專利名稱：屋架太陽能集熱式日光溫室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種屋架太陽能集熱式日光溫室，屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用屋架白晝收集多余的太陽熱能用于夜間加溫或其他用途的日光溫室。
背景技術(shù)：
目前，在我國許多地區(qū)都采用溫室來生產(chǎn)各種果蔬、花卉，特別是在北方寒冷地區(qū)，日光溫室被廣泛使用。一般情況下，在日光溫室內(nèi)沒有輔助加溫設(shè)備，若遇到連陰天或者雨雪天，很多日光溫室夜間室內(nèi)溫度達不到維持植物正常生長的需求，導(dǎo)致植物生長緩慢，影響其產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，生產(chǎn)效益難以提高，嚴重者發(fā)生凍害，使園藝生產(chǎn)者遭受巨大經(jīng)濟損失。

為了在冬季使溫室內(nèi)提高溫度，人們嘗試了不同方法，但在實際生產(chǎn)中，若采用傳統(tǒng)的加溫方式不僅增加了生產(chǎn)成本，浪費了大量能源，又污染了環(huán)境；而目前的一些利用太陽熱能等可再生能源的新型的加溫系統(tǒng)，或是投資費用、運行費用很高，或是安裝復(fù)雜，基本上也沒有投入實際應(yīng)用，止步于研究階段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種屋架太陽能集熱式日光溫室，在該日光溫室中，利用屋架組成太陽能集熱、貯熱和放熱加溫的管網(wǎng)系統(tǒng)，收集白晝多余的太陽熱能，用于日光溫室夜間加溫。它具有節(jié)能、環(huán)保無污染，可兼用于加熱灌溉用水和提供生活用熱水等多種用途，且制造成本低，使用壽命長，運行控制簡單，運行成本低等特點。為了達到本發(fā)明的目的，所采取的技術(shù)方案主要包括，具有蓄熱保溫作用的日光溫室圍護構(gòu)造，特別設(shè)計的含有可循環(huán)流通水流的多榀屋架和保溫水池的管網(wǎng)系統(tǒng)，以及監(jiān)測與控制系統(tǒng)。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述的每榀屋架包括用管材制成的一組上弦I和下弦2，所述上弦I和下弦2在屋脊最高處由短管3連接成相通的管路。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述所有屋架的上弦I的下端與鋪設(shè)在溫室下部的供水干管5相連，所述所有屋架的下弦2的下端與回水干管7相連；所述保溫水池中設(shè)潛水泵11，所述供水干管5與該潛水泵11相連，所述回水干管7通入保溫水池，形成水循環(huán)流通的管網(wǎng)。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，在所述的供水干管5與潛水泵11通過供水總管9相連通，所述回水干管7通過回水總管8接入保溫水池中。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述所有屋架的上弦I的下端與鋪設(shè)在溫室下部的供水干管5通過彎管4相連，所述所有屋架的下弦2的下端與回水干管7通過彎管6相連。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述的每一組的上弦I和下弦2之間設(shè)有加強件，所述的加強件為將該組上弦I和下弦2固接在一起的鋼筋，組成整體的骨架。
上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述的上弦I和下弦2形狀相似，為鍍鋅鋼管，每組上弦I和下弦2的中心線在一個垂直平面內(nèi)。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述的保溫水池采用水體作為太陽熱能的蓄積介質(zhì)，其四周池壁外側(cè)和底部設(shè)置有聚苯泡沫板或泡沫塑料板或巖棉板的保溫層。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述的監(jiān)測與控制系統(tǒng)包括用于測定溫室內(nèi)氣溫的室內(nèi)氣溫傳感器20，測定保溫水池中水溫的水池溫度計23，測定水流從屋架中流過后的溫度的回水溫度計24，根據(jù)溫度監(jiān)測情況控制潛水泵11的開、停的自動監(jiān)測與控制箱19。 上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，在所述的回水總管8上接出有熱水支管13以及回水閥12和熱水閥14，在供水總管9上接出有排污管16以及供水閥15和排污閥17。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述保溫水池上部安裝有補水浮球閥18， 該補水浮球閥18與溫室供水系統(tǒng)管道相連接。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，在供水總管9上安裝有流量計21，水壓力表22和水池溫度計23，回水溫度計24安裝在回水總管8上。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所述上弦I和下弦2以及短管3為鋼管，所述供水干管5、供水總管9、回水干管7、回水總管8為PVC或PE塑料材料管件。保溫水池四周池壁外側(cè)和底部設(shè)置有保溫層29，保溫層29可以是聚苯泡沫板或泡沫塑料板或巖棉板等，本實施例中，保溫層29的厚度為100mm。上述的屋架太陽能集熱式日光溫室中，所有的上弦I與供水干管5垂直相連，所有的下弦2與回水干管7垂直相連，供水干管5與回水干管7相平行，回水干管7與回水總管8的一端相連，回水總管8的另一端伸入保溫水池。本發(fā)明是利用日光溫室屋架作為太陽能集熱和放熱加溫的部件，并添加適當?shù)墓艿肋B接構(gòu)成水循環(huán)系統(tǒng)，以保溫水池中的水作為蓄熱介質(zhì)，利用溫室自身在白晝的集熱效應(yīng)，屋架管壁在較高的室內(nèi)氣溫和太陽直接照射下，吸熱后溫度升高，這時啟動潛水泵使水在管路與保溫水池間循環(huán)流動，水流吸收管壁傳給的熱量后流入保溫水池，使保溫水池中的水溫度升高；夜間室內(nèi)氣溫較低的時刻，啟動潛水泵，使保溫水池中的水流過屋架的管道，水流將熱量傳給屋架管路，通過管壁將熱量傳給室內(nèi)空氣，實現(xiàn)對溫室內(nèi)的空氣加溫。本發(fā)明具有如下優(yōu)點I.獨特的管狀上、下弦及連接管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使主要部分的集熱與放熱部件利用了溫室結(jié)構(gòu)自身具有的屋架，蓄熱介質(zhì)使用水，使用材料少，設(shè)備安裝簡單，材料和制造成本低，使用壽命長。2.利用白晝溫室內(nèi)多余的太陽熱能，節(jié)能、環(huán)保無污染。3.采用水作為蓄熱介質(zhì)，蓄熱容量大，水池保溫性好，蓄熱加溫作用穩(wěn)定，持續(xù)時間長。4.顯著提高日光溫室夜間的室內(nèi)溫度，使日光溫室抗御寒潮、連陰天等不利自然條件的能力大大增強。5.可兼用于加熱灌溉用水和提供生活用熱水等多種用途，利用價值高。6.運行控制和維護簡單，一次投入，長期使用，運行成本低。


圖I為本屋架太陽能集熱式日光溫室的橫截面圖；圖2為本屋架太陽能集熱式日光溫室水循環(huán)管網(wǎng)的平面分布示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖中各組成部分為I——上弦2——下弦3-短管4-彎管
5——供水干管 6——彎管7-回水干管 8-回水總管9——供水總管 10——保溫水池11-潛水泵 12-回水閥13——熱水支管 14——熱水閥15-供水閥16-排污管17-排污閥18-浮球閥19——自動監(jiān)測與控制箱20——室內(nèi)氣溫傳感器21-流量計22-7jC壓力表23——水池溫度計24——回水溫度計25-前屋面26-墻體27-后屋面28-前屋面保溫覆蓋物29——保溫層本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括具有蓄熱保溫作用的日光溫室圍護構(gòu)造，特別設(shè)計的含有可循環(huán)流通水流的多榀屋架和保溫水池的管網(wǎng)系統(tǒng)，以及監(jiān)測與控制系統(tǒng)。上述的溫室圍護構(gòu)造包括在屋架上覆蓋透明塑料薄膜組成的前屋面25、墻體26、后屋面27以及夜間可展開覆蓋在前屋面的前屋面保溫覆蓋物28。主要的組成如圖I所示，管網(wǎng)的平面分布情況如圖2所示。如圖所示，日光溫室屋架沿溫室東西長度方向以I米間距均勻分布，通常一棟日光溫室具有數(shù)十榀屋架，每榀屋架包括一組形狀相似的上弦I和下弦2，每組上弦I和下弦2的中心線在一個垂直平面內(nèi)。本實施例的屋架采用鍍鋅鋼管材料作為屋架的上弦I和下弦2，中間用鋼筋將兩者焊接，組成整體的骨架，上弦I和下弦2在最高處由短管3連接成相通的管路。所有屋架的上弦I的下端與鋪設(shè)在溫室下部的供水干管5通過彎管4相連，供水干管5再通過供水總管9與安裝在保溫水池10中的潛水泵11相連；所有屋架的下弦2的下端與回水干管7通過彎管6相連，回水干管7通過回水總管8接入保溫水池10中。這樣就構(gòu)成了連接屋架上弦I、下弦2與供水干管5、供水總管9以及回水干管7、回水總管8和保溫水池10、潛水泵11等的水循環(huán)流通回路。當潛水泵運行時，水流將沿保溫水池10 —潛水泵11 —供水總管9 —供水干管5 —彎管4 —上弦I —短管3 —下弦2 —彎管6 —回水干管7 —回水總管8 —保溫水池10的閉合路徑循環(huán)流動。屋架太陽能集熱系統(tǒng)白晝的工作過程為當晴好天氣的白晝，太陽輻射熱量進入溫室后，由于日光溫室封閉構(gòu)造的集熱作用，室內(nèi)氣溫開始升高，同時，屋架的上弦I與下弦2表面也受到太陽的直接照射，管壁溫度升高。當自動監(jiān)測與控制箱19監(jiān)測到來自室內(nèi)氣溫傳感器20傳來的室內(nèi)氣溫升高到設(shè)定溫度的信號時，控制潛水泵11啟動運行，使保溫水池10中的水不斷流過屋架的上弦I與下弦2，并吸收管壁傳給的熱量后，再返回保溫水池
10。如此循環(huán)往復(fù)，使保溫水池中的水溫不斷升高，保溫水池10由于四周壁面具有良好絕熱的保溫層29，可將熱量較好地貯蓄起來。當室內(nèi)氣溫下降到設(shè)定值，或保溫水池10中水的溫度已較高時，自動監(jiān)測與控制箱19自動關(guān)停潛水泵11，以節(jié)省電力消耗。屋架太陽能集熱系統(tǒng)在夜間的工作過程為夜間尤其是在連陰或雨雪天氣下，由于溫室的前屋面25等處的散熱，室內(nèi)氣溫逐漸降低，室內(nèi)需要加溫。當自動監(jiān)測與控制箱19監(jiān)測到來自室內(nèi)氣溫傳感器20傳來的室內(nèi)氣溫降低到設(shè)定溫度的信號時，控制潛水泵11啟動運行，使保溫水池10中的水不斷流過屋架上弦I與下弦2。水流將其從保溫水池中攜帶出白晝蓄積的太陽熱量傳給管壁，通過管壁表面與室內(nèi)空氣的對流換熱作用，將熱量傳給室內(nèi)空氣，實現(xiàn)對溫室內(nèi)部加溫的作用。當室內(nèi)氣溫由于屋架的放熱加溫，室內(nèi)氣溫升高到設(shè)定值，或保溫水池10中水的溫度已較低時，自動監(jiān)測與控制箱19自動關(guān)停潛水泵11，以節(jié)省電力消耗?！け景l(fā)明在晴好的天氣收集和蓄積白晝多余的太陽熱能，用于日光溫室的夜間以及陰天或雨雪天氣時的加溫。在白晝，屋架太陽能集熱系統(tǒng)運行，使保溫水池10中的水達到一定溫度時，也可以將其用作灌溉用水或生活用熱水。這時可通過關(guān)閉回水閥12、打開熱水閥14，即可通過熱水支管13取用管網(wǎng)中的熱水。保溫水池10中的水可以通過浮球閥18從溫室的供水系統(tǒng)中獲得自動補充。當保溫水池需要清潔，需將其中的水排干和更換時，關(guān)閉供水閥15，打開排污閥17，即可將保溫水池10中的水排走。在屋架太陽能集熱系統(tǒng)運行中，可通過流量計21與水壓力表22觀測管網(wǎng)中的流量與壓力，通過水池溫度計23觀測保溫水池10中的水溫，通過回水溫度計24觀測水流從屋架中流過后的溫度。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征是，以水作為蓄熱介質(zhì)，利用原作為溫室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的屋架來組成太陽能集熱、貯熱和放熱加溫的管網(wǎng)系統(tǒng)，收集和貯蓄白晝多余的太陽熱能，用于日光溫室夜間加溫以及兼用于加熱灌溉用水和提供生活用熱水等多種用途，具體結(jié)構(gòu)包括具有蓄熱保溫作用的日光溫室圍護構(gòu)造，含有可循環(huán)流通水流的多榀屋架和保溫水池的管網(wǎng)系統(tǒng)，以及監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，所述的每榀屋架包括用管材制成的一組上弦(I)和下弦(2)，所述上弦(I)和下弦(2)在屋脊最高處由短管(3)連接成相通的管路。
3.如權(quán)利要求2屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，所述所有屋架的上弦(I)的下端與鋪設(shè)在溫室下部的供水干管(5)相連，所述所有屋架的下弦(2)的下端與回水干管(7)相連；所述保溫水池中設(shè)潛水泵(11)，所述供水干管(5)與該潛水泵(11)相連，所述回水干管(7)通入保溫水池，形成水循環(huán)流通的管網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求3屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，在所述的供水干管(5)與潛水泵(11)通過供水總管(9)相連通，所述回水干管(7)通過回水總管(8)接入保溫水池中。
5.如權(quán)利要求3或4所述的屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，所述所有屋架的上弦(I)的下端與鋪設(shè)在溫室下部的供水干管(5)通過彎管(4)相連，所述所有屋架的下弦(2)的下端與回水干管(7)通過彎管(6)相連。
6.如權(quán)利要求2或3或4所述的屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，所述的每一組的上弦(I)和下弦(2)之間設(shè)有加強件，所述的加強件為將該組上弦(I)和下弦(2)固接在一起的鋼筋，組成整體的骨架。
7.如權(quán)利要求2或3或4所述的屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，所述的上弦(I)和下弦(2)形狀相似，為鍍鋅鋼管，每組上弦(I)和下弦(2)的中心線在一個垂直平面內(nèi)。
8.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，所述的保溫水池采用水體作為太陽熱能的蓄積介質(zhì)，其四周池壁外側(cè)和底部設(shè)置有保溫層；所述的保溫水池上部安裝有補水浮球閥(18)，該補水浮球閥(18)與溫室供水系統(tǒng)管道相連接。
9.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，所述的監(jiān)測與控制系統(tǒng)包括用于測定溫室內(nèi)氣溫的室內(nèi)氣溫傳感器(20)，測定保溫水池中水溫的水池溫度計(23)，測定水流從屋架中流過后的溫度的回水溫度計(24)，根據(jù)溫度監(jiān)測情況控制潛水泵(11)的開、停的自動監(jiān)測與控制箱(19 )。
10.如權(quán)利要求4所述的屋架太陽能集熱式日光溫室，其特征在于，在所述的回水總管(8 )上接出有熱水支管(13 )以及回水閥(12 )和熱水閥(14)，在供水總管(9 )上接出有排污管(16)以及供水閥(15)和排污閥(17)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屋架太陽能集熱式日光溫室，屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用屋架白晝收集多余的太陽熱能用于夜間加溫或其他用途的日光溫室。技術(shù)方案包括由多榀屋架組成的集熱和放熱管路系統(tǒng)，保溫水池等；每榀屋架包括上弦(1)和下弦(2)，并且上弦(1)和下弦(2)在最高處由短管(3)連接成閉合回路，所有上弦(1)的下端與供水干管(5)相連，所有下弦(2)的下端與回水干管(7)相連，供水干管(5)與保溫水池(10)中的潛水泵(11)相連；回水干管(7)接入保溫水池(10)中，形成水循環(huán)流通的管網(wǎng)。本發(fā)明節(jié)能、環(huán)保無污染，用料少，成本低，使用壽命長，運行控制和維護簡單。本發(fā)明還可兼用于加熱灌溉用水和提供生活用熱水等。
文檔編號A01G9/14GK102715040SQ20121024599
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者張?zhí)熘? 程杰宇, 陽萍, 陳亮, 馬承偉 申請人:北京中農(nóng)富通園藝有限公司