一种用于温室大棚的太阳能储热装置的制作方法

1.本发明涉及农业生产技术领域，具体地说是一种用于温室大棚的太阳能储热装置。


背景技术：

2.温室大棚是农业生产中的重要设施，其结构大多采用骨架支撑并覆盖塑料棚膜围成一采光较佳的保温空间，在低温季节里为动植物的生长提供适宜的环境温度。传统温室大棚内部的温度大多依赖于太阳照射以及空间相对密封，即棚内温度与日照密切相关，日照不足则导致棚温迅速大幅下降，难以维持恒定，对农作物的生长极为不利，特别是我国北方大部分地区春冬季节受气候影响，通常会面临昼夜温差大、日照时长短、棚温难以维持恒定、灌溉用水水温偏低等问题，严重影响农作物的正常生长；遇到天气骤变等突发情况，棚温过低甚至会导致农作物冻伤，给种植户造成巨大的经济损失。
3.为了应对上述问题，部分地区的种植户选择在大棚内燃烧炉火来提升棚内温度，这种做法不但增大了种植成本，而且存在较大的安全隐患，同时对环境造成一定的影响。此外，有农户采用太阳能发电（热）与温室大棚相结合为棚内进行升温，但由于缺乏储热手段，仍无法彻底解决日照不足、低温等影响农作物生长的问题，而且大面积铺设在棚顶的太阳能基板等部件，在一定程度上影响了农作物采光。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于温室大棚的太阳能储热装置，适用于低温季节温室大棚的农业生产，利用循环储热系统吸收热量并存储于地下，待棚温下降后释放热量为大棚提供热源。
5.本发明的技术方案包括日照式预热腔、太阳能聚光集热器、保温仓、储热器、循环泵；所述的保温仓埋设于温室大棚的地下，所述的储热器设置在保温仓仓内，储热器外壁与保温仓内壁之间的夹层形成蓄热腔；所述的储热器的上段或顶部开设有进风口及出风口，进风口及出风口均安装有风门；所述的保温仓设置有散热口及补风口，散热口及补风口均与温室大棚连通；保温仓设置有风机，通过散热口向温室大棚排放热量；所述的日照式预热腔为透明的蓄水容器，并设置于温室大棚棚内的上方；所述的储热器下部通过上行水管与日照式预热腔的上部连接，日照式预热腔的下部通过下行水管与储热器的上部连接；所述的循环泵串联连接在上行水管上，所述的太阳能聚光集热器串联连接在下行水管上，且在太阳能聚光集热器与储热器之间的下行水管上安装有进水阀。
6.进一步，所述保温仓的仓壁由外向内依次由防水层、隔热层和渗透式蓄热层组成。
7.进一步，所述的保温仓至少设有一个检查井。
8.进一步，所述保温仓的补风口及/或散热口安装有通风阀。
9.进一步，所述的日照式预热腔结构为条状腔体、长槽体或水袋。
10.进一步，所述的日照式预热腔连接有外置的补水机构，日照式预热腔的下部设有泄水口。
11.进一步，所述的日照式预热腔内设有液面高度限位机构。
12.进一步，所述的储热器内设有用于监测储水量及温度的液位计和水温计。
13.进一步，所述的太阳能聚光集热器设置于温室大棚外部的地面上。
14.本发明的有益效果是：利用太阳辐射的热能，采用水做为储热介质，在白天气温较高时，通过由日照式预热腔、太阳能聚光集热器、储热器等组成的循环储热系统分次为储热介质加热，并储存在地下长时间保温；驻留在日照式预热腔内的水光照预热后，下行流经太阳能聚光集热器再次升温，有效的提升了加热效率；高温水流入储热器将其内的低温水置换出，继而泵入日照式预热腔进入下一升温循环，直至储热器内水温满足要求。待夜晚或温度下降后，可根据实际情况通过保温仓与储热器配合，逐步向大棚内缓慢释放热量以维持棚内的温度，保证农业生产，安全节能，有利于环境保护。由于本装置对循环水分次加热，停止循环换热后，日照式预热腔内的水温（预热水）大致与棚温相同，可直接或混入冷水后用于农作物灌溉，解决了低温季节冷水灌溉导致农作物生长缓慢的问题。
15.此外，日照式预热腔采用透明材质制作，太阳能聚光集热器可根据情况灵活布设（如两大棚之间的地面上），避免遮挡阳光影响作物生长。
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图；图2为图1的侧视截面示意图。
具体实施方式
18.图中：1-温室大棚，2-日照式预热腔，3-补水机构，4-泄水口，5-散热器，6-进水阀，7-补风口，8-太阳能聚光集热器，9-储热器，9a-进风口，9b-出风口，10-保温仓，10a-防水层，10b-隔热层，10c-渗透式蓄热层，11-循环泵，12-检查井，13-散热口。
实施例
19.本发明储热装置所使用的设备、元件及材料，均为市售的常规产品。
20.从图1～图2可知，本发明的技术方案包括日照式预热腔2、太阳能聚光集热器8、保温仓10、储热器9、循环泵11；所述的保温仓10埋设于温室大棚1的地下冰冻线以下，所述保温仓10的仓壁由三层构成，由外向内依次为防水层10a、隔热层10b和渗透式蓄热层10c；表层的防水层10a可有效的防止土壤中的水分内渗，中间的隔热层10b可选择聚氨酯或石棉材质，防止仓内热量流失，内侧的渗透式蓄热层10c采用无砂水泥等材质制作，起到蓄热以及支撑的作用。
21.所述的储热器9安装在保温仓10仓内，储热器9外壁与保温仓10内壁渗透式蓄热层
之间的夹层形成蓄热腔。
22.所述的保温仓10设置有散热口13及补风口7，散热口及补风口均与温室大棚1连通；所述的补风口7及/或散热口13安装有通风阀；所述的保温仓安装有至少一台风机，用以将仓内的热量抽出送至温室大棚。
23.所述的日照式预热腔2为透明的蓄水容腔，日照式预热腔2设置于温室大棚1棚内的上方，并与温室大棚的支撑架固定连接。蓄水容腔采用透明材质（如亚克力）制成，避免其遮挡阳光。可根据实际需求将日照式预热腔制成条状的罐体、长槽体等结构、或采用水袋。
24.所述的储热器9下段或底部通过上行水管与日照式预热腔2上段或顶部连接，日照式预热腔2下段或底部通过下行水管与储热器9的上段或顶部连接；所述的循环泵11串联连接在上行水管上，所述的太阳能聚光集热器8串联连接在下行水管上，且在太阳能聚光集热器8与储热器9之间的下行水管上安装有进水阀6，即日照式预热腔2、太阳能聚光集热器8、进水阀6、储热器9、循环泵11串联连接形成一个循环储热系统。
25.为了方便地下设备操作和检修，保温仓应至少设置一个检查井。本实施例保温仓的两端各设置一个检查井12，保温仓的散热口13开设在上行水管侧检查井顶部，并在散热口13安装风机。可在温室大棚1内部适当位置设置条状散热器，并通过风管将该散热器与散热口13连接，利用散热器的喷口向棚内均匀排放热量；位于下行水管侧的检查井顶部开设补风口7；本实施例补风口7安装有通风阀，如蝶形挡板或百叶窗等单向止回阀门，该通风阀可通过电机或手动开启。
26.所述储热器9的上段或顶部开设有进风口9a及出风口9b，进风口9a位于保温仓10的补风口侧，出风口9b位于保温仓散热口侧，进风口9a及出风口9b均安装有风门，风门可采用电机控制，储热状态下风门闭合、散热时开启。
27.本实施例中，所述的日照式预热腔2连接有外置的补水机构3，并在日照式预热腔2内安装有液面高度限位机构，如选用常规的水位计与补水机构的电磁水阀配合，或采用浮筒式进水阀控制预热腔水量；日照式预热腔的下部设有泄水口4。
28.所述的储热器9内设有液位计和水温计，用于监测储热器的储水量及水温，随时提示储热器内蓄水情况，也可将液位计及水温计与循环泵11、进水阀6连接协调动作，控制液面高度低于储热器进风口9a或出风口9b，确保储热器内部上段有足够的空气储量。
29.所述的太阳能聚光集热器8设置于温室大棚外部的地面上，避免其占用棚内空间，且不会遮挡阳光。太阳能聚光集热器可采用槽形抛物面聚光集热装置、旋转抛物面聚光集热装置、线性菲涅尔反射聚光集热装置、或平面反射中央塔式聚光集热装置，也可将多套集热装置联合使用，达到更好的加热效果。
30.本装置用于低温季节温室大棚的储热保温，所用的循环泵、进水阀、保温仓的风机和通风阀、储热器的风门等元件可通过常规的电控系统或plc控制器控制其自动协调工作，或人工手动操作。
31.低温季节白天中午阳光充足气温较高时，留存在日照式预热腔2内的水经过太阳照射后温度升高，或在此时段内监测到地下储热器9内水温较低时，启动循环泵11，将储热器9内的低温水沿上行水管抽送至日照式预热腔2；同时开启进水阀6，日照式预热腔内已初步预热的温水沿下行水管流出，流经太阳能聚光集热器8时再次升温，最后进入储热器9。反复进行上述循环，待储热器9内水温整体提升后，循环泵11停机，进水阀6关闭，将高温水贮
存在储热器内保温。此时储热器9的进出风口的风门、保温仓10的散热口及/补风口等均为关闭状态。储热器辐射出的热量或多余热量存储于蓄热腔（储热器与保温仓10间的夹层）以及渗透式蓄热层内。
32.夜间或天气变化棚温下降，打开保温仓的风机、散热口及/补风口的通风阀，通过散热器5将蓄热腔内的热空气送入温室大棚。待蓄热腔内逐渐变冷或气温进一步下降后，开启储热器进风口及出风口的风门，气流带动储热器内的热量经蓄热腔、散热器送入大棚。由于地下温度高于地上温度，蓄热腔及储热器内的温度下降较慢，可长时间为大棚提供热量并维持棚温。待到白天气温回暖后，再次启动循环储热系统吸收热量并储能。
33.此外，本装置的另一优点是循环储热系统内的水分两次加热，当储热器水温满足要求后，即可停止循环换热，而留滞于日照式预热腔内预热的水温度相对较低，可直接或与冷水混合用于农作物浇灌，有效的解决了低温季节冷水灌溉影响农作物生长的问题。
34.以上借助较佳的实施例对本发明技术方案进行的详细说明是示意性的而非形式上的限制。本领域的技术人员在阅读本发明说明书的基础上，可以对实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。