基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统，该系统包括：太阳能集热子系统、大棚散热器、土壤换热器、水循环子系统和控制子系统，所述的水循环子系统分别连接太阳能集热子系统、大棚散热器和土壤换热器，分别与水循环子系统中的循环水进行换热，所述的控制子系统与水循环子系统连接，控制水循环子系统的流通或关断，所述的大棚散热器位于大棚内部，所述的土壤换热器位于大棚下方的土壤中，所述的太阳能集热子系统、水循环子系统和控制子系统位于大棚外部。与现有技术相比，本发明专利技术具有能源利用率高、低碳环保、运行费用低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源、供热和设施农业领域，涉及一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统。
技术介绍
中国传统农业大棚主要的加热方式有：燃煤热风炉、燃烧秸秆、电加热丝等，这些传统的加热方式能耗高，污染大，温室气体排放量大，能源效率低。常用的新型的加热方式有为通过太阳能集热系统对农业大棚进行加热，但是传统太阳能集热系统加热用于农业大棚有一个很大的缺点：春、秋、夏季大多数时间大棚温度足够高，不需要加热，而此期间太阳能比较充足，导致很多太阳能资源的浪费；而到了冬季，当大棚急需加热的时候，冬季太阳能资源又比较匮乏。导致太阳能资源夏季盈余、冬季匮乏的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能源利用率高、低碳环保、成本低的基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统，该系统包括：太阳能集热子系统、大棚散热器、土壤换热器、水循环子系统和控制子系统，所述的水循环子系统分别连接太阳能集热子系统、大棚散热器和土壤换热器，分别与水循环子系统中的循环水进行换热，所述的控制子系统与水循环子系统连接，控制水循环子系统的流通或关断，所述的大棚散热器位于大棚内部，所述的土壤换热器位于大棚下方的土壤中，所述的太阳能集热子系统、水循环子系统和控制子系统位于大棚外部。所述的大棚散热器为毛细管换热器，毛细管的面积为大棚面积的1／4～2／5。所述的土壤换热器为垂直U形地埋管。所述的垂直U形地埋管为管径为30～35毫米的PE管，埋地深度为10-15米，所述的垂直U形地埋管的数量为20-30根垂直U形地埋管／200平米大棚面积，管与管之间的间距为3-4米。所述的水循环子系统包括水箱、循环泵和电磁阀V1～V6，所述的水箱与太阳能集热子系统，所述的循环泵、电磁阀V1和电磁阀V6分别通过水管连接水箱，所述的电磁阀V2的一端通过水管连接循环泵，另一端通过水管连接电磁阀V1，所述的电磁阀V3的一端通过水管连接循环泵，另一端连接通过水管电磁阀V5，所述的电磁阀V5分别通过水管连接电磁阀V4和电磁阀V6，所述的电磁阀V4通过水管与电磁阀V1连接，所述的大棚散热器设在电磁阀V1与电磁阀V4间，与电磁阀V1与电磁阀V4间的水管进行热交换，所述的土壤换热器设在电磁阀V3与电磁阀V5间，与电磁阀V3与电磁阀V5间的水管进行热交换。所述的太阳能集热子系统包括太阳能集热器、电磁阀V7和集热泵，所述的水箱、电磁阀V7、集热泵、水箱依次通过水管连接，所述的太阳能集热器设在电磁阀V7与集热泵间，与电磁阀V7与集热泵间的水管进行热交换。所述的太阳能集热器与水平面的夹角为36°至38°，太阳能集热面积为大棚面积的1／6～1／4。所述的控制子系统包括电控箱和五个分别与电控箱连接的温度探头，所述的电控箱分别连接电磁阀V1～V7，所述的温度探头根据电控箱中存储的控制逻辑来开启或关闭相应的电磁阀和泵。所述的五个温度探头测量的温度包括大棚地表温度、太阳能集热器出口水温、太阳能集热器入口水温、水箱水温和土壤换热器出口水温。所述的控制子系统内存储的控制逻辑分为三个模式：春秋夏季蓄热模式，把夏季经太阳加热的热水通过循环泵与土壤换热加热土壤，供冬季使用；冬季有日照直接加热模式，冬季有阳光的情况下把太阳能加热的热水直接通过大棚内的毛细管换热器，使热水与大棚空气直接换热，加热大棚空气；冬季无日照土壤取热模式，冬季无日照或者日照低于设定值的情况下，通过循环泵使得水与土壤换热，水被加热后通过大棚内的毛细管换热器，使热水与大棚内空气换热，加热大棚空气。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：1、把春、夏、秋季储存的太阳能热量转移到冬季使用，解决了太阳能在温室大棚供热应用中太阳能夏季盈余、冬季匮乏的情况；2、本系统完全利用太阳能实现供热，比传统的农业大棚加热方式更加低碳环保，有利于环境保护。附图说明图1为本专利技术系统的原理简图；图2为模式一下系统运行示意图；图3为模式二下系统运行示意图；图4为模式三下系统运行示意图；图2-图4中，粗线代表水循环走水换热管道的路线；图5为一个具体施工示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统，该系统包括：太阳能集热子系统、大棚散热器1、土壤换热器2、水循环子系统和控制子系统，本系统是靠水循环来传热换热，所述的水循环子系统分别连接太阳能集热子系统、大棚散热器1和土壤换热器2，分别与水循环子系统中的循环水进行换热，所述的控制子系统与水循环子系统连接，控制水循环子系统的流通或关断，所述的大棚散热器1位于大棚内部，所述的土壤换热器2位于大棚下方的土壤中，所述的太阳能集热子系统、水循环子系统和控制子系统位于大棚外部。所述的大棚散热器1为毛细管换热器，毛细管的面积为大棚面积的1／4～2／5。所述的土壤换热器2为垂直U形地埋管，该垂直U形地埋管为管径为30～35毫米的PE管，埋地深度为10-15米，所述的垂直U形地埋管的数量为20-30根垂直U形地埋管／200平米大棚面积，管与管之间的间距为3-4米。所述的水循环子系统包括水箱3、循环泵4和电磁阀V1～V6，所述的水箱3与太阳能集热子系统，所述的循环泵4、电磁阀V1和电磁阀V6分别通过水管连接水箱，所述的电磁阀V2的一端通过水管连接循环泵4，另一端通过水管连接电磁阀V1，所述的电磁阀V3的一端通过水管连接循环泵4，另一端连接通过水管电磁阀V5，所述的电磁阀V5分别通过水管连接电磁阀V4和电磁阀V6，所述的电磁阀V4通过水管与电磁阀V1连接，所述的大棚散热器1设在电磁阀V1与电磁阀V4间，与电磁阀V1与电磁阀V4间的水管进行热交换，所述的土壤换热器2设在电磁阀V3与电磁阀V5间，与电磁阀V3与电磁阀V5间的水管进行热交换。水箱3的容量为1吨／200平方米大棚面积。所述的太阳能集热子系统包括太阳能集热器5、电磁阀V7和集热泵6，所述的水箱3、电磁阀V7、集热泵6、水箱3依次通过水管连接，所述的太阳能集热器5设在电磁阀V7与集热泵6间，与电磁阀V7与集热泵6间的水管进行热交换。太阳能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统，其特征在于，该系统包括：太阳能集热子系统、大棚散热器、土壤换热器、水循环子系统和控制子系统，所述的水循环子系统分别连接太阳能集热子系统、大棚散热器和土壤换热器，分别与水循环子系统中的循环水进行换热，所述的控制子系统与水循环子系统连接，控制水循环子系统的流通或关断，所述的大棚散热器位于大棚内部，所述的土壤换热器位于大棚下方的土壤中，所述的太阳能集热子系统、水循环子系统和控制子系统位于大棚外部。

【技术特征摘要】
1.一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系统，其特征在于，该系
统包括：太阳能集热子系统、大棚散热器、土壤换热器、水循环子系统和控制子系
统，所述的水循环子系统分别连接太阳能集热子系统、大棚散热器和土壤换热器，
分别与水循环子系统中的循环水进行换热，所述的控制子系统与水循环子系统连
接，控制水循环子系统的流通或关断，所述的大棚散热器位于大棚内部，所述的土
壤换热器位于大棚下方的土壤中，所述的太阳能集热子系统、水循环子系统和控制
子系统位于大棚外部。
2.根据权利要求1所述的一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系
统，其特征在于，所述的大棚散热器为毛细管换热器，毛细管的面积为大棚面积的
1／4～2／5。
3.根据权利要求1所述的一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系
统，其特征在于，所述的土壤换热器为垂直U形地埋管。
4.根据权利要求1所述的一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系
统，其特征在于，所述的垂直U形地埋管为管径为30～35毫米的PE管，埋地深度
为10-15米，所述的垂直U形地埋管的数量为20-30根垂直U形地埋管／200平米
大棚面积，管与管之间的间距为3-4米。
5.根据权利要求1所述的一种基于季节性太阳能土壤蓄热的农业大棚供热系
统，其特征在于，所述的水循环子系统包括水箱、循环泵和电磁阀V1～V6，所述
的水箱与太阳能集热子系统，所述的循环泵、电磁阀V1和电磁阀V6分别通过水
管连接水箱，所述的电磁阀V2的一端通过水管连接循环泵，另一端通过水管连接
电磁阀V1，所述的电磁阀V3的一端通过水管连接循环泵，另一端连接通过水管
电磁阀V5，所述的电磁阀V5分别通过水管连接电磁阀V4和电磁阀V6，所述的
电磁阀V4通过水管与电磁阀V1连接，所述的大棚散热器设在电磁阀V1与电磁
阀V4间，与电磁阀V1与电磁阀V4间的水管进行热交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：许鹏，张量，史建国，沙华晶，陈璐，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：