[發明專利]一種基于太陽能和地源熱泵耦合利用的實驗室型溫室蔬菜大棚

在審

• 申請號: 201611101115.5
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106718355A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王子豪;栗恒;孫卓群;熊峰;孫浩;高蓬輝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 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

技術領域

本發明涉及節能環保領域，特別涉及一種基于太陽能和地源熱泵耦合利用的實驗室型溫室蔬菜大棚。

背景技術

太陽能是一種全世界公認的清潔能源，國內外有諸多學者對太陽能利用的機理、應用工程進行了廣泛研究，用太陽能代替常規能源來提供建筑物的熱水供應、供暖空調、供電等是太陽能研究的目的與方向。目前太陽能應用比較廣泛的是生活熱水供應、光伏發電、太陽能蔬菜大棚等。太陽能大棚恒溫系統是目前使用較為廣泛的大棚恒溫系統，但此系統還存在一定不足，如在陰雨天該系統無法提供恒溫，或需要消耗巨大的電能來維持恒溫。如何在太陽能蔬菜大棚恒溫系統的基礎上，提供一種輔助熱源，保持蔬菜大棚恒溫，也是目前農業種植、新能源技術研究領域的研究熱點。

地源熱泵技術作為一種利用地下淺層地熱能源的技術，具有環保、節能、能耗低等特點。地源熱泵技術是地熱能應用的主要方向之一，但從多年的運行實踐來看，地源熱泵系統存在土壤溫度場的恢復問題，系統連續運行多年后不能滿足冷熱負荷，運行效果差。

地源熱泵技術和太陽能技術自身存在的這些局限性，造成這兩種技術推廣舉步維艱。若將這兩種技術聯合使用，就可做到優勢互補，提高資源利用率，增加系統穩定性，從而使兩種能源都能得到最大限度的開發和利用。因此，采用地源熱泵技術作為輔助熱源，發明一種基于太陽能和地源熱泵耦合利用的實驗室型溫室蔬菜大棚，滿足大棚內植物的正常生長需要，對溫室蔬菜大棚的進一步推廣應用具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以地源熱泵為輔助熱源，利用太陽能和地源熱泵耦合利用調控實驗室型溫室蔬菜大棚的溫度，通過地源熱泵的輔助應用，減少陰冷季節期間溫室大棚的溫度波動，從而使溫室大棚內的植物正常生長。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現，一種基于太陽能和地源熱泵耦合利用的實驗室型溫室蔬菜大棚，包括溫室大棚墻體、溫室大棚太陽能集熱結構、暖氣系統、地源熱泵主機、地埋管、PLC控制系統，其特征是：所述的溫室大棚墻體和溫室大棚太陽能集熱結構組成實驗室型溫室蔬菜大棚的主體，并通過太陽能集熱結構為溫室大棚提供熱能，以保證大棚的氣溫；所述的地源熱泵主機分別與地源熱泵地埋管和暖氣系統循環水箱中的換熱管相連接；所述的暖氣系統由盤管式換熱器+工業風扇、帶換熱管的循環水箱、管道循環水泵組成，分別與溫室蔬菜大棚和地源熱泵供熱系統相連接；所述PLC控制系統通過溫室大棚中溫度、光照強度的變化控制地源熱泵供熱系統和暖氣系統為溫室大棚提供熱能。

所述溫室大棚墻體采用國產墻體保溫材料，所述墻體保溫材料的厚度為60-120mm。

所述溫室大棚太陽能集熱結構采用塑料薄膜或玻璃板或陽光板構成，所述塑料薄膜采用高溫棚專用膜，專用膜的厚度0.008mm-0.30mm；所述玻璃板采用無色的中空鋼化玻璃，厚度為4.0-5.0mm；所述陽光板為國產透明陽光板，厚度8.0-10.0mm。

所述溫室大棚太陽能集熱結構帶有遮陽附件。

所述地源熱泵地埋管采用水平埋管方式，所述地埋管埋在地下500mm-2000mm處。

所述暖氣系統的散熱裝置由盤管式換熱器+工業風扇組成，以使其傳熱更快更均勻。

所述暖氣系統的循環水箱與管道循環水泵、盤管式換熱器相連接，循環水箱中設置換熱管。

所述PLC控制系統與光照強度測定儀、溫度傳感器相連；所述光照強度測定儀設置在溫室大棚中間位置，距溫室大棚太陽能集熱結構的高溫棚專用膜垂直距離150-200mm處；所述溫度傳感器設置于溫室大棚中間位置，距地面距離1500mm處。

有益效果：本發明利用太陽能為主、地源熱泵為輔的耦合利用供熱系統，解決了北方地區冬季氣溫低、陰天太陽光照不足而導致的溫室蔬菜大棚內氣溫降低的問題；太陽能和地熱能均屬于清潔能源，在利用的過程中不會產生污染物而破壞環境；本發明充分利用太陽能和地源能清潔能源，通過調節溫室蔬菜大棚內的溫度，實現蔬菜一年四季的正常生長，為溫室蔬菜大棚提供了一種節能高效的溫室調溫系統，解決了蔬菜在冬季因溫度太低生長緩慢的問題，節約了資源，提高了清潔能源利用效率，增加了農民的收入。本發明對于地源熱泵的推廣和普及起到了很大的積極作用，具有顯著的經濟效益、社會效益、環境效益。

附圖說明

圖1 是本發明的結構示意圖；