專利名稱:農(nóng)業(yè)溫室太陽能集儲熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及太陽能熱利用和農(nóng)業(yè)溫室技術(shù),特指一種將太陽能集熱和相變儲熱技
術(shù)結(jié)合,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室的太陽能溫室集儲熱系統(tǒng)。
二背景技術(shù):
人類對太陽能的利用由來已久,各種選擇性吸收涂層和保溫隔熱材料的發(fā)明,使 得人們能夠高效地利用太陽能,用于提供家用熱水和建筑采暖。但是在農(nóng)業(yè)溫室領(lǐng)域,利用 太陽能的水平仍較低,基本局限于被動地接收太陽輻射。如果能夠主動地吸收太陽能和白 天溫室內(nèi)的熱量,并將熱量加以儲存,用于夜間溫室供暖,將會大大提高太陽能溫室的生產(chǎn) 效率和利用水平。 近年來,我國設(shè)施園藝工程迅速發(fā)展,各種農(nóng)業(yè)溫室規(guī)模不斷擴(kuò)大,農(nóng)業(yè)溫室的面 積已占世界首位。然而,傳統(tǒng)的日光溫室和塑料大棚的應(yīng)用存在著重大的不足。例如,在我 國大部分地區(qū)的冬季,白天日光溫室內(nèi)的溫度很高,經(jīng)常超過植物生長所需溫度,多出的熱 量往往被浪費(fèi)掉;而夜間的低溫經(jīng)常凍壞或者阻礙植物生長。為了滿足夜間植物生長的要 求,必須采用傳統(tǒng)能源如熱風(fēng)爐等為溫室供暖。這種方法不但增加了生產(chǎn)成本,而且污染環(huán) 境。目前已有若干種主動式供暖和儲熱的太陽能溫室解決方案,但仍存在許多技術(shù)和成本 問題。 專利"太陽能蓄熱式溫室"(申請?zhí)?00820103491. 2)提出在溫室內(nèi)布置太陽能 熱水器和保溫水箱,利用水箱白天儲存加熱的熱水,夜間向溫室供暖。但水的顯熱儲熱能力 不夠大,需要大量體積蓄水,成本過高,而且水的循環(huán)存在泄漏問題。 專利"主動式太陽能溫室集熱儲熱系統(tǒng)"(申請?zhí)?00810236220. 9)提出一種結(jié) 合太陽能空氣集熱和土壤蓄熱的主動式太陽能農(nóng)業(yè)溫室,該方法太陽能集熱器需布置在溫 室外兩側(cè),需占用較大的面積。 專利"儲熱型日光溫室"(申請?zhí)?00820211843. 6)提出在溫室屋頂安裝太陽能 空氣集熱器,在種床土壤層下部設(shè)置內(nèi)裝礫石的儲熱池,利用熱空氣在集熱器與儲熱池之 間傳遞熱量。但溫室屋頂需要透光,安裝太陽能集熱器面積有限,而且熱空氣所走路徑過 長,熱損耗較大。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種將農(nóng)業(yè)溫室北墻與太陽能集熱、相變儲熱結(jié)合為一體的主動式太 陽能溫室集儲熱系統(tǒng),它只利用溫室北墻,結(jié)構(gòu)簡單,占用面積小,熱效率高。在只消耗極少 量常規(guī)能源(風(fēng)機(jī)電能)的條件下,可以充分利用太陽能以及利用溫室自身的保溫隔熱性 能,有效提高農(nóng)業(yè)溫室夜間溫度,進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將太陽能集 熱板和裝有相變儲熱材料的儲熱單元集成在農(nóng)業(yè)溫室內(nèi)的北墻,儲熱單元緊貼在太陽能集 熱板的后方。白天陽光照射在太陽能集熱板上,將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能,太陽能集熱板升 溫后將熱量直接傳遞給儲熱單元。儲熱單元內(nèi)部封有相變材料,相變材料受熱融化,儲存熱
3量。夜間儲熱單元通過輻射向溫室緩慢散熱,當(dāng)溫度過低時(shí)啟動風(fēng)機(jī),帶動空氣流動,使熱 量快速從儲熱單元中取出,供溫室夜間采暖。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。其中保溫隔熱材料鋪于農(nóng)業(yè)溫室北墻內(nèi)側(cè),裝有 相變材料的儲熱單元叉排式布置于保溫隔熱材料表面,緊貼儲熱單元裝有鍍有選擇性吸收 涂層的太陽能集熱板。透明保溫板和保溫隔熱材料將儲熱單元和集熱板密封起來,在透明 保溫板和太陽能集熱板之間形成一個空氣腔體。出口處連接風(fēng)機(jī),溫度傳感器和風(fēng)機(jī)相連。
本發(fā)明工作時(shí),設(shè)定好白天和夜間溫室內(nèi)所需的溫度,溫度傳感器將根據(jù)溫室溫 度控制風(fēng)機(jī)的啟停。白天,當(dāng)溫室內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時(shí),風(fēng)機(jī)啟動,將溫室內(nèi)的空氣抽 入氣腔預(yù)熱,再進(jìn)入儲熱區(qū)域,在儲熱區(qū)域,空氣繼續(xù)受太陽能集熱板加熱,同時(shí)與儲熱單 元充分對流換熱,將熱量傳遞給儲熱單元儲存。夜晚,當(dāng)溫室內(nèi)的溫度低于設(shè)定溫度時(shí),風(fēng) 機(jī)啟動,利用空氣的流動換熱,將白天儲存在儲熱單元的熱量送入溫室內(nèi)。從而實(shí)現(xiàn)白天調(diào) 節(jié)溫室溫度、夜晚為溫室供暖的目的。
四
下面結(jié)合附圖,對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖l是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是儲熱單元布置示意圖。 圖中所標(biāo)部位分別為1、墻體;2、保溫隔熱材料;3、儲熱單元;4、太陽能集熱板; 5、透明保溫板;6、氣腔;7、空氣進(jìn)口 ;8、空氣出口 ;9、溫度傳感器;10、風(fēng)機(jī)。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖,對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。 白天太陽能集熱板4吸收太陽輻射能,并將其轉(zhuǎn)化成熱能。由于透明保溫板5和 保溫隔熱材料2的保溫作用,太陽能集熱板4的兩側(cè)形成高溫區(qū)。設(shè)定好白天和夜晚溫室 內(nèi)所需的溫度后,溫度傳感器9將根據(jù)溫室溫度控制風(fēng)機(jī)10的啟停。白天,當(dāng)溫室溫度高 于設(shè)定溫度時(shí),溫度傳感器9啟動風(fēng)機(jī)IO,將溫室內(nèi)的空氣從空氣進(jìn)口 7抽入氣腔6預(yù)熱, 再進(jìn)入儲熱區(qū)域,在儲熱區(qū)域,空氣繼續(xù)受太陽能集熱板4加熱,同時(shí)與儲熱單元3充分對 流換熱,將熱量傳遞給儲熱單元3儲存。夜晚,當(dāng)溫室溫度低于設(shè)定溫度時(shí),溫度傳感器9 啟動風(fēng)機(jī)IO,將溫室內(nèi)的空氣從空氣進(jìn)口 7抽入儲熱區(qū),進(jìn)入儲熱區(qū)的空氣在流動過程中 與儲存了大量熱量的儲熱單元3對流換熱,并吸熱升溫,最后從空氣出口 7流入溫室。如此 循環(huán),全天調(diào)節(jié)溫室內(nèi)空氣的溫度。
權(quán)利要求
一種農(nóng)業(yè)溫室太陽能集儲熱系統(tǒng),該系統(tǒng)置于溫室北墻內(nèi)側(cè),與墻體結(jié)合為一體。保溫隔熱材料(2)在最內(nèi)側(cè),緊貼墻體(1),透明保溫板(5)在最外側(cè),朝向溫室內(nèi)部。從保溫隔熱材料(2)到透明保溫板(5),從里到外,依次排布有保溫隔熱材料(2)、儲熱單元(3)、太陽能集熱板(4)、透明保溫板(5)。儲熱單元(3)兩個端面分別與太陽能集熱板(4)和保溫隔熱材料(2)緊密接觸,儲熱單元(3)之間有空氣間隙,供空氣流動換熱。在太陽能集熱板(4)與透明保溫板(5)之間有氣腔(6),溫室內(nèi)的空氣從進(jìn)口(7)流入氣腔(6),受太陽能集熱板(4)預(yù)熱后流入儲熱區(qū)。太陽能集熱板(4)鍍有選擇性吸收涂層,儲熱單元(3)內(nèi)部填充相變儲熱材料。
2. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的農(nóng)業(yè)溫室太陽能集儲熱系統(tǒng),其中保溫隔熱材料(2)與透明 保溫板(5)將儲熱單元(3)和太陽能集熱板(4)密封起來,在透明保溫板(5)和太陽能集 熱板(4)之間形成氣腔(6)??諝獬隹?(8)處有溫度傳感器(9)和風(fēng)機(jī)(10)。
3. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的農(nóng)業(yè)溫室太陽能集儲熱系統(tǒng),其中儲熱單元(3)為圓柱體,圓 柱體的一個端面與太陽能集熱板(4)緊密接觸,另一個端面與保溫隔熱材料(2)緊密接觸, 各個圓柱體呈叉排式布置,相鄰圓柱體之間有間隙,供空氣流動換熱。
4. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的農(nóng)業(yè)溫室太陽能集儲熱系統(tǒng)。白天,當(dāng)溫室內(nèi)空氣的溫度高 于設(shè)定溫度時(shí),風(fēng)機(jī)(10)啟動,將溫室內(nèi)的空氣抽入氣腔(6)預(yù)熱,再進(jìn)入儲熱區(qū)域,在儲 熱區(qū)域,空氣繼續(xù)受太陽能集熱板(4)加熱,同時(shí)與儲熱單元(3)充分對流換熱,將熱量傳 遞給儲熱單元(3)儲存。夜晚,當(dāng)溫室內(nèi)空氣的溫度低于設(shè)定溫度時(shí),風(fēng)機(jī)(10)啟動,將白 天儲存在儲熱單元(3)內(nèi)的熱量通過空氣流動送入溫室內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種將農(nóng)業(yè)溫室北墻與太陽能集熱、相變儲熱結(jié)合為一體的主動式太陽能溫室集儲熱系統(tǒng),它將太陽能吸熱板和裝有相變儲熱材料的儲熱單元集成在農(nóng)業(yè)溫室內(nèi)的北墻,白天,陽光照射在吸熱板上,將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能,吸熱板升溫后將熱量傳遞給儲熱單元。儲熱單元內(nèi)部的相變材料受熱融化,儲存熱量。夜間,儲熱單元通過輻射向溫室緩慢散熱,當(dāng)溫度過低時(shí)啟動風(fēng)機(jī),帶動空氣流動,使熱量快速從儲熱單元中取出,供溫室夜間采暖。從而實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)溫室白天儲熱、夜間供暖的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,占用面積小,熱效率高,在消耗極少量常規(guī)能源(風(fēng)機(jī)電能)的條件下,可以充分利用太陽能以及溫室自身的保溫隔熱性能,有效提高農(nóng)業(yè)溫室夜間溫度,進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。
文檔編號A01G9/24GK101755638SQ20101001724
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者丁剛, 劉強(qiáng)強(qiáng), 左然, 張大戰(zhàn), 王坤 申請人:鎮(zhèn)江新夢溪能源科技有限公司