CN113875448B - 日光温室金属膜集放热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种日光温室金属膜集放热装置，属于日光温室技术领域，包括后坡、墙体和棚面；所述后坡下方连接有墙体，所述后坡前方连接有棚面；所述墙体内设有蜂窝吸热层和卵石层；所述蜂窝吸热层位于墙体前方，所述蜂窝吸热层上设有蜂窝凹面和蜂窝凸面，所述蜂窝凸面内设有金属膜；所述卵石层位于蜂窝吸热层下方，所述卵石层设有间隙调整装置。本发明科学合理，使用安全方便，金属膜安装在凹面蜂窝结构内增加热能集聚，利于增加金属膜吸热效率，减少金属膜的使用面积，节约成本。将金属膜集放热装置和卵石层相结合，提高了蜂窝凹面内热能的利用率，减小蓄水池成本，提高了土地利用率。间隙调整装置调节卵石间隙，使得卵石层热量传导速率可变。

Description

日光温室金属膜集放热装置

技术领域

本发明涉及日光温室技术领域，具体是一种日光温室金属膜集放热装置。

背景技术

日光温室采用较简易的设施，由后墙体、支撑骨架、后坡、覆盖材料等组成，主要应用于我国北方地区在寒冷时期进行蔬菜越冬栽培。日光温室金属膜集放热装置是一种在室内无需加热，通过后墙体对热能进行吸收以实现蓄放热，维持室内一定的温度水平，以满足蔬菜作物生长的需要。

现有的金属膜集放热装置中，金属膜直接安装在后墙体内面，日光温室体积大且热能无法聚集在单一面上，金属膜蓄热效率低且所需面积大，成本高。本发明设有蜂窝吸热层，将金属膜安装在蜂窝凹面内，利用凹面的蜂窝结构将热能集聚在蜂窝凹面内，有利于增加单个金属膜吸热效率，从而减少金属膜的使用面积，节约成本。其次，现有的金属膜集放热装置主要通过循环吸热介质水实现蓄热和放热，若想维持日光温室夜晚放热时间，需建造蓄水池，蓄水池越大则蓄热能力越强，但土地利用面积减少，且成本较高。本发明将金属膜集放热装置和卵石层相结合；蜂窝凹面内存储的热能不仅可供金属膜吸收后存储于循环水层当中，还可被与蜂窝凹面相连接的蜂窝凸面吸收，并存储至卵石层内，提高了蜂窝凹面内热能的利用率，减小了建造蓄水池的成本，提高了土地面积利用率。最后，现有的集放热装置无发调节卵石之间的间隙，其热量传导率间恒定；若间隙过大，易造成卵石层内热量传导速度过快，导致后半夜温室气温较低；若间隙过小，易造成卵石层内热量传导速度慢，浪费白天所蓄热能。本发明设置间隙调整装置，以调节卵石之间间隙，从而改变卵石层的热量传导速率，可根据日光温室夜间温度的高低来决定卵石层的热量传导速率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种日光温室金属膜集放热装置，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种日光温室金属膜集放热装置，包括后坡、墙体和棚面；所述后坡下方连接有墙体，所述后坡前方连接有棚面，所述棚面下方设有土壤层，所述土壤层下方设有隔热层，所述隔热层下方设有循环水层。

墙体有利于白天吸收热能，棚面为透明的，可以容纳阳光透过照射在种植的农作物上。土壤层有利于种植农作物，循环水层有利于白天时储存墙体所吸收的热能并在夜晚温度较低的时候释放热能。隔热层有利于循环水层更好的储热，防止热能从循环水层中散发一部分，同时阻隔热能，防止土壤层下方温度过高影响农作物生长。

优选的，所述墙体包括蜂窝吸热层、保温层和卵石层；所述蜂窝吸热层位于墙体前方，所述卵石层位于蜂窝吸热层下方，所述保温层位于蜂窝吸热层和卵石层后方，所述保温层后方设有黏土砖；所述蜂窝吸热层上设有蜂窝凹面和蜂窝凸面，所述蜂窝凹面和蜂窝凸面交错设置，所述蜂窝凹面内设有金属膜。

蜂窝吸热层有利于白天吸收大量热量，卵石层有利于储存墙体所吸收的热量，保温层有利于蜂窝吸热层和卵石层储存热量，黏土砖有利于墙体的承重，防止墙体过重导致日光温室坍塌。蜂窝凹面的凹面结构有利于将热能聚集至凹面结构内，且在日光温室通风时聚集后的热能不易被风吹散。金属膜不容易破损，可长期使用，有利于吸收热能，相对于透明膜和黑膜来说其增温效果更加显著；蜂窝凸面有利于吸收蜂窝凹面内的热能。

优选的，所述蜂窝凸面为空心结构，所述蜂窝凸面周围设有吸热风机，所述蜂窝凸面内部设有吸热通道，所述吸热通道外侧设有保温壁所述吸热通道与吸热风机相连接，所述吸热通道相汇于传热通道，所述传热通道与卵石层相通。

吸热风机利于将蜂窝凹面内的热能吸收至蜂窝凸面的空心结构内，吸热通道为热量传递至传热通道的管道，传热通道利于将热能输送至卵石层内。

优选的，所述金属膜内部设有水流道，同列的所述水流道连接有分水管，若干所述分水管与集水管相连，所述集水管下方的分支水管连接水泵，所述水泵的下方连接有循环水管，所述循环水管末端连接有循环水层。

水流道有利于将金属膜吸收的热能传递至介质水当中，分水管有利于将介质水循环至集水管中，左侧水泵有利于将集水管中的水循环至左侧循环水管中并传输进循环水层；右侧水泵利于将循环水层内的介质水通过右侧循环水管抽回集水管中，最后流回水流道，从而完成热能的传递和储存。

优选的，所述卵石层包括卵石、散热口和温度传感器；所述卵石位于卵石层内部，所述散热口分布在卵石层外侧，所述散热口后方设有风机，所述散热口上方设有温度传感器，所述温度传感器与散热口和风机电性连接。

卵石有利于存储热量，散热口有利于热量的散发，风机开启后可增加卵石层内热能的散发效率。温度传感器利于监测日光温室内的温度，在温度过低时打开风机和散热口散热，在温度适宜时关闭风机和散热口停止散热。

优选的，所述卵石间设有间隙调整装置若干，有利于调整卵石之间间隙，改变卵石热量传导效率。

优选的，所述间隙调整装置包括电机、第一传动杆和螺旋片；所述电机连接有驱动轴，所述驱动轴连接有减速齿轮一，所述减速齿轮一上方啮合有减速齿轮二，通过减速齿轮一和减速齿轮二降低电机的转速。所述第一传动杆与减速齿轮二相连接，所述第一传动杆上设有螺旋片若干。电机带动第一传动杆旋转，从而带动螺旋片旋转。当左侧的第一传动杆顺时针旋转时，螺旋片旋转从而带动卵石向左侧聚集，最终减小卵石间的间隙，减小卵石热量传导率；当左侧的第一传动杆逆时针旋转时，螺旋片旋转从而带动卵石向右侧分散，最终扩大卵石间的间隙，增大卵石热量传导率。右侧的第一传动杆旋转所发生的的作用效果与左侧相反。

优选的，所述螺旋片上设有挑杆若干。挑杆增大螺旋片与卵石之间的摩擦力，有利于带动卵石分散或聚集。

优选的，所述间隙调整装置包括液压推杆、第二传动杆和分支；所述液压推杆与电源电性连接，所述液压推杆一侧连接有第二传动杆，液压推杆带动第二传动杆往返运动。所述第二传动杆上设有分支若干，分支带动卵石运动。

优选的，所述第二传动杆伸长方向与分支形成的夹角为锐角。当第二传动杆相向运动时，锐角有利于将卵石聚集以减小卵石的间隙；当第二传动杆背向运动时，钝角有利于将卵石分散以增大卵石的间隙

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设有蜂窝吸热层，将金属膜安装在蜂窝凹面内，利用凹面的蜂窝结构将热能集聚在蜂窝凹面内，且在日光温室通风时聚集后的热能不易被风吹散，有利于增加单个金属膜吸热效率，从而减少金属膜的使用面积，节约成本。其次，金属膜不容易破损，可长期使用，相对于透明膜和黑膜来说其增温效果更加显著。

2、本发明将金属膜介质水循环导热蓄热和卵石层导热相结合；蜂窝凹面内存储的热能不仅可供金属膜吸收后存储于循环水层当中，还可被与蜂窝凹面相连接的蜂窝凸面吸收，并存储至卵石层内。蜂窝凸面和蜂窝凹面间隔设置，正六边形的形状可使得面积利用率达到最大，蜂窝凸面可吸收蜂窝凹面未吸收完全的热能，使得收集到的热能充分利用，提高了蜂窝凹面内热能的利用率。本发明以卵石层增温辅助金属膜增温，缩减蓄水池的大小从而减小了建造蓄水池的成本，提高了土地面积利用率。

3、本发明设置间隙调整装置，以调节卵石之间间隙，卵石间隙变大，有利于热量的释放，卵石间隙变小，有利于热量的保存，从而改变卵石层的热量传导速率，可根据日光温室夜间温度的高低以及金属膜是否散发热量来决定卵石层的热量传导速率。当金属膜仍有散发热量、温室内温度适宜时，减小卵石间的间隙，降低卵石热量传导效率，必要时关闭风机和散热口，避免卵石层内热能散发太快；当金属膜散发的热能不足以维持温室适宜温度时，增加卵石间的间隙，增加卵石热量传导效率，以维持日光温室适宜的温度。

附图说明

图1为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的立体结构示意图；

图2为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的蜂窝吸热层、卵石层和保温层正面立体结构示意图；

图3为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的蜂窝凸面剖面结构示意图；

图4为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的蜂窝吸热层、卵石层和保温层背面管道连接立体结构示意图；

图5为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的金属膜通道连接结构示意图；

图6为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的集水管、水泵和循环水管连接结构示意图；

图7为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的间隙调整装置第一种实施例结构示意图；

图8为本发明一种日光温室金属膜集放热装置的间隙调整装置第二种实施例结构示意图。

图中标号：1、后坡；2、墙体；3、棚面；4、土壤层；5、隔热层；6、循环水层；7、蜂窝吸热层；8、蜂窝凹面；9、金属膜；10、蜂窝凸面；10-1、吸热风机；10-2、吸热通道；10-3、保温壁；10-4、传热通道；11、保温层；12、卵石层；13、散热口；14、温度传感器；15、电机；16、驱动轴；17、减速齿轮一；18、减速齿轮二；19、第一传动杆；20、螺旋片；21、电源；22、液压推杆；23、第二传动杆；24、分支；25、水流道；26、分水管；27、集水管；28、水泵；29、循环水管；30、挑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：如图1-7所示，一种日光温室金属膜集放热装置，其特征在于：包括后坡1、墙体2和棚面3；后坡1下方连接有墙体2，墙体2用于白天吸收热能；后坡1前方连接有棚面3，棚面3为透明的，可以容纳阳光透过照射在种植的农作物上；棚面3下方设有土壤层4，用于种植农作物；土壤层4下方设有隔热层5，用于循环水层6更好的储热，防止热能从循环水层6中散发出一部分，同时能阻隔热能，防止土壤层4下方温度过高从而影响农作物生长。隔热层5下方设有循环水层6。

墙体2包括蜂窝吸热层7、保温层11和卵石层12；蜂窝吸热层7位于墙体2前方，用于白天吸收大量的热量；卵石层12位于蜂窝吸热层7下方，用于储存墙体2吸收的热量；保温层11位于蜂窝吸热层7和卵石层12后方，用于蜂窝吸热层7和卵石层12储存热量；保温层11后方设有黏土砖，用于墙体2承重，防止墙体2过重导致日光温室坍塌；蜂窝吸热层7上设有蜂窝凹面8和蜂窝凸面10，蜂窝凹面8的凹面结构用于将热能聚集至凹面结构内，且在日光温室通风时聚集后的热能不易被风吹散。蜂窝凸面10有利于吸收蜂窝凹面8内的热能。蜂窝凹面8和蜂窝凸面10交错设置，蜂窝凹面8内设有金属膜9，金属膜9不容易破损，可长期使用，有利于吸收热能，相对于透明膜和黑膜来说其增温效果更加显著。

蜂窝凸面10为空心结构，蜂窝凸面10周围设有吸热风机10-1，用于将蜂窝凹面8内的热能吸收至蜂窝凸面10的空心结构内。蜂窝凸面10内部设有吸热通道10-2，吸热通道10-2外侧设有保温壁10-3，吸热通道10-2为热量传递至传热通道10-4的管道，吸热通道10-2与吸热风机10-1相连接，吸热通道10-2相汇于传热通道10-4，传热通道10-4与卵石层12相通，用于将热能输送至卵石层12内。

金属膜9内部设有水流道25，用于金属膜9吸收热能传递至介质水当中；同列的水流道25连接有分水管26，若干分水管26与集水管27相连，集水管27下方的分支水管连接水泵28，水泵28的下方连接有循环水管29，循环水管29末端连接有循环水层6。左侧水泵28利于将集水管27中的水循环至左侧循环水管29中并传输进循环水层6；右侧水泵28利于将循环水层6内的介质水通过右侧循环水管29抽回集水管27中，最后流回水流道25，以完成热能的传递和储存。

卵石层12包括卵石、散热口13和温度传感器14；卵石位于卵石层12内部，用于存储热量；散热口13分布在卵石层12外侧，用于热量的散发；散热口13后方设有风机，可增加卵石层12内热能的散发效率；散热口13上方设有温度传感器14，温度传感器14与散热口13和风机电性连接。温度传感器14利于监测日光温室内的温度，在温度过低时打开风机和散热口13散热，在温度适宜时关闭风机和散热口13停止散热。

卵石间设有间隙调整装置若干，用于调整卵石之间间隙，改变卵石热量传导效率。当金属膜仍有散发热量、温室内温度适宜时，减小卵石间的间隙，降低卵石热量传导效率，必要时关闭风机和散热口13，避免卵石层12内热能散发太快；当金属膜散发的热能不足以维持温室适宜温度时，增加卵石间的间隙，增加卵石热量传导效率，以维持日光温室适宜的温度。

间隙调整装置包括电机15、第一传动杆19和螺旋片20；电机15连接有驱动轴16，电机15提供第一传动杆19运动的能量，驱动轴16用于连接电机15和第一传动杆19；驱动轴16连接有减速齿轮一17，减速齿轮一17上方啮合有减速齿轮二18；为了减小电机15运动的频率，安装了减速齿轮一17和减速齿轮二18，其转速比为6:1；第一传动杆19与减速齿轮二18相连接，第一传动杆19上设有螺旋片20若干。电机15带动第一传动杆19旋转，从而带动螺旋20片旋转。当左侧的第一传动杆19顺时针旋转时，螺旋片20旋转从而带动卵石向左侧聚集，最终减小卵石间的间隙，减小卵石热量传导率；当左侧的第一传动杆19逆时针旋转时，螺旋片20旋转从而带动卵石向右侧分散，最终扩大卵石间的间隙，增大卵石热量传导率。右侧的第一传动杆19旋转所发生的的作用效果与左侧相反。

螺旋片20上设有挑杆30若干。挑杆30增大螺旋片20与卵石之间的摩擦力，有利于带动卵石分散或聚集。

实施例二：如图8所示，与第一种技术方案主要的区别在于，卵石层12内的间隙调整装置实现方法不同，包括液压推杆22、第二传动杆23和分支24；液压推杆22与电源21电性连接，电源21用于提供液压推杆22的电能；液压推杆22右侧连接有第二传动杆23，第二传动杆23在液压推杆22的带动下做往返运动。第二传动杆23上设有分支24若干，在第二传动杆23往返运动时分支带动卵石运动。

第二传动杆23伸长方向与分支24形成的夹角为锐角。。当第二传动杆23相向运动时，锐角有利于将卵石聚集以减小卵石的间隙，最终降低卵石热量传导效率；当第二传动杆23背向运动时，钝角有利于将卵石分散以增大卵石的间隙，最终增加卵石热量传导效率。

工作原理：使用时，墙体2上的蜂窝吸热层7吸收热量；蜂窝凹面8和蜂窝凸面10交错设置，蜂窝凹面8的凹面结构用于热能聚集至凹面结构内，金属膜9吸收聚集在蜂窝凹面8内的热能，蜂窝凸面10有利于吸收蜂窝凹面8内剩下的热能。金属膜9吸收热能后，其内部的水流道25将热能传递至介质水当中，介质水再依次流入分水管26和集水管27。之后左侧水泵28运作，将集水管27中的介质水循环至左侧循环水管29中并传输进循环水层6；右侧水泵28运作，将循环水层6内的介质水通过右侧循环水管29抽回集水管27中，最后流回水流道25，以完成热能的传递和储存。在金属膜9吸收热能的同时，吸热风机10-1将蜂窝凹面8内剩余的热能吸收至蜂窝凸面10的空心结构内，并依次通过吸热通道10-2和传热通道10-4将热能储存至卵石层12内。夜晚时，当日光内气温过低时，金属膜9和循环水层6之间的循环开启，将介质水内的热能传导至金属膜9上，增加日光温室内的温度。同时，温度传感器14监测日光温室内的温度。当日光温室内的温度过低时，自动打开卵石层12内的风机和散热口13，向温室内散发热量，以提高日光温室的夜间温度；当日光温室内温度到达适宜温度时，自动关闭风机和散热口13，停止卵石层12向日光温室内部散发热量。在卵石层12散发温度的过程中，卵石层12内的卵石间设有间隙调整装置，可调整卵石之间的间隙，改变卵石热量传导效率。当金属膜仍有散发热量、温室内温度适宜时，减小卵石间的间隙，降低卵石热量传导效率，必要时关闭风机和散热口13，避免卵石层12内热能散发太快；当金属膜9散发的热能不足以维持温室适宜温度时，增加卵石间的间隙，增加卵石热量传导效率，以维持日光温室适宜的温度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种日光温室金属膜集放热装置，包括后坡(1)、墙体(2)和棚面(3)；所述后坡(1)下方连接有墙体(2)，所述后坡(1)前方连接有棚面(3)，所述棚面(3)下方设有土壤层(4)，所述土壤层(4)下方设有隔热层(5)，所述隔热层(5)下方设有循环水层(6)；

所述墙体(2)包括蜂窝吸热层(7)、保温层(11)和卵石层(12)；所述蜂窝吸热层(7)位于墙体(2)前方，所述卵石层(12)位于蜂窝吸热层(7)下方，所述保温层(11)位于蜂窝吸热层(7)和卵石层(12)后方，所述保温层(11)后方设有黏土砖；所述蜂窝吸热层(7)上设有蜂窝凹面(8)和蜂窝凸面(10)，所述蜂窝凹面(8)和蜂窝凸面(10)交错设置，所述蜂窝凹面(8)内设有金属膜(9)；

所述蜂窝凸面(10)为空心结构，所述蜂窝凸面(10)周围设有吸热风机(10-1)，所述蜂窝凸面(10)内部设有吸热通道(10-2)，所述吸热通道(10-2) 外侧设有保温壁(10-3)，所述吸热通道(10-2)与吸热风机(10-1)相连接，所述吸热通道(10-2)相汇于传热通道(10-4)，所述传热通道(10-4)与卵石层(12) 相通；

所述卵石层(12)包括卵石、散热口(13)和温度传感器(14)；所述卵石位于卵石层(12)内部，所述散热口(13)分布在卵石层(12)外侧，所述散热口(13) 后方设有风机，所述散热口(13)上方设有温度传感器(14)，所述温度传感器(14)与散热口(13)和风机电性连接；

所述卵石间设有间隙调整装置若干；

所述间隙调整装置包括电机(15)、第一传动杆(19)和螺旋片(20)；所述电机(15)连接有驱动轴(16)，所述驱动轴(16)连接有减速齿轮一(17)，所述减速齿轮一(17)上方啮合有减速齿轮二(18)，所述第一传动杆(19)与减速齿轮二(18)相连接，所述第一传动杆(19)上设有螺旋片(20)若干；

所述螺旋片(20)上设有挑杆(30)若干；

所述间隙调整装置包括液压推杆(22)、第二传动杆(23)和分支(24)；所述液压推杆(22)与电源(21)电性连接，所述液压推杆(22)一侧连接有第二传动杆(23)，所述第二传动杆(23)上设有分支(24)若干；

所述第二传动杆(23)伸长方向与分支(24)形成的夹角为锐角。