專利名稱：一種溫室大棚內能源綜合利用系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫室大棚能源綜合利用系統。
背景技術：
眾所周知，室溫和土壤的溫熱狀況不僅對植物的生長、發育、繁殖有很大的影響， 而且對土壤中的水、氣、養分等條件也都有影響。因此，溫度條件是溫室大棚生產中應該注意的基本條件。
溫室是人類在建筑場所內控制和模擬自然氣候從事植物栽培的一種畜牧園藝設施，主要是為植物生長、發育、繁殖提供適宜氣候條件。目前，我國推廣日光溫室40X104 ha(公頃)以上，在一些大中城市郊區溫室栽培面積增長較快，已超過當地菜田的10%以上，已初步形成了符合國情的溫室生產體系。
在我國北方的廣大地區由于深秋、冬季、和早春季節氣候寒冷且晝夜溫差較大，低溫限制了蔬萊的生長，使蔬菜產量大幅下降。如何在較冷的季節獲得較高的土壤溫度，一直以來是溫室大棚種植的核心問題。為了滿足作物生長的要求，大多數溫室除了白天靠太陽輻射外還要進行人工加溫。現階段，我國溫室常用的加溫方式有煙道加溫、熱風爐加溫、蒸汽加溫、電熱器加溫等。這些傳統的加熱方式存在著兩大問題一是這些加溫方式追根到底所使用的能源都是來自于化石燃料煤炭，煤炭是不可再生的，而且煤炭燃燒可產生大量的 CO2、CO、S02、NO等有害氣體，污染環境；二是用傳統的地上加熱方式，對溫室的氣溫提高較多，但對地溫的提高較少，不利于作物生長；三是在目前的溫室大棚能源利用中存在著能源利用效率低下，能源浪費嚴重的問題。在晝夜交替情況下，會存在濕度過大的情況，如茄果類蔬菜生長發育適宜的濕度范圍為50— 60%，西瓜、西葫蘆、甜瓜等瓜類生長發育適宜的濕度范圍為40— 50%，濕度過大會引起蔬菜的不適生長，并誘發病蟲害等。在綜合利用天然熱源的基礎上，還可以從大棚內的空氣中吸收熱能，同時控制大棚內的濕度，成為亟待解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種溫室大棚能源綜合利用系統。
本發明要解決的問題是現有溫室大棚中化石資源使用率高，產生環境污染，并存在溫室內加溫不均勻及能源利用率不高的問題。
為實現本發明提供一種溫室大棚能源綜合利用系統，包括土壤換熱裝置，其特征在于，所述的土壤換熱裝置通過第一水泵和蓄熱裝置連接成第一循環回路，該蓄熱裝置的熱能通過該第一回路，釋放給土壤換熱裝置；所述的蓄熱裝置通過第二水泵和/或第一水泵和太陽能集熱裝置連接成第二回路，該太陽能集熱裝置匯集的熱能通過第二回路，儲存在蓄熱裝置。
所述的蓄熱裝置2的換熱管道3通過第一水泵或/和第二水泵和空氣換熱器8連接成第三回路。
所述的蓄熱裝置2通過第一水泵或/和第二水泵和空氣換熱器8連接成第四回路。
所述的蓄熱裝置2通過第一水泵和土壤換熱裝置5連接成第五回路。
所述的空氣換熱器8通過第二水泵和土壤換熱裝置5連接成第六回路。
所述的先端太陽能熱利用技術是指高效利用太陽能的集熱技術，具有高熱效，高水溫等技術特點。
所述的太陽能集熱系統主要進行能量的收集和輸送，其與蓄熱系統間有相應管路連接。
所述的新型蓄熱技術是指水蓄熱和土壤蓄熱相結合的新型技術。
所述的高效換熱系統包括水箱換熱盤管系統和土壤換熱盤管系統，其與水蓄熱系統及土壤蓄熱系統相連接。
所述的地下蓄熱系統包括水蓄熱系統和土壤蓄熱系統。
所述的控制系統為全自動控制系統，能夠根據各類監測信號反饋自動調整系統運行。
所述的地下散熱系統材料為耐溫高傳熱材料，其與高效換熱系統相連接。
所述的控制系統附帶有管路防凍控制，當嚴寒季節夜晚將會自動啟動防凍伴熱帶。
本發明的優點是溫室大棚能源綜合利用系統是通過在先端太陽能熱利用技術基礎上，結合新型蓄熱技術、高效工質換熱技術的溫室技術，具有明顯的增溫效果。綜合各種能源的利用特點和利用土壤熱容量大的特點，實現溫室能量的最大化儲存，熱能的最優化利用以及夜晚溫室持續平穩供熱。不僅可以將熱量保持至夜間，甚至可以保持多天，從而達到節約能源，作物高產的目的。同時利用風機直接將白天溫室內的熱空氣導入地下進行了能量的儲存，不但能解決現有溫室大棚存在的問題，提高溫了室內氣溫，更重要的是同時提高了溫室內的地溫，保證了作物生長所必須的熱量，促進作物的新陳代謝，使作物生長處于最佳狀態，克服了傳統地上加熱方式所存在的問題。在溫室增溫中結合太陽能熱利用技術、 熱交換技術及蓄熱技術大幅度 的提高了溫室能源利用率，具有很大的技術和經濟優勢，系統不但能夠維持種植物根系所需的合適土壤溫度，還能保證溫室植物對室溫的要求。可使作物達到速生、高產、優質、高效益的效果。提高了目前溫室大棚對太陽能的利用，減少原先的能源消耗，降低生產成本，增加生產周期。


圖1是本發明第一實施例中一種溫室大棚內能源綜合利用系統連接結構示意圖；圖2是本發明第二實施例中一種溫室大棚內能源綜合利用系統連接結構示意圖；圖3是本發明第三實施例中一種溫室大棚內能源綜合利用系統連接結構示意圖；圖4是本發明第四實施例中一種溫室大棚內能源綜合利用系統連接結構示意圖。
圖中1為太陽能集熱裝置、2為蓄熱裝置、3為蓄熱裝置的換熱管道、4為第一水泵、5為土壤散熱裝置、6為自動補液水箱；7為第二水泵；8為空氣換熱器；9為泄水閥；10、 溫室；11、為調節閥一 ；12為調節閥二 ；13為調節閥三；14為調節閥四；15為調節閥五；16 為調節閥六；17為旁通調節閥。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的說明。
如圖1所示，本發明的一種溫室大棚內能源綜合利用系統包括了土壤散熱裝置5， 該土壤換熱裝置5位于溫室10的土地的下面；第一水泵4 ;蓄熱裝置2，該蓄熱裝置包括水蓄熱系統和土壤蓄熱系統；太陽能集熱裝置1，該太陽能集熱裝置是利用功能型流體提高太陽能集熱效率的太陽能熱利用技術，具有高熱效，高水溫等技術特點。蓄熱裝置的換熱管道3 ；自動補液水箱6 ； 9為泄水閥等，其中，土壤換熱裝置5通過第一水泵4和蓄熱裝置2 連接成第一循環回路，該蓄熱裝置2的熱能通過該第一回路，釋放給土壤換熱裝置5 ;如圖具體的，保持調節閥一 11、調節閥二 12、調節閥三13開啟，其他閥門關閉，則第一回路為從第一水泵4從蓄熱裝置2的換熱管道3中吸取水量，該水量在蓄熱裝置2中與蓄熱裝置2內的蓄熱介質換熱后，經第一水泵4加壓輸送到土壤換熱裝置5的管道中，與土壤進行換熱， 由于蓄熱裝置一般會通過太陽能集熱來搜集熱能，所以是蓄熱裝置2的換熱管道3中溫度更高，即蓄熱裝置的熱能通過該第一回路，釋放給土壤換熱裝置。在夜間或冬天較冷情況， 可以通過釋放蓄熱裝置中的熱能，提高溫室內土壤的溫度，從而提高植物的生長發育。
同樣的，保持調節閥四14和調節閥五15開啟，其他閥門關閉，則第二回路為第一水泵4加壓是水經過太陽能集熱裝置1，經過加熱的水流向調節閥二 12，進入到蓄熱裝置2 中，提高了蓄熱裝置2中介質的溫度，而蓄熱裝置2中介質進入第一水泵4的入口，從而形成第二回路，經過通過運行第二回路，太陽能集熱裝置I收集太陽熱能，并儲存在蓄熱裝置 2中，提高了蓄熱介質的溫度。通過間隔運行第一回路和第二回路，可以充分的吸收太陽的熱能，儲存起來，解決了溫室內的土壤需要靠空氣傳熱來加熱，且加熱量不足的問題。實施例二如圖2所示為本發明實施例二的系統圖，與實施例一的不同之處在于，該系統還包括在溫室10中還設置了空氣換熱器8和與之連接的管路，該空氣換熱器8 包括風扇，通過循環溫室內的空氣和蓄熱裝置2的換熱管路3內的水進行換熱。本實施例中，蓄熱裝置2可以把熱能通過空氣換熱器8傳給溫室內的空氣，具體的，調節閥四14和調節閥六16開啟，其他閥門關閉，在蓄熱裝置2中換熱管道3中的水經過蓄熱介質換熱后，成為帶有熱能的水，經過第一水泵4加壓后的進入空氣換熱器8，經空氣與熱水介質換熱后， 溫室內的空氣溫度升高，降溫后的水進入換熱管道3中，形成第三回路。該回路中通過第一水泵4把蓄熱裝置2中的熱能通過空氣換熱器8傳到空氣中，提高溫室的空氣溫度，這樣在陰雨天氣可以在沒有日曬的情況下，保持溫室內有適宜的溫度，提高植物的生長發育。
參考圖4，可以通過同時使用第一水泵4或者第二水泵7，或者兩者同時使用，而實現上述功能。即，蓄熱裝置2的換熱管道3通過第一水泵或/和第二水泵和空氣換熱器8 連接成第三回路。
實施例三如圖3所示，本實施例三與實施例二的不同之處在于，在經過空氣換熱器8和土壤散熱裝置5后的匯合點A后，有連通到調節閥二和蓄熱裝置之間的管路的旁通調節閥17。這樣開啟調節閥六16、旁通調節閥17和調節閥三13，關閉其他調節閥，就可以實現空氣換熱器8與蓄熱裝置2中的蓄熱介質進行直接熱交換，這樣更好的提高了換熱的效率。即，蓄熱裝置2通過第一水泵或/和第二水泵和空氣換熱器8連接成第四回路。
同樣的，土壤散熱裝置5也可以從蓄熱裝置2直接通過蓄熱介質進行直接熱交換， 開啟調節閥五15、旁通調節閥17和調節閥三13，關閉其他調節閥，蓄熱裝置2中帶有熱能的儲熱介質水，經過第一水泵4加壓后的進入空氣換熱器8，經空氣與蓄熱介質換熱后，溫室內的空氣溫度升高，降溫后的水進入蓄熱裝置中。即，蓄熱裝置2通過第一水泵和土壤換熱裝置5連接成第五回路。
實施例四如圖4所示，本實施例四與實施例三的區別在于，在在調節閥五15和調節閥六16的進口節點之間的管道上，設置有第二水泵7，在系統內串聯關系的水泵都設置有防逆轉的單向閥。設置第二水泵7可以輔助第一水泵共同完成換熱介質的循環，另外，開啟調節閥五15和調節閥六16，關閉其他調節閥和第一水泵4，從土壤散熱裝置5中的介質水經第二水泵7的抽吸加壓后，進入空氣換熱器8和溫室內的空氣換熱，提高了溫度的水再進入土壤散熱裝置5中向土壤散熱，提高土壤的溫度；即空氣換熱器8通過第二水泵和土壤換熱裝置5連接成第六回路。在連續的陰天后或者蓄熱裝置檢修，則土壤溫度會降低的比較明顯，而對植物產生不利影響。這時大棚的內部空氣溫度高時，可以降低空氣溫度多吸收太陽熱能，同時熱能傳到給土壤，提高土壤溫度而提高綜合植物生長發育。同時，由于土壤溫度低，空氣換熱器8的換熱溫度低，可以有效冷凝溫室內的水分，從而降低溫室內的濕度，可以提高作物的生長和降低溫室內水分的損失。
通過太陽能集熱裝置I在晴好天氣下對太陽能進行集熱，并把吸收到的太陽能熱量利用第一水泵4和\或第二水泵7輸送到蓄熱裝置2儲存起來。當夜晚或陰雨天溫室溫度降低達到設定值時，蓄熱裝置2進行放熱工作，利用換熱管道3或蓄熱裝置2直接和土壤散熱裝置5對溫室的土壤進行加熱，維持溫室的種植土壤的溫度。分別\同時蓄熱裝置2 進行放熱工作，利用換熱管道3或蓄熱裝置2直接和空氣換熱器8對溫室的空氣進行加熱， 維持溫室的空氣溫度。本發明提出了 6種循環回路，分別可以實現各自的功能，有效的組合這些功能，以此不斷進行系統循環運作，實現大棚內能源的綜合高效利用。
為了提高溫室大棚內能源綜合利 用系統的利用效率和控制方便性，第一水泵(4) 以及第二水泵(7)和所有調節閥的運行的控制系統為全自動控制系統，能夠根據各類監測信號反饋自動調整系統運行，附帶有管路防凍控制，當嚴寒季節夜晚將會自動啟動防凍伴熱帶。該系統的調節閥采用電動閥，同時根據對土壤溫度、空氣溫度\濕度、蓄熱裝置溫度的檢測，以及是否達到設定值，而對以上系統實現自動控制。
整個系統所涉及的設備及其附件都具有很高的經濟性以及環保性，保證了整個系統具有造價低，效率高，成本回收周期短等特點，同時，控制系統還設置有管路防凍控制，當嚴寒季節夜晚將會自動啟動防凍伴熱帶，防止管道凍裂，保證系統的安全性。
權利要求
1.為實現本發明提供一種溫室大棚能源綜合利用系統，包括土壤換熱裝置(5)，其特征在于，所述的土壤換熱裝置(5)通過第一水泵(4)和蓄熱裝置(2)連接成第一循環回路，該蓄熱裝置⑵的熱能通過該第一回路，釋放給土壤換熱裝置(5);所述的蓄熱裝置(2)通過第二水泵(7)和/或第一水泵⑷和太陽能集熱裝置⑴連接成第二回路，該太陽能集熱裝置(I)匯集的熱能通過第二回路，儲存在蓄熱裝置(2)。
2.根據權利要求書I所述的系統中，其特征在于所述的蓄熱裝置(2)的換熱管道(3)通過第一水泵(4)或/和第二水泵(7)和空氣換熱器(8)連接成第三回路。
3.根據權利要求書I所述的系統中，其特征在于所述的蓄熱裝置(2)通過第一水泵(4)或/和第二水泵(7)和空氣換熱器(8)連接成第四回路。
4.根據權利要求書I所述的系統中，其特征在于所述的蓄熱裝置(2)通過第一水泵(4)和土壤換熱裝置(5)連接成第五回路。
5.根據權利要求書I所述的系統中，其特征在于所述的空氣換熱器(8)通過第二水泵(4)和土壤換熱裝置(5)連接成第六回路。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的系統中，其特征在于所述的太陽能熱集熱裝置(I)是指利用功能型流體提高太陽能集熱效率的太陽能熱利用技術，具有高熱效，高水溫等技術特點。
7.根據權利要求1至5中任一項所述的系統中，其特征在于所述的蓄熱裝置(2)包括水蓄熱系統和土壤蓄熱系統。
8.根據權利要求1至5中任一項所述系統中，其特征在于所述的第一水泵(4)以及所有調節閥的運行的控制系統為全自動控制系統，能夠根據各類監測信號反饋自動調整系統運行，附帶有管路防凍控制，當嚴寒季節夜晚將會自動啟動防凍伴熱帶。
全文摘要
本發明涉及一種溫室大棚能源綜合利用系統，尤其涉及一種適用于晝夜溫差大、冬季氣溫低以及連續陰雨季節使用的溫室大棚能源綜合利用系統，主要是通過各種能源利用技術來提高溫室大棚內的各種能源利用效率，屬于溫室大棚技術領域。包括了太陽能集熱系統、地下蓄熱系統、高效換熱系統、控制系統、地下散熱系統、補液水箱、循環泵、風機、蓄熱箱體構成。在溫室增溫中結合太陽能熱利用技術、熱交換技術及蓄熱技術大幅度的提高了溫室能源利用率，具有很大的技術和經濟優勢，系統不但能夠維持種植物根系所需的合適土壤溫度，還能保證溫室植物對室溫的要求。可使作物達到速生、高產、優質、高效益的效果。提高了目前溫室大棚對太陽能的利用，減少原先的能源消耗，降低生產成本，增加生產周期，具有很高的經濟和社會效益。
文檔編號A01G9/24GK102986479SQ20111026841
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者張信榮, 盛劍霄 申請人:北大工學院紹興技術研究院