主动式太阳能温室及高效节能运行控制方法技术

本发明专利技术提供一种主动式太阳能温室及高效节能运行控制方法，主动式太阳能温室包括复合式水墙、水屋架、蓄水池、第一潜水泵和第二潜水泵，复合式水墙包括水墙和保温墙板，水屋架搭接在北坡与保温墙板的连接处，水墙的下端适于通过第一供水管道与设置于蓄水池内的第一潜水泵相连通，水墙的上端适于通过第一回水管道与蓄水池相连通，水屋架内置换热通道，换热通道的下端适于通过第二供水管道与设置于蓄水池内的第二潜水泵相连通，换热通道的上端适于通过第二回水管道与蓄水池相连通。具有较高的夜间温度水平，同时还能够改善日间高温情况，为喜温作物在寒冷冬季的生长提供优良的热环境。境。境。

【技术实现步骤摘要】
主动式太阳能温室及高效节能运行控制方法


[0001]本专利技术涉及温室环境工程领域，尤其涉及一种主动式太阳能温室及高效节能运行控制方法。

技术介绍

[0002]日光温室是我国北方地区优良的园艺设施，相比于塑料大棚和玻璃温室，具有显著的节能性，能够在不加温或少加温的条件下，进行严寒地区果蔬的越冬生产。日光温室的蓄放热功能是其主要的节能机制之一。传统日光温室的蓄放热主要是北墙在日间吸收并蓄积室内太阳能热量，并在夜间进行释放，以维持室内夜间温度。但是，受限于墙体材料(砖或夯实土)传热缓慢，北墙难以将日间富余的太阳能热量有效地收集和存储，其蓄热能力还不足以维持理想的夜间温度。另外，这种被动蓄热系统的放热过程不可控，会出现无效加温、热量浪费。目前，室内夜间温度仍普遍偏低，遇到连阴天气时，还可能发生冻害，因此，传统日光温室所具有的热性能还无法可靠地保证喜温作物的越冬生产。此外，其还存在日间气温过高的情况，不利于作物的生长发育。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种主动式太阳能温室，其带有主动式太阳能热量收集和释放功能的水墙结构和水屋架结构，并提出一种高效节能运行控制方法以充分发挥这种新型温室系统的热量管理能力。在该温室内，日间富余的太阳能热量能够被高效收集，并在夜间根据加温需求被合理使用，以此实现室内太阳能的高效利用。与传统日光温室相比，该温室将具有更高的夜间温度水平，同时还能改善传统温室内存在的日间高温情况，从而为喜温作物在寒冷冬季的生长提供更好的热环境。
[0004]本专利技术提供一种主动式太阳能温室，包括复合式水墙、水屋架、蓄水池、第一潜水泵和第二潜水泵，所述复合式水墙包括水墙和保温墙板，所述水屋架搭接在北坡与所述保温墙板的连接处，所述水墙的下端适于通过第一供水管道与设置于所述蓄水池内的所述第一潜水泵相连通，所述水墙的上端适于通过第一回水管道与所述蓄水池相连通，所述水屋架内置换热通道，所述换热通道的下端适于通过第二供水管道与设置于所述蓄水池内的所述第二潜水泵相连通，所述换热通道的上端适于通过第二回水管道与所述蓄水池相连通。
[0005]根据本专利技术提供的一种主动式太阳能温室，所述水墙包括若干中空板太阳能集热器，若干所述中空板太阳能集热器的内部均具有多个并列的水流通道，所述水流通道内采用下供上回的组织方案，且若干所述中空板太阳能集热器之间采用并联的连接方式。
[0006]根据本专利技术提供的一种主动式太阳能温室，所述水屋架包括温室内的所有屋架管组，所述屋架管组包括上弦管和下弦管，所述上弦管和下弦管内部的通道形成所述换热通道，所述换热通道内采用下供上回的水流组织方案，所述上弦管和下弦管的下端相连通且均与所述第二供水管道相连通，所述上弦管和下弦管的上端相连通且均与所述第二回水管道相连通，所述屋架管组之间采用并联的连接方式。
[0007]根据本专利技术提供的一种主动式太阳能温室，还包括自动化控制设备、水温传感器、水墙模面装置、水墙模面温度传感器、水屋架模面装置和水屋架模面温度传感器，所述水温传感器用于监测所述蓄水池内的水温，所述水墙模面装置安装于所述保温墙板上，所述水墙模面装置与所述中空板太阳能集热器采用同种材料制成，所述水墙模面温度传感器用于监测所述水墙模面装置的表面综合温度，所述温室在与所述水屋架相适配的位置设置水屋架模面装置，所述水屋架模面装置与所述水屋架采用同种材料制成，所述水屋架模面温度传感器用于监测所述水屋架模面装置的表面综合温度，所述自动化控制设备分别与水温传感器、水墙模面温度传感器、水屋架模面温度传感器、第一潜水泵和第二潜水泵电连接。
[0008]根据本专利技术提供的一种主动式太阳能温室，所述中空板太阳能集热器和所述水墙模面装置的朝阳面均涂覆深色涂料层，所述中空板太阳能集热器和水墙模面装置的背阴面均设置保温板，所述水屋架和所述水屋架模面装置的表面均涂覆深色涂料层。
[0009]本专利技术还提供一种温室高效节能运行控制方法，应用于前述的主动式太阳能温室，所述运行控制方法包括日间的集热运行控制和夜间的放热运行控制。
[0010]根据本专利技术提供的一种温室高效节能运行控制方法，所述日间的集热运行控制方法包括利用所述水墙模面装置的表面综合温度与所述蓄水池内水温之间的差值控制所述水墙的集热运行；利用所述水屋架模面装置的表面综合温度与所述蓄水池内水温之间的差值控制所述水屋架的集热运行。
[0011]根据本专利技术提供的一种温室高效节能运行控制方法，所述夜间的放热运行控制方法包括利用所述水墙模面装置的表面综合温度及所述水墙模面装置的表面综合温度与所述蓄水池内水温之间的差值控制所述水墙和所述水屋架的放热运行。
[0012]根据本专利技术提供的一种温室高效节能运行控制方法，所述夜间的放热运行控制方法还包括设置所述水墙和所述水屋架的放热加温运行条件，其中，所述水墙的放热加温启动值大于所述水屋架的放热加温启动值。
[0013]根据本专利技术提供的一种温室高效节能运行控制方法，所述夜间的放热运行控制方法基于前半夜的促进作物同化产物运转的温度需求值和后半夜的抑制作物呼吸的温度需求值，所述促进作物同化产物运转的温度需求值大于所述抑制作物呼吸的温度需求值。
[0014]本专利技术提供的主动式太阳能温室及高效节能运行控制方法，通过水循环方式利用水墙和水屋架在日间进行太阳能热量的主动收集，如此可以对进入温室的太阳能热量进行高效利用，并将收集的热量储存到蓄水池内的水体中，同时，上述两种太阳能集热器还通过在日间将温室内最热区域的热量带走，使温室能够在日间进行很好地调温，并且具有更好的温度均匀性。而在夜间温室内气温下降后，根据作物生长的温度需求，利用蓄水池内的热水通过水墙和水屋架主动对温室内部加热升温，可以很好地实现夜间的温度进行调节，同时节约能源。
[0015]所提出的主动式太阳能温室是一种具有主动式太阳能热量收集、转移、存储和释放功能的日光温室，与传统被动式日光温室相比，能够实现对温室内太阳能的主动、高效利用，拥有更良好的昼夜间温度环境，为喜温作物在寒冷冬季的生长提供优良的热舒适性。
[0016]所提出的主动式太阳能温室，建造费用较低，与传统日光温室相比，仅增加水墙、水墙和水屋架的连接管道、蓄水池、水泵、自动化控制设备等部分。主动式太阳温室的冬季生产不需要消耗巨量的能源进行温室加热，仅需在第一潜水泵和第二潜水泵的运行上消耗
少量电能即可实现升温，极大地减少了温室生产的化石能源消耗和碳足迹。另外，主动式太阳能温室的北墙是一种由水墙和保温墙板构造而成的复合式墙体，与传统日光温室北墙相比，具有更好的热性能，这是由于水墙具有更好的收集与使用太阳能的能力。这种新型复合墙体是一种更理想的外保温内蓄热的复合墙体结构。这种轻简装配式墙体结构还极大地降低了北墙厚度，节约了土地面积，同时降低了建造成本。显然，这种墙体结构是传统的厚重北墙(砖墙或土墙等)的一种理想替代结构。由以上分析可知，这种温室不仅具有显著的经济节能性能，还对环境保护具有重要的意义。
[0017]水墙和水屋架采用的运行控制方法在日本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动式太阳能温室，其特征在于，包括复合式水墙、水屋架、蓄水池、第一潜水泵和第二潜水泵，所述复合式水墙包括水墙和保温墙板，所述水屋架搭接在北坡与所述保温墙板的连接处，所述水墙的下端适于通过第一供水管道与设置于所述蓄水池内的所述第一潜水泵相连通，所述水墙的上端适于通过第一回水管道与所述蓄水池相连通，所述水屋架内置换热通道，所述换热通道的下端适于通过第二供水管道与设置于所述蓄水池内的所述第二潜水泵相连通，所述换热通道的上端适于通过第二回水管道与所述蓄水池相连通。2.根据权利要求1所述的主动式太阳能温室，其特征在于，所述水墙包括若干中空板太阳能集热器，若干所述中空板太阳能集热器的内部均具有多个并列的水流通道，所述水流通道内采用下供上回的组织方案，且若干所述中空板太阳能集热器之间采用并联的连接方式。3.根据权利要求2所述的主动式太阳能温室，其特征在于，所述水屋架包括温室内的所有屋架管组，所述屋架管组包括上弦管和下弦管，所述上弦管和下弦管内部的通道形成所述换热通道，所述换热通道内采用下供上回的水流组织方案，所述上弦管和下弦管的下端相连通且均与所述第二供水管道相连通，所述上弦管和下弦管的上端相连通且均与所述第二回水管道相连通，所述屋架管组之间采用并联的连接方式。4.根据权利要求2或3所述的主动式太阳能温室，其特征在于，还包括自动化控制设备、水温传感器、水墙模面装置、水墙模面温度传感器、水屋架模面装置和水屋架模面温度传感器，所述水温传感器用于监测所述蓄水池内的水温，所述水墙模面装置安装于所述保温墙板上，所述水墙模面装置与所述中空板太阳能集热器采用同种材料制成，所述水墙模面温度传感器用于监测所述水墙模面装置的表面综合温度，所述温室在与所述水屋架相适配的位置设置水屋架模面装置，所述水屋架模面装置与所述水屋架采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义，徐微微，马承伟，程瑞锋，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：