CN219459901U - 一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统 - Google Patents

Abstract

一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统，包括依次连接的室内进风管、地埋管、地埋出风管，室内进风管的上端位于温室大棚顶端，其下端与地埋管连接，地埋出风管的出风口处安装有负压风机抽风，沿大棚周围环形安装冷量储存与循环管道。本实用新型利用浅土层对自然界的冷、热能量的储存作用，以土壤为储能材料来存储夏季热能以备寒冷冬季农业生产或民居使用，而在炎热夏季，又可以将地层储存的冷量供给温棚降温使用。该系统利用浅层地热作为清洁能源，成本低、施工难度小、施工周期短。

Description

一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统

技术领域

本实用新型涉及浅层地热利用技术领域，具体是一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统。

背景技术

在我国北方，温室大棚是反季节蔬菜、牧草生产的重要保障，目前主要采用的冬季热源是燃煤为主的水暖供热，而夏季主要采用水帘配套风机降温，有时因湿度过大，引起作物病害，而且能耗过高导致所生产产品成本过高而失去市场竞争力。急需开发新型清洁能源替代传统能源给温室加热。

现有的专利技术：中国专利CN202503966 U公开了一种基于太阳能和浅层地热能的温室大棚系统，利用水为传热介质，温室大棚外需要安装太阳能集热器，其面积与温室大棚顶部面积比是1：3～1：6之间，另外需要地下安装换热器系统和蓄热装置，程序较为繁琐。

中国专利CN112833486A公开了一种寒冷地区浅层地热交换系统及其施工方法，利用空气为传热介质，在夏季将空气通过室外安装的进风管导入地埋管将土层加热后，从出风管出风至室内，地埋管设置在地面下2.5-3m处，在出风管的上端安装新风系统，由于夏天室外最高气温为40℃左右，将此温度的热空气导入地下储存热量后，在冬天增温效果有限，此外，该技术在夏天仅利用土层温度较为恒定的特点制冷，对大棚的制冷效果有限。

中国专利CN204670005U公开了一种大棚使用的地热交换系统,利用水为传热介质，在大棚室内安装水箱和换热器，水箱下端与在大棚外地面下10m处地热交换器相连接，地热交换器依次与循环泵连接，回水管、水箱连接，形成闭环回路。风机设置在换热器机壳的一侧，地热交换器机壳远离风机的一侧设置有挡板和滤网。地热交换器机壳的上部设置喷头。风机将喷头喷出的水进行加热或冷却从换热器的前端吹出。其优点是：安装简单，操作方便。但土方工程大，对水的需求较大。

中国专利CN110285602 A公布了一种提升地源热泵能效的浅层地热利用设备和利用方法，利用水和空气为传热介质，第一组换热组件气管、气泵的气管设置在房屋地下10m，其上连接有气泵，进气口设置在室外，出气口设置在室内，第二组换热组件室内换热器、地源热泵、地埋管，供水管，回水管的换热器设置在室内，地源热泵设置在室外地面，室内换热器依次与供水管、地源热泵。地埋管、和回水管连接形成闭路循环。地埋管安装在地下80m处，对室内进行供暖或制冷时，先启动气泵，利用第一组换热组件进行换热，当第一组换热组件达不到供暖或制冷需求时，气泵停止工作，启动第二组换热组件进行供暖或制冷。其优点：降低地源热泵系统的能耗，提高能量利用效率。但其不太适用于建筑密度大，地质条件恶劣的地区。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本实用新型提供了一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统，利用地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低温室大棚的采暖和降温负荷。基于2m～3m以下的土壤温度保持恒定，本实用新型一方面将夏季温室大棚内顶部的热空气导入地下，缓慢加热土层，将热量蓄存在土壤中，在冬季，利用负压风机抽风将地下热量缓慢释放至室内，可对温室内部空气进行加热从而形成内循环系统。另一方面，在寒冷冬季，将外界冷空气导入地下，利用土层储存冷量，在炎热夏季可辅助温室大棚降温形成新风系统，保障作物正常的生长温度。其特点是：土层挖深较浅，特别适合水资源缺乏、昼夜温差大、季节温差大的地方。节能环保等明显优势，具有良好的社会、经济和环境效益。现有技术中利用空气为介质的浅层地热能改善温室大棚内空气温度的应用很少。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统，该地热系统为双循环地热系统，一个是室内热量循环系统，另一个是室外冷量循环系统，室内热量循环系统包括室内进风管、地埋进风立管和地埋出风立管，所述室内进风管的上端设有进风口，室内进风管的下端与地埋进风立管的一端相接，地埋进风立管的另一端与第一层地埋进风干管和第二层进风干管连接，第一层地埋进风干管通过地埋支管与第一层地埋出风干管连接，第二层进风干管通过第二层地埋支管与第二层地埋出风干管连接，第一层地埋出风干管的后端和二层地埋出风干管的后端通过90度弯头与地埋出风立管连接，地埋出风立管出风口上端与第一室内负压风机连接，地埋出风立管旁边连接渗水井。

室外冷量循环系统设在大棚周围开挖沟槽至冻土层以下，室外冷量循环系统包括第二防尘罩、地埋环管进风立管、地埋环形管、室外负压风机、第一新风循环系统阀门、第一地埋环管出风管、第二地埋环管出风管、第二室内负压风机以及第二新风循环系统阀门，地埋环形管设有第一地埋环管出风管和第二地埋环管出风管以及地埋环管进风立管，地埋环管进风立管上端设有第二防尘罩，第一地埋环管出风管与第二室内负压风机连接，第二室内负压风机与第二新风循环系统阀门连接，第二地埋环管出风管与室外负压风机连接，室外负压风机与第一新风循环系统阀门连接。

所述进风口上边设有第一防尘罩，第一防尘罩内安装有300mm过滤网。

所述第一层地埋支管设有6根，6根第一层地埋支管平行埋设，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道中心线距离墙体0.8m。

所述第二层地埋支管设有6根，6根第二层地埋支管平行埋设，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道中心线距离墙体0.8m。

所述地埋进风立管和地埋出风立管采用双壁厚波纹管材料，管径与一、二层进风干管和一、二层出风干管相同。

对于地下水位较低的区域，通风支管采用外裹纱布的HDPE带孔排水盲管，用于排出冷凝水，管径为110～160mm；对于地下水位较高的区域，采用HDPE双壁波纹管，管径采用110～160mm，平行地埋管道按照2％放坡，在地埋出风立管旁边设置渗水井一座，用于排出冷凝水；室内进风干管与尾部地埋出风干管采用HDPE双壁波纹管，其截面积不小于支管截面积总和，在尾部用堵头密封，防止土石等颗粒进入管道循环系统。

所述地埋通风支管平行埋设有多根，其相邻管道净距离为40～60cm，最内侧管道距离墙体80cm，管道埋设最低点距离正负零为1.8～2m。

地埋管间距相同，但是管径不同，靠近出风口处管径较小，而远离出风口处的平行地埋支管采用大管径。

遇到极端严寒天气，采用2层及以上的平行地埋管道，蓄积更多的冷、热能量，可满足冷、热量跨季节储存常年使用。

地埋进风立管和地埋出风立管采用双壁厚波纹管材料，管径与一、二层进风干管和一、二层出风干管相同。

沿开挖的沟槽四周安装不低于16kg/m³容重的聚苯板保温材料，厚度为5～7.5cm。

沿大棚周围环形安装冷量储存与循环管道，埋设于冻土层以下2米，采用HDPE双壁波纹管，其上连接进、出风立管，冬季进行外循环储存冷量于地下土层，而夏季采用新风系统释放冷量至大棚内部进行降温。

所述室内进风干管与地埋出风干管之间、地埋支管与两端出风干管之间、地埋支管与地埋出风干管之间均为在干管上打孔后承插连接。

在地埋进风干管与尾部地埋出风干管上打孔与平行地埋管道采用承插链接，并用橡胶圈密封。

沿开挖的沟槽四周安装不低于16kg/m³容重的聚苯板保温材料，厚度为5～7.5cm，但-1.50m以上用10cm厚度的保温材料。

本实用新型的有益效果在于：

1、用于寒冷地区温室大棚浅层地热交换系统相当于一台土壤-太阳能空气热交换器，利用浅地层对自然界的冷、热能量的储存作用来降低温室大棚采暖或降温负荷。

2、该系统利用清洁能源、无污染，为利用浅层地热能改善温室大棚内空气温度的实际应用提供了依据，减少了大棚内水暖的使用量，减少了用电量，具有较好的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型所述的温室大棚空气能浅层双循环地热系统的正立面示意图。

图2是本实用新型所述的温室大棚空气能浅层双循环地热系统的地埋管俯视示意图。

图中标记为：进风口1、第一防尘罩2、室内进风管3、管箍4、地埋进风立管5、第一层地埋进风干管6、第二层进风干管7、第二层地埋支管8、第一层地埋支管9、渗水井10、第一层地埋出风干管11、第二层地埋出风干管12、地埋出风立管13、出风口14、第一室内负压风机15、第二防尘罩16、地埋环管进风立管17、地埋环形管18、室外负压风机19、第一新风循环系统阀门20、第一地埋环管出风管21、第二地埋环管出风管22、第二室内负压风机23、第二新风循环系统阀门24。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统，该地热系统为双循环地热系统，一个是室内热量循环系统，另一个是室外冷量循环系统，室内热量循环系统包括室内进风管3、地埋进风立管5和地埋出风立管13，所述室内进风管3的上端设有进风口1，室内进风管3的下端与地埋进风立管5的一端相接，地埋进风立管5的另一端与第一层地埋进风干管6和第二层进风干管7连接，第一层地埋进风干管6通过地埋支管9与第一层地埋出风干管11连接，第二层进风干管7通过第二层地埋支管8与第二层地埋出风干管12连接，第一层地埋出风干管11的后端和二层地埋出风干管12的后端通过90度弯头与地埋出风立管13连接，地埋出风立管13出风口上端与第一室内负压风机15连接，地埋出风立管13旁边与渗水井10连接。

室外冷量循环系统设在大棚周围开挖沟槽至冻土层以下，室外冷量循环系统包括第二防尘罩16、地埋环管进风立管17、地埋环形管18、室外负压风机19、第一新风循环系统阀门20、第一地埋环管出风管21、第二地埋环管出风管22、第二室内负压风机23以及第二新风循环系统阀门24，地埋环形管18设有第一地埋环管出风管21和第二地埋环管出风管22以及地埋环管进风立管17，地埋环管进风立管17上端设有第二防尘罩16，第一地埋环管出风管21与第二室内负压风机23连接，第二室内负压风机23与第二新风循环系统阀门24连接，第二地埋环管出风管22与室外负压风机19连接，室外负压风机19与第一新风循环系统阀门20连接。

所述进风口1上边设有第一防尘罩2，第一防尘罩2内安装有300mm过滤网。

所述第一层地埋支管9设有6根，6根第一层地埋支管9平行埋设，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道中心线距离墙体0.8m。

所述第二层地埋支管8设有6根，6根第二层地埋支管8平行埋设，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道中心线距离墙体0.8m。

所述地埋进风立管和地埋出风立管采用双壁厚波纹管材料，管径与一、二层进风干管和一、二层出风干管相同。

所述沿开挖的沟槽四周安装不低于16kg/m³容重的聚苯板保温材料，厚度为5～7.5cm。

地埋管间距相同，但是管径不同，靠近出风口处管径较小，而远离出风口处的平行地埋支管采用大管径。

第一层地埋进风干管6的前端和第二层进风干管7的前端用90度弯头连接相同管径的地埋进风立管5，其高度高于地面即可。大棚顶部室内进风管3采用相应规格的耐80℃高温的隧道通布制风管，其尾部包裹到地埋进风立管5出口处，用管箍4捆扎连接。

第一层地埋出风干管11的后端和第二层地埋出风干管12的后端用90度弯头连接相同管径的地埋出风立管13，其高度高于地面即可。

第一室内负压风机15选型要根据大棚具体空间选定，风机数量×每小时换风量大于大棚总空间体积的6倍。

连接渗水井10的管道选用与地埋支管9同型号管材，渗水井10用砖砌筑或者用混凝土现浇，其上设置盖板，冷凝水渗入地下即可。

工作原理及过程：

在夏季通过室内进风管3把顶部热空气吸入两层地埋管道后缓慢加热土层，最终汇集到地埋出风立管13带出地面，系统终年持续循环，在寒冷冬季，当外界气温降低时，再将夏季地下储存的热量带入大棚内进行增温。

在冬季通过进风立管17把冷气吸入地埋环形管道18循环，将冷量储存于地下土层，夏季当大棚内温度高于30℃时，启动室外新风循环系统阀门20和室内新风循环系统阀门24释放冷量至大棚内部进行辅助降温。

该温室大棚应用地热系统后，夏季进出口最高温差25℃～30℃，而冬季大棚内地面出风口温度最高为30℃，减少了大棚内水暖的使用量，减少了用电量，具有较好的经济效益。该系统利用清洁能源、无污染，具有良好的社会效益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种温室大棚空气能浅层双循环地热系统，其特征在于，该地热系统为双循环地热系统，一个是室内热量循环系统，另一个是室外冷量循环系统，室内热量循环系统包括室内进风管（3）、地埋进风立管（5）和地埋出风立管（13），所述室内进风管（3）的上端设有进风口（1），室内进风管（3）的下端与地埋进风立管（5）的一端相接，地埋进风立管（5）的另一端与第一层地埋进风干管（6）和第二层进风干管（7）连接，第一层地埋进风干管（6）通过地埋支管（9）与第一层地埋出风干管（11）连接，第二层进风干管（7）通过第二层地埋支管（8）与第二层地埋出风干管（12）连接，第一层地埋出风干管（11）的后端和二层地埋出风干管（12）的后端通过90度弯头与地埋出风立管（13）连接，地埋出风立管（13）出风口上端与第一室内负压风机（15）连接，地埋出风立管（13）旁边与渗水井（10）连接；

室外冷量循环系统设在大棚周围开挖沟槽至冻土层以下，室外冷量循环系统包括第二防尘罩（16）、地埋环管进风立管（17）、地埋环形管（18）、室外负压风机(19）、第一新风循环系统阀门(20）、第一地埋环管出风管（21）、第二地埋环管出风管（22）、第二室内负压风机（23）以及第二新风循环系统阀门（24），地埋环形管（18）设有第一地埋环管出风管（21）和第二地埋环管出风管（22）以及地埋环管进风立管（17），地埋环管进风立管（17）上端设有第二防尘罩（16），第一地埋环管出风管（21）与第二室内负压风机（23）连接，第二室内负压风机（23）与第二新风循环系统阀门（24）连接，第二地埋环管出风管（22）与室外负压风机(19)连接，室外负压风机（19）与第一新风循环系统阀门（20）连接。

2.根据权利要求1所述的温室大棚空气能浅层双循环地热系统，其特征在于，进风口（1）上边设有第一防尘罩（2），第一防尘罩（2）内安装有300mm过滤网。

3.根据权利要求1所述的温室大棚空气能浅层双循环地热系统，其特征在于，第一层地埋支管（9）设有6根，6根第一层地埋支管（9）平行埋设，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道中心线距离墙体0.8m。

4.根据权利要求1所述的温室大棚空气能浅层双循环地热系统，其特征在于，第二层地埋支管（8）设有根6，6根第二层地埋支管（8）平行埋设，相邻管道之间净距离为0.6m，最内侧管道中心线距离墙体0.8m。

5.根据权利要求1所述的温室大棚空气能浅层双循环地热系统，其特征在于，地埋进风立管和地埋出风立管采用双壁波纹管材料，其管径与一、二层进风干管和一、二层出风干管相同。

6.根据权利要求1所述的温室大棚空气能浅层双循环地热系统，其特征在于，沿开挖的沟槽四周安装不低于16kg/m³容重的聚苯板保温材料，厚度为5～7.5cm。