【技术实现步骤摘要】
本技术涉及设施温室能源利用与调控，具体为一种日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统。
技术介绍
1、近年来，随着科学技术的发展，设施温室作为重要的农业设施应用范围越来越广。特别的，日光温室依靠太阳能可以实现温室作物的不加温周年生产，不仅丰富了人们的菜篮子，也鼓足了农民的钱袋子。日光温室依靠墙体进行蓄热保温，但受结构尺寸的限制，其蓄热能力有限。在更高纬度和更寒冷的地区难以满足作物生长所需的温度环境。因此现在涌现出许多主动式蓄热技术，尤其以水循环蓄热形式居多。然而安置在后墙的水管装置会降低后墙对于太阳辐射的吸收效率，放置在地面的水管所受光辐射较弱，热存储效率低。日光温室后坡主要起到保温的作用，后坡外表面对于温室的功能性作用不大，空间利用率有待提升。后坡上方空间因其直接接受太阳光，可以避免像室内因薄膜对太阳辐射的削减作用。对于日光温室来说热量是其最核心的要素之一，如何能更多的增加温室白天截获的太阳能是日光温室快速发展的重要思路。光-热转化是日光温室生产当中运用最多的技术形式，水作为良好的热量储运介质被广泛应用在温室蓄热上。冬季温室内外的温差也可以被用于温差发电，但目前关于这一技术的研究仍然较少。因此亟需一种能够利用室外太阳辐射通过光热转化进行能量储存，并利用温差发电原理进一步提升能源利用率。
技术实现思路
1、为了弥补上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，该装置能够进一步提升太阳能利用率，增强日光温室的蓄热保温能力，将光能转化成电能和热能，减少能
2、为了达到上述目的，本技术提供了如下技术方案：
3、一种日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，所述日光温室包括位于温室北部的后墙、温室南部的南屋面棚架以及南屋面棚架顶部与后墙顶部之间的后坡6，所述日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统包括后坡水蓄热装置、温差发电装置8以及内部水循环放热装置；
4、所述后坡水蓄热装置包括支撑固定架1、蓄热保温水管2、上反光镜3、下反光镜4、后坡出水管5、后坡进水管7、反光镜固定架9、蓄热水管固定架10、固定卡环11、第一水泵22和第一水箱回水管23；
5、所述支撑固定架1固定安装在温室的后坡6正上方，所述上反光镜3和下反光镜4通过反光镜固定架9固定连接在支撑固定架1上；所述蓄热保温水管2通过两侧交错排列的固定卡环11和蓄热水管固定架10固定安装在支撑固定架1上；所述蓄热保温水管2在竖直方向上位于上反光镜3和下反光镜4之间，所述蓄热保温水管2的两端分别与后坡出水管5和后坡进水管7连接；
6、所述蓄热保温水管2的内层采用铜合金管材16进行太阳辐射热量传递和水循环运输，蓄热保温水管2的中间层采用透明亚克力管材15进行嵌套，蓄热保温水管2的内层和中间层中间设有空气夹层并填充空气12来延缓热量向外界流失；蓄热保温水管2的最外层嵌套有两处轴向开口的管状聚乙烯保温层14进行蓄热保温水管2的保温；反射的太阳光能够透过管状聚乙烯保温层14的轴向开口区域以及透明亚克力管材15照射至铜合金管材16的表面；管状聚乙烯保温层14的所述两处轴向开口区域称为蓄热保温水管2表面的加热区，分别与上反光镜3和下反光镜4对应；
7、所述上反光镜3、下反光镜4和蓄热保温水管2均沿东西向布置且平行于后坡6表面布置；所述上反光镜3和下反光镜4均为凹面结构，通过调节角度汇聚太阳光反射至蓄热保温水管2最外层的加热区；
8、反光镜角度调节机构包括连接件32、垫片33、固定螺纹杆34和预紧螺母35；
9、反光镜角度调节机构的一端和反光镜固定架9固定连接，另一端设有固定螺纹杆34；连接件32的一端和上反光镜3或下反光镜4固定连接，连接件32的另一端设有圆孔，穿过固定螺纹杆34并用垫片33以及垫片33外侧的预紧螺母35预紧；
10、后坡6的外侧由钢丝网和发泡聚苯板混合制成，内侧为具有隔热和承载作用的木板隔热层31；
11、后坡出水管5穿透后坡6东侧外表面竖直向下延伸至水箱26，与水箱26连通并固定连接；后坡出水管5上布置第一水泵22；第一水泵22通过圆盘法兰36和后墙固定连接，圆盘法兰36上设有多个圆孔，采用膨胀螺栓将第一水泵22固定；
12、后坡进水管7经后坡6西侧外表面进入后坡6内部后，通过90°弯头沿着由西向东方向且与后坡6平行的角度固定在后坡6的内侧的木板隔热层31，在靠近后坡6东侧后采用180°的弯头进行换向，由东向西继续延伸到后坡6西侧；在后坡6西侧连接90°弯管垂直向下延伸布置，与第一水箱回水管23连接；第一水箱回水管23与水箱26连接；
13、进入后坡6内部的后坡进水管7的中间段为导热铜管20，导热铜管20与后坡进水管7固定连接，导热铜管20的起始位置和终止位置与布置在后坡6内侧的温差发电装置8的东西向的起始和终止位置相对应；
14、所述温差发电装置8包括保温挤塑板17、冷端18、热端19、导热铜管20和温差发电片21；
15、所述温差发电装置8镶嵌固定在温室的后坡6；所述冷端18固定安装在后坡6外表面并采用凹凸结构设计以增大其比表面积；所述热端19填充在导热铜管20的四周便于导热铜管20受热升温；所述冷端18和热端19之间设有温差发电片21；热端19和后坡6的木板隔热层31之间设有保温挤塑板17进行保温；导热铜管20布置在热端19内部并靠近后坡6外表面；温差发电片21通过导线38连接有电能储存装置39进行电能储存；
16、所述内部水循环放热装置包括水箱出水管24、第二水泵25、水箱26、棚型水管27、地面水管28和第二水箱回水管29；
17、水箱26布置于温室后墙底角处，并埋在土壤30内部；水箱出水管24从水箱26上表面垂直向上达到距后坡6内表面一定距离处，随后沿棚架内侧向南排列，与最东侧截面的棚型水管27连接；水箱出水管24上布置第二水泵25；第二水泵25通过圆盘法兰36和后墙固定连接，圆盘法兰36上设有多个圆孔，采用膨胀螺栓将第二水泵25固定；棚型水管27包括多组与温室东西向截面形状相同的截面水管，多个截面水管之间通过后坡6内表面和土壤30表面靠近后墙的多根水管连接而成，棚型水管27和埋设于土壤30的地面水管28连接，形成水流自东向西单向循环回路；最西侧截面的棚型水管27和第二水箱回水管29连接，第二水箱回水管29与水箱26连接；所有棚型水管27和地面水管28均和固定端通过连接铁片和螺丝固定连接，所述固定端包括后墙、土壤30、后坡6和南屋面棚架。
18、后坡进水管7和后坡6的木板隔热层31间安装有固定法兰，采用自攻螺钉将后坡进水管7固定在木板隔热层31上。
19、由于后坡出水管5和后坡进水管7的一部分暴露在室外空气环境中，并且只用于热水输送，因此采用pe材料管；同时为了减少散热外侧包覆了一层管状聚乙烯保温层14。
20、第一水箱回水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，所述日光温室包括位于温室北部的后墙、温室南部的南屋面棚架以及南屋面棚架顶部与后墙顶部之间的后坡(6)，其特征在于：
2.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：后坡进水管(7)和后坡(6)的木板隔热层(31)间安装有固定法兰，采用自攻螺钉将后坡进水管(7)固定在木板隔热层(31)上。
3.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：由于后坡出水管(5)和后坡进水管(7)的一部分暴露在室外空气环境中，并且只用于热水输送，因此采用PE材料管；同时为了减少散热外侧包覆了一层管状聚乙烯保温层(14)。
4.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：第一水箱回水管(23)和后坡进水管(7)采用相同的结构和材料。
5.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：所述冷端(18)和热端(19)采用能够较好地导热的铜合金材质；冷端(18)、热端(19)和温差发电片(21)三者之间填充有导热硅脂以增强导热
6.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：为了和温差发电装置的热端(19)进行较好的热量交换，导热铜管(20)仅采用一层铜合金管材(16)。
7.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：水箱出水管(24)从水箱(26)上表面垂直向上达到距后坡内表面5公分处。
8.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：蓄热保温水管(2)内部设有第一水温传感器(37-1)，水箱(26)内部设有第二水温传感器(37-2)，与第二水箱回水管(29)直接相连的最西侧截面的棚型水管(27)内部设有第三水温传感器(37-3)；第一水温传感器(37-1)、第二水温传感器(37-2)、第三水温传感器(37-3)和第一水泵(22)与第一自动控制系统(41-1)电连接，气温传感器(40)和第二水泵(25)与第二自动控制系统(41-2)电连接。
9.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：气温传感器(40)通过吊绳悬挂在温室中心棚架正下方2米处，用于实时监测温室空气温度。
10.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：水箱出水管(24)、棚型水管(27)、地面水管(28)和第二水箱回水管(29)采用PE材料管来循环水箱(26)内的热水(13)。
...【技术特征摘要】
1.一种日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，所述日光温室包括位于温室北部的后墙、温室南部的南屋面棚架以及南屋面棚架顶部与后墙顶部之间的后坡(6)，其特征在于：
2.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：后坡进水管(7)和后坡(6)的木板隔热层(31)间安装有固定法兰，采用自攻螺钉将后坡进水管(7)固定在木板隔热层(31)上。
3.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：由于后坡出水管(5)和后坡进水管(7)的一部分暴露在室外空气环境中，并且只用于热水输送，因此采用pe材料管；同时为了减少散热外侧包覆了一层管状聚乙烯保温层(14)。
4.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：第一水箱回水管(23)和后坡进水管(7)采用相同的结构和材料。
5.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：所述冷端(18)和热端(19)采用能够较好地导热的铜合金材质；冷端(18)、热端(19)和温差发电片(21)三者之间填充有导热硅脂以增强导热性能。
6.如权利要求1所述的日光温室后坡水蓄热及循环温差发电系统，其特征在于：为了和温差发电装置的热端(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛，范子龙，刘志伟，吴乐天，王国强，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：新型
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