[发明专利]一种基于充气水膜柔性集热屋顶换热的太阳能保温空间及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于充气水膜柔性集热屋顶换热的太阳能保温空间及控制方法，包括密闭空间，密闭空间内下方设置保温水池、上方设置集热屋顶，所述集热屋顶为双层膜棚顶，所述双层膜棚顶的内外膜之间形成双层膜封闭空间，双层膜膜间连接气源为其充气，保温水池通过管道与双层膜膜间连接，将保温水池的水输入双层膜之间换热并形成循环；本发明系利用太阳辐射黑体吸热效应，在密闭双层膜内积蓄太阳辐射热能，通过喷淋循环换热，提高水池水温，通过智能控制装置实现对水池水加热控制。本发明解决了大跨度圆拱形屋面实现低成本太阳能集热的问题，结构简单，重量轻，架设跨度大，成本低，能够充分利用太阳能辐射热升温，水池保温好，水分不易蒸发散失。

技术领域

本发明属于太阳能热利用与建筑一体化建造技术领域，具体涉及一种基于充气水膜柔性集热屋顶换热的太阳能保温空间及控制方法。

背景技术

太阳能是地球上最主要的可再生能源。太阳能被人类以平板集热、真空管集热、光伏发电等形式进行广泛利用。平板集热和真空管集热利用了黑体容易吸收太阳辐射热的特性，利用水作为传热介质，贮存保温，广泛应用于生产生活各个方面。其缺点主要在于平板集热器要使用玻璃和金属铝材，成本高，而真空管集热器需要三角形支架，斜面朝南。它们整体承重都很大，主要用于小规模的生活热水的制取，而在游泳池，农业大型灌溉用水池等需要大跨度支撑及拱形弧面设计时需多块拼接，不能建造成一体化建筑，且造价大。

传统设施农业多采用外露地下蓄水池，存在滋生绿藻青苔堵塞管道，水分蒸发散失、地表水污染，水温冬天过低等问题。而温室种植中，人们往往非常重视温室加温和保温，忽视了灌溉水水温的管理。灌溉水水温显著影响土壤温度，而土壤温度对在冬季对温室作物产量的影响甚至比气温更为显著。而游泳池多在人口密集区，若采真空管或平板集热器则存在占地面积大，承重强度高，难以在大跨度空间上部安装。

为此，研究开发一种结构简单，重量轻，大跨度，成本低，水分不易蒸发散失，能够利用太阳能辐射热升温的太阳能保温空间及控制方法是解决上述问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，重量轻，跨度大，成本低，水分不易蒸发散失，基本充气水膜柔性集热屋顶能够利用太阳能辐射热升温换热的太阳能保温空间以及换热控制方法。

本发明的第一目的是这样实现的，包括密闭空间，所述密闭空间内下方设置保温水池，所述密闭空间上方设置集热屋顶，所述保温水池与集热屋顶之间进行热交换，所述集热屋顶为双层膜棚顶，所述双层膜棚顶包括棚架，依次设置在棚架上方的内层膜、外层膜，内外膜之间形成双层膜封闭空间，双层膜膜间连接气源，所述保温水池通过管道与双层膜膜间连接，所述气源用于向双层膜之间充气，所述管道用于将保温水池的水输入双层膜之间换热并形成循环。

本发明的第二目的是这样实现的，所述方法系基于利用太阳辐射产生的热效应，密闭双层膜内积蓄太阳辐射热能，通过喷淋循环换热，提高水池水温，通过智能控制装置实现对保温水池水加热控制。

本发明具有以下技术效果：

本申请是针对设施农业加温用蓄水池、食用菌种植加温、水上体育娱乐的游泳池如何实现低成本贮存太阳能所研发的。将双层充气膜隔热保温、黑体吸热、水膜传热和圆拱形大跨度建筑实现有机结合，解决了大跨度圆拱形屋面的低成本太阳能集热的问题，较平板集热器、真空管集热器的建设成本低；双层充气膜承重轻，中间不需要单独设置双层支架，实现与屋面有机整合；双层充气膜具有约束热量的温室效应，又具有黑体吸热的集热效应的双重功能，而水膜的柔性和流动性，实现了动态集热和柔性集热；对地下保温水池的采取了低成本、长寿命、高保温的设计，实现高效节能、高效蓄热和建设运行成本的大幅节约，能有效解农业水池遮光保温蓄热和低纬高原地区游泳池运行能耗高的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的C－C截面结构示意图；

图3为图1的A局部放大结构示意图；

图4为图1的B局部放大结构示意图；