[发明专利]一种表冷器-热泵联合集热系统及其运行方法

说明书

本发明公开了属于农业设施领域的一种表冷器‑热泵联合集热系统及其运行方法；其中：表冷器‑风机的进水口通过供水L型三通球阀与集热池和储热池相连；表冷器‑风机的出水口通过回水L型三通球阀与集热池和储热池相连；集热池和储热池之间通过热泵相连并传递热量；通过热泵控制集热池中水温的同时，将白天收集到的能量集中储存于储热池中。本发明中热泵与主动集放热系统相结合可以有效降低白天系统内集热池的水温，从而提高系统的集热效率；还将蓄水池的总容量减小了至少30％，不仅避免大量的室内空间被占用，也减少了建造成本。

技术领域

本发明属于农业设施技术领域，具体为一种表冷器-热泵联合集热系统及其运行方法。

背景技术

日光温室、大棚是我国两种主要的园艺设施类型，尤其是日光温室在我国北方地区使用广泛，具有节能和低成本等优点，能有效的满足冬季蔬菜生产。传统的日光温室在白天通过北墙储蓄热能，夜间再释放出来加热室内空气。但是由于墙体内热能的蓄积和释放过程不能进行人为控制，可控性差，且蓄、放的热量有限，导致室内气温调节能力差，不利于作物产量和质量的提高。

目前主要采用主动集放热的方式来解决以上问题。以表冷器-风机集放热系统为例，白天通过表冷器-风机吸收室内空气中的余热，并通过水循环将吸收的热能储存在蓄水池中；在夜晚室内气温较低时，再通过水循环将白天储存的热能释放到温室内，以达到夜晚加温的目的。

现有的表冷器-风机集放热系统可以有效地提高日光温室内的气温可控水平，但是在高寒地区或者阴天等太阳辐射较弱的天气条件下，系统的集热效率低，集热量小，夜晚加温效果有限，系统COP低；同时表冷器-风机集放热系统需要配置较大容积的蓄热水池，在实际应用中，3组表冷器-风机需要配置约为4.6m³的蓄热水池，不仅占用了大量的温室室内空间，也增加了建造成本。

因此急需一种不仅可以保证白天换热效率，还可以减小蓄热水池尺寸的系统，同时也确保可以储存足够热量以用于夜晚放热的系统。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种表冷器-热泵联合集热系统，其特征在于，包括：布置于温室内的集热池(2)、储热池(3)、循环水泵Ⅰ(4)、循环水泵Ⅱ(5)、表冷器-风机(6)、热泵(7)、供水L型三通球阀(1a)、回水L型三通球阀(1b)、控制系统、供回水管路，以及设置于集热池(2)、储热池(3)和温室内的气温传感器等。其中集热池(2)和储热池(3)在温室内地下挖建而成；表冷器-风机(6)、热泵(7)、循环水泵Ⅰ(4)、循环水泵Ⅱ(5)、供水L型三通球阀(1a)和回水L型三通球阀(1b)都与控制系统相连，设置于集热池(2)、储热池(3)和温室内的温度传感器也与控制系统相连；

表冷器-风机(6)安装在温室屋脊的下方，表冷器-风机(6)的进水口与供水L型三通球阀(1a)的供水阀常通端(1a1)相连，供水L型三通球阀(1a)的供水阀蓄热端(1a2)通过循环水泵Ⅰ(4)与集热池(2)相连，供水L型三通球阀(1a)的供水阀放热端(1a3)通过循环水泵Ⅱ(5)与储热池(3)相连；表冷器-风机(6)的出水口与回水L型三通球阀(1b)的回水阀常通端(1b1)相连，回水L型三通球阀(1b)的回水阀蓄热端(1b2)与集热池(2)相连，回水L型三通球阀(1b)的回水阀放热端(1b3)与储热池(3)相连；集热池(2)和储热池(3)之间通过热泵(7)相连并传递热量；通过热泵(7)控制集热池(2)中水温的同时，将白天收集到的能量集中储存于储热池(3)中。

所述温室内空气温度与所述集热池(2)中的水温的温差大于4℃，以保证白天系统的集热效率和集热量。

所述集热池(2)和所述储热池(3)间的体积比为1:3.5～4。

本发明还提供了一种表冷器-热泵联合集热系统的其运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

白天集热过程：