两面的反射率均小于10％。

5.根据权利要求1所述的低能耗温室大棚，其特征在于，在波长为400nm-700nm的可见光区域内，所述红外光阻隔薄膜(2)的透光率为80％。

6.根据权利要求1所述的低能耗温室大棚，其特征在于，在红外光区域内，所述红外光阻隔薄膜(2)的透光率小于20％。

7.根据权利要求1所述的低能耗温室大棚，其特征在于，在波长为300nm-400nm的紫外光区域内，所述红外光阻隔薄膜(2)的透光率为0％。

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