[發(fā)明專利]具有太陽能集蓄熱系統(tǒng)的大棚式日光溫室及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107484580A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋衛(wèi)堂;孫旭光;王平智;趙淑梅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A01G9/14
• 分類號: A01G9/14;A01G9/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)工程中太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有太陽能集蓄熱系統(tǒng)的大棚式日光溫室及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

日光溫室是我國特有的栽培設(shè)施，不需要加溫或者少量加溫即可用于果蔬、花卉的越冬生產(chǎn)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，日光溫室因其良好的蓄熱保溫性能獲得了廣泛的應(yīng)用。日光溫室在使用過程中存在的問題也日益凸顯，溫濕度環(huán)境調(diào)控能力差的問題最為嚴(yán)重。由于日光溫室僅靠后墻進(jìn)行被動式蓄熱，蓄熱能力和蓄熱量有限，冬季極端低溫天氣情況下，夜間室內(nèi)的低氣溫、高空氣濕度現(xiàn)象極為普遍。這樣的室內(nèi)環(huán)境不僅嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且還引起各種病蟲害的發(fā)生，直接導(dǎo)致了作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降。因此，冬季溫室夜間溫度不足導(dǎo)致作物難以安全過冬、作物產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)下降已成為日光溫室健康、可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。而傳統(tǒng)加熱方式，需消耗大量的不可再生化石燃料，不僅增加了生產(chǎn)成本，還產(chǎn)生大量有害氣體污染了環(huán)境。如何充分主動儲存、利用太陽能、提高日光溫室的保溫蓄熱能力、尋求更有效的冬季夜間加溫措施，已經(jīng)成為日光溫室未來發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。

多年來，國內(nèi)眾多學(xué)者圍繞如何提高日光溫室對太陽能的利用，提高蓄放熱能力開展了大量研究?？傮w而言，大部分研究均是以增強(qiáng)后墻蓄熱能力的思想出發(fā)，這種被動蓄、放熱能力的提升是有限的，夜間低溫尤其是下半夜低溫問題仍沒有徹底解決；近5年來，將白晝過余的太陽能，以各種方式將熱量存儲下來，例如塑料大棚中應(yīng)用地中熱交換系統(tǒng)、溫室中使用聚烯烷樹脂材料的太陽能集熱器將熱量存儲在水箱和淺層土壤、小型溫室中使用外置式的太陽能熱水系統(tǒng)等方式，在夜間溫度較低時主動釋放回溫室中，這種主動蓄、放熱的方式逐漸成為研究熱點(diǎn)。太陽能是溫室能量的主要來源并且具有顯著的優(yōu)越性，而且水作為蓄熱媒介容易獲得，太陽能熱水技術(shù)前景廣闊。如何進(jìn)一步降低投資成本、如何提高水作為媒介的蓄熱量和蓄熱效率是目前亟需解決的問題。

另外，日光溫室主體結(jié)構(gòu)的固有缺陷，使得土地的有效利用率大大降低。與大型溫室相比，日光溫室的土地有效利用率主要受以下三種因素的制約：①采用小跨度結(jié)構(gòu)，因此邊際效應(yīng)相對增加，導(dǎo)致土地有效面積率明顯下降；②溫室后墻占用土地現(xiàn)象突出，一是墻體本身占地作用明顯，當(dāng)墻體加厚時更為突出；二是墻體形成的邊際效應(yīng)，限制了對墻體附近土地的有效利用；③在具有一定規(guī)模的溫室群中，為了避免溫室之間相互遮陰影響，前后溫室之間必須保留相當(dāng)寬的空地，土地浪費(fèi)現(xiàn)象也很明顯。由以上原因所致，日光溫室的土地利用率一般只有40％左右。溫室主體結(jié)構(gòu)是影響內(nèi)部環(huán)境性能的重要因素，對其進(jìn)行研究是改變影響作物生產(chǎn)的環(huán)境因子有效且經(jīng)濟(jì)的方式，對于提高溫室的生產(chǎn)率和資源利用率，降低成本，保障安全穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有太陽能集蓄熱系統(tǒng)的大棚式日光溫室及其應(yīng)用，其特征在于，在大棚式日光溫室中安裝太陽能集蓄熱系統(tǒng)和立體栽培系統(tǒng)：

所述大棚式日光溫室是以鍍鋅鋼管6為骨架的日光溫室和大棚的組合體，設(shè)計為南北走向，長度60-100m，拱架間距1m，跨度20-30m，脊高6m；大棚式日光溫室內(nèi)設(shè)一排立柱1，南北間距3m，室內(nèi)布置8道橫拉桿2，每邊4道。設(shè)置上下通風(fēng)口3、4，在距脊高1.5m處設(shè)上風(fēng)口3的上沿，通風(fēng)口寬80cm；在前腳底弧長50cm處設(shè)下風(fēng)口4的下沿，通風(fēng)口寬80cm。大棚式日光溫室只有北(后)墻是非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其他各面均是透明的；采用單層塑料膜+單保溫被，或者雙層塑料膜+單保溫被的結(jié)構(gòu)進(jìn)行透光和保溫。

所述太陽能集蓄熱系統(tǒng)包括：控制系統(tǒng)5、鍍鋅鋼管6、進(jìn)水支管7、球閥8、流量計9、壓力計10、溫度傳感器11、進(jìn)水干管12、潛水泵13、蓄水池14、浮球閥15、回水干管16和同程回水管17；在大棚式日光溫室中，控制系統(tǒng)5固定在溫室進(jìn)門端，進(jìn)水干管12與進(jìn)水支管7固定相連，對稱固定在溫室兩側(cè)的鍍鋅鋼管6上，回水干管16固定在溫室頂部與同程回水管17相連，同程回水管17固定在溫室兩側(cè)底部進(jìn)水干管12附近位置；進(jìn)水干管12與潛水泵13相連并伸入蓄水池14液面以下，在靠近蓄水池14的進(jìn)水干管12近地面端依次安裝溫度傳感器11、壓力計10、流量計9和球閥8，在蓄水池14內(nèi)側(cè)安裝浮球閥15。蓄水池14在地面以下；其中，控制系統(tǒng)5主要由測量氣溫和水溫的溫度傳感器，和PLC控制柜組成；