[實用新型]溫室高效地中熱交換裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00235830.1
• 申請日: 2000-06-08
• 公開（公告）號: CN2428969Y
• 公開（公告）日: 2001-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬承偉;黃之棟;穆麗君
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市富通環(huán)境工程公司
• 主分類號: A01G9/24
• 分類號: A01G9/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于設(shè)施園藝環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種溫室熱交換裝置。

地中熱交換裝置是一種有效利用太陽能的溫室加溫裝置，它可將白晝溫室中富余的太陽熱能貯蓄起來，到夜間釋放回溫室內(nèi)給溫室加溫。

在溫室或塑料大棚等園藝設(shè)施中，由于其內(nèi)部具有良好的集熱性，即使是氣溫在0℃以下的嚴寒冬季，在不加溫的情況下，白晝室內(nèi)氣溫仍可達到25℃以上，甚至超過30℃，高于植物生長的適宜溫度，需通風向室外排除多余的熱量。但是一到夜間，如不加溫，室內(nèi)氣溫又將迅速降低到0℃左右或更低。夜間采用燃料加溫雖可滿足種植的要求，但燃料的大量消耗會使生產(chǎn)成本大幅度增加。據(jù)調(diào)查，我國大型溫室生產(chǎn)的加溫年耗煤量約為60～100噸／畝，其冬季加溫耗能費用約占總生產(chǎn)成本的50～70％，運行費用高，經(jīng)濟效益差，這是制約我國現(xiàn)代設(shè)施園藝發(fā)展的最關(guān)鍵的問題之一。我國設(shè)施園藝必須避免國外高能耗的發(fā)展模式，這不僅是我國自然資源條件和社會經(jīng)濟狀況下的現(xiàn)實需要，也有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的長遠目標。

因此，白晝熱量過剩與夜間熱量的不足是溫室環(huán)境控制中一個突出的矛盾，解決這個矛盾的一個思路就是將白晝通風向室外排除的多余熱量貯蓄起來，夜間使之釋放到溫室內(nèi)進行加溫。地中熱交換裝置就是實現(xiàn)這種設(shè)想的貯能加溫裝置，可以較好地解決溫室白晝熱量過剩與夜間熱量不足的矛盾。地中熱交換裝置由溫室土壤中埋設(shè)的管道與風機組成。當白晝溫室內(nèi)氣溫升高到一定程度(一般為20～25℃)時，開動風機使空氣流過管道，這時空氣溫度高于土壤的溫度，熱風將加熱管道及管周的土壤，把熱量蓄積到土壤中。到夜間溫室內(nèi)氣溫降低到設(shè)定點(低于10℃)時再開動風機，使空氣從管道中流過，這時空氣溫度低于土壤的溫度，空氣被加熱而帶出蓄積的熱量。加溫的熱量可使室內(nèi)氣溫提高3-7℃，可全部或部分代替燃料加溫。同時由于地下管道的蓄熱，可使地溫提高4-8℃，這一點對于保證蔬菜等植物的生長和提高其產(chǎn)量具有尤為顯著的作用。由于地下土壤熱容量大，放熱穩(wěn)定持久，故在連陰天氣下仍可保持一定的效果。

地中熱交換裝置的最早期的研究可追溯到六十年代，但這項研究真正受到重視并逐漸應(yīng)用于實際生產(chǎn)是在七十年代相繼爆發(fā)二次世界性的能源危機以后。在日本的試驗研究較多，美、法、希臘等國學者也相繼開展了這項研究，到八十年代初已基本達到實用化。近幾年仍有不少研究者就該裝置的性能、應(yīng)用方式和優(yōu)化完善等方面繼續(xù)進行研究。國內(nèi)研究者從1984年開始開展了此項研究，目前已在華北、東北地區(qū)一定范圍內(nèi)得到推廣應(yīng)用。

與本專利最接近的地中熱交換裝置如下：

①日本神奈川縣藤澤市的一座二連棟溫室中的地中熱交換裝置

溫室長19．8米，跨度9米，二跨相連寬度共18米。采用直徑φ100mm的聚乙烯圓管作地中熱交換裝置管道，管道沿溫室長度方向埋設(shè)，埋設(shè)深度分0．5米與0．8米二層，每層以0．5米的間距排列36根。管道的一端通至溫室的一面山墻后，轉(zhuǎn)為豎直方向通出地面，所有管道另一端均通至溫室的另一面山墻處的溝道中，溝道上方安裝3臺風機。風機轉(zhuǎn)動時，吸引室內(nèi)空氣，將其壓送入溝道，通過溝道送入圓管內(nèi)，空氣流過管道，向管道放熱(白晝)或(吸熱)，然后從其另一端的出口流出返回溫室內(nèi)。參見：山本雄二郎，地中熱交換溫室，《(日)農(nóng)業(yè)氣象》1985年，41卷3期，P273-280

②日本大坂農(nóng)林技術(shù)中心一座葡萄溫室中的地中熱交換裝置

溫室長41米，跨度5．4米，三連跨，總寬度16．2米。采用直徑φ100mm、壁厚3mm的聚乙烯圓管作地中熱交換裝置管道。管道沿溫室長度方向埋設(shè)，由于溫室較長，管道在長度方向上分成二段，每段長18米，二段管道分別在溫室二面山墻處通出地面，在溫室中部的一端通至溝道中，溝道上方共安裝8臺風機。管道埋設(shè)深度分0．4米與0．6米二層，上層排列2×28根，下層排列2×25根。裝置運行時，位于溫室中部的風機吸引室內(nèi)空氣，將其壓送入溝道，然后分別向二邊送入圓管內(nèi)，空氣流過管道，向管道放熱(白晝)或(吸熱)，然后分別從位于二面山墻處的出口流出返回溫室內(nèi)。參見：段正幸，設(shè)施葡萄節(jié)能栽培的溫度管理與保溫，《(日)農(nóng)業(yè)及園藝》1988年，63卷2期，P321-324

地中熱交換裝置雖然節(jié)能效果顯著，但還存在熱交換效率低、裝置建造費用高的缺點。這是因為空氣與管道的換熱強度低、土壤傳熱慢，為了達到所需的換熱量，需要采用大量的管道，因此其費用大大增加。這是目前地中熱交換裝置還未能得到更廣泛的推廣的最主要原因之一。