CN103404391A

CN103404391A - 日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系

Info

Publication number: CN103404391A
Application number: CN2013103286627A
Authority: CN
Inventors: 陈超; 凌浩恕; 谢光亚; 陈紫光; 管勇
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: CN103404391B

Abstract

本发明涉及一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，属于园艺设施领域，主要包括相变蓄热墙体板、太阳能空气集热器、墙体空气通道、蒸压灰砂空心砖、保温材料板，相变蓄热墙体板直接粘贴在日光温室后墙内表面，后墙中间层由蒸压灰砂空心砖砌筑而成，后墙外侧粘贴有保温材料板；由蒸压灰砂空心砖构成的后墙中间层中设置有多个墙体空气通道，直接粘贴在日光温室后墙内表面的相变蓄热墙体板与墙体构成被动式太阳能相变蓄热墙体；太阳能空气集热器通过通风机、回风阀门、送风阀门与墙体空气通道连通，组成主动式太阳能热空气墙体显热蓄热***。本发明能够达到显著提高日光温室墙体集热、蓄热与保温能力的目的。

Description

日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系

技术领域

本发明涉及一种应用太阳能空气集热***主动蓄热与相变蓄热墙体材料被动蓄热相结合的新型日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，属于园艺设施领域。

背景技术

随着我国城镇化进程的不断推进，保证城乡蔬菜长期、安全稳定供应，提高冬季反季节蔬菜生产能力，推进并实现设施农业现代化，已是我国“十二五”时期的一项重大任务。我国大多北方地区虽冬季室外空气温度多在0℃以下、但太阳能资源丰富，利用日光温室可实现蔬菜和其他园艺作物的反季节生产。

目前，我国日光温室墙体的构筑方法大体可归纳为三类：土质墙体、砖墙、以及砖墙与保温材料的复合异质墙体。这类墙体构筑方式的重要特点是，通过被动显热蓄热的方式蓄集太阳能，通过增加墙体厚度的方式提高墙体的保温能力。由于透过前坡屋面照射在后墙表面的太阳能对墙体内部的影响深度有限（大概为300mm～400mm），沿厚度方向的墙体内层温度提高有限、厚重墙体整体的蓄热能力有限，太阳能利用率不高，夜晚无法向温室提供更多热量，致使冬季温室环境普遍低温高湿，抵御自然灾害能力不强、冻害问题常有发生，蔬菜作物的种植产量低。

申请号为ZL201010210819.2，发明名称为“一种水泥复合定形相变材料砂浆及其制备方法”（授权公告日为2012年10月31日）公开了一种水泥复合定形相变材料砂浆及其制备方法，属于建筑材料领域。水泥复合定形相变材料砂浆包括由亲水性表面改性处理的改性定形相变材料和包括聚合物胶凝材料和纤维增强材料改性水泥基材料组成，改性定形相变材料最大用量为570kg/m³，改性水泥基材料中聚合物胶凝材料的用量按固含量占水泥用量的3～10％，纤维增强材料为0.7-1kg/m³，砂浆的拉伸粘结强度0.10MPa以上，本发明材料来源广泛、成本低廉，储能耐久性好，适用范围广。

发明内容

本发明为了克服上述缺陷，提出了一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，用以解决温室蓄热的技术问题。

本发明采用了如下技术方案：

一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，主要包括相变蓄热墙体板、太阳能空气集热器、墙体空气通道、蒸压灰砂空心砖、保温材料板，所述相变蓄热墙体板直接粘贴在日光温室后墙内表面，后墙中间层由蒸压灰砂空心砖砌筑而成，后墙外侧粘贴有保温材料板；由蒸压灰砂空心砖构成的后墙中间层中设置有多个墙体空气通道，每3（或5、或7）个墙体空气通道通过管道串联连接成单元组，各单元组通过管道并联联接，并联后的单元组依次与通风机、回风阀门、回风管道、太阳能空气集热器、送风管道、送风阀门串联形成闭式空气回路，构成主动式太阳能热空气墙体显热蓄热***；直接粘贴在日光温室后墙内表面的相变蓄热墙体板与墙体构成被动式太阳能相变蓄热墙体。

进一步地，所述各单元组并联联接后的下端与通风机之间还设置有新风进风管道，所述新风进风管道上设置有新风进风阀门；所述送风管道与送风阀门之间还设置有新风送风管道，所述新风送风管道上设置有新风送风阀门；所述新风进风阀门、新风进风管道、通风机、回风阀门、回风管道、太阳能空气集热器、送风管道、新风送风管道、新风送风阀门形成直流式送风***，可直接向温室内送干燥热风。

进一步地，所述通风机与回风阀门之间通过一设置有排风出风阀门的管道与新风进风管道联接，所述各单元组并联联接后的下端端部还通过管道联接设置有一排风进风阀门，所述排风进风阀门、通风机、排风出风阀门形成直流式排风***，可将夏季温室内高温高湿空气直接排至室外。

所述墙体空气通道的间隔为700～1000mm。

所述蒸压灰砂空心砖的墙体厚度为240～720mm。

所述保温材料板的厚度为60～130mm，其厚度视日光温室建造地区的室外气象条件和温室内种植作物品种而确定。

所述太阳能空气集热器通过支撑架安装在日光温室后墙上方。

本发明可将相变蓄热墙体板直接粘贴在日光温室后墙内表面，利用相变材料较高的热容性，白天充分吸收并以潜热的形式蓄存照射在北墙相变蓄热墙体板表面的太阳热能，夜间再将蓄存的热量释放给温室环境；同时，将太阳能空气集热器、蒸压灰砂空心砖空腔形成的墙体空气通道有机的组合起来，利用太阳能空气集热器将太阳能转化成热空气，热空气顺序流入墙体空气通道、并将热量传递给蒸压灰砂空心砖，蒸压灰砂空心砖进而以主动蓄热的方式将太阳能以显热的形式蓄存在其内，提高中间蒸压灰砂空心砖的温度，夜间被加热的砖砌体连同蓄存了大量太阳能的相变蓄热墙体板共同向温室内释放热量，为维持温室环境温度提供必要的热量；不需要作为空气通道的蒸压灰砂空心砖空腔用粘土或细颗粒的沙砾填实；保温材料板直接贴附在蒸压灰砂空心砖的外表面，提高墙体热阻、以最大限度阻止日光温室热量通过北墙传导到室外。

本发明的工作过程如下：

白天：相变蓄热墙体板以被动蓄热的方式将照射在其表面的太阳辐射热量以潜热和显热的形式蓄存在墙板内；通风机开启，通过太阳能集热器被加热后的热空气顺序流入以一定方式串联和并联的墙体空气通道，并将热量以显热的形式蓄积在墙体内，释放热量后的回风通过通风机和回风阀门再次流入太阳能集热器，周而复始、不断循环。当温室内湿度过高、空气温度过低时，可通过新风进风阀门、通风机、回风阀门、太阳能空气集热器、新风送风阀门构成直流送风***，将室外低温干燥空气通过太阳能空气集热器加热后直接送入温室内，周而复始、不断循环，提高温室内空气温度、并降低其湿度。

夜间：关闭通风机和所有阀门，温室墙体将白天蓄集的太阳能热能通过相变蓄热墙体板被动向温室内放热。

夏季高温高湿季节，可通过排风进风阀门、通风机、排风出风阀门构成直流排风***，将温室内高温高湿的空气直接排至温室外、并实现温室的有效通风换气。

本发明的有益效果为：将由相变蓄热墙体材料（温室内侧）、空气砌块砖（中间层）、保温材料（温室外侧）构成的“三重”结构墙体构筑技术与高效太阳能空气集热技术有机结合，利用相变蓄热墙体材料层太阳能高效被动蓄热、中间砌块砖层太阳能高效主动蓄热，达到显著提高日光温室墙体集热、蓄热与保温能力的目的，为日光温室作物高产、增收提供重要的生长环境。

附图说明

图1本发明的“三重”结构蓄热墙体剖面图；

图2本发明的“三重”结构蓄热墙体平面图；

图3本发明的太阳能空气集热-墙体主动显热蓄热***原理图。

图中：1、相变蓄热墙体板，2、太阳能空气集热器，3、墙体空气通道，4、蒸压灰砂空心砖，5、保温材料板，6、通风机，7、回风阀门，8、送风阀门，9、新风进风阀门，10、新风送风阀门，11、回风管道，12、送风管道，13、新风进风管道，14、新风送风管道，15、支撑架，16、排风进风阀门，17、排风出风阀门。

具体实施方式

下面结合附图1～3对本发明的日光温室太阳能主-被动“三重”结构蓄热墙体构筑体系进行详细说明。

本体系的结构如图1-3所示，主要包括相变蓄热墙体板1、太阳能空气集热器2、墙体空气通道3、蒸压灰砂空心砖4、保温材料板5，相变蓄热墙体板1直接粘贴在日光温室后墙内表面，后墙中间层由蒸压灰砂空心砖4砌筑而成，后墙外侧粘贴有保温材料板5（如图1所示）；由蒸压灰砂空心砖4构成的后墙中间层中设置有多个墙体空气通道3（如图2所示），每3（或5、或7）个墙体空气通道3通过管道串联连接成单元组，各单元组通过管道并联联接，并联后的单元组依次与通风机6、回风阀门7、回风管道11、太阳能空气集热器2、送风管道12、送风阀门8串联形成闭式空气回路（如图3所示）；直接粘贴在日光温室后墙内表面的相变蓄热墙体板1与墙体构成被动式太阳能相变蓄热墙体；太阳能空气集热器2通过通风机6、回风阀门7、送风阀门8与墙体空气通道3连通，构成主动式太阳能热空气墙体显热蓄热***。墙体空气通道3的间隔为700～1000mm，蒸压灰砂空心砖4的墙体厚度为240～720mm，保温材料板5的厚度为60～130mm，其厚度视日光温室建造地区的室外气象条件和温室内种植作物品种而确定，太阳能空气集热器2通过支撑架15安装在日光温室后墙上方。

如图3所示，各单元组并联联接后的下端与通风机6之间还设置有新风进风管道13，新风进风管道13上设置有新风进风阀门9；送风管道12与送风阀门8之间还设置有新风送风管道14，所述新风送风管道14上设置有新风送风阀门10；新风进风阀门9、新风进风管道13、通风机6、回风阀门7、回风管道11、太阳能空气集热器2、送风管道12、新风送风管道14、新风送风阀门10形成直流式送风***，可直接向温室内送干燥热风。通风机6与回风阀门7之间通过一设置有排风出风阀门17的管道与新风进风管道13联接，各单元组并联联接后的下端端部还通过管道联接设置有一排风进风阀门16，排风进风阀门16、通风机6、排风出风阀门17形成直流排风***，可将温室内高温高湿空气直接排至室外。

其中，本实施例中的相变蓄热墙体板1可由ZL201010210819.2中的水泥复合定形相变材料砂浆构成（具体可参考ZL201010210819.2说明书，其水泥复合定形相变材料砂浆包括由亲水性表面改性处理的改性定形相变材料和包括聚合物胶凝材料和纤维增强材料改性水泥基材料组成，改性定形相变材料最大用量为570kg/m³，改性水泥基材料中聚合物胶凝材料的用量按固含量占水泥用量的3～10％，纤维增强材料为0.7-1kg/m³，砂浆的拉伸粘结强度0.10MPa以上），或者实施例中的相变蓄热墙体板1还可由其它材料构成，其具体实施或构成并不局限于ZL201010210819.2所述的材料。

以上是本发明的一典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims

1.一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，主要包括相变蓄热墙体板(1)、太阳能空气集热器(2)、墙体空气通道(3)、蒸压灰砂空心砖(4)、保温材料板(5)，其特征在于：所述相变蓄热墙体板(1)直接粘贴在日光温室后墙内表面，后墙中间层由蒸压灰砂空心砖(4)砌筑而成，后墙外侧粘贴有保温材料板(5)；由蒸压灰砂空心砖(4)构成的后墙中间层中设置有多个墙体空气通道(3)，每3或5、或7个墙体空气通道(3)通过管道串联连接成单元组，各单元组通过管道并联联接，并联后的单元组依次与通风机(6)、回风阀门(7)、回风管道(11)、太阳能空气集热器(2)、送风管道(12)、送风阀门(8)串联形成闭式空气回路，构成主动式太阳能热空气墙体显热蓄热***；直接粘贴在日光温室后墙内表面的相变蓄热墙体板(1)与墙体构成被动式太阳能相变蓄热墙体。

2.根据权利要求1所述的一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，其特征在于：所述各单元组并联联接后的下端与通风机(6)之间还设置有新风进风管道(13)，所述新风进风管道(13)上设置有新风进风阀门(9)；所述送风管道(12)与送风阀门(8)之间还设置有新风送风管道(14)，所述新风送风管道(14)上设置有新风送风阀门(10)；所述新风进风阀门(9)、新风进风管道(13)、通风机(6)、回风阀门(7)、回风管道(11)、太阳能空气集热器(2)、送风管道(12)、新风送风管道(14)、新风送风阀门(10)形成直流式送风***，可直接向温室内送干燥热风。

3.根据权利要求2所述的一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，其特征在于：所述通风机(6)与回风阀门(7)之间还通过一设置有排风出风阀门(17)的管道与新风进风管道(13)联接，所述各单元组并联联接后的下端端部还通过管道联接设置有一排风进风阀门(16)，所述排风进风阀门(16)、通风机(6)、排风出风阀门(17)形成直流式排风***，可将夏季温室内高温高湿空气直接排至室外。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种日光温室太阳能主-被动“三重”结构蓄热墙体构筑体系，其特征在于：所述墙体空气通道(3)的间隔为700～1000mm。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种日光温室太阳能主-被动“三重”结构蓄热墙体构筑体系，其特征在于：所述蒸压灰砂空心砖(4)的墙体厚度为240～720mm。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，其特征在于：所述保温材料板(5)的厚度为60～130mm。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种日光温室太阳能主-被动蓄热“三重”结构墙体构筑体系，其特征在于：所述太阳能空气集热器(2)通过支撑架(15)安装在日光温室后墙上方。