一种零能耗太阳能牛床供暖系统及供暖方法技术方案

本发明专利技术公开了一种零能耗太阳能牛床供暖系统及供暖方法，该零能耗太阳能牛床供暖系统包括集热系统和蓄热系统；集热系统包括太阳能集热器、集热工质箱和蓄热工质箱；蓄热系统包括短期蓄热子系统和/或长期蓄热子系统；短期蓄热子系统包括至少在牛床地面下变温层内设置的短期蓄热板；长期蓄热子系统包括设置在短期蓄热板之下、恒温层之上的长期蓄热板。本发明专利技术利用热压作用，形成无动力循环，实现供暖系统近零能耗运行，经济效益和社会效益明显。本发明专利技术利用太阳能资源，将太阳能利用与奶牛饲养设施—牛床相结合，实现饲养设施与供暖设施一体化，符合国家节能减排，绿色发展的大方向，是造福民生的绿色技术发明专利技术。

Zero energy consumption solar energy cattle bed heating system and heating method

The invention discloses a zero energy solar heating system and heating method of cattle bed, the zero energy consumption of solar heating system cattle bed comprises a heat collecting system and heat storage system; heat collection system consists of solar collector, thermal storage tank and set quality refrigerant box; storage system including short term heat storage subsystem and / or long-term storage subsystem; short-term storage subsystem includes at least the ground temperature in cattle bed layer set short-term heat exchanger; long-term energy storage subsystem includes settings under long-term and short-term storage in constant temperature heat storage plate layer. The invention uses the hot pressing action to form the unpowered circulation, and realizes the near zero energy consumption of the heating system, and has obvious economic and social benefits. The use of solar energy resources, the utilization of solar energy and dairy cattle facilities - bed combined to achieve the breeding facilities and heating facilities integration, in line with the national energy saving and emission reduction, the direction of development of green, green is the invention of technology for the benefit of people's livelihood.

【技术实现步骤摘要】
一种零能耗太阳能牛床供暖系统及供暖方法
本专利技术涉及牛舍供暖系统，特别涉及一种近零能耗的高寒地区太阳能牛舍一体化供暖系统及供暖方法。
技术介绍
牛舍是奶牛场中牛群的饲养和休息场所，牛舍温度对奶牛身体和产奶量有着重要的影响。从工艺角度，奶牛在10-20℃的温度下产奶量更多，质量更好。但在高寒地区(如拉萨)的冬季，室外气温较低，室内温度无法满足奶牛休息和产奶的要求，需要对牛舍进行供暖。目前常用的牛舍供暖采用在牛舍内设置取暖装置的方法，这种牛舍供暖技术能耗大，存在大量能源的消耗，还会损害养牛场的空气品质和周围的生态环境。如何设计节能绿色且保证牛场的空气品质和周围的生态环境的供暖系统系统是一个亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种一种零能耗太阳能牛床供暖系统及供暖方法，解决现有技术中牛舍供暖技术能耗大且损害养牛场的空气品质和周围的生态环境的问题。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种零能耗太阳能牛床供暖系统，其包括集热系统和蓄热系统；所述集热系统包括太阳能集热器、集热工质箱和蓄热工质箱；所述太阳能集热器的入口与集热工质箱的第一出口相连，所述太阳能集热器的出口与集热工质箱的第一入口相连；所述集热工质箱的第二出口与蓄热工质箱的第一入口相连且在连接管路上设置有第三阀门，所述集热工质箱的第二入口与蓄热工质箱的第一出口相连且在连接管路上设置有第四阀门；所述蓄热系统包括短期蓄热子系统和/或长期蓄热子系统；所述短期蓄热子系统包括至少在牛床地面下变温层内设置的短期蓄热板，所述短期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口相连，所述短期蓄热板的出口与蓄热工质箱的第二入口相连；所述短期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口的连接管路上设置有第五阀门，所述短期蓄热板的出口与蓄热工质箱的第二入口的连接管路上设置有第七阀门；所述长期蓄热子系统包括设置在短期蓄热板之下、恒温层之上的长期蓄热板，所述长期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口相连，所述长期蓄热板的出口与蓄热高工资箱的第二入口相连；所述长期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口的连接管路上设置有第六阀门，所述长期蓄热板的出口与蓄热工资箱的第二入口的连接管路上设置有第八阀门。本专利技术利用太阳能资源，将太阳能利用与奶牛饲养设施—牛床相结合，实现饲养设施与供暖设施一体化，符合国家节能减排，绿色发展的大方向，是造福民生的绿色技术专利技术。本专利技术在循环系统上，分为集热循环和蓄热循环，利用热压作用，形成无动力循环，实现供暖系统近零能耗运行，经济效益和社会效益明显。本专利技术涵盖集热、蓄热、释热三大环节。在收集环节，通过热压自然循环，实现太阳能集热器与屋顶集热工质箱的联合集热。在蓄热环节，利用牛床下面不同深度的土壤存储太阳能，其中通过表层土壤(变温层)进行冬季白天太阳能的短期蓄存；下层土壤(恒温层)进行夏秋两季太阳能的长期季节蓄存。在释热环节，利用表层土壤白天蓄存的太阳能为牛床提供稳定的表面温度分布，实现奶牛所在的牛床区域温度10-20℃的局部供暖。下层土壤蓄存的夏秋两季太阳能，源源不断地补充到表层土壤，确保牛床整个冬季节温度满足要求。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述太阳能集热器设置在牛舍屋顶。充分利用牛舍斜坡屋顶的建筑特点，实现太阳能的高效收集。在本专利技术的另一种优选实施方式中，所述集热工质箱设置在牛舍屋顶且集热工质箱的第一入口高于太阳能集热器的出口，所述集热工质箱的第一出口高于太阳能集热器的入口。通过热压自然循环，实现太阳能集热装置与屋顶集热工质箱的联合集热。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述蓄热工质箱设置于土壤恒温层。蓄存夏秋两季太阳能，在冬季时源源不断地补充到表层土壤，确保牛床整个冬季节温度满足要求。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述集热工质箱的第二入口与蓄热工质箱的第一出口的连接管路上设置有工质泵。保证工质的顺利高效输送。在本专利技术的再一种优选实施方式中，在每个牛床下设置有一块短期蓄热板，相邻短期蓄热板之间通过管路连接。利用表层土壤白天蓄存的太阳能为牛床提供稳定的表面温度分布，实现奶牛所在的牛床区域温度10-20℃的局部供暖。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述长期蓄热板至少设置在牛床区域之下，其为一个整体结构或者分为多块且每一块设置在一个牛床区域之下。实现夏秋两季太阳能的长期季节蓄存。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述短期蓄热板位于地面下大致0.1m，所述长期蓄热板位于地面下大致1.5m，所述蓄热工质箱位于地面2m以下。蓄热工质箱设置于恒温层内，易于保持工质箱内的工质温度。设置以上高度，在热压自然循环作用下形成无动力循环，节约能源，有利于牛舍内的环境。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述工质为水。利用水作为循环工质，低成本、方便又环保。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种零能耗太阳能牛床供暖系统的供暖方法，其包括以下步骤：S1，搭建本专利技术的零能耗太阳能牛床供暖系统；S2，在早晨日出后，开启第四阀门和工质泵，为太阳能集热器和集热工质箱充工质，充工质完毕后关闭工质泵和第四阀门，太阳能集热器中的工质吸收太阳辐射后，温度升高，密度减小，在浮升力作用下进入集热工质箱上部热工质层，集热工质箱下部的冷工质层在重力作用下进入太阳能集热器，形成无动力集热循环，实现对太阳能的收集；S3，日落之后，开启第三阀门，集热工质箱中的高温工质在重力作用下流到蓄热工质箱，完毕后关闭第三阀门；S4，冬季夜间，开启第五阀门和第七阀门，在热压作用下形成无动力蓄热循环，将蓄热工质箱中的热量输运至短期蓄热板，并通过与表层土壤的换热作用，将热量存储在牛床下的表层土壤中；在夏秋两季，关闭第五阀门和第七阀门，停止短期蓄热模式；夏秋季夜间，开启第六阀门和第八阀门，在热压作用下形成无动力蓄热循环，将工质箱中的热量输运于长期调节蓄热板，并通过与恒温层土壤的换热作用，将热量存储在牛舍下的恒温层土壤中，作为冬季补充热源；在冬季时，关闭第六阀门和第八阀门，停止季节蓄热模式。本专利技术的太阳能供暖牛床涵盖集热、蓄热、释热三大环节。在收集环节，充分利用牛舍斜坡屋顶的建筑特点，通过热压自然循环，实现太阳能集热装置与屋顶集热工质箱的联合集热。在蓄热环节，利用牛床下面不同深度的土壤存储太阳能，其中通过表层土壤进行冬季白天太阳能的短期蓄存；下层土壤进行夏秋两季太阳能的长期季节蓄存。在释热环节，利用表层土壤白天蓄存的太阳能为牛床提供稳定的表面温度分布，实现奶牛所在的牛床区域温度10-20℃的局部供暖。下层土壤蓄存的夏秋两季太阳能，源源不断地补充到表层土壤，确保牛床整个冬季节温度满足要求。本专利技术在循环系统上，分为集热循环和蓄热循环，利用热压作用，形成无动力循环，实现供暖系统近零能耗运行，经济效益和社会效益明显。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术一种优选实施方式中零能耗太阳能牛床供暖系统的示意图；图2是本专利技术一种优选实施方式中牛舍的横立面图；图3是本专利技术一种优选实施方式中牛舍的平面布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零能耗太阳能牛床供暖系统，其特征在于，包括集热系统和蓄热系统；所述集热系统包括太阳能集热器、集热工质箱和蓄热工质箱；所述太阳能集热器的入口与集热工质箱的第一出口相连，所述太阳能集热器的出口与集热工质箱的第一入口相连；所述集热工质箱的第二出口与蓄热工质箱的第一入口相连且在连接管路上设置有第三阀门，所述集热工质箱的第二入口与蓄热工质箱的第一出口相连且在连接管路上设置有第四阀门；所述蓄热系统包括短期蓄热子系统和/或长期蓄热子系统；所述短期蓄热子系统包括至少在牛床地面下的变温层内设置的短期蓄热板，所述短期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口相连，所述短期蓄热板的出口与蓄热工质箱的第二入口相连；所述短期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口的连接管路上设置有第五阀门，所述短期蓄热板的出口与蓄热工质箱的第二入口的连接管路上设置有第七阀门；所述长期蓄热子系统包括设置在短期蓄热板之下、恒温层之上的长期蓄热板，所述长期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口相连，所述长期蓄热板的出口与蓄热高工资箱的第二入口相连；所述长期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口的连接管路上设置有第六阀门，所述长期蓄热板的出口与蓄热工资箱的第二入口的连接管路上设置有第八阀门。...

【技术特征摘要】
1.一种零能耗太阳能牛床供暖系统，其特征在于，包括集热系统和蓄热系统；所述集热系统包括太阳能集热器、集热工质箱和蓄热工质箱；所述太阳能集热器的入口与集热工质箱的第一出口相连，所述太阳能集热器的出口与集热工质箱的第一入口相连；所述集热工质箱的第二出口与蓄热工质箱的第一入口相连且在连接管路上设置有第三阀门，所述集热工质箱的第二入口与蓄热工质箱的第一出口相连且在连接管路上设置有第四阀门；所述蓄热系统包括短期蓄热子系统和/或长期蓄热子系统；所述短期蓄热子系统包括至少在牛床地面下的变温层内设置的短期蓄热板，所述短期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口相连，所述短期蓄热板的出口与蓄热工质箱的第二入口相连；所述短期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口的连接管路上设置有第五阀门，所述短期蓄热板的出口与蓄热工质箱的第二入口的连接管路上设置有第七阀门；所述长期蓄热子系统包括设置在短期蓄热板之下、恒温层之上的长期蓄热板，所述长期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口相连，所述长期蓄热板的出口与蓄热高工资箱的第二入口相连；所述长期蓄热板的入口与蓄热工质箱的第二出口的连接管路上设置有第六阀门，所述长期蓄热板的出口与蓄热工资箱的第二入口的连接管路上设置有第八阀门。2.根据权利要求1所述的零能耗太阳能牛床供暖系统，其特征在于，所述太阳能集热器设置在牛舍屋顶。3.根据权利要求1所述的零能耗太阳能牛床供暖系统，其特征在于，所述集热工质箱设置在牛舍屋顶且集热工质箱的第一入口高于太阳能集热器的出口，所述集热工质箱的第一出口高于太阳能集热器的入口。4.根据权利要求1所述的零能耗太阳能牛床供暖系统，其特征在于，所述蓄热工质箱设置于土壤恒温层。5.根据权利要求1所述的零能耗太阳能牛床供暖系统，其特征在于，所述集热工质箱的第二入口与蓄热工质箱的第一出口的连接管路上设置有工质泵。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：付祥钊，杨勋，丁艳蕊，居发礼，邓晓梅，瞿广龙，
申请(专利权)人：重庆匠心通风技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50