大棚土壤跨季度储供热系统及太阳能光热储能供热温室技术方案

本实用新型专利技术提供了一种大棚土壤跨季度储供热系统及太阳能光热储能供热温室，涉及温室大棚技术领域，解决了现有技术中的太阳能的间歇性短缺问题、大棚内使用的供暖方式制热时会消耗大量的能源，无法满足作物生长所需的地温要求的问题。该系统包括跨季度储热单元、太阳能集热单元以及空气循环控制单元，跨季度储热单元，设置于大棚土壤层内，用于跨季度储存热量，以便与大棚土壤层内的土壤进行热交换；太阳能集热单元，设置于大棚外部，用于将太阳能转化为热能，太阳能集热单元与跨季度储热单元相连接形成换热循环回路，以便于跨季度储热单元将热量储存于土壤层内部，供作物生长所需；空气循环控制单元，设置于大棚侧墙上，用于控制换热循环回路。制换热循环回路。制换热循环回路。

【技术实现步骤摘要】
大棚土壤跨季度储供热系统及太阳能光热储能供热温室


[0001]本技术涉及温室大棚
，尤其是涉及一种大棚土壤跨季度储供热系统及太阳能光热储能供热温室。

技术介绍

[0002]设施农业生产作为现代农业生产的一项重要组成部分，在实际操作过程中通常采用设施内的环境温度、湿度、光照、CO2等影响作物生长的要素数据采集系统来对农作物进行控制从而实现连续生产的方式。
[0003]温室大棚是一种重要的农业设施，其主要作用是在反季节的冬季或春秋为农作物提供一个温度、湿度适宜的生长环境，提高农作物的产量或品质，使人们在反季节也能吃到新鲜蔬菜。
[0004]目前中国温室大棚以传统塑料薄膜拱棚为主，虽然在一定程度上增强农业抗风险能力，提高种植效率，增加了农户的收入，但是其蓄热和保温性能不佳。在我国大部分地区的冬季以及秋冬和冬春之交，气候寒冷且昼夜温差较大。在寒冷冬季，特别是在连续降雪和极端寒冷的天气条件下，传统设施农业的土壤温度变化受到棚内空气温度和环境温度双重影响，很易造成冻害、冷害甚至农作物植株枯死、冻死等现象，给设施农业种植带来风险。
[0005]我国北方地区冬季寒冷而漫长，太阳能的辐射强度较弱，夏季太阳能的辐射强度较强，存在太阳能的间歇性短缺问题。为保证冬季大棚种植的作物的有效生长，需要在大棚内部添加制热设备进行制热，而在制热的过程中会消耗大量的化石能源，不仅运行成本和维护费用高，而且会导致大量的碳排放，进而对环境造成污染。目前传统的制热设备主要提高了设施农业棚内的空气温度，随着温度的升高，空气密度减小，主要聚集于设施农业的上半部空间，伴随设施农业除湿和通风作业而散失到环境中，造成热量的损失和系统热效率的降低。而设施农业内种植的作物除了需要适宜的气温，更重要的需要适宜的种植土壤温度。
[0006]人们提出了各种解决方案，例如，专利号为201820296772.8提出了及一种太阳热地热互补能源设施农业大棚，包括若干温室大棚，在温室大棚间内安装有水力模块和水源热泵机组，通过直接太阳光热和电驱动水/地源热泵等自然清洁可再生能源，利用布置在大棚管沟内的管群完成冷热量的输配，全天候地满足大棚的能源需求。通过散热器、水环热泵、屋顶喷淋装置及地埋热管等设备调节大棚室内温度，能够为大棚内的种植物提供适宜的生长环境。
[0007]上述方案虽然在一定程度上解决了传统大棚能耗大，不够环保的问题，然而上述农业大棚在使用的过程中，如遇到连续阴霾天气会影响大棚的储供热效果，且该方案没有考虑到作物生长所需地温的需求，同时存在着初期设备投资大，后期运行成本高等问题。
[0008]为解决当冬季使用大棚进行种植时，夜间棚内的温度骤然下降，会影响种植作物的生长周期或者是使作物受到严重的冻害，以及冬季气温低与植物生长慢的矛盾，就需要给大棚进行供暖，然而在给大棚进行供暖的过程中，传统的供暖方式不仅无法满足作物种
植土壤的温度需求还会对空气造成污染，而利用清洁能源供暖，存在初期设备投资大，后期运行成本高，并且也是无法满足作物生长所需的地温要求，不适合在传统农业大棚上改造等诸多问题。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，为了解决现有技术中存在的太阳能的间歇性短缺问题、大棚内使用的供暖方式制热时会消耗大量的能源，无法满足作物生长所需的地温要求的技术问题，本技术的目的在于提供一种大棚土壤跨季度储供热系统及太阳能光热储能供热温室。
[0010]为了实现上述目的，本技术提供了一种大棚土壤跨季度储供热系统，包括跨季度储热单元、太阳能集热单元以及空气循环控制单元，其中：
[0011]所述跨季度储热单元，设置于大棚土壤层内，用于跨季度储存热量，以便与所述大棚土壤层内的土壤进行热交换；
[0012]所述太阳能集热单元，设置于大棚外部，用于将太阳能转化为热能，且所述太阳能集热单元与所述跨季度储热单元相连接形成换热循环回路，以便于所述跨季度储热单元将热量储存于土壤层内部，供作物生长所需；
[0013]所述空气循环控制单元，设置于大棚侧墙上，用于控制所述换热循环回路。
[0014]作为本技术的进一步改进，所述太阳能集热单元包括集热器、集热管和安装基架，所述集热器为开口状结构，所述集热器通过所述安装基架上安装在大棚土壤层外面，所述集热器内部穿设有所述集热管，所述集热器的开口处设置有玻璃盖板，光线可以透过所述玻璃盖板照射在所述集热管上。
[0015]作为本技术的进一步改进，所述安装基架包括混凝土平台和固定支架，所述固定支架固定于所述混凝土平台上，所述集热器固定安装于所述固定支架上，所述混凝土平台安装于所述大棚土壤层上，所述集热器的侧壁内表面设置有反射铝层，所述反射铝层能将部分光线反射至所述集热管。
[0016]作为本技术的进一步改进，所述集热器为太阳能槽式集热器，包括半抛物反射壁和圆弧反射壁，其中，所述圆弧反射壁设置于两个所述半抛物反射壁之间且两个所述半抛物反射壁相对于所述圆弧反射壁对称设置，所述半抛物反射壁和所述圆弧反射壁围设成具有开口的所述太阳能槽式集热器，所述集热器上的开口处为入光口，所述玻璃盖板设置于所述集热器上的开口处。
[0017]作为本技术的进一步改进，所述集热管包括管罩本体以及吸热体，所述吸热体设置于所述管罩本体内部且能将穿过所述管罩本体的光线转化为热能，所述管罩本体穿设于所述集热器内部且所述管罩本体与所述集热器之间密封连接。
[0018]作为本技术的进一步改进，所述吸热体上垂直于其轴线方向的截面形状呈“米”字形，所述吸热体的表面涂覆有吸热涂层。
[0019]作为本技术的进一步改进，所述固定支架包括支撑杆、立杆和底板，所述立杆与所述支撑杆相连接，所述支撑杆与所述立杆均与所述混凝土平台固定，且所述支撑杆与所述立杆的底部均连接有所述底板，所述支撑杆、所述立杆和所述底板构成三角形结构，所述集热器可拆卸的安装于所述支撑杆上，所述支撑杆的下部设置有用于支撑所述集热器的托片，所述底板与所述混凝土平台相连接。
[0020]作为本技术的进一步改进，所述跨季度储热单元包括有高温输气管、低温输气管、中央储热管、高温联箱、分流三通和耐高温软管，所述集热管通过所述耐高温软管与所述分流三通相连通，所述分流三通连接动力风机，所述动力风机与所述低温输气管相连，所述低温输气管通过所述中央储热管与所述高温输气管相连通，所述高温输气管与所述高温联箱相连通，所述高温联箱连通所述集热管，所述集热管、所述低温输气管、所述高温输气管和所述高温联箱之间形成换热循环回路。
[0021]作为本技术的进一步改进，所述空气循环控制单元包括控制单元、辐照仪、高温端温度变送器、低温端温度变送器、第一温度变送器、第二温度变送器、第三温度变送器、室内温度变送器和室外温度变送器，其中，所述控制单元与所述动力风机相连接，所述控制单元安装于大棚的日光温室侧墙上，所述辐照仪安装于所述集热器上以采集太阳辐射于大地上的能量信号值；所述高温端温度变送器安装于所述高温输气管上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大棚土壤跨季度储供热系统，其特征在于，包括跨季度储热单元、太阳能集热单元以及空气循环控制单元，其中：所述跨季度储热单元，设置于大棚土壤层内，用于跨季度储存热量，以便与所述大棚土壤层内的土壤进行热交换；所述太阳能集热单元，设置于大棚外部，用于将太阳能转化为热能，且所述太阳能集热单元与所述跨季度储热单元相连接形成换热循环回路，以便于所述跨季度储热单元将热量储存于土壤层内部，供作物生长所需；所述空气循环控制单元，设置于大棚侧墙上，用于控制所述换热循环回路。2.根据权利要求1所述的大棚土壤跨季度储供热系统，其特征在于，所述太阳能集热单元包括集热器、集热管和安装基架，所述集热器为开口状结构，所述集热器通过所述安装基架上安装在大棚土壤层外面，所述集热器内部穿设有所述集热管，所述集热器的开口处设置有玻璃盖板，光线可以透过所述玻璃盖板照射在所述集热管上。3.根据权利要求2所述的大棚土壤跨季度储供热系统，其特征在于，所述安装基架包括混凝土平台和固定支架，所述固定支架固定于所述混凝土平台上，所述集热器固定安装于所述固定支架上，所述混凝土平台安装于所述大棚土壤层上，所述集热器的侧壁内表面设置有反射铝层，所述反射铝层能将部分光线反射至所述集热管。4.根据权利要求2所述的大棚土壤跨季度储供热系统，其特征在于，所述集热器为太阳能槽式集热器，包括半抛物反射壁和圆弧反射壁，其中，所述圆弧反射壁设置于两个所述半抛物反射壁之间且两个所述半抛物反射壁相对于所述圆弧反射壁对称设置，所述半抛物反射壁和所述圆弧反射壁围设成具有开口的所述太阳能槽式集热器，所述集热器上的开口处为入光口，所述玻璃盖板设置于所述集热器上的开口处。5.根据权利要求2所述的大棚土壤跨季度储供热系统，其特征在于，所述集热管包括管罩本体以及吸热体，所述吸热体设置于所述管罩本体内部且能将穿过所述管罩本体的光线转化为热能，所述管罩本体穿设于所述集热器内部且所述管罩本体与所述集热器之间密封连接。6.根据权利要求5所述的大棚土壤跨季度储供热系统，其特征在于，所述吸热体上垂直于其轴线方向的截面形状呈“米”字形，所述吸热体的表面涂覆有吸热涂层。7.根据权利要求3所述的大棚土壤跨季度储供热系统，其特征在于，所述固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林云，杨杰，王晓峰，董永军，陈美成，
申请(专利权)人：内蒙古天之风科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：