CN204811273U - 自动蓄放热的双面温室 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了自动蓄放热的双面温室，利用阳棚的光照产生温度高的空气，并贮存在热空气贮存结构内，由热空气贮存结构将温度高的空气输送到阴棚内，能够充分吸收阳棚的太阳辐射热，替代传统燃煤锅炉的供暖***，有效节省能源，实现温室的低碳节能高效，并且供暖过程不产生任何污染；另外，由于白天阳棚里的蔬菜光合作用产生大量的氧气，经过加热后的热空气进入阴棚，能够提供阴棚作物生长所需要的氧气，有利于提高阴棚作物的产量与品质。

Description

自动蓄放热的双面温室

技术领域

本实用新型属于农业工程技术领域，更具体涉及自动蓄放热的双面温室。

背景技术

双面温室，也称为双坡温室或者是阴阳温室，是近些年来新兴发展的一种新型温室。双面温室是在传统日光温室的北侧，借用(或共用)后墙，增加一个同长度但采光面朝北的一面坡温室，两者共同形成双面阴阳型日光温室。采光面向阳的温室称为阳棚，采光面背阳的温室称为阴棚。一般情况下，温室的阳棚多用于种植喜光的蔬菜，阴棚多用于栽培食用菌，称为菇菜种植模式双面温室。

双面阴阳棚温室的阴棚由于处于背阴面，不能直接得到太阳热辐射，因此冬季阴棚内的温度比较低。传统的阴棚供暖方式通常采用燃煤锅炉加热，来提高室内温度，这种加热方式不仅能耗较大，而且还会产生大量的有害气体，对环境造成污染。而双面温室中的阳棚在冬季能够得到较强的太阳能辐射热，在太阳辐射强度较高时，平均辐射强度为270W/m²，同时温室内白天中午的气温可达40℃以上，这对于阳棚是完全不必要的，如果能利用阳面温室这种光温特征，将温室中的太阳辐射能通过某种方法利用起来，为温度较低的阴棚加热，将会大大减少对燃煤的依赖，实现温室的节能高效生产。

另外，双面阴阳棚温室的阴棚内种植的食用菌属于好氧性生物，阳面的蔬菜在光合作用的过程中产生大量的氧气，如果能将这些氧气输送给阴棚内的食用菌，可以有效的促进食用菌的生长，提高食用菌的产品品质。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是如何为双面温室中的阴棚通过干净环保的方式提供温度高、含氧量高的空气。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自动蓄放热的双面温室，所述双面温室包括阴棚、阳棚以及阳棚北墙，阳棚和阴棚利用所述阳棚北墙隔开，所述双面温室还包括热空气贮存结构、自动集热装置、蓄放热模块以及传感器模块，

所述热空气贮存结构，设置于所述阳棚北墙的上方，由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成，用于将其贮存的热空气输送给阴棚，

所述蓄放热模块设置于所述热空气贮存结构的内壁；

所述自动集热装置设置于阳棚内，与所述热空气贮存结构连通，用于对进入的空气进行加热，并将加热后的空气输送给所述热空气贮存结构。

优选地，所述自动集热装置包括太阳能集热板以及连接件，所述太阳能集热板通过所述连接件固定在所述阳棚北墙上，并且所述太阳能集热板与所述阳棚北墙之间有间隙。

优选地，所述阳棚北墙的与所述太阳能集热板相对的部分的表面设置有聚氨酯板；所述阳棚北墙的其他部分在墙体内设置有聚氨酯板。

优选地，所述阴棚温室后屋面的一端与所述阳棚北墙顶端连接，所述阴棚温室后屋面的另一端与所述双面温室的骨架连接；所述阳棚温室后屋面的一端与所述太阳能集热板的一端连接，所述阳棚温室后屋面的一端与所述双面温室的骨架连接。

优选地，所述阳棚温室后屋面与所述太阳能集热板的夹角大于或等于预定夹角，其中所述夹角为当地冬至太阳高度角与预设角度的和，所述预设角度大于或等于95°，并且小于或等于100°。

优选地，还包括热空气输送管路以及输送风机，所述热空气输送管路设置于阴棚温室后屋面靠近阴棚的一侧，与热空气贮存结构连通；所述输送风机设置在所述热空气输送管路与热空气贮存结构连接处，所述输送风机将所述热空气贮存结构内的空气通过所述热空气输送管路输送入阴棚。

优选地，所述热空气输送管路的管壁上开设有多个小孔。

优选地，两个所述输送风机之间间隔25米-30米。

优选地，所述热空气输送管路为软质纤维布管路。

优选地，所述阴棚温室后屋面、阳棚温室后屋面均为聚氨酯复合彩钢板；

所述蓄放热模块为低温变相蓄热模块。

所述太阳能集热板为黑色瓦楞性镀锌钢板。

(三)有益效果

本实用新型提供了自动蓄放热的双面温室，本实用新型利用阳棚的光照产生温度高的空气，并贮存在热空气贮存结构内，由热空气贮存结构将温度高的空气输送到阴棚内，能够充分吸收阳棚的太阳辐射热，替代传统燃煤锅炉的供暖***，有效节省能源，实现温室的低碳节能高效，并且供暖过程不产生任何污染；另外，由于白天阳棚里的蔬菜光合作用产生大量的氧气，经过加热后的热空气进入阴棚，能够为阴棚作物带来生长所需要的氧气，有利于提高阴棚作物的产量与品质。本实用新型能够大大降低温室对燃煤的依赖，能够为阴棚中生产的作物提供富氧新风，有利于提高阴棚作物的产量，实现温室的节能高效生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的双面温室剖面上结构示意图；

图2为图1中阳棚A方向剖面结构示意图；

图3为图1中阴棚B方向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

一种自动蓄放热的双面温室，如图1所示，所述双面温室包括阴棚、阳棚以及阳棚北墙1，阳棚和阴棚利用所述阳棚北墙1隔开，所述双面温室还包括热空气贮存结构4、自动集热装置以及蓄放热模块8，

所述热空气贮存结构4，用于将其贮存的热空气输送给阴棚，设置于所述阳棚北墙的上方，由阳棚温室后屋面9、阴棚温室后屋面10以及骨架围合形成；

所述蓄放热模块8设置于所述热空气贮存结构4的内壁；

所述自动集热装置设置于阳棚内，与所述热空气贮存结构连通，用于对进入的空气进行加热，并将加热后的空气输送给所述热空气贮存结构。

温室的骨架上设置有覆盖层，用于与阳棚温室后屋面9、阴棚温室后屋面连接以形成热空气贮存结构的骨架上同样覆盖有覆盖层。用于形成热空气贮存结构的阳棚温室后屋面9、阴棚温室后屋面均放置于骨架上。即热空气贮存结构由覆盖层、阴阳棚温室后屋面和骨架在阴阳温室中间墙体顶部围合形成。

上述装置能够充分吸收阳棚的太阳辐射热，替代传统燃煤锅炉的供暖***，有效节省能源，降低实现温室的低碳节能高效生，并且供暖过程不产生任何污染；另外，由于白天阳棚里的蔬菜光合作用产生大量的氧气，经过加热后的热空气进入阴棚，能够为阴棚作物，例如食用菌带来生长所需要的氧气，有利于提高阴棚食用菌的产量与品质。

进一步地，热空气贮存结构可以但不限于是四边形。

进一步地，所述自动集热装置包括太阳能集热板3以及连接件2，所述太阳能集热板3通过所述连接件2固定在所述阳棚北墙1上，并且所述太阳能集热板3与所述阳棚1北墙形成有间隙，形成空腔。太阳能集热板用于蓄积太阳能辐射热来加热空气，其下部开口，用于使冷空气进入，上部与阳棚后屋面连接，用于将热空气导入热空气贮存结构。优选地太阳能集热板3和阳棚北墙1墙面距离为10厘米。

进一步地，所述阳棚北墙为聚氨酯板夹心复合墙体，并且与所述太阳能集热板相对的墙体部分聚氨酯板设置在墙体的表面，与太阳能集热板相对；所述阳棚北墙其他部分的聚氨酯板设置在墙体的内部，优选设置在轻体中心。优选地，聚氨酯板70毫米厚。优选地太阳能集热板的表面也设置聚氨酯板，用于绝热。

进一步地，阴棚温室后屋面的一端与所述阳棚北墙顶端连接，所述阴棚温室后屋面的另一端与所述双面温室的骨架连接；所述阳棚温室后屋面的一端与所述太阳能集热板的一端连接，所述阳棚温室后屋面的另一端与所述双面温室的骨架连接。即阴棚温室后屋面，温室骨架、阳棚温室后屋面依次连接。

进一步地，所述阳棚温室后屋面10与水平面所成的角β大于或等于预定夹角，其中所述夹角为当地冬至太阳高度角与裕度角的和，所述裕度角大于或等于5°，并且小于或等于10°。

阴棚内后屋面角与水平面的夹角α没有具体限制，一般≧0°，以阴棚后屋面不妨碍阴棚作物，例如食用菌生产为宜。

进一步地，双面温室还包括热空气输送管路7以及输送风机6，所述热空气输送管路7设置于阴棚温室后屋面靠近阴棚的一侧，与热空气贮存结构4连通，并在与热空气贮存结构4连接处设置了所述输送风机6。热空气输送管路7采用软质纤维布风管，直径为250mm，管壁均匀分布的经过设计的多排小孔出风。一般每隔25米布置一个输送风机6。

进一步地，双面温室还包括输热控制模块，其检测所述热空气贮存结构4内的温度，在所述热空气贮存结构4内的温度超过设定输热温度后发送输热信号给所述输送风机6，由所述输送风机6输送热空气进所述热空气输送管路7。

进一步地，所述阴棚温室后屋面、阳棚温室后屋面以及覆盖层均为聚氨酯复合彩钢板，优选地采用100mm厚聚氨酯复合彩钢板。

所述蓄放热模块为低温变相蓄热模块，主要用于白天吸收及晚上释放热能。

所述太阳能集热板为黑色瓦楞性镀锌钢板。

进一步地，双面温室还包括排放风机5以及排热控制模块，所述排放风机5设置于所述热空气贮存结构4的顶部，所述排热控制模块用于测量所述热空气贮存结构4内的温度，在所述热空气贮存结构4内的温度超过设定排热温度后发送排热信号给所述排放风机5，由所述排放风机5排放热空气，可以将温室内的热空气排出，有利于阴阳棚的通风降温。排放风机5可以用热空气排放烟囱代替，也可以实现对过多热空气的排放。排放风机或排放烟囱一般位于温室的两个尽端，主要用于在夏季空气温度过高时向温室外部排出多余的热空气。

上述装置适合用于菇菜种植模式双面温室中阴棚的供热，代替原有的燃煤锅炉供暖***。这种基于空气加热的菇菜种植模式双面温室中阴棚供热技术，能够大大降低温室对燃煤的依赖，能够为阴棚中生产的菌类提供富氧新风，有利于提高阴棚食用菌的产量，实现温室的节能高效生产。

下面结合具体地实施例对本实用新型的温室记性详细的说明。

以菇菜模式的阴阳温室为例进行说明。

(1)阴阳温室(双面温室)长度为60m，阳棚跨度为8m，阴棚跨度为4.5m，阳棚北墙墙体高度为2.6米，温室的脊高高度为4.0m，温室内骨架的间距为1.0m。

(2)、如图1所示，阴阳温室的骨架和阳棚温室后屋面骨架、阴棚温室后屋面骨架共同组成热空气贮存结构的骨架，在组成的不规则四边形热空气贮存结构空间的骨架上，安装100mm厚聚氨酯复合彩钢板，组成热空气贮存结构4。

(3)、蓄放热模块8固定在热空气贮存结构4四周的聚氨酯复合彩钢板之上。

(4)、为了提高太阳能吸收率，通常安装多个单元模块的太阳能集热板3，如图2所示。图2中标记的数字为尺寸，单位是毫米。

太阳能集热板3由连接件2固定在阳棚北墙1之上，阳棚北墙1采用70毫米厚聚氨酯板夹心保温复合墙体，集热板3和阳棚北墙1墙面距离为10厘米，形成空腔。如图1所示，太阳能集热板单元模块长度为4m，高度为2m，距地面高度为0.6米，上部与阳棚后屋面的聚氨酯复合彩钢板相连接，与热空气贮存结构4形成连通空间。

(5)、在阴棚后屋面的聚氨酯复合彩钢板上每隔25m-30m设置一个输送风机6，本实施例设置两个是送风机6，风机6和软质纤维布热空气输送管路7，热热空气输送管路7吊装在阴棚温室骨架上，直径为250mm，管壁均匀分布多排小孔，如图3所示。

(6)、如图1、图2、图3所示，在热空气贮存结构4顶部设热空气排放烟囱5或者屋顶风机5，其布置位置一般在温室的两个尽端。

(7)、在寒冷季节白天工作时，开启阴棚后屋面上的风机6，热空气贮存结构4以及太阳能集热板3空腔内即形成负压，冷空气进入太阳能集热板空腔，太阳能集热板3接收大量的太阳辐射热，使太阳能集热板3与阳棚北墙1所形成的空腔内的空气温度升高并上升，将热空气送入热空气贮存结构4内，经过蓄放热模块8贮存部分热量后，热空气通过风机6和管路7，实现向阴棚均匀送温暖新风。

(8)、在寒冷季节晚上工作时，固定在热空气贮存结构4四周的蓄放热模块8开始放热，加热进入到贮藏空间内的冷空气，加热后的空气达到设定输热温度值后，热空气通过风机6和管路7，实现向阴棚均匀送温暖新风。

(9)、在夏季，当热空气贮存结构4内的热空气温度值较高，达到一定的设定排热温度时，打开热空气排放烟囱或者排放风机5，利用烟囱效应或机械驱动，实现热空气的自然或被动排放至温室外。

(10)、本实用新型中所指的太阳能空气集热板，既可以采用平板型，也可以采用无盖板渗透型，以下以无盖板渗透型集热板为例，确定上述实用新型设计中阳棚的空气温度与阴棚风机出风口空气温度之间关系的计算方法：

在保证数学模型精度和准确度的同时，为了方便建模与求解，对太阳能空气集热板(器)做了以下假设：

1)传热过程是稳态的；

2)阳棚北墙保温背板以及太阳能集热板两侧的隔热层为绝热面，热损失忽略不计；

3)太阳能集热板外表面各处的空气吸入速度相同；

4)太阳能集热板吸收的太阳能，除了用于加热空气外，其余部分以对流换热和辐射换热的方式散失到周围环境中，

因此，可以列出如下的热平衡方程：

m_ac_p(T_e-T_a)＝a_cI_cA-Q_c(1-1)

式中：m_a—流经太阳能集热板的空气质量流量(kg·s^-1)

c_p—空气的定压比热(J·kg^-1·℃^-1)；

T_e—太阳能集热板出口空气温度(℃)；

T_a—太阳能集热板入口空气温度(℃)；

a_c—太阳能集热板外表面的吸收系数；

I_c—太阳辐射强度(w·m^-2)；

A—太阳能集热板面积(m²)；

Q_c—太阳能集热板对流及辐射热损失(W)；

以上参数的确定原则和选用方法：

m_a—流经太阳能集热板的空气质量流量(kg·s^-1)

一般情况下，当风机工作向阴棚排风，使太阳能集热板空腔形成负压，冷空气进入，因此，m_a取值和风机的排风量的大小有关，同时太阳能集热板的集热效率也与排风量的大小有关，一般60米左右长度的温室可以采用三个规格在50m³/h的风机并均匀分布；m_a在运行工况下取值为0.0539kg/s；

c_p—空气的定压比热(J·kg^-1·℃^-1)；取c^p＝1.006*103J·kg^-1·℃^-1

T_e—太阳能集热板出口空气温度(℃)；待求；

T_a—太阳能集热板入口空气温度(℃)；在本实用新型中，取阳面温室的空气即时温度；

a_c—太阳能集热板外表面的吸收系数；渗透性太阳能集热板表面吸收系数一般情况下大于0.94；可以取值为0.94；

I_c—太阳辐射强度(w·m^-2)；需要进行即时测量，一般在冬季晴朗的午后，北京市的取值可以为650w·m^-2

A—太阳能集热板面积(m²)；因为阳棚后墙需要蓄热用于晚上阳棚提升温度，所以在温室阳棚的后墙上不能全部布置集热板，一般情况下约为后墙面积的2/5左右，一个60米左右长度的双面温室，集热板面积约为65m²。

Q_c—太阳能集热板辐射热损失(W)；即由太阳能集热板直接反射到周围环境的热量；可以采用下面公式Q_c＝k_aA(T_e-T_a)来进行计算：

Q_c＝k_aA(T_e-T_a)；(2-2)

式中：k_a—为太阳能集热板的传热系数(W/(m²·k))；

对于工程上常采用的太阳能集热板而言，如果不考虑其他附加热阻，传热系数K值可以按照如下计算：

K＝1/(1/A_w+δ/λ+1/A_n)W/(㎡·℃)(3-3)

其中，A_n，A_w—内、外表面热交换系数，一般A_n＝8.7W/(m²·℃)，对于外表面换热系数，冬季A_w＝23W/(m²·℃)，夏季A_w＝19W/(m²·℃)；

δ——太阳能集热板厚度，m

λ——太阳能集热板导热系数，W/(m·℃)

对于1mm厚的合金铝板，其导热系数取值一般在203W/(m·℃)，代入上式(3-3)，得到太阳能集热板的K值为6.32W/(㎡·℃).

代入各项参数取值，整理公式(2-2)以及(1-1)得出，在冬季晴朗的午后，阴棚风机出风口的空气温度和阳棚集热器进风口空气温度之间的差值与集热板面积之间的数值关系计算公式：

T_e-T_a＝611A²/54.22+6.32A²(4-4)

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，但属于本实用新型的保护范围。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种自动蓄放热的双面温室，所述双面温室包括阴棚、阳棚以及阳棚北墙，阳棚和阴棚利用所述阳棚北墙隔开，其特征在于，所述双面温室还包括热空气贮存结构、自动集热装置、蓄放热模块以及传感器模块，

所述热空气贮存结构，设置于所述阳棚北墙的上方，由阳棚温室后屋面、阴棚温室后屋面以及骨架围合形成，用于将其贮存的热空气输送给阴棚，

所述蓄放热模块设置于所述热空气贮存结构的内壁；

所述自动集热装置设置于阳棚内，与所述热空气贮存结构连通，用于对进入的空气进行加热，并将加热后的空气输送给所述热空气贮存结构。

2.根据权利要求1所述的双面温室，其特征在于，所述自动集热装置包括太阳能集热板以及连接件，所述太阳能集热板通过所述连接件固定在所述阳棚北墙上，并且所述太阳能集热板与所述阳棚北墙之间有间隙。

3.根据权利要求2所述的双面温室，其特征在于，所述阳棚北墙的与所述太阳能集热板相对的部分的表面设置有聚氨酯板；所述阳棚北墙的其他部分在墙体内设置有聚氨酯板。

4.根据权利要求2所述的双面温室，其特征在于，所述阴棚温室后屋面的一端与所述阳棚北墙顶端连接，所述阴棚温室后屋面的另一端与所述双面温室的骨架连接；所述阳棚温室后屋面的一端与所述太阳能集热板的一端连接，所述阳棚温室后屋面的另一端与所述双面温室的骨架连接。

5.根据权利要求4所述的双面温室，其特征在于，所述阳棚温室后屋面与所述太阳能集热板的夹角大于或等于预定夹角，其中所述夹角为当地冬至太阳高度角与预设角度的和，所述预设角度大于或等于95°，并且小于或等于100°。

6.根据权利要求4所述的双面温室，其特征在于，还包括热空气输送管路以及输送风机，所述热空气输送管路设置于阴棚温室后屋面靠近阴棚的一侧，与热空气贮存结构连通；所述输送风机设置在所述热空气输送管路与热空气贮存结构连接处，所述输送风机将所述热空气贮存结构内的空气通过所述热空气输送管路输送入阴棚。

7.根据权利要求6所述的双面温室，其特征在于，所述热空气输送管路的管壁上开设有多个小孔。

8.根据权利要求6或7所述的双面温室，其特征在于，所述热空气输送管路为软质纤维布管路。

9.根据权利要求1所述的双面温室，其特征在于，还包括排放风机，设置于所述热空气贮存结构的顶部，用于排放所述热空气贮存结构内多余的热量。

10.根据权利要求2所述的双面温室，其特征在于，所述阴棚温室后屋面、阳棚温室后屋面均为聚氨酯复合彩钢板；

所述蓄放热模块的材质为低温相变蓄热材料；

所述太阳能集热板为黑色瓦楞性镀锌钢板。