[發(fā)明專利]一種溫室地下蓄熱系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113340143A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 王松慶;李昱瑩;苑東健;賀士晶
• 申請（專利權）人: 東北林業(yè)大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種溫室地下蓄熱系統(tǒng)，涉及一種溫室蓄熱系統(tǒng)。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)溫室保溫性能差、蓄熱能力低，能源短缺、環(huán)境污染的技術問題。本發(fā)明的溫室地下蓄熱系統(tǒng)將集熱系統(tǒng)收集的能量通過地埋管換熱器傳遞至相變蓄熱模塊中，將全部熱量儲存在相變蓄熱模塊和土壤內(nèi)，土壤在相變蓄熱模塊和地埋管換熱器周圍起到保溫作用；相變蓄熱模塊內(nèi)蓄存的熱量可以由地埋管換熱器通過地源熱泵為溫室供熱，還可以釋放至周圍土壤使土壤共同蓄熱，為農(nóng)作物的根系提供一定的溫度；能夠實現(xiàn)熱量的儲存及再利用，提高能源利用效率以及系統(tǒng)的蓄熱能力，使農(nóng)作物不受冬季或陰雨天氣影響，解決傳統(tǒng)蓄熱系統(tǒng)蓄熱量不足的問題，大幅度提升了系統(tǒng)蓄熱的可靠性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種溫室蓄熱系統(tǒng)。

背景技術

溫室的栽培技術受到很多因素影響，其中，以室內(nèi)環(huán)境溫度的影響最大。因地區(qū)受冬季天氣及日常陰雨天氣增多的影響，許多溫室的環(huán)境溫度不能得以維持，保溫性能不能有效發(fā)揮，很難保障作物的生長，經(jīng)濟效益受到很大影響。為了保證溫室內(nèi)農(nóng)作物在冬季能夠正常生長，必須適當提供加熱或蓄熱裝置。溫室由于其自身的蓄熱效應被認為是利用淺層地熱能最有效的設施之一，通過熱泵技術和夏季蓄積的地熱，可以得到較高品位的熱源，大大減少了對化石能源的依賴。

近年來，可持續(xù)發(fā)展的觀念深入人心，我國普遍關注能源短缺、環(huán)境污染等問題。而地埋管地源熱泵系統(tǒng)是世界能源市場上技術成熟的系統(tǒng)之一，與傳統(tǒng)加熱方式相比具有穩(wěn)定性好、可靠性高、花費更少的優(yōu)勢，如果考慮到環(huán)境效益、能源保障和長期利用,地埋管地源熱泵系統(tǒng)是常規(guī)加熱系統(tǒng)最好的、技術含量最高的替代產(chǎn)品。但隨著地源熱泵應用的逐步深入和使用地區(qū)的延伸，它在年均冷、熱負荷需求差距較大的地區(qū)出現(xiàn)了用能負荷不均衡性的問題，綜合效能降低，影響其應用。由于夏季地源熱泵運行時間短，蓄熱少，冬季供暖時間長、負荷需求高，土壤蓄熱量不足以維持溫室內(nèi)所需溫度。系統(tǒng)連續(xù)運行時，若無其余技術輔助土壤蓄熱，土壤溫度逐漸降低，熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動，土壤溫度的不穩(wěn)定會影響系統(tǒng)的運行能效。

由于土壤具有較大的熱容，溫室一般通過土壤來被動地進行白天的蓄熱和夜間的放熱功能，有效地改善溫室內(nèi)熱環(huán)境，但土壤蓄放熱功能有限，無法較大限度地進行能量的儲存和利用，遇到低溫天氣往往無法滿足自身熱量的散失。利用蓄熱技術實施能量蓄存即可達到能量補充和再利用的目的，減輕能量失衡帶來的影響。常用的熱量的儲存技術基本上分為兩大類型，即顯熱蓄熱和相變蓄熱。相變材料的使用較廣泛，相變材料蓄熱性能較強，白天吸收并蓄積太陽輻射所產(chǎn)生的熱量，夜間將蓄積的熱量釋放出來，使溫室溫度得到提升。由于相變儲熱材料在熱能利用方面具有的優(yōu)越性能，利用其相變潛熱來儲存熱能的潛熱儲熱技術，通過蓄熱材料的相變來儲存能量，相變過程中溫度保持不變或變化很小，具有儲能密度高，蓄熱體積相對小等優(yōu)點，在很多領域具有廣闊的發(fā)展空間和應用前景。

中國作為世界上農(nóng)業(yè)人口最多、經(jīng)濟增長最快的發(fā)展中大國，農(nóng)業(yè)問題是能否持續(xù)快速發(fā)展和保持繁榮穩(wěn)定的根本。隨著社會的發(fā)展，我國面臨農(nóng)作物供給不足和能源短缺、環(huán)境惡化等問題，在溫室內(nèi)開發(fā)新能源，將能量轉化儲存是解決問題的關鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)溫室保溫性能差、蓄熱能力低，能源短缺、環(huán)境污染的技術問題，而提供一種溫室地下蓄熱系統(tǒng)。

本發(fā)明的溫室地下蓄熱系統(tǒng)是由相變蓄熱模塊1、地埋管換熱器2、土壤3、集熱系統(tǒng)4、地源熱泵5和控制器組成；

所述的地埋管換熱器2呈蛇形排列設置在溫室6中的土壤3里；多個相變蓄熱模塊1布置在溫室6中的土壤3里，且相變蓄熱模塊1均勻的設置在地埋管換熱器2的周圍；

集熱系統(tǒng)4的熱量輸出端與地埋管換熱器2的熱量輸入端連接；地源熱泵5的熱量輸入端與地埋管換熱器2的熱量輸出端連接；

所述的控制器的信號輸出端分別和地源熱泵5的信號輸入端與集熱系統(tǒng)4的信號輸入端連接。

所述的集熱系統(tǒng)4和地源熱泵5可以設置在溫室6的內(nèi)部或外部，根據(jù)實際工況決定。