[发明专利]具有太阳能集蓄热系统的大棚式日光温室及其应用

说明书

技术领域

本发明属于农业工程中太阳能利用技术领域，特别涉及一种具有太阳能集蓄热系统的大棚式日光温室及其应用。

背景技术

日光温室是我国特有的栽培设施，不需要加温或者少量加温即可用于果蔬、花卉的越冬生产，经过几十年的发展，日光温室因其良好的蓄热保温性能获得了广泛的应用。日光温室在使用过程中存在的问题也日益凸显，温湿度环境调控能力差的问题最为严重。由于日光温室仅靠后墙进行被动式蓄热，蓄热能力和蓄热量有限，冬季极端低温天气情况下，夜间室内的低气温、高空气湿度现象极为普遍。这样的室内环境不仅严重影响作物的产量和品质，而且还引起各种病虫害的发生，直接导致了作物减产和品质下降。因此，冬季温室夜间温度不足导致作物难以安全过冬、作物产量和产品品质下降已成为日光温室健康、可持续发展的瓶颈。而传统加热方式，需消耗大量的不可再生化石燃料，不仅增加了生产成本，还产生大量有害气体污染了环境。如何充分主动储存、利用太阳能、提高日光温室的保温蓄热能力、寻求更有效的冬季夜间加温措施，已经成为日光温室未来发展的关键技术问题。

多年来，国内众多学者围绕如何提高日光温室对太阳能的利用，提高蓄放热能力开展了大量研究。总体而言，大部分研究均是以增强后墙蓄热能力的思想出发，这种被动蓄、放热能力的提升是有限的，夜间低温尤其是下半夜低温问题仍没有彻底解决；近5年来，将白昼过余的太阳能，以各种方式将热量存储下来，例如塑料大棚中应用地中热交换系统、温室中使用聚烯烷树脂材料的太阳能集热器将热量存储在水箱和浅层土壤、小型温室中使用外置式的太阳能热水系统等方式，在夜间温度较低时主动释放回温室中，这种主动蓄、放热的方式逐渐成为研究热点。太阳能是温室能量的主要来源并且具有显著的优越性，而且水作为蓄热媒介容易获得，太阳能热水技术前景广阔。如何进一步降低投资成本、如何提高水作为媒介的蓄热量和蓄热效率是目前亟需解决的问题。

另外，日光温室主体结构的固有缺陷，使得土地的有效利用率大大降低。与大型温室相比，日光温室的土地有效利用率主要受以下三种因素的制约：①采用小跨度结构，因此边际效应相对增加，导致土地有效面积率明显下降；②温室后墙占用土地现象突出，一是墙体本身占地作用明显，当墙体加厚时更为突出；二是墙体形成的边际效应，限制了对墙体附近土地的有效利用；③在具有一定规模的温室群中，为了避免温室之间相互遮阴影响，前后温室之间必须保留相当宽的空地，土地浪费现象也很明显。由以上原因所致，日光温室的土地利用率一般只有40％左右。温室主体结构是影响内部环境性能的重要因素，对其进行研究是改变影响作物生产的环境因子有效且经济的方式，对于提高温室的生产率和资源利用率，降低成本，保障安全稳定生产具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有太阳能集蓄热系统的大棚式日光温室及其应用，其特征在于，在大棚式日光温室中安装太阳能集蓄热系统和立体栽培系统：

所述大棚式日光温室是以镀锌钢管6为骨架的日光温室和大棚的组合体，设计为南北走向，长度60-100m，拱架间距1m，跨度20-30m，脊高6m；大棚式日光温室内设一排立柱1，南北间距3m，室内布置8道横拉杆2，每边4道。设置上下通风口3、4，在距脊高1.5m处设上风口3的上沿，通风口宽80cm；在前脚底弧长50cm处设下风口4的下沿，通风口宽80cm。大棚式日光温室只有北(后)墙是非透明围护结构，其他各面均是透明的；采用单层塑料膜+单保温被，或者双层塑料膜+单保温被的结构进行透光和保温。

所述太阳能集蓄热系统包括：控制系统5、镀锌钢管6、进水支管7、球阀8、流量计9、压力计10、温度传感器11、进水干管12、潜水泵13、蓄水池14、浮球阀15、回水干管16和同程回水管17；在大棚式日光温室中，控制系统5固定在温室进门端，进水干管12与进水支管7固定相连，对称固定在温室两侧的镀锌钢管6上，回水干管16固定在温室顶部与同程回水管17相连，同程回水管17固定在温室两侧底部进水干管12附近位置；进水干管12与潜水泵13相连并伸入蓄水池14液面以下，在靠近蓄水池14的进水干管12近地面端依次安装温度传感器11、压力计10、流量计9和球阀8，在蓄水池14内侧安装浮球阀15。蓄水池14在地面以下；其中，控制系统5主要由测量气温和水温的温度传感器，和PLC控制柜组成；