[实用新型]一种日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用聚光型太阳能空气集热系统及相变蓄热墙体相结合的集主被动集热、蓄热及供热于一体的日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统，属于农业设施技术领域。

背景技术

我国北方大部分地区冬季室外气温通常低于0℃，但太阳能资源丰富。利用日光温室可实现农作物的反季节生长。传统的日光温室在白天依靠太阳光的辐射提高温室内的空气温度，并利用温室墙体进行被动显热蓄热，夜间则依靠温室保温和墙体自身被动放热或采取加温措施来满足农作物生长所需的温度。然而，这种温室存在如下问题：一是由于太阳光经日光温室前屋面透射到温室北墙内表面的太阳能对墙体蓄热的影响厚度约为300～500mm，墙体的蓄热量有限，夜间供热能力较小，使温室对太阳能的利用率较低；二是由于蓄热墙体材料的热惯性作用，仅依靠墙体被动放热无法及时的释放出蓄存在墙体内部的热量，导致冬季日光温室内环境普遍低温高湿，造成作物冷害与冻害频发，作物产量较低；三是采用加温措施需要消耗大量的常规能源，造成环境污染和运行成本过高。

为了提高日光温室墙体的蓄热性能及温室对太阳能利用率，相变材料与温室墙体主动蓄热技术被引入到日光温室墙体之中，如中国专利201220156989.1和201110332931.8在日光温室北墙内表面采用相变蓄热板以提高温室墙体的潜热蓄热能力；中国专利201310328662.7结合太阳能空气集热器利用主动蓄热手段进一步提高了墙体的蓄热性能。

目前的研究虽然在一定程度上改善了日光温室热环境，但仍有很多缺陷之处需要进一步改进完善。特别是，对于温室墙体只注重蓄热，而忽视了墙体材料热惯性对墙体放热滞后的影响，仅依靠温室墙体被动向室内供热，导致蓄热墙体对温室热环境调控功能低下。有机复合定形相变材料板在温室内使用过程中出现封装材料老化导致相变材料泄漏，造成材料使用寿命短、污染种植环境以及有机材料防火性能无法满足使用要求。在主动蓄热过程中，依靠空心砖孔洞组成的墙体空气通道密封性差，蓄热时内向温室内漏风严重，显著地降低了主动蓄热能效。此外，主动蓄热的载体采用水作为媒介，在寒冷冬季的夜间防冻问题仍未得到很好的解决。

发明内容

为了克服上述弊端，本发明提出了一种日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统，用以解决日光温室的集热、蓄热和供热等技术问题，提高温室对太阳能利用率，提升蓄热墙体对温室内热环境的调控能力。

本发明采用的技术方案如下：

一种日光温室主被动协同蓄热墙体供热系统，包括复合异质结构的相变蓄热墙体、聚光型太阳能空气集热器系统、主动蓄热供热系统以及设备控制单元。所述的相变蓄热墙体从室内侧到室外侧由水泥砂浆层、运用钢柱桶封装的相变材料及蓄热盘管与沙石水泥浇筑而成的相变蓄热层、承重砌块层以及保温层组成；太阳能空气集热器系统是由多组聚光型太阳能空气集热器串联而成，并在集热器的上部设置夏季用遮阳装置；主动蓄热供热系统是由聚光型太阳能空气集热器、保温管道、蓄热盘管、变频风机、进风口、出风口以及电动调节风阀构成；设备控制单元是由温度传感器、电动调节风阀以及控制器组成。

所述的主动蓄热是指聚光型太阳能空气集热器两端的温度传感器连续5分钟内测定到的空气温度都超过设定温度时，日光温室内空气从进风口经电动调节风阀，在变频风机的驱动下，经保温管道进入聚光型太阳能空气集热器内被加热，加热后的热空气再通过保温管道输送到蓄热盘管内，通过蓄热盘管将热空气中的热量蓄存到相变蓄热层和承重砌块层内部；所述的被动蓄热是指太阳能经由透明前屋面照射到水泥砂浆层表面，经该层吸收后传导到相变蓄热层与承重砌块层中。

所述的被动供热是指相变蓄热墙体通过水泥砂浆层以面热源被动方式通过对流和辐射换热向温室内提供热量；所述的主动供热是指在被动供热不能满足温室内空气温度需求时，即温度传感器在连续5分钟内检测到的温室内空气温度均低于设定温度时，日光温室内空气从进风口经电动调节风阀，在变频风机的驱动下，通过蓄热盘管将相变蓄热墙体内的热量带出，经电动调节风阀和出风口送到日光温室内向室内供热。

所述的聚光型太阳能空气集热器在夏季利用遮阳装置对该集热器进行遮阳保护；日光温室内高温高湿的空气从进风口经电动调节风阀，在变频风机的驱动下，通过管道、电动调节风阀及排风口可直接排出室外。

所述的水泥砂浆层的厚度为10～20mm。