CN2542043Y - 生物能太阳能生态温室 - Google Patents

Abstract

本实用新型生物能太阳能生态温室，涉及现代农业设施：种植养殖城镇。解决现技术温室存在耗能高、抗灾能力低、环境因子控制能力差3个问题，解决方案有防雷电安全设施，其结构是：一座拱圆形单栋组合“E”型连栋温室结构：多个拱圆形单栋的栋尾，共同连接着一个生态能源室，在每两个单栋之间的空地上有雨水槽、微管平板式环温室太阳槽蓄热送风调质系统；在生态能源室里安装着温室两用自然循环热水加温系统；和温室双传热吸附式致冷保鲜除湿干燥系统；在单栋圆拱山墙上有温室自然通风排湿塔热管余热回收系统；风管排湿塔穿山墙而出，在生态温室上还引入温室柔性导光系统；在温室屋面上有单栋多栋保温帘棚膜铺卷机。可与高新技术节水农业无土栽培配套。

Description

生物能太阳能生态温室

(一)技术领域

本实用新型涉及现代农业装备设施农业装备专业，一种现代农业温室(高新技术节水农业无土栽培、花卉、药材、种植、养殖)尤其是一种生物能太阳能生态温室。

(二)背景技术

目前，现技术温室对种植业、养殖业的增收都做出了重大贡献，但结合我国实际存在着耗能高、抗灾能力低、环境因子控制能力差三个问题。

中国农业机械化科学研究院万学遂“我国设施农业的现状和发展趋势”(2000.11《农业机械》)P.4。无土栽培是一种技术集约和资金集约的现代农业生产方式………毫无疑问，在未来若干年内，无土栽培将是我国设施农业栽培方式的主要发展方向。

(三)发明内容

1、本实用新型要解决的技术问题是：

现技术温室存在的3个问题(1)耗能高；(2)抗灾能力低；(3)环境因子控制能力差。

2、解决问题的技术方案是：建立一座生物能太阳能生态温室：有防雷电安全设施。

(1)一座拱园形单栋组合“E”型连栋温室结构，多个拱园形单栋的栋尾，共同连接着一个生态能源室，在每两个单栋之间的空地上有雨水槽，还有微管平板式环温室太阳槽蓄热送风系统；在生态能源室里安装着温室两用自然循环热水加温系统；和温室双传热吸附式致冷保鲜除湿干燥系统；在单栋园拱山墙上有温室自然通风排湿塔热管余热回收系统；排湿塔穿山墙而出，在无土栽培架需不同的光照时，由生态温室上引入温室柔性导光系统，在温室屋面上有单栋多栋保温帘棚膜铺卷机。

(2)拱园形单栋组合“E”型连栋温室结构，是以拱园形单栋为主体，有反“T”字型拱架，座落在空心混凝土基础上，两基础间以砖砌地沟连通，构成砖混结构函道式圈梁，贯通温室主体四周，函道内有连通太阳槽的蓄热管、蓄热剂，外有连通温室内外的进出新风口；在横向连通函道内基础端面上焊有槽钢圈梁。在纵向基础拱脚上也焊槽钢圈梁，在两座单栋之间同一轴线上相邻对面两基础间连系有钢筋混凝木板，由预埋铁焊接，防腐处理，构成地上单栋地下连片成网的抗灾结构，单栋首为一面坡拱，单栋尾接生态能源室是砖混结构，共同组合成“E”型连栋温室结构；本生态温室对外连接有雨水槽流向集雨井，有太阳能两用致冷致热加温管道通向畜禽舍饲、沼气站连接管道出入口。

(3)微管平板式环温室太阳槽蓄热送风调质系统，环温室太阳槽的结构，分上下两层，内充溶液，上层有透明防雨面板，由微形园管、平板构成，上下层之间隔一层透明平板，两层的溶液分别由管道流经温室内的函道把温室两侧的太阳槽连通，同时也把流经函道的新风加热、函道砖壁及蓄热材料加热，上下两层分别自流回栋首各自的回收调质槽内，再分别泵入各自加温发送槽，自流返回环温室太阳槽内受热蓄热。

(4)温室两用自然循环热水加温系统，在生态能源室较高处设开口高置热水箱，在活动保温盖板保护下，有聚光镜、导光镜，在滚动座上聚光镜是由轴对称条形菲涅尔透镜构成并由时间控制器步进电机组成的时控菲涅尔透镜跟踪装置，并电连锁由条形平面反射镜、步进电机组成的“随动格栅导光反射镜”，保持阳光直射位于反光井中的两用热水器，反光井在地下室装反射镜构成，两用热水器是金属受压容器筒体有管道上升与开口高置热水箱连通，箱出水管道分别自流与种植用调温水箱、温室暖气、沼气站并联连通，回水管与两用热水器侧下部连通，在雨雪天由沼气反供温室备用沼气炉取代日光加热两用热水器，燃烧废气，经温室自然通风排气塔排出，排气塔由园形自然通风帽，圆风管蝶形风阀，密闭风阀组成，密闭风阀也叫CO²利用出口阀。

(5)温室双传热吸附式致冷保鲜除湿干燥系统，在生态能源室另一较高处，在活动盖板保护下，时控菲涅尔透镜跟踪装置，电连锁随动格栅导光反射镜，导光直射双传热吸附式致冷器，传向蒸发冷凝器，两器是两个密闭筒形真空压力容器管道连接，致冷器有一个内套筒两端外露，内套筒上缠有管子作内传热面并引向筒外，加阀门备用，在内套筒和外筒之间装致冷吸附剂；在蒸发冷凝器的园筒内，上部有一组盘管来自热水循环泵，出水管与热水池相连，园筒内下部有一组盘管来自冷水循环泵，出水管与冷水池相连，冷、热水管可通向除湿干燥风机，它依次由风机、除湿换热器片和干燥换热器片及管子组成；冷水管进除湿换热器片回水管入冷回水池，热水管进干燥换热器片回水管入热回水池，除湿凝结滴水也流入冷回水池。

(6)温室自然通风排湿塔热管余热回收系统，自然通风排湿塔是园形自然通风帽，园形风管保温。装电动调节密闭保温阀，经90°弯头风管连通温室内，回收热水箱，直立的热管，一端连风管内排湿热空气，另一端连水箱中的水，回收热水箱有给水浮球阀、溢流管、信号管、出水管阀，风管排湿塔穿山墙而出。

(7)温室柔性导光系统，可调两半球体随动透明保护罩，有外透明罩是大半球体承重支架在滚动座上，有一步进电机在同心轴套外控制推动外罩，内透明罩是半球体，它悬挂在同心轴上，由另一台步进电机推动；这2台步进电机都受控于时控菲涅尔透镜跟踪装置并保护它，聚光镜是由园形菲涅尔透镜承重支架在滚动座上，由时间控制器先控制自身两台步进电机组成时控菲涅尔透镜跟踪装置，随聚光镜而动的，凸透镜集中器和全反射导光软管束都在同一个环形固定架上，架下一是经全反射软管束传导光给立体种植架；二是再经反射镜导光管带凹透镜发散光头发光给温室。

(8)温室单栋多栋保温帘棚膜铺卷机，有起重架跨单栋温室两端敷设，上装起重轨，有软电缆拖动环供电双位起重机，上分别装在单栋温室两端的起重轨上并电连锁，下悬挂保温帘棚膜铺卷机的滚动轴上，滚动轴有定位防风绳网。

3、采用上述方案与现技术温室相比具有有益效果：

(1)拱园型单栋组合“E”型连栋温室结构；

本实用新型(以下称本技术)保留了单栋温室排除大雪容易，克服了它夏秋天温室北墙不透风，棚内不能机械操作的缺点，又克服了连栋温室，冬天生产靠锅炉、夏天生产靠空调的缺点，并为提高太阳能利用率这个关键技术，打下单一性新产品温室基础；

(2)微管平板式环温室太阳槽蓄热送风调质系统，国外有平板式太阳池，有单层池，有双层池中间有一层透明隔板，但面板是透明平板，内充防冻溶液在温室外挖一大坑砌成池叫(平板式)太阳池，池壁传热损失难免，密排微管相当双层玻璃保温，尤其南北向安装微管拱园型适应太阳运动轨迹，集热效率高于平板式，但平板防雨，故本技术为微管平板式，是现代技术的发展之一，在“E”型温室结构中才实现环温室太阳槽是现代技术又一发展；

(3)温室两用自然循环热水加温系统：

如果想买一台现太阳能热水器作温室自然循环热水采暖，范围大不行，加泵用电才可，因热水自然循环压头ΔP＝h(r₁-r₂)，式中h-热水器与高置热水箱之中心距离，r₁、r₂为热水器进水、出水时的密度，现技术太阳能热水器无法解决h值增大问题，本技术“技术集成”有生态能源室地下室放热水器，又有随动格栅导光反射镜导光，将阳光射入地下室反光井才可能解决。

(4)温室双传热吸附式制冷保鲜除湿干燥系统：采用世界上现技术太阳能吸附式致冷器，以水为工质反复使用，比氟利昂汽化潜热大10倍，价格便宜不费水，但现技术没有温室用产品，尤其没有温室用双传热产品而且备用热源是来自本温室要素构件之中，是本实用新型技术集成的优点；

(5)温室自然通风排湿塔热管回收系统：采用现技术热管，传热能力是铜的500倍，早用于人造卫星向阳面与背面两部分的热平衡，现技术热管已用于太阳能，但还没有用于温室通风回收余热装置，这是本实用新型的创新。热管与风管装配位置不限；

(6)温室柔性导光系统：本技术满足了无土栽培立体种植的需要，现技术温室尚无此系统，尤其本技术采用聚光-集中平行光-全反射导光软管，构成柔性导光系统，可从本生态能源室顶采光简便，送到任何需要之处进行变光管理；国外已有聚光镜透明球体保护罩，本技术根据我国沙尘风暴天气设计了可调两半球体随动透明保护罩；

(7)温室单栋多栋保温帘棚膜铺卷机：

本技术将温室起重架、与温室生态能源室壁、基础、边拱等结构联合设计，省料、牢固，可单栋可多栋铺卷保温帘及部分棚膜，进口连栋玻璃温室没有外保温帘，国内一面坡拱温室已有双跨悬臂式卷帘机，但机器是固定安装，不便多栋使用。

(四)附图说明

图1、拱园型单栋组合“E”型连栋温室结构平面图；

图2、(A-A)剖面图；

图3、(B-B)剖面图；

图4、(C-C)剖面图1-15轴线；

图5、(C-C)剖面图15-17轴线；

图中有本生态温室共48个构件其名称目录如下：

在图2(A--A)剖面图中构件名称是：件1、开口高置热水箱；2、活动保温盖板；

3、时控菲涅尔透镜跟踪装置；

4、隋动格栅导光反射镜；

5、温室自然通风排气塔；

6、CO₂利用出口阀；

7、基础连片予制件及雨水槽；

8、环温室太阳槽上层及面板微管；

9、环温室太阳槽下层及中隔板；

10、两用热水器；11、反光井；

12、备用沼气炉；13起重架；

14、起重轨；15、软电缆拖带环供电双位起重机；

16、保温帘滚动轴(定位防风绳网)；

17、生态能源室(平屋顶阳台栏杆)；

18、反“T”字型拱架；19、种植用调温水箱；

20、温室暖气片；

21、温室棚膜滚动轴(定位防风绳网)；

22、环温室太阳槽上层连通管；

23、环温室太阳槽下层蓄热管；

24、空心基础“函道”式圈梁蓄热通风函道，简称函道；

25、蓄热剂、土壤、砖。

在图3(B--B)剖面中，构件名称是：

件26、双传热吸附式致冷器；27、备用热源来自(1)和(9-2)；28、蒸发冷凝器(冷凝盘管流入热水池29、蒸发盘管流入冷水池30)；29、热水池、热水管、溢流管；30、泠水池、冷水管、溢流管；31、除湿干燥风机(干燥换热器片，除湿换热器片，热回水管，冷回水管，除湿凝结水管)；32-1、热水循环泵，热回水池，补充水管；32-2冷水循环泵、冷回水池，补充水管；33、温室自然通风排湿塔电动调节密闭保温阀；34、热管；35、给水浮球阀；36、回收热水箱(溢流管，信号管，出水管阀)；37、函道加热温室新风口；38、拱脚槽钢圈梁；39、地沟连通函道内焊槽钢圈梁。

在图4(C--C)15-17轴线中构件名称是：件40、一面坡拱保温棚膜帘铺卷机；8-1、环温室太阳槽上层溶液集热发送槽(带溢流、连通、空气管)；9-1、环温室太阳槽下层溶液集热发送槽(带溢流、连通、空气管)；41、门；42、雨水槽；8-2、环温室太阳槽上层溶液回收调质槽及泵；9-2、环温室太阳槽下层溶液回收调质槽及泵。

在图5，(C-C)1-15轴线中构件名称是：

件43、可调两半球体随动透明保护罩；

44、时控菲尔透镜跟综装置(园形)；

45、随动凸透镜集中器；

46、随动全反射导光软管束；

47、全反射导光软管立体种植架；

48、反射镜导光管带凹透镜发散光头。

(五)具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明本生态温室中建设、生产7要素是互相渗透融合一体工作的：

1、在图1，拱园型单栋组合“E”型连栋温室结构平面图中：在1-2横轴线上是生态能源室，宜在座北向南挡风向阳排水通畅之地，在2-17接多座拱园型单栋温室，构成“E”型连栋温室，在两栋之间有雨水槽，汇流“a”处入集雨井，在雨水槽旁，是环温室太阳槽，充防冻溶液，汇流入栋首调质站15-17处(是一面坡拱)，平面图中b、d、e是三处管道出入口，是太阳能冷、热管道通向畜禽舍饲、沼气站、蔬菜初加工、保鲜库连接管道出入口。

单栋是反“T”字型拱架，空心基础，砖砌地沟连通，包括横轴线4、13、15虚线3处，构成砖混结构函道式圈梁，函道贯通温室四周。

两座单栋之间的基础在同一轴线上有钢筋混凝土板和予埋铁焊接，防潮防腐，构成地上单栋地下基础连片成网稳定抗灾结构；

2、在图2、图3和图4中，微管平板式环温室太阳槽蓄热送风调质系统是这样工作的：

图2中，环温室太阳槽上层及面板微管(8)中，和其下层及中隔板(9)中，分别充以不同浓度的防冻溶液，由于溶液存在着浓度梯度，从而阻止了自然对流的热损失，上层溶液起保温作用，池底温度高，上层设连通管(22)经函道连通两侧的太阳槽(8)，下层设蓄热管(23)，也经函道(24)连通温室两  侧的太阳槽(9)并加热蓄热剂、土壤、砖(25)，加热新风，经函道加热温室新风口(37)见图3中送入温室。

环温室太阳槽上层(8)，下层(9)中的溶液，分别流入图4中上层溶液回收调质槽及泵(8-2)，下层(9-2)中，检查调整溶液浓度后、分别泵入，上层溶液集热发送槽(8-1)，下层(9-1)中储存，以高度差用连通管发送溶液分别返回上层(8)，下层(9)中(见图2)，在储存中，继续接受太阳能加热。

3、图2中：温室两用自然循环热水加温系统，是这样工作的：

图2中，时控菲涅尔透镜跟踪装置(3)聚光，由隋动格栅导光反射镜(4)导光，直射位于反光井(11)中的两用热水器(10)，热水升入开口高置热水箱(1)，而后热水输入种植用调温水箱(19)及温室暖气片(20)加热，热水放热的回水，自流返回两用热水器(10)自然循环，多余部分热水可延伸外供，如供沼气站发酵保温，使发酵池不受天气变化而维持世界先进的中温发酵工艺稳定温度，而获得经济有效的产气量，而在阴雨雪天气，由沼气站反供温室正常使用两用热水器(10)，这时要及时控制温室自然通风排气塔(5)，保持反光井(11)内进风口流通，在需要时打开CO₂利用出口阀(6)，关小(5)的阀门，按仪表检测数据定，以保安全实现良性循环。

4、图3中，温室双传热吸附式致冷保鲜除湿干燥系统是这样工作的：

首先说明，件(26)与(28)是连通的处于真空封闭状态，在(26)中充有固体分子筛吸附剂和水作工质，(28)间歇致冷致热，白天利用太阳能加热脱附可获得干燥用热水，同时为晚上气温凉下来吸附致冷创造了条件，如下工作：

白天，时控菲涅尔透镜跟踪装置(3)聚光，由隋动格栅导光反射镜(4)，使阳光直射吸附制冷器(26)，含水吸附剂在接受太阳光达到吸附热后，即开始脱附为水蒸汽隋之系统中的分压力也开始上升，当分压力升高到冷凝温度所对应的饱和压力时，水蒸汽在蒸发冷凝器(28)中放出凝结热而凝结为水存于(28)中，凝结热是靠冷凝排管内的水传热完成，水变热，流入热水池(29)。

当阴雨天，无太阳时，用备用热源(27)由(26)的内传热面加热，备用热源来自(1)和(9-2)。

晚上，大气温度降低，(26)中吸附剂冷却到大气温度，吸附水蒸汽的能力大大提高，此时(28)中的凝结水因系统中的真空度提高，故水在低温下汽化，被吸附致冷器(26)中的吸附剂连续的、可逆的吸附，此时水的汽化潜热及一些吸附热是靠蒸发冷凝器(28)中蒸发盘管内的水传热完成的，水变冷流入冷水池(30)，冷水池(30)的冷水管，流入除湿干燥风机(31)的除湿换热器片使温室中潮湿空气的水分降到“露点”以下，凝结成水珠，沿除湿凝结水管流入冷回水池，除湿换热器后的冷回水管也流入冷回水池(32-2)。

热水池(29)的热水管，流入除湿干燥风机(31)的干燥换热器片，使流经的空气降低相对湿度后送回温室干燥换热器片后的热回水管也流入热回水池(32-1)，用热水循环泵(32-1)及冷水循环泵(32-2)，使冷回水池、热回水池的回水，分别间歇反供蒸发冷凝器(28)，继续冷却或继续加热；

5、在图3中，温室自然通风排湿塔热管余热回收系统，是这样工作中的：

在用温室自然通风排湿塔电动调节密闭保温阀(33)时，用热管(34)，与回收热水箱(36)相连接，回收温室内向外排出的热量，把回收热水箱(36)中的水加热。

补充进温室的新鲜空气，由函道加热温室新风口(37)，在函道内加热后送入，保证温室内O₂、CO₂、供应及适宜温度；

6、在图5中温室柔性光导系统是这样工作的：

根据光照和天气情况，可调整：可调两半球体随动透明保护罩(43)的开度或关闭状态，阳光可以直射或透过透明球体，照射到时控菲湿尔透镜跟综装置(园形)(44)上聚光，传送到随动凸透镜集中器(45)集中并整流为平行光束，射入随动全反射导光软管束(46)，然后分为两部分，一部分光传送反射镜导光管带凹透镜发散光头(48)，一部分光传送全反射导光软管立体种植架(47)。

7、在图2图5中，温室单栋多栋保温帘棚膜铺卷机是这样工作的：

起重架(13)起重轨(14)上，安装有软电缆拖动环供电，双位起重机(15)，边行走边升、降，拖动保温帘滚动轴(16)，覆盖后，以定位防风绳网固定，也可以拖动棚膜滚动轴(21)覆盖后以定位防风绳网固定。

Claims (8)

1、一种生物能太阳能生态温室，有防雷电安全设施，其特征是：一座拱园形单栋组合“E”型连栋温室结构：多个拱园形单栋的栋尾，共同连接着一个生态能源室，在每两个单栋之间的空地上有雨水槽、微管平板式环温室外太阳槽蓄热送风调质系统；在生态能源室里安装着温室两用自然循环热水加温系统；和温室双传热吸附式致冷保鲜除湿干燥系统；在单栋园拱山墙上有温室自然通风排湿塔热管余热回收系统；风管排湿塔穿山墙而出，在生态温室上还引入温室柔性导光系统；在温室屋面上有单栋多栋保温帘棚膜铺卷机。

2、根据权利要求1所述的生物能太阳能生态温室，其特征是：一座拱园形单栋组合“E”型连栋温室结构：以拱园型单栋为主体，有反“T”字型拱架，座落在空心混凝土基础上，两基础间以砖砌地沟连通，构成砖混结构函道式圈梁，函道贯通温室主体四周，函道内有连通太阳槽蓄热管、蓄热剂，外有连通温室内外的进出新风口；在横向连通函道内基础端面上焊有槽钢圈梁，在纵向基础拱脚上也焊有槽钢圈梁，在两座单栋之间同一轴线上相邻对面两基础间连系有钢筋混凝土板，由预埋铁焊接，防腐处理；单栋首为一面坡拱，单栋尾接生态能源室是砖混结构，共同组合成“E”型连栋温室结构；本温室对外连接有雨水槽流向集雨井，有太阳能两用致冷致热加温管道通向畜禽舍饲、沼气站连接管道出入口。

3、根据权利要求1所述的生物能太阳能生态温室，其特征是：微管平板式环温室太阳槽蓄热送风调质系统：环温室太阳槽的结构分上下两层，内充溶液，上层有透明防雨面板，在空地上是平板，在栋首加温发送槽上是微形园管，上、下层之间隔有一层透明平板，两层的溶液分别由管道流经温室内的函道把温室两侧的太阳槽连通，上下两层分别自流回栋首各自的回收调质槽内，再分别由泵与各自加温发送槽连通。

4、根据权利要求1所述的生物能太阳能生态温室，其特征是：温室两用自然循环热水加温系统：在生态能源室较高处有开口高置热水箱，另有活动保温盖板其下有聚光镜、导光镜在滚动座上。聚光镜是由轴对称条形菲涅尔透镜构成并由时间控制器步进电机组成的菲涅尔透镜跟踪装置，并电连锁由条形平面反射镜、步进电机组成的隋动格栅导光反射镜；下面反光井中有两用热水器，反光井在地下室装反射镜构成，两用热水器是金属受压容器筒体，有管道与开口高置热水箱连通，箱出水管道分别与种植用调温水箱、温室暖气片、沼气站并联连接，回水管道与两用热水器侧下部连通，备用沼气炉在两用热水器下面，上面有温室自然通风排气塔，排气塔由园形自然通风帽、园风管，风阀组成。

5、根据权利要求1所述的生物能太阳能生态温室，其特征是：温室双传热吸附式致冷保鲜除湿干燥系统：在生态能源室高处，在活动盖板下，有时控菲涅尔透镜跟踪装置电连锁隋动格栅导光反射镜，其下面有双传热吸附式致冷器、蒸发冷凝器，两器是两个密闭筒形真空压力容器管道连接，致冷器有一个内套筒两端外露，内套筒上缠有管子并引向筒外加阀门，在内筒和外筒之间装致冷吸附剂；在蒸发冷凝器的园筒内，上部一组盘管来自热水循环泵，出水管与热水池相连，下部一组盘管来自冷水循环泵，出水管与冷水池相连；除湿干燥风机依次由风机、除湿换热器片和干燥换热器片及管子组成；冷水管来自冷水池进除湿换热器片与冷回水池连通，热水管来自热水池进干燥换热器片与热回水池连通。

6、根据权利要求1所述的生物能太阳能生态温室，其特征是：温室自然通风排湿塔热管余热回收系统：自然通风排湿塔由园形自然通风帽，园形风管保温装电动阀，经90°弯头风管连通温室内面收热水箱，直立的热管，一端连风管内排湿热空气，另一端连水箱中的水。

7、根据权利要求1所述的生物能太阳能生态温室，其特征是：温室柔性导光系统：可调两半球体随动透明保护罩，有外透明罩是大半球体，承重支架在滚动座上，有一步进电机在同心轴套外控制推动外罩，内透明罩是半球体，它是挂在同心轴上，由另一台步进电机推动，这2台步进电机都电连锁时控菲涅尔透镜跟踪装置，该装置是由园形菲涅尔透镜承重支架在滚动座上，由时间控制器先控制自身两台步进电机组成时控菲涅尔透镜跟踪装置，随该装置而动的凸透镜集中器和全反射导光软管束都在同一个环形固定架上，架下：一是连接全反射软管束；另一是再经反射镜导光管带凹透镜发散光头。

8、根据权利要求1所述的生物能太阳能生态温室，其特征是：温室单栋多栋保温帘棚膜铺卷机：有起重架，跨单栋温室两端敷设，上装起重轨，有软电缆拖动环供电双位起重机，上分别装在单栋温室两端起重轨上电连锁，下悬挂保温帘棚膜铺卷机的滚动轴上，滚动轴有防风固定绳网。

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