具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，包括墻體及太陽能集熱器、地源熱泵主機、熱管、保溫水箱，其特征是：所述太陽能集熱器通過保溫水箱與墻體內(nèi)的墻體熱管連通，并通過循環(huán)水泵構(gòu)成太陽能循環(huán)供熱系統(tǒng)；所述保溫水箱設(shè)置地源熱泵換熱盤管，所述地源熱泵主機分別與保溫水箱內(nèi)設(shè)置的地源熱泵換熱盤管及熱泵地埋管連接，土壤中設(shè)置土壤埋管，地源熱泵主機通過地源熱泵循環(huán)水泵分別與土壤埋管及風(fēng)機盤管連接，并構(gòu)成熱泵供熱循環(huán)系統(tǒng)。有益效果:利用地?zé)崮芎吞柲苈?lián)合加熱系統(tǒng)，能夠節(jié)省化石原料，通過控制地溫能夠提高作物產(chǎn)量；利用太陽能和地?zé)崮艿耐瑫r，結(jié)合熱管技術(shù)及相變材料的應(yīng)用，能夠提高機組效率和太陽能的利用率。
【專利說明】
具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于溫室大棚，尤其涉及一種具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚。
【背景技術(shù)】
[0002]溫室大棚的出現(xiàn)為植物反季節(jié)生長提供了可能，為了給植物提供合適的生長溫度通常的做法是在溫室大棚內(nèi)燃燒鍋爐，這樣消耗了大量的化石能源，對環(huán)境也將造成嚴(yán)重的污染。我國溫室大棚市場巨大，太陽能集熱器的研究相對較成熟，太陽能集熱器種類很多，同時太陽能資源豐富，分布廣泛，清潔無污染，技術(shù)成熟，是溫室大棚的理想熱源。熱栗是一種能量提升裝置，具有節(jié)能性，既可以制熱也可以制冷，性能穩(wěn)定可靠，可以作為太陽能的輔助熱源。植物的根系生長對土壤溫度要求較高，傳統(tǒng)加熱方式只是注重溫室氣溫的需求，而忽略了對土壤溫度控制，研究表明:根區(qū)溫度對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響。土壤未加熱的溫室番前減產(chǎn)34%，大棚黃瓜減28.56%。根區(qū)溫度對植物干物質(zhì)的積累和分配模式有重要影響。由于土壤具有較好的保溫效果，將地埋管鋪設(shè)在土壤中可以更好的控制土壤溫度，為植物提供合適的生長溫度。溫室大棚中熱栗與太陽能集熱器結(jié)合使用技術(shù)是當(dāng)前研發(fā)的重點。專利申請?zhí)?201420351185.6公開了一種太陽能溫室大棚與地源熱栗聯(lián)合系統(tǒng)，包括溫室大棚和儲熱水箱以及溫室大棚內(nèi)的換熱器組成循環(huán)回路;生活熱水箱與水井、生活熱水系統(tǒng)通過混水閥的控制，組成一條生活用水回路;地埋管系統(tǒng)、熱栗機組、循環(huán)水栗、板式換熱器、各控制閥以及儲熱水箱組成地源熱栗系統(tǒng)。當(dāng)太陽能集熱器提供的能量不能或者超過溫室大棚所需的能量時，通過調(diào)節(jié)地源熱栗系統(tǒng)，使大棚保持植物所需的溫度，形成一條溫室空調(diào)回路。專利申請?zhí)?201420351785.2公開了一種基于PLC的太陽能溫室大棚與地源熱栗聯(lián)合控制系統(tǒng)，包括溫室大棚以及安裝在溫室大棚上方的太陽能集熱器，安裝在溫室大棚內(nèi)的換熱片，在溫室大棚外還安裝有儲熱水箱;其中，太陽能集熱器及換熱片分別經(jīng)管路及安裝在該管路上的與PLC控制器相連的控制閥與儲熱水箱相連通形成循環(huán)回路，且在換熱片與儲熱水箱相連通的一條管路上還安裝有第一循環(huán)栗，儲熱水箱的出口還通過管路及安裝在該管路上的與PLC控制器相連的控制閥與生活熱水箱的入口相連通，生活熱水箱的出口通過管路及安裝在該管路上的與PLC控制器相連的控制閥與生活熱水系統(tǒng)相連通，儲熱水箱的入口經(jīng)水井管路及安裝在該管路上的與PLC控制器相連的控制閥、第二循環(huán)水栗與水井相連，儲熱水箱還經(jīng)管路及安裝在該管路上的與PLC控制器相連的控制閥與地源熱栗相連通形成循環(huán)回路，且在地源熱栗與儲熱水箱相連通的一條管路上還安裝有第三循環(huán)栗。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，利用太陽能和熱栗聯(lián)合供應(yīng)溫室大棚溫度系統(tǒng)，在保證溫室供能需求的前提下，最大限度的利用太陽能，提高熱栗的運行效率，減少溫室大棚的溫度波動，減少常規(guī)能源的消耗和環(huán)境污染。
[0004]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，一種具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，包括墻體及太陽能集熱器、地源熱栗主機、熱管、保溫水箱，其特征是:所述太陽能集熱器通過保溫水箱與墻體內(nèi)的墻體熱管連通，并通過循環(huán)水栗構(gòu)成太陽能循環(huán)供熱系統(tǒng);所述地源熱栗主機分別與保溫水箱內(nèi)的地源熱栗換熱盤管及熱栗地埋管連接，地源熱栗主機通過地源熱栗循環(huán)水栗分別與土壤埋管及風(fēng)機盤管連接，并構(gòu)成熱栗供熱循環(huán)系統(tǒng)。
[0005]所述保溫水箱內(nèi)設(shè)置溫度傳感器和液位傳感器。
[0006]所述墻體的北墻內(nèi)側(cè)設(shè)有復(fù)合相變蓄熱材料層，所述復(fù)合相變蓄熱材料層覆蓋墻體熱管。
[0007]所述復(fù)合相變蓄熱材料層厚度3-5cm。
[0008]所述復(fù)合相變蓄熱材料層覆蓋的墻體熱管進出口分別與太陽能分水器和太陽能集水器連接。
[0009]所述土壤埋管及風(fēng)機盤管與地源地源熱栗主機之間設(shè)置分水器和集水器。
[0010]所述土壤埋管埋在地下50cm處。
[0011]所述土壤埋管連接有溫度傳感器，所述墻體上設(shè)置溫度傳感器。
[0012]所述保溫水箱連接有生活熱水管路，生活熱水管路出口連接電加熱。
[0013]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型利用地?zé)崮芎吞柲苈?lián)合加熱的功能系統(tǒng)，充分利用了可再生能源，減少了大棚生產(chǎn)過程常規(guī)化石能源的消耗，實現(xiàn)了低碳生產(chǎn)節(jié)能;該系統(tǒng)不僅能夠節(jié)省大量的化石原料，而且通過地溫能夠提高作物產(chǎn)量，有一定的經(jīng)濟性;地?zé)崮芎吞柲芫鶎儆谇鍧嵞茉?，在利用的過程中不會產(chǎn)生污染物而破壞環(huán)境;通過墻體熱管和復(fù)合相變材料的結(jié)合，以及地源熱栗和太陽能熱栗的交替間歇運行，使相變材料的蓄熱時間減少，提高了太陽能的利用效率;土壤源熱栗可以單獨運行也可以和以太陽能熱栗的形式聯(lián)合運行，兩種形式交替運行可以使土壤溫度得到恢復(fù)，使熱栗機組高效運行。利用太陽能和地?zé)崮艿耐瑫r，并結(jié)合熱管技術(shù)及相變材料的應(yīng)用，為溫室大棚提供能量，保持溫度的恒定，減少波動，盡可能的利用可再生能源，提高機組效率。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2是蓄熱墻體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是土壤埋管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1-太陽能集熱器；；2-保溫水箱;3-復(fù)合相變蓄能墻體;4-墻體熱管;5-集熱器循環(huán)水栗；6-墻體熱管循環(huán)栗；7-地埋管；8-地源地源熱栗主機；9-地源熱栗循環(huán)水栗；10-三通閥；11-分水器:12-集水器；13-風(fēng)機盤管:14-土壤埋管；15-保溫水箱循環(huán)水栗；16-保溫水箱地源熱栗換熱盤管；17-土壤溫度計；18-空氣溫度計；19-自來水進口 ； 20-電加熱；21-三通換向閥；22-北墻;23-太陽能分水器;24-太陽能集水器。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提供的【具體實施方式】詳述如下:
[0019]詳見附圖，本實施例提供了一種復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，包括復(fù)合相變蓄熱墻體3及太陽能集熱器1、地源地源熱栗主機8、熱管、保溫水箱2，所述太陽能集熱器通過保溫水箱與墻體內(nèi)的墻體熱管4連通，通過集熱器循環(huán)水栗5和墻體熱管循環(huán)栗6構(gòu)成了整體太陽能循環(huán)供熱系統(tǒng);所述地源熱栗主機8分別通過三通換向閥21與保溫水箱內(nèi)設(shè)置的地源熱栗換熱盤管16及地埋管7連接，地源熱栗主機通過熱栗循環(huán)水栗9分別與土壤埋管14及風(fēng)機盤管13連接，并構(gòu)成地源熱栗供熱循環(huán)系統(tǒng)。所述土壤埋管及風(fēng)機盤管與地源熱栗主機之間設(shè)置三通閥10、分水器11和集水器12。所述土壤埋管埋在地下50cm處。保溫水箱地源熱栗換熱盤管16與地源地源熱栗主機之間設(shè)置保溫水箱循環(huán)水栗15，保溫水箱上設(shè)有自來水進口 19與生活熱水出口，出口處設(shè)置電加熱20。
[0020]本實用新型的優(yōu)選方案是，所述墻體的北墻22內(nèi)側(cè)設(shè)有復(fù)合相變蓄熱材料層3，所述復(fù)合相變蓄熱材料層內(nèi)設(shè)置墻體熱管4，所述復(fù)合相變蓄熱材料層厚度3-5cm。復(fù)合相變蓄熱材料層能夠?qū)崃窟M行時間和空間上的轉(zhuǎn)移，能夠提高太陽能的利用率。所述復(fù)合相變蓄熱材料層覆蓋的墻體熱管進出口分別與太陽能分水器23和太陽能集水器24連接。
[0021 ] 工作過程
[0022]復(fù)合供熱系統(tǒng)共有兩個循環(huán)回路，包括太陽能循環(huán)供熱系統(tǒng)和地源熱栗供熱循環(huán)系統(tǒng)。其中地源熱栗循環(huán)可以單獨運行，也可以和太陽能組成太陽能熱栗運行。
[0023]冬季白天溫室大棚內(nèi)需要供熱時，太陽能供熱過程為:太陽能集熱器吸收太陽光加熱熱水進入保溫水箱，之后進入鋪設(shè)在復(fù)合相變材料的墻體熱管中，當(dāng)熱水溫度達到相變溫度時，相變材料開始蓄能，同時墻體熱管進行輻射散熱，提高溫室氣溫，溫度降低的循環(huán)水返回保溫水箱，再經(jīng)過循環(huán)水栗進入集熱器，完成太陽能供熱循環(huán)。
[0024]地源熱栗主機供熱循環(huán)中，地源熱栗主機單獨運行時，通過地埋管、地源熱栗主機與風(fēng)機盤管和土壤埋管組成循環(huán)回路，土壤埋管可以控制土壤溫度，風(fēng)機盤管供熱可以作為太陽能供熱的輔助。地源熱栗主機通過保溫水箱內(nèi)設(shè)置的地源熱栗換熱盤管16，與太陽能集熱器組成太陽能熱栗形式運行，關(guān)閉地埋管7。土壤埋管14通過安裝在土壤中的土壤溫度計17用來檢測土壤溫度的加熱情況，土壤溫度如果低于植物根系合適的生長溫度則地源熱栗開啟，對土壤埋管13進行加熱。通過空氣溫度計18檢測溫室大棚的氣溫，如果低于植物合適的生長溫度則地源熱栗開啟，風(fēng)機盤管作為太陽能供熱的輔助熱源開啟加熱。地源熱栗主機單獨運行和以太陽能熱栗的形式運行是交替的，以使土壤溫度得到恢復(fù)。
[0025]冬季夜晚，太陽能不能運行，復(fù)合相變蓄能墻體將白天儲存的熱量釋放出來，墻體熱管也將保溫水箱的熱量釋放出來，如果夜晚土壤溫度和氣溫都還沒達到要求，則開啟地源熱栗，補充熱量。
[0026]夏季時，太陽能產(chǎn)生的熱水供應(yīng)生活熱水，墻體熱管關(guān)閉，地源熱栗主機單獨運行，當(dāng)土壤溫度較高時，地源熱栗主機產(chǎn)生冷水，通過土壤埋管降低土壤溫度，提供合適的生長溫度。
[0027]本系統(tǒng)熱源部分包括太陽能集熱器和地源熱栗機組，其中太陽能集熱器為真空管集熱器，地源熱栗主機可以單獨運行也可以以太陽能熱栗的形式運行。末端散熱裝置包括風(fēng)機盤管，土壤埋管，墻體熱管與復(fù)合相變材料，其中土壤埋管和風(fēng)機盤管作為地源熱栗機組的散熱裝置，墻體熱管和相變材料作為太陽能集熱器的散熱裝置。
[0028]將太陽能和地源熱栗機組作為溫室大棚的熱源，可以將兩者的優(yōu)點相結(jié)合，并且相互補充，當(dāng)以太陽能熱栗形式運行時，對于太陽能集熱器而言，地源熱栗換熱盤管吸熱降低了保溫水箱循環(huán)水的溫度，可以提高集熱器的集熱效率，對于地源熱栗主機而言，換熱盤管代替了地埋管，可以使土壤溫度得到恢復(fù)，也可以提高熱栗機組效率，保證機組運行穩(wěn)定。
[0029]將復(fù)合相變材料和墻體熱管用于溫室墻體中，將白天的太陽能儲存夜間釋放，增加了大棚的蓄熱性，顯著減少了蓄熱時間和太陽能利用率，同時能夠有效的減少夜間溫室的供暖負(fù)荷。
[0030]保溫水箱內(nèi)設(shè)置地源熱栗換熱盤管，當(dāng)?shù)卦礋崂鯁为氝\行一天或幾天之后，土壤溫度變化較大，土壤溫度不能及時恢復(fù)，熱栗機組效率降低，此時將運行模式切換為太陽能熱栗形式，蒸發(fā)器吸收保溫水箱內(nèi)的熱量，提高了蒸發(fā)溫度，熱栗機組性能將會提升，同時保溫水箱的水溫降低也將提高集熱器的集熱效率，也可以使土壤溫度得到恢復(fù)。
[0031 ] 土壤埋管鋪設(shè)于地下50cm處，與地源熱栗機組連接，在冬天能夠提高土壤溫度，夏季能夠降低土壤溫度，且土壤具有很好的蓄能保溫效果，可以減少機組運行時間，減少土壤溫度波動，為植物提供合適的生長溫度。
[0032]復(fù)合相變材料由石蠟、石墨和高密度聚乙烯及其他添加材料復(fù)合而成，該相變材料在宏觀上能夠保持固體狀態(tài)，發(fā)生相變時只是微觀上固一夜變化，無需封裝，發(fā)生相變時體積和結(jié)構(gòu)幾乎不變，且與建筑材料具有很好的親和性。相變溫度為20.3—23.7°C。復(fù)合相變材料在白天能夠?qū)⑻柲芎团飪?nèi)多余的熱量儲存起來，在夜晚溫度降低時釋放出來，實現(xiàn)熱量空間和時間上的轉(zhuǎn)移，節(jié)能效果顯著。
[0033]上述參照實施例對該一種具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚進行的詳細(xì)描述，是說明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個實施例，因此在不脫離本實用新型總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，包括墻體及太陽能集熱器、地源熱栗主機、熱管、保溫水箱，其特征是:所述太陽能集熱器通過保溫水箱與墻體內(nèi)的墻體熱管連通，并通過循環(huán)水栗構(gòu)成太陽能循環(huán)供熱系統(tǒng);所述地源熱栗主機分別與保溫水箱內(nèi)的地源熱栗換熱盤管及熱栗地埋管連接，地源熱栗主機通過地源熱栗循環(huán)水栗分別與土壤埋管及風(fēng)機盤管連接，并構(gòu)成熱栗供熱循環(huán)系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述保溫水箱內(nèi)設(shè)置溫度傳感器和液位傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述墻體的北墻內(nèi)側(cè)設(shè)有復(fù)合相變蓄熱材料層，所述復(fù)合相變蓄熱材料層覆蓋墻體熱管。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述復(fù)合相變蓄熱材料層厚度3-5cm05.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述復(fù)合相變蓄熱材料層覆蓋的墻體熱管進出口分別與太陽能分水器和太陽能集水器連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述土壤埋管及風(fēng)機盤管與地源熱栗主機之間設(shè)置分水器和集水器。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述土壤埋管埋在地下50cm處。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述土壤埋管連接有溫度傳感器，所述墻體上設(shè)置溫度傳感器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有復(fù)合式供熱系統(tǒng)的溫室大棚，其特征是:所述保溫水箱連接有生活熱水管路，生活熱水管路出口連接電加熱。
【文檔編號】A01G9/14GK205491944SQ201620203202
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】李方雪, 楊洪興
【申請人】天津城建大學(xué)