CN110326473A - 一种新型温室地下蓄热***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温室热能领域,具体涉及一种新型温室地下蓄热***及方法。该***包括依次相连的集热器、储水装置、蓄热水箱、传输水箱、散热装置及控制中心,该***的各部分均通过水管相连,其中,所述蓄热水箱和传输水箱位于地下设置,其它部分均位于地面设置,本发明能在天气晴朗或阳光充足时,通过集热器将温室多余热量收集,并通过集热器与蓄热水箱连接水管中的传热介质流动,将此部分热能传送到蓄热水箱中进行蓄存,当太阳能不足以完全供暖时,所蓄积的热量可通过散热装置用于气温低、日照强度小的季节或者夜间温室内的供暖等,使得温室始终保持适宜温度。
Description
技术领域
本发明涉及温室热能领域,具体涉及一种新型温室地下蓄热***及方法。
背景技术
近年来,我国北方地区冬季雾霾天气、连续低温天气增多,温室无法获取足够的光照,同时温室往往得不到额外的热量补充,造成室内温度过低,无法保证温室内喜温蔬菜的正常生长需求;部分地区使用煤炭锅炉进行温室加温,一方面煤炭大量使用会造成环境的破坏,产生的有毒气体若进入温室会对作物的生长产生抑制;另一方面,煤炭使用量大、成本高以及维护成本也较高。目前,温室蓄热器大多在地上或者浅层地表,与环境进行大量的热交换量,蓄热能力差;储热时间较短,很难保障连续雾霾、低温天气下作物的生长。
发明内容
针对现有技术中提到的问题,本发明提出一种新型温室地下蓄热***及方法,可将温室多余热量错峰储存,并在夜间或低温天气下释放热量,旨在解决温室因热量得不到补充,造成温室内温度过低问题。
本发明一种新型温室地下蓄热***,该***包括依次相连的集热器、储水装置、蓄热水箱、传输水箱、散热装置及控制中心,该***的各部分均通过水管相连,其中,所述蓄热水箱和传输水箱位于地下设置,其它部分均位于地面设置,所述传输水箱还与储水装置还通过第一回流管相连,与散热装置还通过第二回流管相连。
优选地,所述蓄热水箱由外而内包括外壳、复合层、气凝胶层、外层及内层,所述内层内沿竖直方向依次安装有多个分流板,内层内壁贴合安装有相变材料,外层采用刚性材料,且外层外壁上还涂覆有隔热涂料,其中,外壳与复合层之间还设有填充材料。
优选地,所述蓄热水箱内还设有热泵,所述热泵一端与位于地面上的热泵机组固定相连。
优选地,所述蓄热水箱、传输水箱及储水装置内均设有水位传感器和温度传感器。
优选地,所述储水装置与蓄热水箱设有第一水泵控制阀,蓄热水箱与传输水箱设有第二水泵控制阀,传输水箱与散热装置设有第三水泵控制阀,所述第一回流管上设有第四水泵控制阀,第二回流管上设有第五水泵控制阀。
优选地,所述控制中心分别与多个水位传感器、多个温度传感器、第一水泵控制阀、第二水泵控制阀、第三水泵控制阀、第四水泵控制阀及第五水泵控制阀相连接。
一种新型温室地下蓄热***所实施的方法,利用集热器将温室内多余热量收集,并对储水装置中的水进行加热,当水温超过65℃时,控制中心控制第一水泵控制阀打开,水流向蓄热水箱中进行储存;当温室达不到所需温度时,控制中心控制第二水泵控制阀打开,使水从蓄热水箱流向传输水箱,再通过第三水泵控制阀流入散热装置中进行放热;放热后,控制中心控制水回流至储水装置中,实现循环。
本发明相对于现有技术,取得了以下的技术效果:
本发明能在天气晴朗或阳光充足时,通过集热器将温室多余热量收集,并通过集热器与蓄热水箱连接水管中的传热介质流动,将此部分热能传送到蓄热水箱中进行蓄存,当太阳能不足以完全供暖时,所蓄积的热量可通过散热装置用于气温低、日照强度小的季节或者夜间温室内的供暖等,使得温室始终保持适宜温度,从而实现将多余热量的蓄存及用于热量不足天气或季节的供热供暖,提高能源利用效率;采用太阳能蓄热供热,安全环保,没有燃烧过程,不会排放废气与燃料燃烧后的废渣,可在受天气影响时,利用储存的热量对温室进行供暖;蓄热水箱位于地下设置,能起到蓄热能力强,储热时间长的效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明蓄热水箱结构示意图。
图3为本发明控制中心结构示意图。
附图标记:1-集热器;2-储水装置;3-第一水泵控制阀;4-热泵;5-蓄热水箱;6-热泵机组;7-控制中心;8-第二水泵控制阀;9-传输水箱;10-散热装置;11-第三水泵控制阀;12-第四水泵控制阀;13-第一回流管;14-第二回流管;15-第五水泵控制阀;16-分流板;17-内层;18-外层;19-气凝胶层;20-复合层;21-外壳;22-填充材料;23-水位传感器;24-温度传感器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,本实施例中一种新型温室地下蓄热***,该***包括依次相连的集热器1、储水装置2、蓄热水箱5、传输水箱9、散热装置10及控制中心7,该***的各部分均通过水管相连,其中,所述蓄热水箱5和传输水箱9位于地下设置,其它部分均位于地面设置,所述传输水箱9还与储水装置2还通过第一回流管13相连,与散热装置10还通过第二回流管14相连。所述储水装置2与蓄热水箱5设有第一水泵控制阀3,蓄热水箱5与传输水箱9设有第二水泵控制阀8,传输水箱9与散热装置10设有第三水泵控制阀11,所述第一回流管13上设有第四水泵控制阀12,第二回流管14上设有第五水泵控制阀15。
本实施例中,利用集热器1吸收热能,并对储水装置2加热,集热器1可采用真空管集热器或平板集热器,通过设有不同结构的两个水箱即蓄热水箱5、传输水箱9及散热装置10,将蓄热与放热分开,实现定量放热,同时两个水箱均位于地下设置,无论在蓄热还是放热过程中,均能减少热量的损失,提高了热交换率,其中,蓄热水箱5位于地下5m处设置,传输水箱9位于临近地表处设置,蓄热水箱5体积大于传输水箱9的体积,散热装置10由多个轻质PC放热管构成,且一般安装在温室后墙与栽培行之间位置;散热装置10与传输水箱9和储水装置2与传输水箱9分别设有的第二回流管14和第一回流管13,再加上设置的多个水泵控制阀,利用控制中心7打开或闭合水泵控制阀来调节介质在***中流动的方向,通过介质在***中的流动,循环实现蓄热-储存-放热的整个过程,同时设置的蓄热水箱5与传输水箱9,可实现有效蓄热与放热的互不干涉,通过控制中心7控制,根据实际温度计算温室需热,控制定量水循环至传输水箱,有利于节约蓄热器热量,实现定量放热,而且由于蓄热水箱5和散热装置10是分开的,互不干涉,有利于保障蓄热与放热的独立运行。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,本实施例是在实施例1的基础上做的改进。如图1和图2所示,所述蓄热水箱5由外而内包括外壳21、复合层20、气凝胶层19、外层18及内层17,所述内层17内沿竖直方向依次安装有多个分流板16,内层17内壁贴合安装有相变材料,外壁上还涂覆有隔热涂料,外层18采用刚性材料制成,其中,外壳21与复合层20之间还设有填充材料22。所述蓄热水箱5、传输水箱9及储水装置2内均设有水位传感器23和温度传感器24。
本实施中的蓄热水箱5安装的分流板16安装有三个,分流板16为圆盘结构,表面上设有若干个通孔,并沿竖直方向设置在内层17中,分流板16能减少蓄热水箱5内部水的扰流,使蓄热水箱5内热水产生分层,当需要放热时,能先循环下层温度较低的水,然后是上部温度较高的水,这样能保持长时间蓄热;内层17使用的相变材料Na2HPO4·12H2O相变材料体系,具体可强化蓄热水箱5的蓄热效果并兼具保温隔热的功能,外壁还涂有隔热涂料,能增加蓄热水箱5的隔热作用,隔热材料可采用RLHY-12系列耐高温隔热保温涂料,外层18为刚性材料为主体的支撑架,为了取得更好的隔热效果,外壳21、复合层20、气凝胶层19及填充材料22均含有一定的隔热保温性能,其中,气凝胶层19内的气凝胶可采用空心陶瓷(玻璃)微珠或SiO2气凝胶,复合层20由保温棉、隔热棉和废旧保温被组成,位于蓄热水箱5最外侧的外壳21以刚性支撑架为主体并安装有高密度EPS保温板,也可替换为真空板,设置的填充材料22可采用珍珠岩或气泡砂浆。
蓄热水箱5、传输水箱9及储水装置2内的设置的水位传感器23和温度传感器24,能通过控制中心7实时观测到各部分温度变化和水位变化的情况,温度传感器24的型号是pt100,水位传感器23的型号是光电传感器模块E18-D80NK。
实施例3
本实施例与实施例1或2基本相同,本实施例是在实施例1或2的基础上做的改进。如图1所示,所述蓄热水箱5内还设有热泵4,所述热泵4一端与位于地面上的热泵机组6固定相连。
本实施例中,蓄热水箱5内安装有热泵4,根据实际情况,如夜间或连续低温天气下,没有多余热量,集热器1无法工作时,蓄热水箱5中水温过低时,利用少量的电能通过热泵4将蓄热水箱5中的水从低品质热向高品质热转换,为温室加温,保证温室内始终保持适宜温度。
实施例4
本实施例与实施例1或2或3基本相同,本实施例是在实施例1或2或3的基础上做的改进。如图3所示,所述控制中心7分别与多个水位传感器23、多个温度传感器24、第一水泵控制阀3、第二水泵控制阀8、第三水泵控制阀11、第四水泵控制阀12及第五水泵控制阀15相连接。温室内也安装有温度传感器24来检测温室温度。
本实施例中,数据采集卡的型号是PCI-1250数据采集卡,通过多个温度传感器24来实时检测各部分的温度变化情况,再通过数据采集卡传输至控制中心7,通过控制中心7检测并根据温度、时间和水位变化通过开闭和水泵控制阀,实现蓄热介质的循环与放热。
具体使用时,利用集热器1将温室内多余热量收集,并对储水装置2中的水进行加热,当水温超过65℃时,控制中心7控制第一水泵控制阀3打开,水流向蓄热水箱5中进行储存,当控制中心7检测温室达不到所需温度时即夜间在10℃~15℃之间,白天18℃~25℃之间,控制中心7控制第二水泵控制阀8打开,使水从蓄热水箱5流向传输水箱9,再打开第三水泵控制阀11流入散热装置10中进行放热,使温室始终位于合适温度,放热后,控制中心7打开第一回流管13和第二回流管14上的第四水泵控制阀12和第五水泵控制阀15,使得水回流至储水装置2中,循环实现蓄热-储存-放热的整个过程;在放热过程中,根据实际情况,如夜间或连续低温天气下,没有多余热量,集热器1无法工作,此时蓄热水箱5中水温过低即低于30℃,无法为温室供热时,可启动热泵4将蓄热水箱5中的水从低品质热向高品质热转换,再通过散热装置10为温室加温,从而保证温室内始终保持适宜温度。
Claims (7)
1.一种新型温室地下蓄热***及方法,其特征在于,该***包括依次相连的集热器(1)、储水装置(2)、蓄热水箱(5)、传输水箱(9)、散热装置(10)及控制中心(7),该***的各部分均通过水管相连,其中,所述蓄热水箱(5)和传输水箱(9)位于地下设置,其它部分均位于地面设置,所述传输水箱(9)还与储水装置(2)还通过第一回流管(13)相连,与散热装置(10)还通过第二回流管(14)相连。
2.根据权利要求1所述一种新型温室地下蓄热***,其特征在于,所述蓄热水箱(5)由外而内包括外壳(21)、复合层(20)、气凝胶层(19)、外层(18)及内层(17),所述内层(17)内沿竖直方向依次安装有多个分流板(16),内层(17)内壁贴合安装有相变材料,外壁上还涂覆有隔热涂料,外层(18)采用刚性材料制成,其中,外壳(21)与复合层(20)之间还设有填充材料(22)。
3.根据权利要求2所述一种新型温室地下蓄热***,其特征在于,所述蓄热水箱(5)内还设有热泵(4),所述热泵(4)一端与位于地面上的热泵机组(6)固定相连。
4.根据权利要求1所述一种新型温室地下蓄热***,其特征在于,所述蓄热水箱(5)、传输水箱(9)及储水装置(2)内均设有水位传感器(23)和温度传感器(24)。
5.根据权利要求1所述一种新型温室地下蓄热***,其特征在于,所述储水装置(2)与蓄热水箱(5)设有第一水泵控制阀(3),蓄热水箱(5)与传输水箱(9)设有第二水泵控制阀(8),传输水箱(9)与散热装置(10)设有第三水泵控制阀(11),所述第一回流管(13)上设有第四水泵控制阀(12),第二回流管(14)上设有第五水泵控制阀(15)。
6.根据权利要求1所述一种新型温室地下蓄热***,其特征在于,所述控制中心(7)分别与多个水位传感器(23)、多个温度传感器(24)、第一水泵控制阀(3)、第二水泵控制阀(8)、第三水泵控制阀(11)、第四水泵控制阀(12)及第五水泵控制阀(15)相连接。
7.根据权利要求1所述一种新型温室地下蓄热***所实施的方法,其特征在于,利用集热器(1)将温室内多余热量收集,并对储水装置(2)中的水进行加热,当水温超过65℃时,控制中心(7)控制第一水泵控制阀(3)打开,水流向蓄热水箱(5)中进行储存;当温室达不到所需温度时,控制中心(7)控制第二水泵控制阀(8)打开,使水从蓄热水箱(5)流向传输水箱(9),再通过第三水泵控制阀(11)流入散热装置(10)中进行放热;放热后,控制中心(7)控制水回流至储水装置(2)中,实现循环。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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