專利名稱：一種用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能供暖領域，尤其涉及用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置。
背景技術：
溫室是人工建立的適合于農作物生長的小氣候系統。該系統的特殊性在于圍護結構傳熱系數高，漏熱快，且與常規建筑物相比基本沒有蓄熱能力，因此會出現冬季室內外溫差較小，無法滿足溫室農作物的12-15°C的最低溫度要求的問題。目前，溫室的供熱系統主要有兩種形式，即熱風供熱系統和熱水供熱系統。熱風供熱系統，常采用燃油熱風爐，即將溫室內回風加熱后，通過塑料薄膜風管或直接送出至室內。熱風供熱系統優點在于無需換熱直接送風，投資較省，但熱風系統會破壞一些作物的葉面使其病變，對農作物生長有一定影響，而且利用常規能源直接加熱溫室內空氣，不僅耗能巨大，還易造成溫室內氣溫分布不均勻，空氣溫度過高而地溫仍偏低，滿足不了喜溫作物對地溫要求的情況。熱水供熱系統類似于建筑中的熱水供暖系統，所不同的是溫室熱水系統常采用地埋管道作為散熱面。由于熱水供熱系統控制方便，溫室溫度場均勻，應用較為廣泛。但熱水由常規化石能源制取時由于熱負荷大，造成耗能巨大，維持溫室溫度的費用高昂，在大規模應用時(X)2等溫室氣體排放量大。太陽能作為最重要的可再生能源之一，以其資源總量大，分布廣泛，沒有污染，取之不盡用之不竭等優點，越來越受到重視。利用太陽能來解決人們日常生活中的供暖或者溫室供暖也越來越成為環保節能的趨勢。太陽能的熱水供暖系統可以解決上述問題，但是由于地球表面上太陽能量密度較低，且存在季節和晝夜交替變化等特點，使得太陽能熱水供暖系統在夜間和無日照期間的能量采集成為問題，從而使得太陽能熱水供暖系統不可避免地存在很大的不穩定性，使太陽能利用效率也變得很低。

發明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種特別是在冬季夜間和無日照期間能持續有效地為溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置。為實現上述目的，本發明提供了一種用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，包括集熱系統和供熱系統，其中，集熱系統包括太陽能集熱器、通過第一循環管路連通于太陽能集熱器的水箱，供熱系統包括通過第二循環管路連通于所述水箱的盤管式散熱器、通過第三循環管路連通于所述水箱的分水器、集水器以及連接于分水器和集水器之間的地埋管換熱器，其特征在于，使用所述盤管式散熱器作為供熱系統的供熱器件，該盤管式散熱器分別與所述水箱連通來形成所述第二循環管路以使用所述水箱中的熱能供暖，并且該盤管式散熱器還與所述分水器、所述集水器以及連接于所述分水器和所述集水器之間的所述地埋管換熱器連通來形成第四循環管路以使用所述地埋管換熱器的熱能供暖。進一步地，所述各個循環管路還分別連接有用于控制該循環管路的開通與閉合的水泵和閥門。
該裝置通過控制各循環管路的開通與關閉，可以將太陽能過剩季節太陽能集熱器收集的熱量通過地埋管換熱器存儲于地下土壤中，在太陽能不足的季節或期間利用存儲于地下土壤中的地埋管換熱器的熱量為溫室供暖，并且可以根據實際情況和需要，自由選擇利用水箱中的太陽能集熱器收集的熱能供暖或者利用地埋管換熱器中的蓄熱的熱能供暖。可選地，該裝置中的太陽能集熱器為板式太陽能集熱器，便于更好地收集太陽能。可選地，該裝置中的太陽能集熱器為真空管式太陽能集熱器，便于更好地收集太陽能。進一步地，該裝置中的第一循環管路中的水泵為防凍循環泵，防止冬季放置于戶外被凍結。進一步地，該裝置中的地埋管換熱器的地埋管為U形地埋管，便于更好的儲存熱量。進一步地，該裝置中的地埋管換熱器由耐受溫度為80°C以上的管材制成，避免由于水溫過高導致地埋管破裂。進一步地，該裝置中的所述地埋管換熱器布置于待供暖的溫室中央的地下，用于在非供暖季節將太陽能集熱器收集的太陽能熱量蓄存于溫室內的地下土壤，在供暖季節取回地下土壤中蓄存在所述地埋管換熱器中的熱量向溫室供暖。進一步地，該裝置中的盤管式散熱器布置于待供暖的溫室中所種植的農作物的苗床的下部，供熱方式類似于地暖系統，熱量由下至上傳遞，室溫分布均勻，可滿足農作物對地溫的要求。本發明的有益效果在于該用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置既可以使用水箱中太陽能集熱器收集的熱能提供溫室的供暖，也可以使用地埋管換熱器中跨季節長期蓄熱的熱能提供溫室的供暖，特別是可以根據實際情況和需要，自由選擇上述的蓄熱和供暖方式。使用該用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，將上述使用水箱中太陽能集熱器收集的熱能提供溫室的供暖和使用地埋管換熱器中跨季節長期蓄熱的熱能提供溫室的供暖結合起來，克服了一般的太陽能供暖系統供暖的不穩定性，實現了持續有效地為溫室供暖，同時提高了太陽能的利用效率。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。


圖1是本發明的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置的結構示意圖；圖2是本發明中盤管式散熱器在待供暖溫室的苗床下的布置示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖來具體說明本發明的實施例。如圖1所示，一種用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，包括集熱系統和供熱系統，其中，集熱系統包括太陽能集熱器2、通過第一循環管路11連通于太陽能集熱器2的水箱3，供熱系統包括通過第二循環管路12連通于所述水箱3的盤管式散熱器4、通過第三循環管路13連通于所述水箱3的分水器5、集水器6以及連接于分水器5和集水器6之間的地埋管換熱器7，其中所述第一循環管路11上還連接有水泵81和閥門91和92，所述第二循環管路12上還連接有水泵82和83和閥門93、94、97和98，所述第三循環管路13上還連接有水泵82和閥門93、94、95和96，該裝置中，使用所述盤管式散熱器4作為供熱系統的供熱器件，分別與所述水箱3連接來形成所述第二循環管路12以使用所述水箱3中太陽能集熱器2收集的熱能供暖，并且與所述分水器5、所述集水器6以及連接于所述分水器5和所述集水器6之間的所述地埋管換熱器7連通來形成第四循環管路以使用所述地埋管換熱器 7中跨季節長期蓄熱的熱能供暖。實施例1本實施例中，在一個待供暖的溫室中使用本發明的太陽能蓄熱供暖裝置來為溫室提供供暖，該用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置如圖1所示，包括太陽能集熱器2、通過第一循環管路11連通于太陽能集熱器2的水箱3，通過第二循環管路12連通于所述水箱3 的盤管式散熱器4、通過第三循環管路連通于所述水箱3的分水器5、集水器6和連接于分水器5和集水器6之間的地埋管換熱器7，其中所述第一循環管路11上還連接有水泵81和閥門91和92，所述第二循環管路上還連接有水泵82和83和閥門93、94、97和98，所述第三循環管路上還連接有水泵82和閥門93、94、95和96，并且盤管式散熱器4和分水器5、集水器6以及地埋管換熱器7形成第四循環管路，該第四循環管路還包括閥門95、96、97和98 以及水泵83。其中，太陽能集熱器2可以為板式太陽能集熱器，也可以為真空管式太陽能集熱器，本實施例中的太陽能集熱器2是板式太陽能集熱器，第一循環管路中的水泵81為防凍循環泵，地埋管換熱器7的地埋管為U形地埋管。將該太陽能蓄熱溫室供暖裝置中的地埋管換熱器7布置于溫室的中央一個矩形區域的地下土壤一定深處，使該矩形區域和溫室的圍護結構之間保持一定距離并形成一個回字形，則該矩形區域及其四周的土壤可作為地埋管換熱器7所蓄熱量的圍護結構，使收集的熱量有效的儲存于溫室內。該地埋管換熱器7由耐受溫度為80°C以上的管材制成。同時，如圖2所示，將作為供暖器件的盤管式散熱器4布置于溫室中所種植農作物的苗床14 的下部，以使提供的熱量在溫室中從下往上傳遞，使室溫達到要求溫度，并保持室溫均勻， 滿足農作物對室溫的要求。本實施例中用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置的工作方式如下在春、夏、秋季，溫室不需供暖，工作方式主要為跨季節長期蓄熱模式。首先，當太陽能集熱器2的溫度高于一定值時，通過圖1所示的包括太陽能集熱器2和水箱3以及閥門91和92和水泵81的第一循環管路11中閥門的開啟和水泵的運行，以及循環管路中水的循環流動，利用太陽能集熱器2收集的熱量將水箱3中的水加熱，即將太陽能集熱器2的收集的熱量存儲到水箱3中。在水箱3中水溫達到一定溫度后，如太陽能集熱器2的溫度仍高于水箱3中水溫，可繼續蓄熱，并開啟包括分水器5，集水器6和地埋換熱管7的第三循環管路13中的閥門93、94、95、96以及水泵82，通過該第三循環管路13中水泵82的運行和循環管路中水的流動，將水箱3中的熱量通過地埋管換熱器7儲存到地下的土壤中，完成跨季節長期蓄熱，即將水箱3中存儲的熱量通過地埋管換熱器7存儲到地下土壤中。具體可根據實際情況和要求設定各個循環管路開通的溫度條件，本實施例中的具體實施動作如下當太陽能集熱器2的溫度高于水箱3的溫度到達第一預定閥值時，閥門91、92和水泵 81開啟，第一循環管路11開通，而當太陽能集熱器2的溫度高于水箱3的溫度低于第二預定閥值時，閥門91、92關閉，水泵81停止，第一循環管路11關閉。當水箱3的溫度高于地埋管換熱器7的溫度到達第三預定閥值時，閥門93、94、95、96和水泵82開啟，第三循環管路13開通，而當水箱3的溫度高于地埋管換熱器7的溫度小于第四預定閥值時，閥門93、 94、95、96關閉，水泵82停止，第三循環管路13關閉。其中，第一預定閥值到第四預定閥值分別是本實施例中根據具體情況設定的控制各個循環管路的開通或者關閉的溫度閥值。在冬季，工作方式主要為短期蓄熱模式、供暖模式以及防凍循環模式。其中，短期蓄熱模式如上所述，將太陽能集熱器2所收集的熱量儲存于水箱3中。供暖模式主要有利用地下土壤自行散熱，利用短期蓄熱即利用水箱3的熱量供暖，利用跨季節長期蓄熱即利用儲存于地下土壤中的地埋管換熱器7的熱量供暖以及利用輔助熱源供暖四種方式。利用地下土壤自行散熱是利用作為地埋管換熱器7所蓄熱量的圍護結構的土壤中的熱量散發來為溫室供暖。利用短期蓄熱即利用水箱3的熱量供暖，是通過圖1所示的包括水箱3、盤管式散熱器4和閥門93、94、97、98以及水泵82和83的第二循環管路12的開通，利用水箱3 的熱量通過盤管式散熱器4為溫室提供供暖。利用跨季節長期蓄熱即利用儲存于地下土壤中的地埋管換熱器7的熱量供暖是通過圖1所示的包括盤管式散熱器4、分水器5、集水器 6、地埋管換熱器7和閥門95、96、97、98和水泵83的第四循環管路的開通，利用地埋管換熱器7的熱量通過盤管式散熱器4為溫室供暖。利用輔助熱源供暖是使用輔助燃油風爐為溫室供暖。而防凍循環模式是指在冬季為了防止由于天氣寒冷而導致放置于室外的第一循環管路11溫度過低而凍結，通過開通包括太陽能集熱器2、水箱3和閥門91、92和水泵81的第一循環管路11而使水箱3的熱水循環流動于第一循環管路11中防止管路凍結。本實施例中，溫室冬季的供暖首先考慮利用地下土壤散發的熱量供暖，在其達不到供暖要求的情況下，利用短期蓄熱即水箱3的熱量供暖，如果利用短期蓄熱即水箱3的熱量供暖仍達不到要求的情況下，利用跨季節長期蓄熱即利用儲存于地下土壤中的地埋管換熱器7的熱量為溫室供暖，如果上述幾種供暖方式都不能滿足溫室供暖的需求，啟動輔助熱源供暖模式。其中各個供暖方式的啟動溫度條件可以根據實際情況自行設定，本實施例中的具體實施動作如下當太陽能集熱器2的溫度高于水箱3的溫度到達第五預定閥值時，閥門91、92和水泵 81開啟，第一循環管路11開通，當太陽能集熱器2的溫度高于水箱3的溫度小于第六預定閥值時，閥門91、92關閉，水泵81停止，第一循環管路11關閉。當溫室溫度小于第七預定閥值并且水箱3的溫度高于溫室溫度到達第八預定閥值時，閥門95、96關閉，水泵82停止， 關閉第三循環管路13，閥門93、94、97、98開啟，水泵83運行，第二循環管路12開通。當溫室溫度小于第七預定閥值并且水箱3的溫度相比較于溫室溫度不高于第九預定閥值并且地埋管換熱器7的溫度高于溫室溫度到達第十預定閥值時，閥門93、94關閉，水泵82停止， 同時閥門95、96、97、98開啟，水泵83運行，第四循環管路開通。當溫室溫度低于第七預定閥值并且水箱3的溫度相比較于溫室溫度不高于第十一預定閥值并且地埋管換熱器7的溫度相比較于溫室溫度不高于第十二預定閥值時，使用輔助燃油風爐為溫室供暖。當第一循環管路11溫度低于設定溫度第十三預定閥值時，水泵81開啟，第一循環管路11開通，當第一循環管路11溫度高于設定溫度第十四預定閥值時，水泵81停止，第一循環管路11關閉。 其中，第五預定閥值到第十四預定閥值分別是本實施例中根據具體情況設定的各種動作模式的啟動或者關閉的溫度閥值。綜上所述，本實施例中通過使用本發明的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，實現了利用水箱短期蓄熱和利用地埋管換熱器跨季節長期蓄熱相結合為溫室供暖。由于作為主要供暖器件的盤管式散熱器布置于溫室中所種植農作物的苗床的下部，使得熱量由下至上，室溫均勻分布。同時由于使用水箱短期蓄熱和地埋管換熱器跨季節長期蓄熱相結合為溫室供暖使得太陽能供暖受季節性影響明顯減小，能持續有效地為溫室供暖，從而提高了溫室內的供暖效果，并提高了太陽能的利用率。 以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域的技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，包括集熱系統和供熱系統，其中，所述集熱系統包括太陽能集熱器以及通過第一循環管路連通于所述太陽能集熱器的水箱，所述供熱系統包括通過第二循環管路連通于所述水箱的盤管式散熱器、通過第三循環管路連接于所述水箱的分水器、集水器以及連接于所述分水器和所述集水器之間的地埋管換熱器，其特征在于，所述盤管式散熱器作為供熱系統的供熱器件，與所述水箱連通來形成所述第二循環管路，以使用所述水箱的熱能供暖，并且還與所述分水器、所述集水器以及連接于所述分水器、所述集水器之間的所述地埋管換熱器連通來形成第四循環管路，以使用所述地埋管換熱器的熱能供暖。
2.如權力要求1所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中所述各個循環管路上還分別連接有用于控制所述循環管路的開通與閉合的水泵和閥門。
3.如權利要求2所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中所述太陽能集熱器為板式太陽能集熱器。
4.如權利要求2所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中所述太陽能集熱器為真空管式太陽能集熱器。
5.如權利要求2或3或4所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中連接于所述第一循環管路中的所述水泵為防凍循環泵。
6.如權利要求5所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中所述地埋管換熱器的地埋管為U形地埋管。
7.如權利要求6所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中所述地埋管換熱器由耐受溫度為80°C以上的管材制成。
8.如權利要求7所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中所述地埋管換熱器布置于待供暖的溫室中央的地下，用于在非供暖季節將太陽能集熱器收集的太陽能熱量蓄存于溫室內的地下土壤，在供暖季節取回地下土壤中蓄存的熱量向溫室供暖。
9.如權利要求8所述的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，其中所述盤管式散熱器布置于所述待供暖的溫室中所種植的農作物的苗床的下部。
全文摘要
本發明公開了一種用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，包括集熱系統和供熱系統，所述集熱系統包括太陽能集熱器以及通過第一循環管路連通于所述太陽能集熱器的水箱，所述供熱系統包括通過第二循環管路連通于所述水箱的盤管式散熱器、通過第三循環管路連接于所述水箱的分水器、集水器以及連接于所述分水器和所述集水器之間的地埋管換熱器，其中所述盤管式散熱器作為供熱系統的供熱器件，既可以使用所述水箱的熱能供暖，也可以使用在非供暖季節蓄存于溫室內的地下土壤中的所述地埋管換熱器的熱能供暖。本發明的用于溫室供暖的太陽能蓄熱供暖裝置，實現了太陽能熱量的季節性蓄存，溫室供暖受季節和日照量的影響減小，能持續有效地為溫室供暖，同時提高了太陽能利用效率。
文檔編號A01G9/24GK102550340SQ20121000404
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者呂光昭, 徐靜, 李勇, 王如竹, 趙東亮 申請人:上海交通大學