太陽能蓄熱大棚及其建造方法
2023-05-22 06:38:11 1
專利名稱:太陽能蓄熱大棚及其建造方法
技術領域：
本發明涉及植物栽培溫室大棚領域，具體說是一種太陽能蓄熱大棚及其建造方法。本發明主要適用於在立體空間內，充分利用太陽能蓄熱並採用無土栽培技術，分層種植多種不同株高的作物。
背景技術：
設施農業是一個國家農業整體水平的標誌，是當今世界最具活力的產業之一。截止到2003年底，設施栽培面積已經突破200萬公頃，成為了世界上最大的設施栽培生產國。溫室的主要用途是在非栽培季節生產農產品，為了得到最佳的室內條件，溫室必須配備合適的增溫和降溫系統，以適應室外的極端氣候變化，尤其是寒冷的冬季夜晚和炎熱的夏季白天。我國大陸性季風型氣候顯著，許多地區冬季嚴寒，夏季酷熱，氣候季節性變化差異明顯。不利的氣候條件，使我國溫室在建設和運行過程中普遍存在著冬季能耗大和夏季的通風降溫困難等問題。據有關資料統計，我國現代化連棟溫室冬季加溫和夏季降溫的能耗佔全年運行成本的40% 60%，運行成本偏高是我國現代化連棟溫室所面臨的普遍問題。
常規日光溫室土地利用率低，只利用一層土壤種植，溫室陰影不能利用或極少利用，受陰影部分影響，溫室行間距在十米或十米以上導致大量土地浪費，溫室內立體種植受制於光照影響，有效種植面積較小；連續作業效率低，由於溫室大棚自身結構的限制，蓄熱體面積小，蓄熱效果差；大棚內的土壤肥力得不到及時有效的補充，連續作業時，蔬菜的產量和質量都會降低，並且容易隨著土壤傳播病蟲害。為了提高蔬菜的產量和品質，目前的有機蔬菜栽培方法用水、用肥量比較大，不僅汙染周邊環境，更重要的是提高了蔬菜成本。
針對上述問題，曾設計出如專利公開號為CN 201733671 U的一種高透光、高保溫、高穩定性、高抗壓性的「球形溫室大棚」。但其仍存在以下缺點:適用範圍窄，不能在屋頂、公園、路旁、禿山 石嶺、沼澤沙漠等地方建造，光照面積小，土地有效使用面積低；不能在棚內種植高株植物，如樹苗，甘蔗等高株經濟作物；大棚內空間狹小，無法實現全機械自動化耕種作物、採收費時費力；大棚密封性差，易遭病蟲害；保溫能力差，熱量流失速度快，寒冷的冬季還需額外加熱，耗能高；無法實現蓄熱儲能，晝夜溫差波動大；大棚通風性差，夏季溫度過高時難以有效降溫；傳統的鋼架結構，防風、防雨雪能力差，不抗震。綜合以上缺點，亟需運用現代建築學、人工自動化控制學、物理學、新材料學、園藝學、空氣淨化學等集眾多科學發展的綜合科學新技術，充分利用陽光、風等自然資源為人們提供一種現代化溫室大棚。
發明內容
本發明的目的是提供一種太陽能蓄熱大棚及其建造方法。解決了現有球形溫室大棚適用範圍窄，光照面積小，土地有效使用面積低，密封性差，保溫性差，大風易吹毀，積雪易坍塌，抗震能力差等問題。具有智能化控制，建造成本低，土地利用率高等優點。
本發明的目的是這樣實現的:它包括球形框架，球形框架外設有透光保溫層，其技術要點是:所述球形框架由若干多邊形框架組合而成，環繞球形框架底部包圍有一圈相變蓄熱牆板，相變蓄熱牆板的高度為1.5^2.0m，相變蓄熱牆板與球形框架之間設有生活空間，各弧形結構單元外分別設有內、外透光保溫層，兩透光保溫層之間填充有透明泡沫蓄熱層；內、外透光保溫層由透明PVC材料製成，內、外透光保溫層之間設有相交於球形框架頂部的縱梁，縱梁將內、外透光保溫層等分成4 16個弧形結構單元；弧形結構單元底部設有與帶有加壓泵的發泡機相連通的管道；球形框架內的豎直方向上通過若干網狀層板分隔成多層種植區，各層種植區域採用無土種植；
蓄熱大棚基層採用改良土壤，改良土壤由下述重量份配比的組分組成:草炭土 4(T45重量份、草木灰15 25重量份、氫氧化鈣5 15重量份、鐵粉f 5重量份、澱粉5 10重量份、纖維型發酵粉(Tl重量份、四硼酸鈉(T0.05重量份、肥田粉或鳥糞1(T20重量份、高錳酸鉀(Tl重量份；大棚中部設有通向各層種植區的通道，通道內設有電梯或旋轉樓梯；太陽能蓄熱大棚內設有與控制中心相連的排風機、負離子發生器、溫控設備、調溼設備及CO2濃度調節裝置。
—種太陽能蓄熱大棚的建造方法，其技術要點是，包括以下步驟:
(1)建造由多邊形框架組合而成的球形框架，根據球形框架結構，將一圈相變蓄熱牆板安裝在球形框架底部外圍；
(2)在球形框架外固定內、外透光保溫層，固定外透光保溫層之前在內透光保溫層外固定相交於球形框架頂部的縱梁，將內、外透光保溫層等分成4 16個弧形結構單元，在內、夕卜透光保溫層之間通過發泡機填充透明泡沫蓄熱層；
(3)在太陽能蓄熱大棚內安裝層板，在大棚中部建造貫穿各層的通道，在通道內建造旋轉樓梯或電梯，在大棚內安裝溫控設備、調溼設備、CO2濃度調節裝置、負離子發生器，並與控制中心相連，在 各層層板上鋪設培養基質。
所述透明泡沫蓄熱層由下述重量份配比的組分組成，a -稀機膨化劑(AEO) 10^20重量份、羥乙基纖維素1(T20重量份、十二烷基磺酸鈉5 10重量份、硬質酸鈉2.5飛重量份、水4(T60重量份。
本發明的優點及有益效果是:球形框架由若干多邊形框架組合而成，球形大棚所需建材更少，有效降低了建造成本，具有極為強大的穩固性與整體張力特性，鋼材可回收再利用。能夠起到減小風阻及雨雪的負壓作用，積雪迅速滑脫，減少承重負載，實現有效抗震。環繞球形框架底部包圍有一圈相變蓄熱牆板，輕相變蓄熱牆板利用各種石粉、工業礦渣、尾礦砂、廢渣、粉煤灰、河沙、建築垃圾等任一種無機廢料資源為主料。由於成型的產品內含有大量的不相通的小氣泡，使得產品不僅質輕價廉，而且還具有良好的保溫和隔音效果。發泡過程免燒免蒸，節能降耗；常溫化學發泡，工藝簡單，生產過程中不產生廢水、廢氣，綠色環保，保護耕地，減輕甚至消除工業廢渣對環境的汙染，變廢為寶。廢渣廢料利用率高達70%，是一種理想的集節能、節土、環保綜合利用於一體的新型輕體牆體保溫材料。
相變蓄熱牆板與球形框架之間設有生活空間，生活空間內冬暖夏涼，可用於辦公、養殖、居住、監控室等，使用方便。球形框架外設有內、外透光保溫層，兩透光保溫層之間填充有透明泡沫蓄熱層，充分利用太陽光輻射熱和光照時間，蓄熱相變材料物化性能穩定，無任何過冷和相分離現象。發泡泡沫透光性強，不影響採光，白天充分吸收並蓄積照射在蓄熱材料上的太陽熱能，夜間再將蓄積的熱量釋放出來，以改善溫室的熱環境。內、外透光保溫層由透明PVC材料製成，生產成本低，透光保溫效果好。
球形框架內的豎直方向上通過若干網狀層板分隔成多層種植區，各層種植區域採用無土種植，在舉架高的種植層種植高株的樹苗，充分利用球體內的多層空間。每層作物間隔種植，避免上層影響下層採光，曲面(球面)結構無背光和陰角，可達到數倍於傳統單層大棚耕作的生產效率。將已成熟的無土種植技術或改良土壤技術應用於大棚內作物種植，廣泛用於花卉、蔬菜、樹木等植物的種植。實現農業工廠化生產、機械化操作，定時施肥澆水，節省了大量人力成本，智能化管理提高生產效益和蔬菜的質量。將立體耕作技術、有機可持續循環共生技術、物理防病與促生技術、計算機自動控制技術等新型技術與農業模式進行集成創新，兼具觀賞性和生產性，是一種現代化、集約化的植物工廠。可建在城市或郊區任何不可耕作的地域上，如屋頂、公園、路旁、禿山石嶺、沼澤沙漠。獨特的球形建造結構，創造出立體空間，使得利用率達到同等面積溫室的6 7倍，可以實現空間最優化、產量最大化。
大棚中部設有通向各層種植區的通道，通道內設有電梯或旋轉樓梯，工作人員可隨時查看棚內作物的生長情況或者在棚內設置監控設備，達到實時監控的目的。
蓄熱大棚基層採用改良土壤，太陽能蓄熱大棚內設有與控制中心相連的排風機、負離子發生器、溫控設備、調溼設備及CO2濃度調節裝置。同時在大棚內設置通風系統，夏季大棚內溫度過高超過設定溫度時,風機將多餘熱量排到大棚外,保持棚內溫度,滿足植物的光合作用所需C02。促進蚯蚓的增殖，增加有機肥料、長效肥料補充了 N、P、K及微量元素B、Mn促進植物生長。大棚內採用負離子發生器進行消毒滅菌，淨化空氣，採用主動或被動式地下或地面水循環，以保證大棚蓄熱保溫效果。各層的溫、溼度及CO2濃度可分別設定，並實現智能化控制，利於不同作物生長，提高生產效益優化農產品質量。
圖1為本發明的主視結構示意圖； 圖2為圖1的俯視結構7]^意圖；
圖3為圖1的其中一層的隔板機構示意圖。
附圖符號說明:1內透光保溫層、2網狀層板、3透明泡沫蓄熱層、4外透光保溫層、5生活空間、6相變蓄熱牆板、7基層土壤、8通道、9弧形結構單元。
下面結合附圖並通過實施例對本發明作進一步詳細說明，但下述的實施例僅僅是本發明其中的例子而已，並不代表本發明所限定的權力保護範圍，本發明的權利保護範圍以權利要求
書為準。
具體實施方式
實施例1
如圖f圖3所示的本發明的一種太陽能蓄熱大棚，包括球形框架，球形框架外設有透光保溫層等部件。由螺栓球與鋼管形成的若干多邊形框架結構(如三角形、五邊形、六邊形，優選利用三角形的穩固效應原理，大棚骨架每個部位由三角形鋼管構件組成，結構極為穩定。)組成球形框架，環繞球形框架底部包圍有一圈相變蓄熱牆板6，相變蓄熱牆板的高度為1.5m，相變蓄熱牆板6與球形框架之間設有生活空間5 (可搭建成三角形或梯形結構)。各弧形結構單元外分別設有內、外透光保溫層1、4，兩透光保溫層之間填充有透明泡沫蓄熱層3。內、外透光保溫層1、4由透明PVC材料製成，內、外透光保溫層1、4之間設有相交於球形框架頂部的縱梁，縱梁將內、外透光保溫層等分成12個弧形結構單元(縱梁如若干地球的經線將地球等分，也可根據球形框架大小適當增減縱梁數量，在滿足球形框架穩定性的同時節約建造材料)。弧形結構單元底部設有與帶有加壓泵的發泡機相連通的管道，發泡機定期向各個弧形結構單元內填充透明泡沫，泡沫能同時起到蓄熱與支撐透光保溫層(PVC塑料膜)的作用。球形框架內的豎直方向上通過若干網狀層板分隔成多層種植區，各層種植區域採用無土種植。蓄熱大棚基層土壤7採用改良土壤，改良土壤由下述組分組成:草炭土40kg、草木灰15kg、氫氧化I丐5kg、鐵粉1kg、澱粉5kg、肥田粉或鳥糞10kg。大棚中部設有通向各層種植區的通道，通道8內設有電梯或旋轉樓梯。太陽能蓄熱大棚內設有與控制中心相連的排風機、負離子發生器、溫控設備、調溼設備及CO2濃度調節裝置。
球形大棚內自下而上因光照強度不同，而自然形成溫度區間不同的多層結構，其溫度逐漸上升。若採用三層結構，則其基層溫度可達16 18°C，外層溫度可達18 25°C，最頂層可達25 40°C。由此形成多季節的梯度溫度，並可根據需要建設不同的層高，進而種植所需生長條件不同的多種植物。如可在最頂層的高溫環境種植花卉等植物，在中層種植水果，最底層種植蔬菜。
各層層板採用網狀結構，在各層採用無土栽培種植，並採用自動化噴淋系統，提高了種植效率與農作物質量。在球形大棚基層的最外側，緊貼球形框架結構建造一圈相變蓄熱牆板，在相變蓄熱牆板與球形框架之間形成可供辦公、居住的生活空間，空間內溫度可根據實際需要通過風機調整溫度，因此可在該生活空間內設置魚池，魚池內可養殖對生長環境要求叫為嚴格的熱帶魚等。
上述太陽能蓄熱大棚的建造方法，包括以下步驟:
(I)建造由多邊形框架組合而成的球形框架，根據球形框架結構，將一圈相變蓄熱牆板6安裝在球形框架底部外圍 。
( 2)在球形框架外固定內、外透光保溫層1、4，在球形框架外固定內、外透光保溫層，固定外透光保溫層之前在內透光保溫層外固定相交於球形框架頂部的縱梁，將內、外透光保溫層1、4等分成12個弧形結構單元，在內、外透光保溫層1、4之間通過發泡機填充透明泡沫蓄熱層3，透明泡沫蓄熱層由下述組分組成，a -稀機膨化劑(AEO) 10kg、羥乙基纖維素10kg、十二燒基磺酸鈉5kg、硬質酸鈉2.5kg、水40kg。
(3)在太陽能蓄熱大棚內安裝層板，在大棚中部建造貫穿各層的通道，在通道內建造旋轉樓梯或電梯，在大棚內安裝溫控設備、調溼設備、CO2濃度調節裝置、負離子發生器，並與控制中心相連，在各層層板上鋪設培養基質。
(4)在生活空間內建造熱帶魚養殖池。
實施例2
其他結構相同，改良土壤由下述組分組成:草炭土 45kg、草木灰25 kg、氫氧化鈣15 kg、鐵粉5 kg、澱粉10 kg、纖維型發酵粉I kg、四硼酸鈉0.05 kg、肥田粉或鳥糞20kg、高猛酸鉀I kg。
透明泡沫蓄熱層由下述組分組成，a-稀機膨化劑(AEO) 20kg、羥乙基纖維素20kg、十二燒基磺酸鈉10kg、硬質酸鈉5kg、水60kg。
實施例3其他結構相同，改良土壤由下述組分組成:草炭土 42kg、草木灰20kg、氫氧化鈣10kg、鐵粉3kg、澱粉7kg、纖維型發酵粉0.5kg、四硼酸鈉0.03 kg、肥田粉或鳥糞15kg、高錳酸鉀
0.5 kgo
透明泡沫蓄熱層由下述組分組成，a-稀機膨化劑(AEO) 15kg、羥乙基纖維素15kg、十二燒基 磺酸鈉7kg、硬質酸鈉4kg、水50kg。
權利要求
1.一種太陽能蓄熱大棚，它包括球形框架，球形框架外設有透光保溫層，其特徵在於所述球形框架由若干多邊形框架組合而成，環繞球形框架底部包圍有一圈相變蓄熱牆板，相變蓄熱牆板的高度為I. 5^2. Om，相變蓄熱牆板與球形框架之間設有生活空間，各弧形結構單元外分別設有內、外透光保溫層，兩透光保溫層之間填充有透明泡沫蓄熱層；內、外透光保溫層由透明PVC材料製成，內、外透光保溫層之間設有相交於球形框架頂部的縱梁，縱梁將內、外透光保溫層等分成4 16個弧形結構單元；弧形結構單元底部設有與帶有加壓泵的發泡機相連通的管道；球形框架內的豎直方向上通過若干網狀層板分隔成多層種植區，各層種植區域採用無土種植； 蓄熱大棚基層採用改良土壤，改良土壤由下述重量份配比的組分組成草炭土 4(T45重量份、草木灰15 25重量份、氫氧化鈣5 15重量份、鐵粉f 5重量份、澱粉5 10重量份、纖維型發酵粉(Tl重量份、四硼酸鈉(TO. 05重量份、肥田粉或鳥糞1(T20重量份、高錳酸鉀(Tl重量份；大棚中部設有通向各層種植區的通道，通道內設有電梯或旋轉樓梯；太陽能蓄熱大棚內設有與控制中心相連的排風機、負離子發生器、溫控設備、調溼設備及CO2濃度調節裝置。
2.根據權利要求
I所述的太陽能蓄熱大棚，其特徵在於所述透明泡沫蓄熱層由下述重量份配比的組分組成，a -稀機膨化劑(AE0)1(T20重量份、羥乙基纖維素1(T20重量份、十二烷基磺酸鈉5 10重量份、硬質酸鈉2. 5飛重量份、水4(T60重量份。
3.—種權利要求
I所述太陽能蓄熱大棚的建造方法，其特徵在於，包括以下步驟 (1)建造由多邊形框架組合而成的球形框架，根據球形框架結構，將一圈相變蓄熱牆板安裝在球形框架底部外圍； (2)在球形框架外固定內、外透光保溫層，固定外透光保溫層之前在內透光保溫層外固定相交於球形框架頂部的縱梁，將內、外透光保溫層等分成4 16個弧形結構單元，在內、夕卜透光保溫層之間通過發泡機填充透明泡沫蓄熱層； (3)在太陽能蓄熱大棚內安裝層板，在大棚中部建造貫穿各層的通道，在通道內建造旋轉樓梯或電梯，在大棚內安裝溫控設備、調溼設備、CO2濃度調節裝置、負離子發生器，並與控制中心相連，在各層層板上鋪設培養基質。
4.根據權利要求
3所述的太陽能蓄熱大棚的建造方法，其特徵在於所述透明泡沫蓄熱層由下述重量份配比的組分組成，a-稀機膨化劑(AEO) 1(T20重量份、羥乙基纖維素·10^20重量份、十二烷基磺酸鈉5 10重量份、硬質酸鈉2. 5飛重量份、水4(T60重量份。
專利摘要
一種太陽能蓄熱大棚，解決了現有球形溫室大棚適用範圍窄，光照面積小，土地有效使用面積低，密封性差，保溫性差，大風易吹毀，積雪易坍塌，抗震能力差等問題，它包括球形框架，球形框架外設有透光保溫層，其技術要點是所述球形框架由若干多邊形框架組合而成，環繞球形框架底部包圍有一圈相變蓄熱牆板，相變蓄熱牆板與球形框架之間設有生活空間；球形框架外設有內、外透光保溫層，兩透光保溫層之間填充有透明泡沫蓄熱層；內、外透光保溫層由透明PVC材料製成；球形框架內的豎直方向上通過若干網狀層板分隔成多層種植區，各層種植區域採用無土種植。具有智能化控制，建造成本低，土地利用率高等優點。
文檔編號A01G9/14GKCN103250598SQ201310186900
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月20日
發明者劉磊, 劉立志, 張偉, 劉麗華, 張繼平 申請人:劉立志導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan