[實用新型]一種日光溫室主被動協同蓄熱墻體供熱系統

有效

• 申請號: 201420375273.X
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN204047390U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 管勇;胡萬玲;陳超;孫三祥;陳玉英;許鳳
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: A01G9/24
• 分類號: A01G9/24;F24J2/34;F24J2/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種應用聚光型太陽能空氣集熱系統及相變蓄熱墻體相結合的集主被動集熱、蓄熱及供熱于一體的日光溫室主被動協同蓄熱墻體供熱系統，屬于農業設施技術領域。

背景技術

我國北方大部分地區冬季室外氣溫通常低于0℃，但太陽能資源豐富。利用日光溫室可實現農作物的反季節生長。傳統的日光溫室在白天依靠太陽光的輻射提高溫室內的空氣溫度，并利用溫室墻體進行被動顯熱蓄熱，夜間則依靠溫室保溫和墻體自身被動放熱或采取加溫措施來滿足農作物生長所需的溫度。然而，這種溫室存在如下問題：一是由于太陽光經日光溫室前屋面透射到溫室北墻內表面的太陽能對墻體蓄熱的影響厚度約為300～500mm，墻體的蓄熱量有限，夜間供熱能力較小，使溫室對太陽能的利用率較低；二是由于蓄熱墻體材料的熱慣性作用，僅依靠墻體被動放熱無法及時的釋放出蓄存在墻體內部的熱量，導致冬季日光溫室內環境普遍低溫高濕，造成作物冷害與凍害頻發，作物產量較低；三是采用加溫措施需要消耗大量的常規能源，造成環境污染和運行成本過高。

為了提高日光溫室墻體的蓄熱性能及溫室對太陽能利用率，相變材料與溫室墻體主動蓄熱技術被引入到日光溫室墻體之中，如中國專利201220156989.1和201110332931.8在日光溫室北墻內表面采用相變蓄熱板以提高溫室墻體的潛熱蓄熱能力；中國專利201310328662.7結合太陽能空氣集熱器利用主動蓄熱手段進一步提高了墻體的蓄熱性能。

目前的研究雖然在一定程度上改善了日光溫室熱環境，但仍有很多缺陷之處需要進一步改進完善。特別是，對于溫室墻體只注重蓄熱，而忽視了墻體材料熱慣性對墻體放熱滯后的影響，僅依靠溫室墻體被動向室內供熱，導致蓄熱墻體對溫室熱環境調控功能低下。有機復合定形相變材料板在溫室內使用過程中出現封裝材料老化導致相變材料泄漏，造成材料使用壽命短、污染種植環境以及有機材料防火性能無法滿足使用要求。在主動蓄熱過程中，依靠空心磚孔洞組成的墻體空氣通道密封性差，蓄熱時內向溫室內漏風嚴重，顯著地降低了主動蓄熱能效。此外，主動蓄熱的載體采用水作為媒介，在寒冷冬季的夜間防凍問題仍未得到很好的解決。

發明內容

為了克服上述弊端，本發明提出了一種日光溫室主被動協同蓄熱墻體供熱系統，用以解決日光溫室的集熱、蓄熱和供熱等技術問題，提高溫室對太陽能利用率，提升蓄熱墻體對溫室內熱環境的調控能力。

本發明采用的技術方案如下：

一種日光溫室主被動協同蓄熱墻體供熱系統，包括復合異質結構的相變蓄熱墻體、聚光型太陽能空氣集熱器系統、主動蓄熱供熱系統以及設備控制單元。所述的相變蓄熱墻體從室內側到室外側由水泥砂漿層、運用鋼柱桶封裝的相變材料及蓄熱盤管與沙石水泥澆筑而成的相變蓄熱層、承重砌塊層以及保溫層組成；太陽能空氣集熱器系統是由多組聚光型太陽能空氣集熱器串聯而成，并在集熱器的上部設置夏季用遮陽裝置；主動蓄熱供熱系統是由聚光型太陽能空氣集熱器、保溫管道、蓄熱盤管、變頻風機、進風口、出風口以及電動調節風閥構成；設備控制單元是由溫度傳感器、電動調節風閥以及控制器組成。

所述的主動蓄熱是指聚光型太陽能空氣集熱器兩端的溫度傳感器連續5分鐘內測定到的空氣溫度都超過設定溫度時，日光溫室內空氣從進風口經電動調節風閥，在變頻風機的驅動下，經保溫管道進入聚光型太陽能空氣集熱器內被加熱，加熱后的熱空氣再通過保溫管道輸送到蓄熱盤管內，通過蓄熱盤管將熱空氣中的熱量蓄存到相變蓄熱層和承重砌塊層內部；所述的被動蓄熱是指太陽能經由透明前屋面照射到水泥砂漿層表面，經該層吸收后傳導到相變蓄熱層與承重砌塊層中。

所述的被動供熱是指相變蓄熱墻體通過水泥砂漿層以面熱源被動方式通過對流和輻射換熱向溫室內提供熱量；所述的主動供熱是指在被動供熱不能滿足溫室內空氣溫度需求時，即溫度傳感器在連續5分鐘內檢測到的溫室內空氣溫度均低于設定溫度時，日光溫室內空氣從進風口經電動調節風閥，在變頻風機的驅動下，通過蓄熱盤管將相變蓄熱墻體內的熱量帶出，經電動調節風閥和出風口送到日光溫室內向室內供熱。

所述的聚光型太陽能空氣集熱器在夏季利用遮陽裝置對該集熱器進行遮陽保護；日光溫室內高溫高濕的空氣從進風口經電動調節風閥，在變頻風機的驅動下，通過管道、電動調節風閥及排風口可直接排出室外。

所述的水泥砂漿層的厚度為10～20mm。