CN220173956U - 利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，用于日光温室，日光温室包括后墙体，后墙体内设有竖向蓄热风道，竖向蓄热风道顶端敞口处设有风机；日光温室的土壤内设有水平蓄热风道，水平蓄热风道与地表之间的距离大于等于30厘米，水平蓄热风道的北端与竖向蓄热风道相连接；水平蓄热风道向上连接有若干竖向送风风道，竖向送风风道向上伸出地表且其顶端敞口，该处敞口作为出风口。使用本实用新型，避免了白天温室高温无效排放，利用后墙体和深层土壤蓄积更多热量，在夜间通过通风将后墙和土壤蓄积的热量释放入日光温室，通过通风避免植物生长区的空气流动性差带来的危害，为植物生长提供更好的温度条件和通风条件。

Description

利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统

技术领域

本实用新型涉及温室保温蓄热技术领域。

背景技术

日光温室是我国北方地区特有的一种温室类型，是节能日光温室的简称，又称暖棚。由两侧山墙、北向后墙体、前坡面（南向）覆盖层、后屋面和支撑骨架组成。

日光温室通过北向后墙在白天吸收太阳能蓄热，夜间放出热量，维持室内一定的温度水平，满足温室作物生长需求。

相比传统的塑料大棚和现代的玻璃温室，日光温室保温和节能效果更高，使用成本更低，因而在我国得到了更广泛的使用。日光温室后墙的保温蓄放热能力是保证日光温室夜间维持作物适宜温度的主要手段之一。

目前，由于日光温室后墙保温蓄放热性能的理论、技术和材料研究的瓶颈制约，在夜间不能有效保证日光温室温度维持在作物需要的范围内，日光温室夜间温度过低，温室作物遭受冻害，每年北方园艺作物因冬季的冻害经济损失非常大。

同时，冬季白天日光温室内空气温度普遍高于室外温度，可达30多度，为避免高温对作物生长产生负面影响，在中午时间会开启通风设施，排掉部分热空气，造成热量损失。

另外，日光温室内土壤白天吸收太阳能，土壤温度高于室外土壤温度，除浅表层土壤温度随太阳日照波动较大，在30公分以下部分，土壤温度较为稳定，白天温度低于温室空气温度，夜晚会高于温室空气温度。同时，温室内植物生长区大约在地面以上高度2米内，植物生长区空气流动性差，空气湿度大，温度过高或过低都会减缓植物生长进程，并可能导致病虫害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的缺陷，提供一种利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，在温室高温时段将热量储存在后墙体和温室土壤中，在夜间释放后墙体和温室土壤蓄积的热量，并增强植物生长区空气流动性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，用于日光温室，日光温室包括位于日光温室北端部的后墙体，后墙体东西两端向南连接有东山墙和西山墙，后墙体、东山墙、西山墙以及日光温室南端部的地面之间设有透光的塑料薄膜；

后墙体内设有竖向蓄热风道，竖向蓄热风道顶端敞口，该处敞口作为进风口，进风口设有风机，风机用于将日光温室顶部的热空气向下送入竖向蓄热风道；

日光温室的土壤内设有水平蓄热风道，水平蓄热风道与地表之间的距离大于等于30厘米，水平蓄热风道的北端与竖向蓄热风道相连接；

水平蓄热风道向上连接有若干竖向送风风道，水平蓄热风道上的各竖向送风风道均匀间隔排列；竖向送风风道向上伸出地表且其顶端敞口，该处敞口作为出风口。

各出风口处均设有出风阀。

一条竖向蓄热风道连接有2－3条水平蓄热风道， 所述2－3条水平蓄热风道在东西方向上并排间隔设置；竖向蓄热风道与其所连接的2－3条水平蓄热风道以及相应的风机、竖向送风风道和出风阀形成蓄热通风单元，蓄热通风单元在东西方向上并排间隔设置两组以上。

所述出风阀为电动风阀，各水平蓄热风道内分别设有土壤温度传感器，各竖向蓄热风道分别设有后墙温度传感器；

日光温室内地表上方0－2米的空间范围为植物生长区，植物生长区内间隔设有用于测量植物生长区温度的生长区温度传感器，日光温室顶部设有顶部温度传感器；

日光温室内设有电控装置，电控装置连接有显示屏，电控装置连接所述风机、出风阀、后墙温度传感器、生长区温度传感器、顶部温度传感器和土壤温度传感器。

各出风口处均设有风速传感器，各风速传感器均与电控装置相连接；所述风机为变频风机；

后墙体的后表面连接有保温板。

竖向蓄热风道的壁上均匀分布有多个通气口，且竖向蓄热风道外包裹有无纺布层。

本实用新型具有如下的优点：

因阳光照射，日光温室在中午甚至上午和下午会产生较高的气温，如果不降温则对作物生长不利。日光温室气温最高处位于日光温室顶部。在日光温室的高温时段，开启风机，使日光温室温度最高的顶部气体由进风口进入竖向蓄热风道，热气流沿竖向蓄热风道和水平蓄热风道流动，与后墙体以及地表下方的土壤换热，加热后墙体和地表下方的土壤，加热影响深度超过地表下方30厘米，因而能够利用更多更深的土壤蓄积相比土壤自然蓄热（土壤自然蓄热只能利用地表下方30厘米内的土壤）更多的热量。换热后热气降温，降温后的气流由竖向送风风道的顶端出风口回流入日光温室内，从而降低植物生长区（地面以上2米以内范围内）的温度，避免高温对作物生长产生不利影响。在风机持续运行中，日光产生的高温气体中的热量不断蓄积在后墙体和土壤中，同时起到蓄热和避免日光温室内气温过高两种效果。出风口的出风促进了植物生长区的气体流动，避免植物生长区湿度过高减缓植物生长进程、导致病虫害的问题。

总之，使用本实用新型，避免了白天温室高温无效排放，利用后墙体和深层土壤蓄积更多热量，在夜间通过通风将后墙和土壤蓄积的热量释放入日光温室，通过通风避免植物生长区的空气流动性差带来的危害，为植物（作物）生长提供更好的温度条件和通风条件。

在相同条件下，距离竖向蓄热风道相对更近的竖向蓄热风道的出风口与进风口之间的整体气流路径更短、气流阻力更小，因而通风量相对更大；相反，距离竖向蓄热风道相对更远的竖向蓄热风道的出风口与进风口之间的整体气流路径更长、气流阻力更大，因而通风量相对较小。这样就造成了不同出风口处的通风量不均匀的情况。本实用新型通过在各出风口处均安装出风阀，通过调节出风阀的开启度，具体是距离进风口越近的出风阀的开启度调节得越小，距离进风口越远的出风阀的开启度调节得越大，从而可以使各出风口的出风量更趋近于一致，避免通风不均的现象。

蓄热通风单元结构简单，便于建造，能够根据日光温室的大小（东西长度）自由扩展（间隔设置多组），满足不同大小的日光温室的需要。

显示屏将各温度传感器检测到的温度信号显示在显示屏上，工作人员通过显示屏可以方便地掌握各处温度情况，从而决定是否开启放热或停止放热，避免土壤和后墙蓄积的热量释放完毕（土壤温度传感器和后墙温度传感器测得的温度不高于或不显著高于生长区温度传感器检测到的温度）后还继续通风循环，使风机浪费能量。还使得工作人员可以方便地监控日光温室顶部气温，白天顶部气温较高时及时开启风机进行蓄热。

工作人员可以通过显示屏检查各出风口处的风速，当某个或某些出风口的风速大于0.5米/秒时，降低风机的工作频率，避免植物生长区风速过高给植物生长带来负面影响。

保温板能够减少后墙体向后方环境中散失的热量。竖向蓄热风道的具体结构能够增强风道内气体和后墙体之间的换热效率，并防止后墙体内的灰尘进入竖向蓄热风道。

附图说明

图1是表达本实用新型中气流循环路径的结构示意图；图1中箭头所示方向为气流循环流动的方向；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型的电控结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型公开了一种利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，用于日光温室，日光温室包括位于日光温室北端部的后墙体1，后墙体1东西两端向南连接有东山墙和西山墙，后墙体1、东山墙、西山墙以及日光温室南端部的地面之间设有透光的塑料薄膜2；东山墙和西山墙为常规技术，图未示。

后墙体1内设有竖向蓄热风道3，竖向蓄热风道3顶端敞口，该处敞口作为进风口，进风口设有风机4，风机4用于将日光温室顶部的热空气向下送入竖向蓄热风道3；

日光温室的土壤5内设有水平蓄热风道6，水平蓄热风道6与地表之间的距离大于等于30厘米，水平蓄热风道6的北端与竖向蓄热风道3相连接；

水平蓄热风道6向上连接有若干竖向送风风道7，水平蓄热风道6上的各竖向送风风道7均匀间隔排列；竖向送风风道7向上伸出地表且其顶端敞口，该处敞口作为出风口。

因阳光照射，日光温室在中午甚至上午和下午会产生较高的气温，如果不降温则对作物生长不利。日光温室气温最高处位于日光温室顶部。在日光温室的高温时段，开启风机4，使日光温室温度最高的顶部气体由进风口进入竖向蓄热风道3，热气流沿竖向蓄热风道3和水平蓄热风道6流动，与后墙体1以及地表下方的土壤5换热，加热后墙体1和地表下方的土壤5，加热影响深度超过地表下方30厘米，因而能够利用更多更深的土壤5蓄积相比土壤5自然蓄热（壤自然蓄热只能利用地表下方30厘米内的土壤5）更多的热量。换热后热气降温，降温后的气流由竖向送风风道7的顶端出风口回流入日光温室，从而降低植物生长区（地面以上2米以内范围内）的温度，避免高温对作物生长产生不利影响。在风机4持续运行中，日光产生的高温气体中的热量不断蓄积在后墙体1和土壤5中，同时起到蓄热和避免日光温室内气温过高两种效果。出风口的出风促进了植物生长区的气体流动，避免植物生长区湿度过高减缓植物生长进程、导致病虫害的问题。

总之，使用本实用新型，避免了白天温室高温无效排放，利用后墙体1和深层土壤5蓄积更多热量，在夜间通过通风将后墙和土壤5蓄积的热量释放入日光温室，通过通风避免植物生长区的空气流动性差带来的危害，为植物（作物）生长提供更好的温度条件和通风条件。

各出风口处均设有出风阀8。

在相同条件下，距离竖向蓄热风道3相对更近的竖向蓄热风道3的出风口与进风口之间的整体气流路径更短、气流阻力更小，因而通风量相对更大；相反，距离竖向蓄热风道3相对更远的竖向蓄热风道3的出风口与进风口之间的整体气流路径更长、气流阻力更大，因而通风量相对较小。这样就造成了不同出风口处的通风量不均匀的情况。本实用新型通过在各出风口处均安装出风阀8，通过调节出风阀8的开启度，具体是距离进风口越近的出风阀8的开启度调节得越小，距离进风口越远的出风阀8的开启度调节得越大，从而可以使各出风口的出风量更趋近于一致，避免通风不均的现象。

一条竖向蓄热风道3连接有2－3条（包括两端值）水平蓄热风道6， 所述2－3条水平蓄热风道6在东西方向上并排间隔设置；竖向蓄热风道3与其所连接的2－3条水平蓄热风道6以及相应的风机4、竖向送风风道7和出风阀8形成蓄热通风单元，蓄热通风单元在东西方向上并排间隔设置两组以上。

蓄热通风单元结构简单，便于建造，能够根据日光温室的大小（东西长度）自由扩展（间隔设置多组），满足不同大小的日光温室的需要。

所述出风阀8为电动风阀，各水平蓄热风道6内分别设有土壤温度传感器9，各竖向蓄热风道3中分别设有后墙温度传感器10；

日光温室内地表上方0－2米（包括两端值）的空间范围为植物生长区，植物生长区内间隔设有用于测量植物生长区温度的生长区温度传感器11（至少一个，可以设置多个），日光温室顶部设有顶部温度传感器12；

日光温室内设有电控装置13，电控装置13连接有显示屏14，电控装置13连接所述风机4、出风阀8（即电动风阀）、后墙温度传感器10、生长区温度传感器11、顶部温度传感器12和土壤温度传感器9。生长区温度传感器11设置多个时，各生长区温度传感器11均与电控装置13相连接，并取各生长区温度传感器11检测到的温度的均值作为植物生长区的温度。电控装置13为单片机或集成电路，也可以和工控计算机，均为现有技术，不详述。显示屏14将各温度传感器检测到的温度信号显示在显示屏14上，工作人员通过显示屏14可以方便地掌握各处温度情况，从而决定是否开启放热或停止放热，避免土壤5和后墙蓄积的热量释放完毕（土壤温度传感器9和后墙温度传感器10测得的温度不高于或不显著高于生长区温度传感器11检测到的温度）后还继续通风循环，使风机4浪费能量。还使得工作人员可以方便地监控日光温室顶部气温，白天顶部气温较高时及时开启风机4进行蓄热。

各出风口处均设有风速传感器15，各风速传感器15均与电控装置13相连接；所述风机4为变频风机；工作人员可以通过显示屏14检查各出风口处的风速，当某个或某些出风口的风速大于0.5米/秒时，降低风机4的工作频率，避免植物生长区风速过高给植物生长带来负面影响。

后墙体1的后表面（即北向外墙）连接有保温板16。保温板16能够减少后墙体1向后方环境中散失的热量。

竖向蓄热风道3的壁上均匀分布有多个通气口，且竖向蓄热风道3外包裹有无纺布层。风道等管道的壁上设置通孔（通气口）是常规技术，图未示通气口。

竖向蓄热风道3的具体结构能够增强风道内气体和后墙体1之间的换热效率，并防止后墙体1内的灰尘进入竖向蓄热风道3。

其中，土壤5下南北向的水平蓄热风道6最好铺设在作物间隙下方的土壤5内，竖向蓄热风道3的进风口正对作物间隙（两行作物之间）； 后墙体1材料可选用相变材料，在保证后墙体1强度的同时，能够提高后墙体1的蓄热能力；后墙体1内表面可涂吸热涂层（太阳能吸热涂料为常规技术，图未示吸热涂层），以增强温室后墙体1吸热能力；为了防止管道进水，水平蓄热风道6的壁上不宜设置通气口。

白天，在阳光的照射下，日光温室内的气温逐渐升高。顶部温度传感器12测量的空气温度达到或超过特定值（如30℃，特定值由工作人员按实际情况确定，夏季可以更高，冬季可以更低）时，打开风机4，风机4将日光温室顶部的热空气向下送入竖向蓄热风道3，热气流沿竖向蓄热风道3和水平蓄热风道6流动，与后墙体1以及地表下方的土壤5换热，加热后墙体1和地表下方的土壤5，加热影响深度超过地表下方30厘米，蓄热土壤5的影响深度由水平蓄热风道6的深度决定。换热后热能蓄积在后墙体1和土壤5中，热气降温，降温后的气流由竖向送风风道7的顶端出风口回流入日光温室，从而降低植物生长区（地面以上2米以内范围内）的温度，避免高温对作物生长产生不利影响。由于空气密度差，较热的空气向聚集在日光温室顶部，并再次被通风口风机4抽吸进通风管道内，再次进行热交换，形成不断的循环，同时实现对温室植物生长区空间降温、促进空气流动以及后墙体1及土壤5蓄热多重目的。

多出风口设置可保证植物生长区空间温度的均匀性，有利于作物光合作用等生物反应的进行，当顶部温度传感器12测量的空气温度下降到某特定值（低于开启风机4时的特定值，如25℃，并根据季节等实际情况进行调整）时，风机4关闭，空气循环停止；

夜间，根据温度设定，生长区温度传感器11测量的空气温度下降到某特定值时（根据具体作物对温度的需求而定），打开风机4使日光温室中的气体进行空气循环。气流通过竖向蓄热风道3时吸收后墙体1内蓄积的热量，气流通过水平蓄热风道6时吸收土壤5中的热量（包括比地表以下30厘米更深处的土壤5中的热量），从而实现气流升温；升温后的气流通过竖向送风风道7的顶端出风口回流入日光温室后，提高植物生长区的温度并促进植物生长区的气体流动。当植物生长区的温度上升至适宜作物生长的温度区间后，关闭风机4。当然，如果白天蓄积的热量少，在夜间气流循环中，即便植物生长区的温度并未提升至预定温度，只要后墙温度传感器10和土壤温度传感器9测量的温度同时不高于生长区温度传感器11测量的温度，也意味着再通风也不会升高植物生长区的温度，此时也应当关闭风机4以节约电能。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例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：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，用于日光温室，日光温室包括位于日光温室北端部的后墙体，后墙体东西两端向南连接有东山墙和西山墙，后墙体、东山墙、西山墙以及日光温室南端部的地面之间设有透光的塑料薄膜；

其特征在于：后墙体内设有竖向蓄热风道，竖向蓄热风道顶端敞口，该处敞口作为进风口，进风口设有风机，风机用于将日光温室顶部的热空气向下送入竖向蓄热风道；

日光温室的土壤内设有水平蓄热风道，水平蓄热风道与地表之间的距离大于等于30厘米，水平蓄热风道的北端与竖向蓄热风道相连接；

水平蓄热风道向上连接有若干竖向送风风道，水平蓄热风道上的各竖向送风风道均匀间隔排列；竖向送风风道向上伸出地表且其顶端敞口，该处敞口作为出风口。

2.根据权利要求1所述的利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，其特征在于：各出风口处均设有出风阀。

3.根据权利要求2所述的利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，其特征在于：

一条竖向蓄热风道连接有2－3条水平蓄热风道， 所述2－3条水平蓄热风道在东西方向上并排间隔设置；竖向蓄热风道与其所连接的2－3条水平蓄热风道以及相应的风机、竖向送风风道和出风阀形成蓄热通风单元，蓄热通风单元在东西方向上并排间隔设置两组以上。

4.根据权利要求2或3所述的利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，其特征在于：所述出风阀为电动风阀，各水平蓄热风道内分别设有土壤温度传感器，各竖向蓄热风道分别设有后墙温度传感器；

日光温室内地表上方0－2米的空间范围为植物生长区，植物生长区内间隔设有用于测量植物生长区温度的生长区温度传感器，日光温室顶部设有顶部温度传感器；

日光温室内设有电控装置，电控装置连接有显示屏，电控装置连接所述风机、出风阀、后墙温度传感器、生长区温度传感器、顶部温度传感器和土壤温度传感器。

5.根据权利要求4所述的利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，其特征在于：各出风口处均设有风速传感器，各风速传感器均与电控装置相连接；所述风机为变频风机。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，其特征在于：后墙体的后表面连接有保温板。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的利用墙体和土壤蓄热的温室空气主动通风系统，其特征在于：竖向蓄热风道的壁上均匀分布有多个通气口，且竖向蓄热风道外包裹有无纺布层。