[发明专利]一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法

说明书

一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法，可对大棚内的温度进行自动调节，提供农作物所需热量，并提供电能以满足植物生长过程中对采光的需求。本发明采用风力搅拌致热、风力提水和风力发电三者相结合的方式，提高了风力资源的利用率，并提出性能更加优异的搅拌致热工质。利用风力机收集风能，通过搅拌液态工质致热的方式将动能转化为工质的内能，通过风力提水将动能转化为蓄热工质的势能，并提供工质循环的动能，通过风力发电为夜间补光蓄电。本发明以风力致热为主，通过传动机构对三种风能利用形式进行合理的分配，白天大棚供热需求不高时主要进行蓄热和发电，夜间利用风力致热，并释放存储的热能进行补热、释放电能进行补光。

技术领域

本发明属于风能洁净利用技术领域，特别涉及风能向热能的转化，风力提水的利用以及风力发电蓄电的利用，具体涉及一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法。

背景技术

资源环境问题一直都是制约社会发展的重要问题，如今在世界能源结构中占主要地位的还是化石能源，在我国尤其是这样。在能源消耗剧增、环境问题迫在眉睫的今天，必须尽可能地开发中国丰富的水能、太阳能、风能等新能源与可再生能源，这样才能实现可持续发展。

目前，国内对风能的研究主要集中在风力发电上，其次是风力提水，风力致热的研究不多，国外有关风力致热的较详细原理及技术报道也较少。目前已知的对于风力致热概况的描述包括：1.风力致热的风能利用率高，对风质要求低；2.风况变化的适应性强，蓄能问题也便于解决；3.风力致热装置结构比较简单，且容易满足风力机对负荷的最佳匹配要求。国内研究风力致热的方式主要有液体搅拌致热、液体挤压致热、固体摩擦致热和涡电流法致热四种致热方式。其中研究较多的是液体搅拌致热和液体挤压致热。目前国内主要有西安交通大学、中国农业大学和沈阳工业大学三所高校对风力致热技术进行研究。目前的研究集中于各种致热方式的机理、功率吸收的影响因素及提高致热效率的办法。而致热工质的选择和应用于具体场所的研究很少。

在北方地区由于天气寒冷，温室大棚中的植物生长和存活需要另外供暖。传统大棚供热的方式除了基本的保温措施意外，基本采用燃煤热水锅炉或者热泵供暖，其中燃煤不仅对环境不友好，而且这种方式属于高品位的化学能直接转化为最低品位的热能，是十分浪费能源的，而热泵供暖的设备和用电成本又比较昂贵。文献显示风力发电的能量转换效率最高为35％，风力提水最高为21％，而风力致热最高可达40％多，风力搅拌致热是所有风能利用装置中能量转换效率最高的一种风能利用形式。

同时，光照与作物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益。近年来由于市场需求的推动，普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等，由于冬春两季日照时间短，作物生长缓慢，产量低，因此急需进行补光。中国北方大部分地处亚洲东部，属温带季风型气候。在冬春季节受西伯利亚冷空气南下的影响，有时由于冷暖气流的交汇融合而形成雨雪。出现少则1～3天的低温寡照，多则7至8天连阴寡照天气。据近50年来北京地区资料统计，这种长期连阴寡照的天气出现几率为20％左右，近10年来为40％，近3年出现2次，为60％以上。这就是说北京冬春连阴寡照灾害呈日趋严重之势，已成为冬春季保护地生产的重大灾害性天气。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于农业大棚的风能综合供能装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用以下方案来实现：

一种用于农业大棚的风能综合供能装置，包括风力提水循环装置、温度控制部件和用于搅拌工质的风力搅拌致热装置；风力提水循环装置经温度控制部件与风力搅拌致热装置相连；

风力搅拌致热装置包括搅拌桶，搅拌桶内壁上布置有多块阻流板，搅拌桶内壁上还设置有穿过每个阻流板的桶内盘管；搅拌桶内设置有搅拌轴，搅拌轴底端设置有搅拌叶片，搅拌叶片连接有风力机；搅拌轴上设置有第一齿轮箱；