一種相變蓄熱溫室育苗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種相變蓄熱溫室育苗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，節(jié)能型日光溫室是我國北方日光溫室的主要類型，能在-10?20°C的寒冷條件下不加溫生產(chǎn)喜溫蔬菜，從而可實現(xiàn)日光溫室中蔬菜的周年生產(chǎn)與供應(yīng)。但我國日光溫室普遍存在冬季夜間室內(nèi)氣溫、地溫偏低，夏季室內(nèi)氣溫、地溫過高的現(xiàn)象。冬季日光溫室通過利用太陽能實現(xiàn)室內(nèi)增溫，晴天條件下，白天室內(nèi)氣溫可較快達(dá)到作物生長需求，陰雨雪天氣則無法保證；地溫的上升較氣溫相對滯后，因此室內(nèi)地溫始終低于氣溫，若遇陰雨雪天氣則易導(dǎo)致溫室內(nèi)晝夜地溫過低，甚至發(fā)生冷害。冬季日光溫室內(nèi)小氣候雖可基本保證蔬菜的生長需求，但溫度低于蔬菜生長的最適溫度。夏季高溫則會導(dǎo)致日光溫室內(nèi)氣溫和地溫長期高于蔬菜作物生長發(fā)育的最高界限溫度，影響作物光合作用，同時高強(qiáng)度的呼吸作用進(jìn)一步削弱有機(jī)物質(zhì)積累，導(dǎo)致植株生長發(fā)育緩慢，并可能會引發(fā)不可逆轉(zhuǎn)的生理性病害，從而導(dǎo)致熱害發(fā)生。低溫、冷害及熱害都嚴(yán)重影響了蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。
[0003]根系是植株吸收、運(yùn)輸水分和生長所需營養(yǎng)物質(zhì)的主要器官，保證根系正常的生命活動和生理功能對于保證蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。根區(qū)熱環(huán)境是影響根系活動的重要因子之一，對植物干物質(zhì)的積累和分配模式有明顯的影響，進(jìn)而影響到植物的生長和形態(tài)特征，并影響作物的產(chǎn)量。為保證蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)，需為日光溫室配備冬季加溫與夏季降溫設(shè)備或系統(tǒng)。目前設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的人為加溫方式所消耗的能源仍以化石燃料等非可再生資源為主，在造成溫室氣體排放的同時還具有一定的火災(zāi)隱患。常見用于夏季降溫的濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在高濕環(huán)境下的降溫效果有限，且遮陽網(wǎng)等遮光覆蓋材料會一定程度影響作物的光合作用。因此，開發(fā)環(huán)保無污染、節(jié)能高效、低成本的日光溫室根區(qū)熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)與模式，在保證溫室作物品質(zhì)和產(chǎn)量的同時提高能源利用效率、降低能耗，具有重要的現(xiàn)實意義。
[0004]潛熱型功能熱流體(LatentFunct1nally Thermal Fluid, LFTF)是由相變材料微粒(一般為μm量級)混入單相傳熱流體形成固液兩相功能流體以達(dá)到強(qiáng)化對流換熱和儲能的目的。這類多相混合流體有較大的表觀比熱，具有儲熱密度高、熱傳遞效率大等特點(diǎn)，是一種集蓄熱與強(qiáng)化傳熱功能于一體的新型材料，在建筑采暖、空調(diào)系統(tǒng)及換熱器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。將潛熱型功能熱流體應(yīng)用于溫室，白天通過相變蓄熱儲存太陽能防止溫室內(nèi)溫度過高，夜晚溫度降低時釋放能量用于溫室升溫，可減小溫室內(nèi)的溫度波動，使室內(nèi)溫度保持相對恒定，從而滿足作物生長的溫度需求，改善溫室熱環(huán)境。
[0005]目前，相變材料在溫室中的應(yīng)用方式主要有以直接混合、浸漬、填充等形式與建筑材料結(jié)合構(gòu)建相變儲能墻體，或與集熱器等結(jié)合開發(fā)相變儲能裝置或系統(tǒng)等。相變蓄熱墻體可接受并吸收的太陽輻射能有限，蓄熱效率較低；已有的相變儲能裝置或系統(tǒng)則多會占用日光溫室內(nèi)的操作空間，或影響溫室內(nèi)的采光。至今尚未見到以潛熱型功能熱流體作為蓄熱介質(zhì)利用前屋面骨架高效集熱實現(xiàn)日光溫室熱環(huán)境調(diào)控的相關(guān)專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種相變蓄熱溫室育苗裝置，其以潛熱型功能熱流體為蓄放熱介質(zhì)，可進(jìn)行日光溫室內(nèi)的冬季高效蓄熱與夏季有效降溫，減小日光溫室內(nèi)的空氣和土壤的晝夜溫差，實現(xiàn)日光溫室內(nèi)太陽輻射能的“削峰填谷”，有利于日光溫室內(nèi)作物在冬季低溫條件和夏季高溫環(huán)境下的生長發(fā)育，有助于提高作物在冬夏季節(jié)的生長發(fā)育速度與生長指標(biāo)、改善作物產(chǎn)量與品質(zhì)、實現(xiàn)作物在日光溫室內(nèi)的周年高效生產(chǎn)；不占用溫室內(nèi)部操作空間，日光溫室空間利用效率高，能在不影響日光溫室內(nèi)有效生產(chǎn)空間和采光的前提下，最大限度蓄積太陽能；實現(xiàn)日光溫室中的空氣和基質(zhì)熱環(huán)境的智能高效調(diào)控；實現(xiàn)日光溫室熱環(huán)境的整體調(diào)控，有效提高系統(tǒng)工作效率及能效比。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種相變蓄熱溫室育苗裝置，包括日光溫室主體結(jié)構(gòu)，所述日光溫室主體結(jié)構(gòu)，包括覆蓋材料和骨架結(jié)構(gòu)；其中，骨架結(jié)構(gòu)包括前屋面骨架14和圍護(hù)墻體15，
[0009]所述骨架結(jié)構(gòu)還包括底板16 ;
[0010]所述相變蓄熱溫室育苗裝置還包括太陽能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，其包括相變集熱單元1、潛熱儲存與交換單元2、根溫調(diào)節(jié)單元3、循環(huán)泵組4和循環(huán)管路5 ;其中，
[0011]相變集熱單元I包括依次連接的多段管道，管道沿前屋面骨架14鋪設(shè)，所述管道在上下兩端與前屋面骨架14固定在一起；
[0012]潛熱儲存與交換單元2具有包括殼體外壁22和殼體內(nèi)膽23的雙層殼體；內(nèi)圈螺旋盤管進(jìn)出水口 20和外圈螺旋盤管進(jìn)出水口 21均自殼體內(nèi)膽23延伸至殼體外壁22外，且內(nèi)圈螺旋盤管進(jìn)出水口 20通過循環(huán)管路5與根溫調(diào)節(jié)單元3的管道相連，外圈螺旋盤管進(jìn)出水口 21通過循環(huán)管路5與相變集熱單元I的管道相連，內(nèi)膽換熱介質(zhì)進(jìn)出水口 24自殼體內(nèi)膽23上表面延伸至殼體外壁22上表面外；
[0013]根溫調(diào)節(jié)單元3包括根溫調(diào)節(jié)盤管28、混水中心6和排氣閥11，其中，根溫調(diào)劑盤管28水平鋪設(shè)在日光溫室的底板16上；混水中心6懸掛固定在圍護(hù)墻體15的一側(cè)壁內(nèi)表面，混水中心6的熱水端出水口連接根溫調(diào)節(jié)盤管28的進(jìn)水端，冷水端進(jìn)水口連接根溫調(diào)節(jié)盤管28的回水端，排氣閥11安裝在根溫調(diào)節(jié)盤管28的最高點(diǎn)；在根溫調(diào)節(jié)盤管28之上放置一個栽培槽26，栽培槽26內(nèi)填滿栽培基質(zhì)27 ；
[0014]循環(huán)泵組4包括三個并聯(lián)的循環(huán)水泵，三個并聯(lián)的循環(huán)水泵均連接一球閥7 ;兩個循環(huán)泵組4均安裝在日光溫室主體結(jié)構(gòu)外，通過循環(huán)管路5分別連接至相變集熱單元I和根溫調(diào)節(jié)單元3的進(jìn)水端；
[0015]相變集熱單元I的管道內(nèi)、潛熱儲存與交換單元2的殼體內(nèi)膽23空腔內(nèi)及內(nèi)圈螺旋盤管和外圈螺旋盤管的管腔內(nèi)、根溫調(diào)節(jié)盤管28的管腔內(nèi)及循環(huán)管道5內(nèi)均填充潛熱型功能熱流體作為蓄放熱介質(zhì)。
[0016]所述覆蓋材料包括透光覆蓋材料12和S12氣凝膠保溫氈13，透光覆蓋材料12覆蓋在前屋面骨架14的外表面，上下兩端及左右兩側(cè)邊通過圍護(hù)墻體15上的卡槽卡簧18密封固定，S12氣凝膠保溫氈13覆蓋在透光覆蓋材料12上，或由下向上卷起。
[0017]緊貼底板16內(nèi)表面設(shè)置保溫隔熱墊層25，保溫隔熱墊層25內(nèi)設(shè)等間距的盤管槽，根溫調(diào)節(jié)盤管28嵌在保溫隔熱墊層25的盤管槽中。
[0018]在兩個循環(huán)泵組4連接的循環(huán)管路5上均安裝有壓力表29和流量計30。
[0019]在相變集熱單元I和根溫調(diào)節(jié)單元3所連接的循環(huán)管路5的最低點(diǎn)均連接有放水龍頭8。
[0020]兩個氣壓支撐桿31 —端固定在圍護(hù)墻體15的左、右兩側(cè)壁內(nèi)表面，另一端固定在前屋面骨架14左右兩側(cè)處弧形圓管上。
[0021]潛熱儲存與交換單元2放置于圍護(hù)墻體15的后墻外。
[0022]所述潛熱型功能熱流體是相變材料乳狀液或相變微納膠囊懸浮液。
[0023]在相變蓄熱溫室育苗裝置各處布置用于采集不同的環(huán)境因子數(shù)據(jù)的傳感器。
[0024]內(nèi)圈螺旋盤管進(jìn)出水口 20、外圈螺旋盤管進(jìn)出水口 21的進(jìn)水口處均連接排水排氣豎管10，出水口處均連接補(bǔ)水豎管9。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:
[0026]1.以潛熱型功能熱流體為蓄放熱介質(zhì)，利用集熱管道的高熱導(dǎo)率和潛熱型功能熱流體的相變蓄熱與強(qiáng)化對流傳熱在日光溫室前屋面處盡可能收集白天多余的太陽輻射熱，可進(jìn)行日光溫室內(nèi)的冬季高效蓄熱與夏季有效降溫，減小日光溫室內(nèi)的空氣和土壤的晝夜溫差，實現(xiàn)日光溫室內(nèi)太陽輻射能的“削峰填谷”，有利于日光溫室內(nèi)作物在冬季低溫條件和夏季高溫環(huán)境下的生長發(fā)育，有助于提高作物在冬夏季節(jié)的生長發(fā)育速度與生長指標(biāo)、改善作物產(chǎn)量與品質(zhì)、實現(xiàn)作物在日光溫室內(nèi)的周年高效生產(chǎn)。
[0027]2.依據(jù)本發(fā)明的相變蓄熱溫室育苗裝置為理論原形設(shè)計建造日光溫室，整個太陽能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)不占用溫室內(nèi)部操作空間，日光溫室空間利用效率高，能在不影響日光溫室內(nèi)有效生產(chǎn)空間和采光的前提下，最大限度蓄積太陽能，實現(xiàn)對日光溫室內(nèi)空氣和根區(qū)熱環(huán)境的智能調(diào)控，有效降低溫室能耗，提高太陽輻射能利用率。
[0028]3.本發(fā)明相變蓄熱溫室育苗裝置的太陽能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)可實現(xiàn)雙路循環(huán)和單路循環(huán)兩種循環(huán)方式，并可在兩種循環(huán)方式間自由切換。通過切換開啟循環(huán)泵組的不同循環(huán)泵，控制循環(huán)管路流量變化，可分別實現(xiàn)系統(tǒng)相變集熱單元和根溫調(diào)節(jié)單元不同的蓄放熱速度。因此，本發(fā)明裝置中的太陽能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)可針對不同氣候條件選用不同的循環(huán)方式及工