CN101322464A - 太阳能多用有机农畜品高产大田温室 - Google Patents

Abstract

太阳能多用有机农畜品高产大田温室适用于各种气候带常年动植物种养和干燥工艺，是节约能源、减排二氧化碳而又只要很少投资的农工业设施。它以太阳能的高效采集和贮存实现不产热而供暖；以贮存夜间冷空气和冬季冷量为夏季白天降温，实现不制冷而降温。它以这两种方式，实现不用电而能大幅度调控温湿度，使温室能满足各种种植和养殖条件，能杀灭各种病菌和害虫，使之生产出低成本高产量高品质的有机食品，也能满足各种干燥工艺的节能、卫生和安全的要求，为食品和药品等的安全提供了保证。太阳能立面高效采集与全方位传输技术，以及光－电和风－电的电－热转换共贮与连续恒温利用两项专利技术是本发明得以实现的基础技术，负能耗全节省环境空调则是本发明互相验证的节能技术。

Description

太阳能多用有机农畜品高产大田温室

本发明为利用太阳能实现温湿度任意大幅调控的“大田温室”，是太阳能利用技术，设施农业技术和干燥技术。

现在的温室(多为塑料大棚)的单个的有效种植面积小而散热吸热面积很大，在冬季对多数作物并不能满足温度要求，多需补充热源，在夏季又不得不开棚取凉。所以这种设施农业对种植业并未充分发挥其应有作用，棚内有效利用的面积也只占4/5左右，土地利用率不高。本人前几年发明的“太阳能多用可调控温室(专利申请号：200610104360.1)基本上克服了传统温室的上述缺点，但仍存在：受外界环境的影响大，不密闭，对动植物的防病治害缺乏全面技术，对夏季降温缺乏主动办法；对顶棚有昼夜启闭的工序；注意到了阳光对作物增产的重要性，但阳光的增产作用尚未发挥尽致。因此，作为一种农业增产技术，它还有很大的改进空间。

本发明保留太阳能多用可调控温室的优点，同时全面克服了其不足，采取的措施为：对大田温室实行半封闭管理(必要时全封闭)；整个顶棚由光导块和光导块加光伏电池复合的构件组成，它们各占一半面积；光伏发电的电量少量贮于蓄电池，供照明和动力用，大部分经电热能转换贮于地下，供应热空气；对防护结构(墙体和顶棚)采取内侧冬升温(夏降温)措施，免去了日常对顶棚的开、闭工序；用多种方式加装反光材料，使室内各方向、位置都充满直射、反射和漫射阳光的反光材料。当大田温室跨度大，需有成排支柱时，将支柱做成复合结构，其中心为承重的钢柱，钢柱外为起引光和通风作用的塑料管，塑料管上粘有可造成散射光的玻璃碎块。顶棚上的部分光导块，向塑料管周围和地上、墙上投射阳光；这主要为贮热。室内必要的行人道也用反光材料制成，也有顶棚光导块向其投射阳光。北墙有隔热玻璃冬保温，夏采光。当大田温室很大时，还可通过来自光导块的阳光由埋于地下的粗大光缆由下向上、向室中间投射阳光。夜晚由太阳灯供照明，凡白天增光范围和上下，各均由太阳灯给予夜间补光。这样就可以使所有植物的绿色组织在日夜、在植株各上下部位和正反面，都有阳光和灯光直射或散射光照耀，都能充分发挥其光合功能，其碳水化合物的产率将倍增，农产品产量增加，品质提高。

半封闭管理可减少水分的蒸发，可使设施农业变成节水农业；因与外界隔绝，室外的各种空气污染成分不再影响植株和室内土壤，还可有效防止空气传染的疾病，并阻止动物的进入；在夏季，可将深夜的“冷空气”(在晴天，一般地区的夜间温度最低，白天温度最高，这高低温度差在11℃左右)放入，这冷量使室内作物、土壤、器具、墙体和顶棚等降温。固体的热容量为空气的三、四千倍，降到夜间最低温度的这些物体在白天吸热降温，可使室内保持近于夜间的最低温度。植物在中午有“午休”的习惯，午休时光合作用效率降低很多。所以，夏季白天为植物降温，也是使植物高产的措施之一。半封闭管理还是有机食品高产的必要条件。在夏季，当温室内作物尽收未种时，可关闭一切与外界的通道，开启全部加温设施，使大田温室升温到80℃左右，并保持几天，这时就可杀死全部杂草和其种子，细菌真菌和病毒以及各种动物。在降温后施以生物肥料，形成新的微生态***，不必施化学肥料，不必用除草剂和杀菌杀虫农药，这样生产出来的农产品，是真正的低成本的有机食品。有机食品的市场价格，多在一般食品的5倍以上。

本发明是这样具体实施的(附图)：图为南北向剖面图，其中：

1为南墙的立面按装的光导块，(详见太阳能立面高效采集与全方位传输技术，专利申请号：200610104321.1)。2为倾斜按装的光伏电池陈列和光导块。其向南倾，倾角可按当地的纬度减去20°。在当地纬度小于20°时，陈列取水平位置。光导块和光伏电池陈列两者各占一半面积且相间排列。3为北墙，为隔热玻璃幕墙。4为热风源管，热风来源于地下的光-电的电-热转换和连续恒温利用装置。(详见发明专利号：200710107239.9。设施在图幅外)。5为水平布置的缝隙式放热气管，它只在冬天需要保温时使用。它放出的热气温度在40℃左右，热气沿光伏电池陈列底面和光导块的斜坡，逆坡向流动，为它们的底板面加温，防止大田温室内热量损失，最后由总排气管6排出。6为总排气管，它也是缝隙式的，但作用是吸气外排。7为凉风管，凉风来自附近可贮冷量的空间(地下室、地道、人防工程、较深的地下水体等)。8为沿四周墙根分布的缝隙式放凉气管(必要时它还可喷水降温、增湿和喷灌，为喷灌，喷头应可旋转以使喷水分布较广)。9为顶棚支柱。10为支柱外套管，外套管外表面有反光材料，且凹凸不平(可粘上细小玻璃碎块)。11为行人道及其反光材料。12为防撞蹬，它可防止耕作机械撞坏支柱，也供人登高用；它还是备用的作物棚架支撑点。13为墙脚下的放风窗，它位于四墙的底部，有铁纱防止动物进入，有门可开关，但平常不开。夏天夜晚，把它打开可将低温空气放入室内。这低温空气使室内植物和土壤等降温，所蓄冷量用于白天降温。放风窗也可用于调节温湿度。14为遍布各立面、柱面和顶棚下沿的太阳灯灯，其电源由有阳光时贮于蓄电池的电量提供。光导块1分别向水平方向(大箭头①所示)和向下、向斜下(大箭头②所示)投射阳光。它们除直射光外，还制造大量反射光和散射光，它们使作物的上部和下部，叶的正面和反面，植株各部位的非叶的绿色组织都得到充足的阳光，从而发挥它们的光合作用。顶棚上的部分光导块也垂直、斜向地投射阳光(大箭头③、④所示)。塑料管的作用有两：将顶棚阳光引向柱基，由柱基的反射镜以40°左右的反射面反射阳光；利用顶棚附近与地面上的空气温度差，实现空气的对流。有了对流和反光、散射光，植物就不会因过度茂盛而致病减产，反能显著增产。温湿度的大幅调控，可使大田温室技术适用于所有气候带和一年四季，适用于所有作物。

上面是将大田温室用于种植业，它也可用于养殖业，同样可以用高温杀死害虫、病菌和病毒，然后在其中养殖，使禽畜健康、免用抗生素等。例如：在经灭菌的温室内养奶牛，就可生产出无抗奶。在疫期可关闭墙基放风窗，仅由热源管或冷源管供气。由于密闭，也可有效防止禽流感等传染病。由于温湿适宜，禽畜不易得病，生长快，肉蛋产量高，生产出的是动物性有机食品，其产量和价格都可数倍于一般禽畜产品。任何气候带特有的动物都可能在大田温室饲养。也可用于干燥工业。在光-电的电-热转换与连续恒温利用装置中，其所供热风可达400℃左右，且昼夜、连雨天不变。这热风单独用于干燥工艺，可使怕紫外线的食品和药品或其它干燥品保持原有成分；也可与阳光照射配合，这样干燥速度可更快。在寒冷地区或风力资源丰富地区，也可在利用太阳能的同时，利用风力发电，其电能可同贮(并联)于本发明所用之地下贮热设施中。大田温室为干燥工艺提供了节能、方便又安全的绿色烘干工艺。

本发明为农业种植业和养殖业的革命，也是节能干燥工艺的重大突破；它们是节能减排的重大技术。

Claims (10)

1、以太阳能为唯一能源的大田温室，其特征在于：

a.将大田温室形成一个封闭空间(此空间越大越好)；

b.在防护结构内侧面以冷(暖)气流实现防热(防寒)；

c.温湿度可大幅度调控，可调控到任意温湿度；

d.使温室空间充满直射、反射、漫射光线，充分发挥绿色组织的光合效能；

e.取消传统温室补温和遮阳措施。

2、根据权利要求1所述特征，冬季暖热源为南墙立面的光导块和顶棚光导块所采的阳光以及顶棚光伏发电的电能经电热转换后所产和所贮热能。

3、根据权利要求1所述特征，将电热转换的热风吹经顶棚和东西北墙壁实现保温。

4、根据权利要求1所述特征，夏季降温的冷源为夜间所贮之最低温度的空气和取自地下和水下的冷量。

5、根据权利要求1所述特征，夏季将取自地下或水下的冷气或冷水，在温室四周的墙壁内的地面向上喷出，实现保冷降温。

6、根据权利要求1所述特征，将东西北三面的墙内面加反光材料，中间的支柱外套表面加可引起阳光漫反射的材料。

7、根据权利要求1所述特征，各支柱均加套管，支柱与套管之间的空间为由上向下投射的阳光的通道，这向下投射的阳光在柱基由镜面向周围反射；也是空气由下向上对流的通道。

8、根据权利要求1所述特征，东、西、北三面墙基设可开关、带铁窗纱的长条放风窗，平日不开。夏天夜间开窗放进冷空气，白天关窗拒热空气。

9、根据权利要求1所述特征，顶棚光伏电池陈列以当地纬度减20°的倾角向南倾斜，当纬度不到20°时，以水平位置按置。

10、根据权利要求1所述特征，在必要时(出于防疫考虑时)，冬季以暖源管、夏以冷源管向大田温室供气，作为唯一进气通道，以顶棚的总排气管统一排气，实行全封闭管理。

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