[發明專利]一種節能相變溫室大棚

有效

• 申請號: 201611057309.X
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106718353B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 羅濤;楊肖虎;李楊;張聯英;路昭;金立文;孟祥兆
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A01G9/24
• 分類號: A01G9/24;A01G9/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種節能相變溫室大棚，由太陽能及電熱水系統、太陽能發電系統、溫室大棚相變保溫被系統和調溫滴灌系統組成，太陽能發電系統設有蓄電池，可為系統提供動力來源，相變保溫被系統中設有相變層，可在晝間充熱夜間釋放，保證大棚夜間溫度。其中晝間利用太陽能一部分用于產生熱水，供相變保溫被充熱，另一部分發電，提供系統循環泵所需的電能；相變保溫被系統、滴灌系統以及太陽能熱水系統通過三通閥相連，能夠實現太陽能熱水僅向相變保溫被充熱、僅為滴灌系統供熱、先為相變保溫被供熱后為滴灌系統供熱和并聯向相變保溫被與滴灌系統供熱四種運行模式。本發明降低了能耗，同時也減少了污染物的排放，為大棚營運帶來了直接經濟效益。

技術領域：

本發明屬于溫室大棚技術領域，具體涉及一種節能相變溫室大棚。

背景技術：

隨著經濟的快速發展、城市化進程以及人民生活水平的不斷提高，人們對于蔬菜、中藥材、花卉等作物的需求越來越大，同時，由于我國氣候冬夏分明，秦嶺淮河以北的廣大地區冬季溫度低，特別是我國的西北和東北地區，東部極寒且易發寒流，而我國目前的溫室大棚保溫被多采用稻草或多層無紡布結構，保溫效果差，且極易吸濕結凍，這樣的結構在西北和東北地區顯得力不從心，經常使大棚作物收到凍害，造成我國部分地區果蔬供應緊張。

而另一方面，為了保證溫室大棚冬季的種植溫度，許多種植戶采用燃煤取暖或熱風采暖，燃煤取暖產生大量粉塵顆粒，是我國每年冬季霧霾的主要推手之一，而熱風采暖需要消耗一定電量，在一定程度上加劇了我國能源短缺的局面。此外，由于我國目前高科技大棚種植技術推廣較為有限，灌溉常采用漫灌方式，用水巨大，這與我國水資源短缺的現實情況形成了鮮明而尖銳的對比。伴隨巨大用水量的同時是化肥農藥的過度施用，民間俗稱“水肥一把轟”，使土壤肥力下降，同時作物的吸收效率極為低下，因此實行“水肥耦合”的滴灌模式，通過作物不同生長周期，使用不同溫度水配合相應定量的化肥和農藥的模式勢在必行。

相變技術，是指通過相變材料發生相變時能夠吸收或放出大量的潛熱的特點，以特定的相變材料為載體，將能量進行吸收、存儲和釋放的技術模式，其能彌補能量的時間分布不均問題，使能量在不同時間之間轉移。在有多余能量時，可將能量導入相變材料，相變材料吸熱后發生由固態到液態的相變，使能量以潛熱的形式存儲于相變材料中；當能量供應不足，外界需要補充能量時，可再使相變材料發生由液態向固態的相變，釋放存儲于其中的潛熱，實現能量在時間上的傳遞。

“水肥耦合”技術，是指通過對作物生長周期的研究和劃分，在作物不同的生長周期內，供給不同溫度和量的水，并在其中定量地溶解所需的鹽，達到最佳的水肥施用效率的技術。

目前，相變技術雖然得到了較多的開發，例如相變保溫墻體、相變保溫杯等技術，以此來平衡溫差，轉移熱量，但是將相變技術應用于溫室大棚系統中的成果較少。目前溫室大棚在冬季有著極大的熱量需求，尤其在夜間，對熱量的要求跟高，而目前主流的保溫措施為夜間生煤爐或者用熱風采暖機。生煤爐的種植用戶多為小型煤爐，熱效率極為低下，一般低于30％，且排放煙氣嚴重不達標，是我國每年霧霾問題的重要源頭之一，同時夜間生用煤爐，容易產生一氧化碳等有毒有害氣體，安全無法保證；采用熱風采暖機是目前另外一種主要的夜間大棚取暖手段，但熱風采暖機功率高，消耗電量，不夠節能，另一方面，熱風采暖的主要熱傳導方式為對流傳熱，夜間大棚的溫度呈現上高下低的現象，且溫度梯度大，而如果采用相變保溫被系統，則傳熱方式主要為輻射傳熱，能有效避免溫度梯度過大的問題。

另外，利用太陽能發電和太陽能供給熱水的應用已經極為廣泛，但目前的應用更多偏向于家用生活熱水和部分生活用電，并沒有將熱水、電力以及保溫等作為整體研究溫室大棚的應用。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種節能相變溫室大棚，其是以目前北方較多應用的半面拋物線型大棚為基礎加以改造的，可以較好解決目前主流溫室大棚系統耗能大、排放高、水肥施用量大以及保暖效果差的問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案來實現：