一种具有光热发电功能的多功能温室及其实现方法技术

本发明专利技术涉及一种具有光热发电功能的多功能温室及其实现方法，包括一温室主体，所述温室主体包括由四周构成的温室棚体以及与其相连的温室屋顶，所述温室主体采用薄膜或玻璃密闭组成；所述温室主体的地面铺设有高光能吸收率的黑色毛毡，用以提高室内温度，增加光热发电和冬季种植及夏季烘干的效率；所述温室棚体一个侧面的底部开设一可开合的栅形补气窗，用以进风补气；所述温室主体的内部设置有若干排晾晒架，所述晾晒架的上面铺设有金属网格，用以冬季作为种植架或夏季放置待烘干的物品；所述温室屋顶上等间隔装设置有若干个用以供光热发电用的发电管道。本发明专利技术可实现冬季种植夏季烘干的功能，并利用多余的热能进行发电，供给常用执行机构使用。

Multifunctional greenhouse with photothermal power generation function and implementing method thereof

The invention relates to a multifunctional greenhouse with solar thermal power generation function and its implementation method, including a main greenhouse, the main greenhouse including greenhouse and shed body by surrounding the greenhouse roof connected, the main greenhouse with thin film or glass sealed; the main greenhouse floor is paved with high light absorption the rate of black felt, in order to improve the indoor temperature, increase the efficiency of thermal power generation and winter planting and summer drying; one side of the body is arranged at the bottom of the greenhouse shed bar air window can be opened and closed, the inlet air; the inside of the body is provided with a plurality of rows of greenhouse drying rack above. The laundry shop with a metal mesh, used in winter or summer planting frame as placed items to be dried; the greenhouse roof is provided with a plurality of loading intervals for thermal hair A power line for electricity. The invention can realize the function of planting in summer and drying in summer, and utilizes the excess heat energy to generate electricity to supply the common executing mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种具有光热发电功能的多功能温室及其实现方法
本专利技术涉及太阳能利用领域，特别是涉及一种具有光热发电功能的多功能温室及其实现方法。
技术介绍
多功能温室是一种利用太阳光的光能和热能在不同季节中能作不同用途的一种装置，它既可以在冬季外面温度较低时利用温室的保温性能进行农作物的种植和育苗，又可以在夏季外面温度较高时利用封闭的温室效应积聚太阳光的热能，从而在温室内形成内部的高温进行农产品的晾晒烘干。可应用的领域包括：冬季进行各种瓜果和叶菜的种植，或各种苗木的培育，夏季可进行中草药的晾晒，如枸杞、金花葵等，葡萄干、核桃等果品的晾晒，水稻、小麦、玉米、番薯等粮食的晾晒等。多功能温室的优点是明显的，它能将系统内部的温度条件与外部的气候条件相结合，在不同的季节作不同的用途，以减少冬季加温和夏季降温的成本和能耗，只要具有简单的通风措施就可以满足不同用途的需求，从而在冬季可获得较好的种植效果，在夏季又可获得高品质的烘干成品。相比于直接将植物放在露天环境下种植或将产品直接裸露在外面进行晾晒，则由于冬天温度较低而不能种植，夏天的烘干也较慢，且会随着一天之内日光能量的变化呈现不稳定性，且无法防止短时雷雨天气带来的影响。多功能温室的四周及屋顶采用薄膜或玻璃密闭，带有通风口调节气温及湿度，其内部的气温在南方的冬天可以达到25℃以上，非常适合于植物的种植或育苗，在夏天则可达到60℃~70℃，又非常适合于各种农产品的烘干。而且在种植或烘干过程中还可以将多余太阳能用于光热发电。但现有的温室系统在处理多余的能量时往往用遮阳网加上水帘和风机，使得多余的太阳能没有得到有效的利用，将其白白浪费了，而且风机也消耗了附加的电能。本专利技术描述的即是在自然通风时将这部份多余的太阳能用于发电，以供给照明、排气等常规需求，并提出一种具有光热发电功能的多功能温室。经查询目前尚未发现带有发电功能的多功能温室。针对光热发电的具体机构，申请号201410424377.X的专利技术公布了一种采用真空玻璃管吸收太阳光的热量，并通过温室效应使管内温度升高，并在冷却系统作用下使半导体发电片的冷端面与热端面产生温差，从而发电的机构；申请号201410296090.3的专利技术公布了一种太阳能光热发电支架，以从结构的角度满足光热发电时的强度性能要求。针对光热发电的类似专利技术有许多，但未见有与本专利技术相关的系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种具有光热发电功能的多功能温室及其实现方法，通过基本密闭的温室空间实现冬季种植夏季烘干的功能，并利用多余的热能进行发电，供给常用执行机构使用。本专利技术采用以下方案实现：一种具有光热发电功能的多功能温室，包括一温室主体，所述温室主体包括由四周构成的温室棚体以及与其相连的温室屋顶，所述温室主体采用薄膜或玻璃密闭组成；所述温室主体的地面铺设有高光能吸收率的黑色毛毡，用以提高室内温度，增加光热发电和冬季种植及夏季烘干的效率；所述温室棚体的一个侧面的底部开设一可开合的栅形补气窗，用以进风补气；所述温室主体的内部设置有若干排晾晒架，所述晾晒架的上面铺设有金属网格，用以在冬季作为种植架或在夏季放置待烘干的物品；所述温室屋顶上等间隔装设置有若干个用以供光热发电用的发电管道，每个所述的发电管道的顶部设置一无动力风帽，所述无动力风帽的下部依次设置有一止回机构；所述的发电管道的底部为进气管道，所述进气管道与温室主体的屋顶相连，所述进气管道由上至下采用渐宽型结构，所述进气管道的中间设有风力驱动的风轮机，所述风轮机上固定着若干由风力驱动的叶片；所述风轮机的机轴与一发电机的机轴相连，当温室内的气流通过进气管道时，空气的流动带动风轮机上叶片的转动，从而驱动发电机产生电能。进一步地，所述发电管道的长度大于20米。进一步地，所述进气管道的内壁上安装有流速传感器，用于测量流过气体的速度，所述进气管道与温室主体的屋顶相连的一端作为进气管道入口，所述进气管道入口的内壁上安装有一第一气压传感器，所述进气管道的另一端作为进气管道出口，所述进气管道出口的外壁安装有一第二气压传感器，所述第一气压传感器与第二气压传感器用以测量温室内外气压的差值。进一步地，所述进气管道的底部为进气口，所述进气口为圆环状结构，所述圆环状结构的中心由无法调节的固定阻挡结构和可调阻挡结构构成，中心的周边为进气道。进一步地，所述可调阻挡结构由固定杆、滑动环、机械关节、连杆和遮挡片构成类似折叠伞状的机构；其中，所述滑动环与所述连杆和所述机械关节相连，并通过沿所述固定杆上下运动改变所述可调阻挡结构侵占所述进气道的大小，使得所述进气道的大小得到调节，从而改变进入发电管道的气体量和气流速度，并由此改变发电机的发电量和气流驱动的效率；整个可调阻挡结构外覆盖有可调节的遮挡片，使其不能透过气体。进一步地，所述遮挡片为金属薄片。进一步地，所述温室主体的内部还设置有温湿度自动检测与控制系统，用以检测室内的温度和湿度，并对所述栅形补气窗的开口大小以及进气管道的可调阻挡结构进行自动控制。进一步地，所述温湿度自动检测与控制系统包括微控制器MCU以及与其相连的用以采集温度与湿度信息的温湿度传感器、用以采集温室内部气压值的第一气压传感器，用以采集温室外部气压值的第二气压传感器、用以供给电能的电源模块、用以存储历史数据的存储器、与所述栅形补气窗及可调阻挡结构的滑动环相连的电机驱动器。进一步地，所述可调阻挡结构用以调节进气管道的进气口大小，进而控制通过风轮机的气体流量和流速，所述温湿度自动检测与控制系统采用基于曲线拟合预测的比例-积分-微分PID反馈控制实现可调阻挡结构的控制，具体为：首先，所述温湿度自动检测与控制系统通过对种植或烘干与发电部分能量分配控制算法得出当前用于发电的日光能量，从而计算出风轮机应有的转速；接着，通过第一气压传感器与第二气压传感器之间的气压差作为输入，依据曲线拟合算法预测下一个时间可能的气流速度值，以便电机驱动器提前采取控制措施，稳定气流速度，气流的调节利用从进气管道安装的流速传感器取得反馈信息，通过PID方式进行；其中，气压差的输入曲线拟合在预测算法前，先通过Kalman滤波器滤除噪声。本专利技术还采用以下方法实现：一种具有光热发电功能的多功能温室的实现方法，包括以下步骤：步骤S1：所述温湿度传感器采集得到当前温室内外的温湿度信息并传输至微控制器MCU中；步骤S2：所述微控制器MCU通过Kalman滤波器降低噪声干扰带来的不稳定性，得到测量结果后，所述微控制器MCU通过存储的气窗开度映射关系，获得在当前种植或烘干情况下需要用以进行发电的余热值；步骤S3：所述微控制器MCU根据需要的余热值得到栅形补气窗的开度值，并通过气窗调整执行程序控制电机驱动器达到相应的开度，进行补气操作。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的主要内容分为：（1）适宜于多功能温室的发电机构设计；（2）控制温室内进行种植和烘干与发电之间热能平衡的策略与系统。本专利技术通过基本密闭的温室空间实现冬季种植夏季烘干的功能，并利用多余的热能进行发电，供给常用执行机构使用。附图说明图1为本专利技术所述太阳能烘干温室及其屋顶发电管道的示意图。图2为本专利技术进气管道结构示意图。图3为本专利技术进气口结构示意图。图4为本专利技术止回机构出气原理示意图。图5为本专利技术止回机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光热发电功能的多功能温室，其特征在于：包括一温室主体，所述温室主体包括由四周构成的温室棚体以及与其相连的温室屋顶，所述温室主体采用薄膜或玻璃密闭组成；所述温室主体的地面铺设有高光能吸收率的黑色毛毡，用以提高室内温度，增加光热发电和冬季种植及夏季烘干的效率；所述温室棚体的一个侧面的底部开设一可开合的栅形补气窗，用以进风补气；所述温室主体的内部设置有若干排晾晒架，所述晾晒架的上面铺设有金属网格，用以在冬季作为种植架或在夏季放置待烘干的物品；所述温室屋顶上等间隔装设置有若干个用以供光热发电用的发电管道，每个所述的发电管道的顶部设置一无动力风帽，所述无动力风帽的下部依次设置有一止回机构；所述的发电管道的底部为进气管道，所述进气管道与温室主体的屋顶相连，所述进气管道由上至下采用渐宽型结构，所述进气管道的中间设有风力驱动的风轮机，所述风轮机上固定着若干由风力驱动的叶片；所述风轮机的机轴与一发电机的机轴相连，当温室内的气流通过进气管道时，空气的流动带动风轮机上叶片的转动，从而驱动发电机产生电能。

【技术特征摘要】
1.一种具有光热发电功能的多功能温室，其特征在于：包括一温室主体，所述温室主体包括由四周构成的温室棚体以及与其相连的温室屋顶，所述温室主体采用薄膜或玻璃密闭组成；所述温室主体的地面铺设有高光能吸收率的黑色毛毡，用以提高室内温度，增加光热发电和冬季种植及夏季烘干的效率；所述温室棚体的一个侧面的底部开设一可开合的栅形补气窗，用以进风补气；所述温室主体的内部设置有若干排晾晒架，所述晾晒架的上面铺设有金属网格，用以在冬季作为种植架或在夏季放置待烘干的物品；所述温室屋顶上等间隔装设置有若干个用以供光热发电用的发电管道，每个所述的发电管道的顶部设置一无动力风帽，所述无动力风帽的下部依次设置有一止回机构；所述的发电管道的底部为进气管道，所述进气管道与温室主体的屋顶相连，所述进气管道由上至下采用渐宽型结构，所述进气管道的中间设有风力驱动的风轮机，所述风轮机上固定着若干由风力驱动的叶片；所述风轮机的机轴与一发电机的机轴相连，当温室内的气流通过进气管道时，空气的流动带动风轮机上叶片的转动，从而驱动发电机产生电能。2.根据权利要求1所述的一种具有光热发电功能的多功能温室，其特征在于：所述发电管道的长度大于20米。3.根据权利要求1所述的一种具有光热发电功能的多功能温室，其特征在于：所述进气管道的内壁上安装有流速传感器，用于测量流过气体的速度，所述进气管道与温室主体的屋顶相连的一端作为进气管道入口，所述进气管道入口的内壁上安装有一第一气压传感器，所述进气管道的另一端作为进气管道出口，所述进气管道出口的外壁安装有一第二气压传感器，所述第一气压传感器与第二气压传感器用以测量温室内外气压的差值。4.根据权利要求1所述的一种具有光热发电功能的多功能温室，其特征在于：所述进气管道的底部为进气口，所述进气口为圆环状结构，所述圆环状结构的中心由无法调节的固定阻挡结构和可调阻挡结构构成，中心的周边为进气道。5.根据权利要求1所述的一种具有光热发电功能的多功能温室，其特征在于：所述可调阻挡结构由固定杆、滑动环、机械关节、连杆和遮挡片构成类似折叠伞状的机构；其中，所述滑动环与所述连杆和所述机械关节相连，并通过沿所述固定杆上下运动改变所述可调阻挡结构侵占所述进气道的大小，使得所述进气道的大小得到调节，从而改变进入发电管道的气体量和气流速度，并由此改变发电机的发...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永，邹腾跃，葛龙，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35