CN104719039A - 被动式光伏发电无光照农业温室 - Google Patents

被动式光伏发电无光照农业温室 Download PDF

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Abstract

本发明为一种顶部为光伏发电，设施内部种植区域无阳光直射到的无光型农业温室-——被动式光伏发电无光照农业温室，属于光伏农业设施中温室的一种类型，可用于冬季室外不易种植或养殖的夏热冬冷地区、寒冷地区及严寒地区的农业温室，所述的温室***护结构整体密封，屋顶部分设置双层构造，外侧屋顶由光伏组件和透光材料按比例敷设，内侧屋顶则有可开启控制的敞开式构造，北侧墙体为吸热和放热墙体，设施两端设置通风换气装置，内设低端部位的滴灌管道和高端部位的水雾化装置。

Description

被动式光伏发电无光照农业温室
技术领域
 本发明属于太阳能光伏发电和农业温室设施结合的无光照农业温室。
背景技术
目前在全世界范围内，光伏发电形势较为单一，光伏发电在建筑领域大多结合于屋顶及建筑外立面，地面电站也以大面积占有土地为前提。太阳能光伏发电和农业温室设施结合则由粗放式的屋顶光伏发电和大规模地面光伏发电向节约型和效益型的光伏发电转化。
其中，由于光伏发电和农业种植、养殖同样需要阳光，因此阳光的分配称为关键的技术瓶颈。
发明内容
针对太阳能能光伏发电和农业无光种植、养殖的技术特点，以及温室对安装和使用的要求。本发明提出了一种被动式光伏发电无光照农业温室，采用节水、节地、节材、节能和环保的各种技术手段，充分利用丰富的太阳能资源（光电、光热），利用冬季自然气候的条件，向地表及天空要效益，有效提高土地利用效率。
本发明被动式光伏发电无光照农业温室的主要部分包括：双层屋顶、保温保湿墙体、通风换气装置、滴灌管道、水雾化装置及蓄水池等。 
  被动式光伏发电无光照农业温室的顶部为南向倾斜的双层构造，外层屋顶安装光伏组件和透光材料，双层之间为空气间层，由于倾角形成竖向的空气层，便于空气的热流动，下层屋顶安装蓄热材料，并设有可开启的部位，由此可导致温室内部空间的温度和晚间的蓄热功能；温室北侧为填埋式保温保湿墙体，外侧表面设防水密封层，内侧表面设防水透气层；在温室两端山墙上端设置通风换气装置，分别为一侧进风口，另一侧出风口；在温室北侧墙体二分之一以上部位或下层屋顶部位安装安装水雾化装置；在温室地面设置滴灌管道。
本发明是一种通过现代新能源技术、建筑节能技术、节水技术等现代新技术的结合，建设适合当地气候特点的农业设施，是一种巧妙地将阳光用于光伏，将光热用于适合于以温度种植和养殖的温室设施。它主要适用于在严寒地区、寒冷地区及夏热冬冷地区的农业温室设施。 这也是未来分布式能源互联网的细胞模型，而能源互联网是第三次工业革命的核心。
本发明的特点：
（1）    将建筑节能技术和农业温室结合，原理合理、结构巧妙，可作为冬季的严寒和寒冷地区农业种植和养殖的需要。 
（2）    可根据当地场地条件在长度方向不受限制，温室横向剖面为模数化设计，所以可以可模块化生产。
（3）    该温室属于被动式温室，有良好的保温保湿功能，温度利用效率高，符合室内农业不见光的种植和养殖条件要求。 
（4）该被动式光伏发电无光照农业温室安装使用方便，结构巧妙，所使用材料绿色环保，经济合理，可直接用于光伏发电，以及农业种植或养殖。该温室的主要材料均属于可再生的循环材料，尤其是北侧墙体可完全使用就地取材，成本低廉、经济性优越。 
（5） 该温室的下层屋顶和北侧墙体的热惰性高，蓄热能力强，优化的结构合理、功能优越、简单易行。
附图说明
图1为本发明被动式光伏发电无光照农业温室的剖面结构示意图。
附图中各部位名称及标记如下：
双层屋顶1，北侧墙体2，通风换气装置3，滴灌管道4，水雾化装置5，光伏电池组件6，透光材料7，吸热及蓄热材料8，南侧墙体9，开启扇10。
具体实施方式                                   
图1为被动式光伏发电无光照农业温室的剖面视图。被动式光伏发电无光照农业温室的顶部为由北向南倾斜的双层屋顶1，内外层屋顶之间由支架支撑。双层屋顶（1）的外层屋顶的倾角大于下层屋顶的倾角，使双层屋顶（1）形成一个三角形屋顶。双层屋顶（1）的外层屋顶外侧为密封层，外层屋顶上安装光伏电池组件6和透光材料7；光伏电池组件6为多晶硅、单晶硅或非晶膜光伏电池组件；透光材料7为玻璃、阳光板或其他透光材料。双层屋顶1的双层之间为空气间层，由于倾角形成竖向的空气层，便于空气的热流动；下层屋顶上安装吸热及蓄热材料8，并在下层屋顶南端的下方部位设有可开启的开启扇10，由此可导致温室内部空间的温度和晚间的蓄热功能。温室北侧墙体2为填埋式蓄热保温保湿墙体，其外侧表面设防水密封层，内侧表面设防水透气层。温室南侧墙体9也为填埋式蓄热保温保湿墙体，与北侧相同，其外侧表面设防水密封层，内侧表面设防水透气层。在温室两侧山墙上端的双层屋顶1的外侧屋顶和内侧屋顶之间，分别设置通风换气装置3，一侧的通风换气装置3为进风口，另一侧的通风换气装置3为出风口。在温室北侧墙体二分之一以上部位或下层屋顶的下表面安装水雾化装置5。在温室地面设置滴灌管道4。 
本被动式光伏发电无光照农业温室工作的过程如下：
在冬季时白天时，打开开启扇10， 冷空气将进入双层屋顶1内，阳光透过玻璃、阳光板和其他透光材料7对双层屋顶1内的空气加热，产生热循环，从而达到下部空间加热。晚间时，关闭开启扇10，终止空气热循环，使下层空间室内的空气层蓄热。
在夏季时，无论白天还是晚间，均关闭开启扇10，白天打开通风换气装置3，保持室内适宜温度。
当过渡性季节，即春天和秋天时，通过开启扇10和通风换气装置3，即可控制室内达到室内需要的温度。
上述过程的同时，通过控制滴灌管道4和水雾化装置5，可以调节室内的湿度。

Claims (10)

1.被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于，主要构造包括：双层屋顶（1），蓄热保温墙体（2），通风换气装置（3），滴灌管道（4）和水雾化装置（5）。
2.根据权利要求1所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：其顶部为由北向南倾斜的双层屋顶1，外层屋顶上安装光伏电池组件（6）和透光材料（7）；双层屋顶1的双层之间为空气间层；下层屋顶上安装吸热及蓄热材料8，并在下层屋顶的南端的下方部位设有可开启的开启扇10；温室北侧墙体2和南侧墙体9为蓄热保温保湿墙体；在温室两侧山墙上端分别设置通风换气装置3；在温室北侧墙体或下层屋顶的下表面安装水雾化装置5；在温室地面设置滴灌管道4。
3.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：双层屋顶（1）外层屋顶外侧为密封层。
4.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：双层屋顶（1）外侧安装的光伏组件（6）是多晶硅、单晶硅或非晶膜光伏电池组件；透光材料（7）是玻璃、阳光板和其他透光材料。
5.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：所述的下层屋顶上安装的吸热材料为高吸收高辐射的黑体性蓄热材料。
6.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：双层屋顶（1）的外层屋顶的倾角大于下层屋顶的倾角，使双层屋顶（1）形成一个三角形屋顶。
7.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：设施的墙体的北侧墙体（2）为蓄热保温保湿墙体，其墙体外侧为密封层，内侧为透气层；南侧墙体（9）也为蓄热保温保湿墙体，其墙体外侧为密封层，内侧为透气层。
8.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：通风换气装置（3）分别设置在被动式光伏发电无光照农业温室两端东西山墙上端的双层屋顶（1）的外侧屋顶和内侧屋顶之间，一端是进风口，一端是出风口。
9.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：水雾化装置（5）安装在北侧墙体（2）二分之一以上部位，或安装在下层屋顶下表面。
10.根据权利要求1或2所述的被动式光伏发电无光照农业温室，其特征在于：滴灌管道（4）安装在室内的地表处。
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