CN221082198U - 一种用于农业大棚的光热恒温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及温室大棚技术领域，具体为一种用于农业大棚的光热恒温系统，包括升温装置、制冷组件以及光热装置，升温装置包括土壤加热组件和空气加热组件，土壤加热组件设置在大棚土壤中，空气加热组件设置在大棚内；光热装置包括太阳能集热组件，太阳能集热组件上设置有送风管，送风管上设置有风机，送风管分别与升温装置和制冷组件连通。本实用新型可以解决现有的光热大棚只能对棚内空气加热的问题，本申请采用太阳能光热系统+地暖+棚内热风或冷风结合模式，功能全面，可实现棚内空气及土壤双温控，更适合植物生长对温度的需求。

Description

一种用于农业大棚的光热恒温系统

技术领域

本实用新型涉及温室大棚技术领域，具体为一种用于农业大棚的光热恒温系统。

背景技术

温室大棚用于蔬菜、农作物等生产种植，我国温室大棚占地数百万亩，约占全球50％，通常数十至上千座温室大棚成片种植、经营。温室大棚白天的主要热源是吸收太阳的辐射热量，以减少热量的散失来提高棚温，夜间随着棚内白天吸收热量的散失，需要增加棚温来保证温室大棚内部的作物能够正常生长，夜间供暖一般采用采暖热水炉、热风炉等设备。传统的温室大棚的供暖热源有煤炭、天然气、燃油、电加热，通过热源给锅炉内的水加热，水源通过循环泵进入大棚内部，通过翅片管或者盘管暖风机将热量传输至棚内，冷水通过回水管回到锅炉内继续加温。

随着环境保护及可持续发展观的提出，目前逐渐采用太阳能替代传统的供暖方式，例如公开号为CN208609504U的中国实用新型专利提供了一种光热恒温农业大棚，其通过太阳能集热器将吸收太阳辐射所产生的热能通过散热主体散发到大棚内，从而保证大棚内的恒温，该光热大棚相比于传统温室大棚节约了生产成本，且对环境无污染；但是上述农业大棚在实际使用时还存在如下技术问题：功能单一，只能保证大棚内空气恒温，不能保持土壤恒温，在寒冷的冬季土壤表层和里层温差较大，土壤里层温度较低也不利于作物正常生长；不具备制冷系统，在炎热的夏天大棚内的温度普遍偏高，同样不利于作物正常生长。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于农业大棚的光热恒温系统，可以解决现有的光热大棚只能对棚内空气加热，功能单一的技术问题。

本申请提供如下技术方案：

一种用于农业大棚的光热恒温系统，包括升温装置、制冷组件以及光热装置，升温装置包括土壤加热组件和空气加热组件，土壤加热组件设置在大棚土壤中，空气加热组件设置在大棚内；光热装置包括太阳能集热组件，太阳能集热组件上设置有送风管，送风管上设置有风机，送风管分别与升温装置和制冷组件连通。

技术原理及有益效果：供热时利用风机将风鼓入光热装置中吸收热量，然后将热风沿着送风管送至土壤加热组件和|或空气加热组件中为土壤和大棚提供热源，制冷时关闭升温装置，将热风沿着送风管送至制冷组件中制冷，降低大棚温度使其处于恒温。

1、采用太阳能光热系统(光热装置)+地暖(土壤加热)+棚内热风(空气加热)或冷风(制冷组件)结合模式，功能全面，可实现棚内空气及土壤双温控，更适合植物生长对温度的需求。

2、热源为太阳能，节能环保无污染；相比于传统热源本系统运营费用更低，节约生产成本。

3、可实现全年运行使用，供暖季(冬季)为温室大棚提供热能，制冷季(夏季)为温室大棚采用热制冷提供冷源，保障温室大棚常年恒温运营，实现能源利用最大化。

进一步，土壤加热组件包括埋地管道，埋地管道与送风管连通，且与送风管、太阳能集热组件组成封闭的用于给土壤加热的循环管路。

有益效果：在土壤中设置埋地管道，利用风机将风先鼓入太阳能集热组件中利用太阳光加热风，然后将热风送至埋地管道中，热风将热量传递至埋地管道进而传递至土壤，为土壤加热提高土壤的温度，与土壤交换热量后的热风变为冷风，冷风又被风机鼓入太阳能集热组件中继续加热，从而实现循环加热，组成封闭的为土壤加热的循环管路；加热效率高。

进一步，埋地管道的深度为1-1.5米。

有益效果：将埋地管道设置在该深度范围，既能保证对土壤进行有效加热，又不会损坏植物根系；当埋地管道的深度小于1米时，容易损坏作物根系。

进一步，送风管包括水平管道和竖直管道，竖直管道的底部伸至土壤与埋地管道连通，竖直管道的顶部与水平管道通过三通管连接，三通管的另一端设置有闸阀；水平管道与三通管上的闸阀组成空气加热组件。

有益效果：空气加热组件和土壤加热组件共用送风管，结构简单，便于安装；当需要对棚内空气加热时，打开闸阀，热风通过水平管道从闸阀吹出，从而对棚内空气加热。

进一步，制冷组件包括制冷机和制冷管道，制冷机的进风口通过连接管与送风管连通，连接管上设置有开关阀，制冷机的出风口与制冷管道连通，制冷管道的出风口位于大棚内。

有益效果：在夏季高温天气时关闭升温装置，打开连接管上的开关阀，利用制冷组件为大棚提供冷源，使大棚内的温度保持在设定温度。

进一步，制冷管道延伸至大棚内，且沿着大棚的后墙水平设置，制冷管道上沿其轴向方向上还设置有若干出风孔。

有益效果：大棚的后墙较高，制冷管道沿着后墙设置，冷风从棚内后墙向前方流动，气流分布更均匀。

进一步，光热装置为多组，每一组光热装置连接有一组升温装置，且相邻光热装置之间通过管道连通，管道上设置有开关阀；若干光热装置与制冷机、制冷管道组成用于给大棚降温的制冷管路。

有益效果：设置多组光热装置，可实现分模块控制，例如根据不同季节选择不同的光热装置运行。

进一步，还包括控制系统，控制系统包括控制器以及与其电连接的温度传感器，温度传感器分别设置在大棚和土壤中；光热装置、闸阀、开关阀和制冷机均与控制器电连接。

有益效果：控制器和温度传感器组成恒温控制系统，可根据温度实现自动控制，例如在冬季棚内温度较低，温度传感器检测到温度值并将信号传递至控制器，控制器控制升温装置启动对棚内土壤进行供热，当土壤温度保持在设定温度时，例如25℃，打开闸阀对棚内空气进行加热，提升棚内空气温度。

进一步，太阳能集热组件包括集热器、支架以及设置在支架上用于调节集热器旋转角度的调节组件；调节组件包括调节环、驱动件、主动齿轮和支撑杆，驱动件和主动齿轮设置在支架上，且驱动件的动力输出端与主动齿轮固定连接，调节环上设置有用于与主动齿轮啮合的被动齿，集热器安装在调节环上；支撑杆的一端与支架固定，另一端与调节环铰接。

有益效果：可根据太阳角度调节集热器的倾斜角度，使太阳光最大范围摄入光热槽内，提高系统热利用率。

进一步，调节环包括弧形部和固定部，被动齿沿着弧形部的外圈设置，集热器安装在固定部上，且集热器的凹陷部位于弧形部的内圈；所述弧形部上还设置有多个用于监测调节环旋转角度的触点感应器。

有益效果：便于主动齿轮与被动齿啮合并带动调节环旋转，集热器的凹陷部位于弧形部的内圈，不会占用较大的安装空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为图1的侧视剖面图；

图3为图1中I处的放大示意图；

图4为图1中Ⅱ处的放大示意图；

图5为图1中Ⅲ处的放大示意图；

图6为实施例二中太阳能集热组件的结构示意图；

图7为图6中调节组件的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：升温装置1、主管11、支管12、光热装置2、太阳能集热组件21、集热器211、支架212、送风管22、水平管道221、竖直管道222、风机23、三通管24、制冷组件3、制冷机31、制冷管道32、出风孔321、连接管33、调节组件4、调节环41、被动齿411、驱动件42、主动齿轮43、触点感应器5。

实施例一

如图1所示，一种用于农业大棚的光热恒温系统，包括升温装置1、制冷组件3以及光热装置2，升温装置1包括土壤加热组件和空气加热组件，土壤加热组件设置在大棚土壤中，空气加热组件设置在大棚内；光热装置2包括太阳能集热组件21，太阳能集热组件21上设置有送风管22，送风管22上设置有风机23，送风管22分别与升温装置1和制冷组件3连通，太阳能集热组件21包括集热器211和安装集热器211的支架212。本实施例中根据大棚的尺寸可以设置多组光热装置2，每一组光热装置2连接有一组升温装置1，且相邻光热装置2之间通过管道连通，管道上设置有开关阀，如图4所示，开关阀为阀门C，用于连通或断开多组光热装置2；本实施例具体以设置两组光热装置2为例进行详细说明。

如图1所示，土壤加热组件包括埋地管道，埋地管道与送风管22连通，且与送风管22、太阳能集热组件21组成封闭的用于给土壤加热的循环管路；具体的，埋地管道的深度为1-1.5米，本实施例优选埋地深度1.1米。埋地管道包括主管11和支管12，太阳能集热组件21两侧均设置有送风管22，两侧送风管22分别与两根主管11连通，支管12设置在两主管11之间，与主管11、送风管22及太阳能集热组件21组成用于给土壤加热的闭式循环管路；本实施例中主管11沿着大棚的宽度方向设置，支管12沿着大棚的长度方向设置，且在两主管11之间根据大棚的宽度设置有多根支管12；如图3-5所示，送风管22上还设置有用于打开或关闭管道的阀门F、H、A、B、G，当需要对棚内土壤加热时，打开阀门F、H、A、B、G，主管11、支管12、送风管22与太阳能集热组件21组成闭式循环管路。

如图2所示，送风管22包括水平管道221和竖直管道222，竖直管道222的底部伸至土壤与埋地管道的主管11连通，竖直管道222的顶部与水平管道221通过三通管24连接，三通管24的另一端设置有闸阀，具体的闸阀为两个，分别为图3所示的阀门D，以及图5所示的阀门E，水平管道221与三通管24上的闸阀组成空气加热组件；当土壤温度达到设定恒温温度后打开阀门D、E，热风通过送风管22从阀门D、E进入大棚内，对棚内空气加热。

如图1所示，制冷组件3包括制冷机31和制冷管道32，制冷机31的进风口通过连接管33与送风管22连通，连接管33上设置有开关阀，用于打开或关闭制冷管路，具体的如图3所示，开关阀为阀门J，制冷机31的出风口与制冷管道32连通，制冷管道32的出风口位于大棚内；具体的，制冷管道32延伸至大棚内，且沿着大棚的后墙水平设置，制冷管道32上沿其轴向方向上还设置有若干出风孔321；本实施例两组串联的光热装置2与制冷机31、制冷管道32组成用于给大棚降温的制冷管路，如图5所示，送风管22上还设置有三通管，三通管的另一自由端设置有阀门K，使用时打开阀门K以及两组光热装置2之间的阀门C和连接管33上的阀门J，利用风机23将从阀门K引入的风先鼓入光热装置2中，热风依次通过串联的光热装置2后，通过连接管33进入制冷机31制冷，然后将冷风通过制冷管道32吹入大棚内，对大棚进行降温使其温度处于设定范围中，本实施例中的制冷机31机组具体可采用溴化锂机组。

还包括用于自动控制大棚恒温的控制系统(图中未示出)，控制系统包括控制器以及与其电连接的温度传感器，控制器可以采用单片机或PLC控制器，温度传感器分别设置在大棚中用于检测棚内空气温度和土壤中用于检测土壤温度；光热装置2、闸阀D、E、开关阀F、H、J、A、B、C、G，阀门K和制冷机31均与控制器电连接，本实施例中使用的闸阀、开关阀等阀门均为电动阀。控制器和温度传感器组成恒温控制系统，可根据温度实现自动控制，例如在冬季棚内温度较低时，温度传感器检测到温度值并将信号传递至控制器，控制器控制升温装置1启动先对棚内土壤进行供热，当土壤温度保持在设定温度时，例如25℃，打开闸阀241对棚内空气进行加热，提升棚内空气温度。

一种用于农业大棚的光热恒温系统的使用方法：

冬季供热时：关闭制冷阀门C、J、K，两组光热装置2独立运行，分别为两组升温装置1单独供热，依次打开阀门A、B、G、H、F，先将热风鼓入埋地管道中为土壤加热，提升棚内土壤温度，利用控制系统控制实现大棚恒温，当土壤温度升高至25℃时，打开空气加热闸阀D、E，热风通过送风管22并从阀门D、E直接鼓入大棚内，为棚内空气加热，提升棚内空气温度使其保持在设定温度范围实现恒温。

夏季制冷时：关闭用于加热的阀门A、B、E、G、H、D、F，打开阀门C、J、K，两组光热装置2同时启动，利用风机23将从阀门K引入的风鼓入光热装置2中为风加热，热风进入制冷机31中产生冷气，并通过制冷管道32进入大棚内，为大棚降温使棚内温度保持在设定的温度区间内，保持恒温状态。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，如图6-7所示，还包括用于调节集热器211旋转角度的调节组件4，具体的本实施例中的集热器211采用槽式集热器，且槽式集热器双排安装。如图7所示，调节组件4包括调节环41、驱动件42、主动齿轮43和支撑杆，驱动件42和主动齿轮43设置在支架212上，且驱动件42的动力输出端与主动齿轮43固定连接，具体的驱动件42为电机，调节环41上设置有用于与主动齿轮43啮合的被动齿411，集热器211安装在调节环41上，支撑杆的一端与支架212固定，另一端与调节环41铰接(图中未示出)。

调节环41包括弧形部和固定部，被动齿411沿着弧形部的外圈设置，集热器211安装在固定部上，且集热器211的凹陷部位于弧形部的内圈；如图6所示，弧形部上还设置有多个用于监测调节环41旋转角度的触点感应器5，具体的触点感应器5为现有的触点式感应传感器，当调节环41旋转一定角度接触触点感应器5时，停止转动。

通过驱动件42驱动主动齿轮43旋转，由于主动齿轮43与调节环41上的被动齿411啮合，进而带动调节环41旋转，通过改变驱动件42的转动方向，控制调节环41顺时针或逆时针转动，进而带动设置在调节环41上的集热器211沿着顺时针方向或逆时针方向转动，从而实现根据季节交替、日出日落等调节集热器211，使集热器211最大化利用太阳光照，提高太阳光的利用率。

以上的仅是本实用新型的实施例，该实用新型不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于，包括升温装置、制冷组件以及光热装置，所述升温装置包括土壤加热组件和空气加热组件，土壤加热组件设置在大棚土壤中，空气加热组件设置在大棚内；所述光热装置包括太阳能集热组件，太阳能集热组件上设置有送风管，送风管上设置有风机，所述送风管分别与升温装置和制冷组件连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述土壤加热组件包括埋地管道，埋地管道与送风管连通，且与送风管、太阳能集热组件组成封闭的用于给土壤加热的循环管路。

3.根据权利要求2所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述埋地管道的深度为1-1.5米。

4.根据权利要求3所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述送风管包括水平管道和竖直管道，竖直管道的底部伸至土壤与埋地管道连通，竖直管道的顶部与水平管道通过三通管连接，所述三通管的另一端设置有闸阀；所述水平管道与三通管上的闸阀组成空气加热组件。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述制冷组件包括制冷机和制冷管道，制冷机的进风口通过连接管与送风管连通，连接管上设置有开关阀，制冷机的出风口与制冷管道连通，制冷管道的出风口位于大棚内。

6.根据权利要求5所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述制冷管道延伸至大棚内，且沿着大棚的后墙水平设置，制冷管道上沿其轴向方向上还设置有若干出风孔。

7.根据权利要求6所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述光热装置为多组，每一组光热装置连接有一组升温装置，且相邻光热装置之间通过管道连通，管道上设置有开关阀；所述若干光热装置与制冷机、制冷管道组成用于给大棚降温的制冷管路。

8.根据权利要求7所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：还包括控制系统，控制系统包括控制器以及与其电连接的温度传感器，温度传感器分别设置在大棚和土壤中；所述光热装置、闸阀、开关阀和制冷机均与控制器电连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述太阳能集热组件包括集热器、支架以及设置在支架上用于调节集热器旋转角度的调节组件；所述调节组件包括调节环、驱动件、主动齿轮和支撑杆，所述驱动件和主动齿轮设置在支架上，且驱动件的动力输出端与主动齿轮固定连接，所述调节环上设置有用于与主动齿轮啮合的被动齿，集热器安装在调节环上；所述支撑杆的一端与支架固定，另一端与调节环铰接。

10.根据权利要求9所述的一种用于农业大棚的光热恒温系统，其特征在于：所述调节环包括弧形部和固定部，被动齿沿着弧形部的外圈设置，集热器安装在固定部上，且集热器的凹陷部位于弧形部的内圈；所述弧形部上还设置有多个用于监测调节环旋转角度的触点感应器。