一種溫室集蓄熱系統及其運行方法與流程

2023-11-06 20:36:32 2

本發明屬於溫室太陽能高效利用領域，涉及一種溫室集蓄熱系統及其運行方法。

背景技術：

為保證作物的正常生產，寒冷天氣在廣大地區進行農業生產時需對溫室進行輔助供暖，目前燃煤供熱系統(cfhs，coalfiredheatingsystem)和天然氣供熱系統(gfhs，gasfiredheatingsystem)是各國溫室的主要供暖方式。由於溫室設施內空間大、保溫性較差等原因導致溫室供暖耗能巨大。針對溫室冬季夜間氣溫較低的問題，多年來，國內眾多學者圍繞如何提高溫室對太陽能的利用，提高蓄、放熱能力開展了大量研究。總體而言，大部分研究均是從增強土壤或牆體蓄熱能力的思路出發。但這種被動的蓄、放熱方式，其蓄放熱能力的提升比較有限，夜間低溫尤其是下半夜低溫問題仍沒有徹底解決。近年來，將白晝過餘的太陽能以各種方式存儲下來成為溫室系統研究的新方向，例如塑料大棚中採用的地中熱交換系統、溫室中使用的能將熱量存儲在水箱和淺層土壤的聚烯烷樹脂材料太陽能集熱器、小型溫室中使用的外置式的太陽能熱水系統等，這些系統都能夠在夜間溫度較低時主動釋放能量到溫室中，逐漸成為溫室領域研究熱點。

對於當前的研究，中國專利cn106105905a公開了一種曲面涅爾透鏡聚光與設施農業結合的太陽能集熱系統。該系統利用整體滑移式聚光器與設施農業溫室相結合，能將太陽光高度聚集，實現太陽能和農業種植技術互相補足利用。但該系統過於複雜，無法大面積推廣。中國專利cn104838924a公開了一種溫室大棚太陽能空氣集熱儲熱循環系統。該系統在溫室大棚內地下鋪一層隔熱保溫板，四周折起到地面，形成整體槽型，然後在隔熱保溫板上埋設集熱導熱管，將太陽能空氣集熱器的熱量通過風機、風機管道、導風管送到地下集熱管傳給土壤層集熱，夜間太陽能空氣集熱儲熱循環系統給地上棚內加溫，該系統充分利用了太陽能，減少熱量損失。

本發明主要針對溫室在寒冷季節晴朗天氣時，白天室內溫度常常高於植物適宜生長的溫度，而夜晚的溫度又往往偏低的現象，在前人研究的基礎上，提出了一種溫室集蓄熱系統，該系統創造性地將「表冷器」轉變為集熱器，把白天溫室內的高溫空氣中的熱量儲存到水中，實現熱量在時間、空間上的轉移，提高太陽能的利用率，解決了冬季夜間溫室溫度過低影響作物正常生長的問題。

技術實現要素：

一種溫室集蓄熱系統，包括以下部分：作為集熱器的「表冷器」1、空氣循環風機2、水泵3、管路4、儲熱水池5和控制系統6；

所述儲熱水池5位於溫室的地平面以下，水泵3連接供水管路4的一端，供水管路4的另一端與表冷器1的進水端連接，回水管路4與表冷器1的出水端連接，另一端伸入儲熱水池5中，空氣循環風機2安裝在表冷器1的側面，向表冷器送風。

所述控制系統6主要由氣溫傳感器、水溫傳感器和控制器等構成。

所述表冷器1安裝在溫室室內空間的高處位置，因為高處空氣的溫度較高，不妨礙溫室內作物的生長和工作人員的活動。

本發明溫室集蓄熱系統的運行方法如下：

(1)白天，當控制系統中的傳感器檢測到溫室內的氣溫和儲熱水池中水溫的差值高於設定值時，水泵和空氣循環風機同時開啟，此時，溫室內的高溫空氣在循環風機的作用下，將熱量傳遞到「表冷器」的管路表面，使「表冷器」管路的溫度升高；同時水泵使低溫水流入到「表冷器」管路中，利用「表冷器」巨大的比表面積將熱量迅速傳遞到水中；這樣，就通過水的循環將溫室內空氣冗餘的熱能儲存在了儲熱水池的水中，實現了熱能的空間位置上的轉移；

(2)當控制系統中的傳感器檢測到溫室內的氣溫與水溫的差值低於設定值時，關閉循環風機和水泵，集蓄熱過程停止。

同目前現有的集蓄熱系統相比本發明的有益效果如下：

1.系統結構簡單，成本低，安裝方便，運行可靠，可以在新建或原有溫室內安裝。

2.通過使用該系統，在儲存太陽能的同時，溫室內部因氣溫的降低而使得相對溼度得到了提高，更有利於植物的生長。

附圖說明

圖1：一種溫室集蓄熱系統的正視圖。

其中，1-表冷器、2-空氣循環風機、3-水泵、4-管路、5-儲熱水池、6-控制系統。

具體實施方式

本發明提供了一種太陽能高效利用領域的溫室集蓄熱系統，下面結合附圖和實施例對本發明的具體實施方式作進一步的說明。

如圖1所示，本發明所述的一種溫室集蓄熱系統，主要包括：「表冷器」1、空氣循環風機2、水泵3、管路4、儲熱水池5和控制系統6。

試驗日光溫室的長度為60米，跨度為10米，脊高4米。

在日光溫室的角落建一儲熱水池5，儲熱水池5在日光溫室的地面以下，儲熱水池5的容積為10立方米。水泵3放置在水池內，將水泵3出水口連接供水管路4的一端；供水管路4的另一端與表冷器1的進水端連接；回水管路4與表冷器1的出水端連接，另一端伸入蓄水池5中。空氣循環風機2安裝在表冷器1的側面，向表冷器送風。

控制系統6主要由氣溫傳感器、水溫傳感器和控制器等構成。

一般地，表冷器1安裝在日光溫室室內空間的高處位置，如屋脊下方或後坡處，高處空氣的溫度較高，不妨礙溫室內作物的生長和工作人員的活動。

該溫室集蓄熱系統的運行方法如下：

(1)白天，當控制系統中的傳感器檢測到溫室內的氣溫和儲熱水池中水溫的差值高於設定值時，水泵和空氣循環風機同時開啟；一方面，溫室內的高溫空氣在循環風機的作用下，將熱量傳遞到「表冷器」的管路表面，使「表冷器」管路的溫度升高；另一方面，在水泵作用下，低溫的水流入到「表冷器」管路中，利用「表冷器」巨大的比表面積將熱量迅速傳遞到水中；這樣，就通過水的循環將溫室內空氣冗餘的熱能儲存在了儲熱水池的水中，實現了熱能的空間位置上的轉移。

(2)當控制系統中的傳感器檢測到溫室內的氣溫與水溫的差值低於設定值時，關閉循環風機和水泵，集蓄熱過程停止。

(3)通常，日光溫室需要在11月份至翌年4月份以及特殊天氣下進行加溫，因此，本系統主要在11月至翌年4月運行。

實施效果：溫室內不同氣溫、水溫和不同的水流量下本發明的集熱效果如表1所示：

表1