CN204830527U - 一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热*** - Google Patents
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Abstract
一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，用于解决地温低不利于植物生长的问题。他包括大棚、太阳能集热管、水箱、散热盘管)和温差循环泵，散热盘管埋设在大棚棚内的土壤中，散热盘管与水箱之间通过管道连接，散热盘管与水箱之间填充有导热介质，散热盘管与水箱之间的管道中设置有温差循环泵；同时，在水箱中设置第一温度传感器；在散热盘管处的土壤中设有第二温度传感器；在管道中安装有第三温度传感器；且三个传感器和温差循环泵分别电连接到控制器的信号输出端口。本装置具有循环、热交换、可控制等功能，利用太阳能给地温进行增温，且地埋管直接埋设在土垄中，增温快。本增温装置造价较低，安装维护简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及大棚土壤温度控制技术领域，具体地说是一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***。
背景技术
大棚种植是由人工控制室内温度和湿度满足植物生长需要，从而摆脱了外界自然条件的不良因素。以山东区域2月份为例，此时大棚内温度可达到30度，但是土垄中的地温却在12度左右，即满足不了植株的快速生长需要，又会因根部低温引起农作物患病。受经济条件限制，大棚内土壤没有有效、经济的加热增温装置。也有个别大棚加装辅助热源，但是建造成本过高，能耗过高，难以推广应用。
为此，有的大棚进行了辅助加热处理，
辅助加热一般是直接在土垄中铺设加热管或是加热电缆，建造成本过高。加热装置复杂，维护成本较高，一旦损坏，非专业人士难以修复，耽误使用。普通加热装置耗费大量煤电等资源，费用过高，实际生产中难以推广使用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于农业大棚地温增温的装置，以太阳能为主要加热能量来源，对土垄关键部位进行加热，降低种植成本。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，包括大棚、太阳能集热管、水箱、散热盘管和温差循环泵，所述太阳能集热管连接水箱，其特征在于，所述散热盘管埋设在大棚棚内的土壤中，所述散热盘管与水箱之间通过管道连接，所述散热盘管与水箱之间填充有导热介质，所述散热盘管与水箱之间的管道中设置有温差循环泵；同时，
在水箱中设置第一温度传感器；
在散热盘管处的土壤中设有第二温度传感器；
在所述管道中安装有第三温度传感器；
且上述的三个传感器和温差循环泵分别电连接到控制器的信号输出端口。
作为进一步地实施方案，在水箱中设置有辅助加热装置。
作为进一步地实施方案，所述辅助加热装置为电加热管辅助加热装置或者燃气炉中的一种。
作为进一步地实施方案，还包括四个电磁阀，四个电磁阀分别为第一电磁阀、第二电磁阀、第一辅助电磁阀与第二辅助电磁阀，其中，第一电磁阀、第二电磁阀分别串接在管道的进、出端，同时开、闭；所述第一辅助电磁阀与第二辅助电磁阀分别串接在一个支管中，同时开、闭，且所述支管两端分别连接管道进、出端。
作为进一步地实施方案，所述散热盘管采用S形迂回布置。
作为进一步地实施方案，所述地埋管为地暖用PE-RT管。
作为进一步地实施方案，所述太阳能集热管放置在大棚两侧。
作为进一步地实施方案，所述散热盘管依次经过棚内的植物种植区。
作为进一步地实施方案，所述导热介质为循环防冻介质或水。
本实用新型具有成本低能耗低的效果：
本装置具有循环、热交换、可控制等功能，利用太阳能给地温进行增温，且地埋管直接埋设在土垄中，增温快。本增温装置造价较低，安装维护简单。且，本新型利用太阳能集热器吸收热量，通过传热介质用地暖管把热量传递给土壤从而提高地温。在太阳能集热技术中，利用金属平板磁控镀膜技术提高大棚环境温度。在换热过程中，利用定时换向技术来解决地温的均衡性。
通过本装置的实施，环境温度、地温的提升促进作物的生长，减少生长周期，提高产量。同时由于地温的提升促进微生物的繁殖，提高肥效。达到节肥的目的。
附图说明
图1为本实用新型的局部示意图；
图2为本实用新型的原理示意图；
图3为地埋管的布置示意图。
图4为实施例二的示意图。
图中：1散热盘管，2太阳能集热管，3水箱，4温差循环泵，5控制器。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，根据农业大棚在冬季土壤温度偏低的情况，现采用太阳能集热管，收集太阳能热量加热防冻循环介质或者水，并在保温水箱3中进行暂存，太阳能集热管2的数量需要据土壤要求提升的温度所消耗的热量计算得出，不同尺寸的大棚，不同数量的地垄数需要配备不同数量的集热器。大棚土壤内布置散热盘管1，可采用地热专用管，布置位于每根垄的正下方，植物根系下面。采用蛇形盘管布置，盘管内为循环防冻介质或者水，用于热量的传导。
散热盘管与集热器之间采用一个水箱3过渡，其中水箱用于热水的暂存与过渡。
为防止阴雪雨等天气条件下太阳能量不足，水箱3内布置电加热管辅助加热或者采用其他能源辅助如燃油燃气炉等。
太阳能集热管在合理的成本之内优先采用真空管式的太阳能光热集热板，但不限于真空管式的集热板，利用光热效应进行太阳能的光热转换，太阳能集热管直接给水箱中的水进行加热。水箱与散热盘管之间采用温差间断循环模式对土壤进行辅助加热，即土壤温度下降到设定温度时启动地暖循环泵，升高到设定温度，循环泵停止，具体过程将在下面的结构中进行详细的描述。
现有农业大棚需要土壤加热，现土壤温度为13℃～15℃，要求加热到16℃～18℃。根据原来用太阳能真空玻璃管加热经验，单只玻璃管可满足一垄地土壤加热要求，放热段长度9m，两垄间隔为700mm。由于不清楚具体应用地点，先暂定为北京地区，查阅相关资料得，北京地区水平地面冬季月份平均日照辐射量按7.0MJ/m2.d。
太阳能真空玻璃管规格为φ58×1800，单只玻璃管接受日光辐射面积：A＝0.058×1.78(实际照射长度)＝0.1m2。日照时间为8小时，则单只玻璃管发热功率为P1＝7.0×0.1÷8÷3600×1000000＝24.3W。散热损失按15％估算，则实际发热功率P2＝24.3×(100-15)％＝20.6W，布置在土壤里的散热管段长度为9m。
农业大棚尺寸按长50米，宽10米，要求铺地暖区域尺寸按49米×9米。每垄间隔为700mm，每垄距边500mm，则每个大棚可布置49000÷700＝70个垄。
则土壤加温需要的总功率根据以上所述P0＝70×24.3W＝1701W。当更换为太阳能地暖盘管加热方式后，由于需要两垄之间盘管需要连接，增加的管路长度为：
L＝700×3.14×69÷2÷1000＝75.8m。
增加的管路需要增加的热负荷:P3＝75.8÷9×24.3＝204.7W。
总热负荷：P＝P0+P3＝1905.7W。
本太阳能加热***，土壤散热部分采用地暖专用管PE-RT(耐热聚乙烯),外径φ25，盘管布置如图2所示：
太阳能集热器放置大棚外面空地上，集热器形式结构见图2，水箱中的热水与室内的散热盘管通过强制循环不断将集热器水箱里的热水循环至土壤放热，用以提高土壤温度。
通过计算得出，每台集热器集热面积为：2m2，则一个普通大棚总共需要集热器数量为：4台
针对现有的农业大棚进行技术改进，具体地，进行如下处理与改造：
该***中具有如下功能：
温差循环功能
集热温差循环:当集热器温度传感器T1检测到的温度t1与大棚中部土壤温度传感器T2检测到的温度t2温差＞15℃时，对应的集热循环泵启动，当集热器温度t1与大棚土壤温度t2温差≤5℃时，对应的集热循环泵停止，如图2所示。
自动补水功能
采暖循环管路为开式非承压循环，在回水末端与自来水对接，***运行压力为自来循环泵。
防冻抗冻功能
***配备自动防冻功能，即控制***探测到管道温度传感器T3检测的温度t3低于设定温度如5℃则自动启动防冻循环或者电伴热防冻，应由厂家结合实际情况具体设计。在冬季运行时可抵御零下10℃～30℃的低温，防止管路出现冻堵影响正常运行。
自动辅助电加热功能
***配备自动土壤加热功能，即每天在日落两小时至第二天八点以前控制***探测土壤温度低于设定温度t2，如12℃，则自动启动电加热器及温差循环泵，将水箱中热水循环至管道中与土壤热交换。当控制***探测到土壤温度T2提升到设定温度时，可自动停止电加热器及温差循环泵，如此反复可保持土壤温度恒定。
超导功能
集热循环***采用的介质为无机超导介质或者水。导热性能好、防冻专用介质，在寒冷的冬天起到很好的防冻效果同时换热性能特别高。
定时循环切换功能
如图4，在第二种实施例方式中，***设计四个电磁阀，四个电磁阀分别为主电磁阀P1、P2和辅助电磁阀H1、H2，主电磁阀P1与P2同时开闭；辅助电磁阀H1与H2同时开闭，P与H每1小时切换一次，实现热水在换热盘管中的换向，保证大棚内的地温均衡。
进一步地，还可以在所有外部裸露的管道外侧包覆发泡材料的保温材料，形成保温层，防止热量的散失。
具体改造过程如下：
1、将地暖专用管按照S布置，然后按照图2所示的方式将设备安装到位，其中的地埋管中填充有防冻传热介质或者水。
2、当太阳强度加温达不到育苗要求时，采用电机热或者燃机进行辅助加热，水箱3中的热水再通过散热盘管给土壤加热，实现地温加热。
5、大棚建设一般是南北走向，太阳能集热管放置在大棚两侧，距离育苗池很近，不影响大棚采暖采光，便于安装及维护。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (8)
1.一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，包括大棚、太阳能集热管（2）、水箱（3）、散热盘管（1）和温差循环泵（4），所述太阳能集热管连接水箱，其特征在于，所述散热盘管埋设在大棚棚内的土壤中，所述散热盘管与水箱之间通过管道连接，所述散热盘管与水箱之间填充有导热介质，所述散热盘管与水箱之间的管道中设置有温差循环泵；同时，
在水箱中设置第一温度传感器（T1）；
在散热盘管处的土壤中设有第二温度传感器（T2）；
在所述管道中安装有第三温度传感器（T3）；
且上述的三个传感器和温差循环泵分别电连接到控制器的信号输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，其特征是，在水箱中设置有辅助加热装置。
3.根据权利要求2所述的一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，其特征是，所述辅助加热装置为电加热管辅助加热装置或者燃气炉中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，其特征是，还包括四个电磁阀，四个电磁阀分别为第一电磁阀（P1）、第二电磁阀（P2）、第一辅助电磁阀（H1）与第二辅助电磁阀（H2），其中，第一电磁阀（P1）、第二电磁阀（P2）分别串接在管道的进、出端，同时开、闭；所述第一辅助电磁阀（H1）与第二辅助电磁阀（H2）分别串接在一个支管中，同时开、闭，且所述支管两端分别连接管道的进、出端。
5.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，其特征是，所述散热盘管采用S形迂回布置。
6.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，其特征是，所述太阳能集热管放置在大棚两侧。
7.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，其特征是，所述散热盘管依次经过棚内的植物种植区。
8.根据权利要求1所述的一种用于农业大棚地温增温的太阳能加热***，其特征是，所述导热介质为循环防冻介质或水。
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