一种水模块化主动蓄热日光温室大棚.pdf

19 中华人民共和国 国家知识产权局 12 实用新型专利 10 授权公告号 45 授权公告日 21 申请号 201921245154 1 22 申请日 2019 08 02 73 专利权人 杨凌模久温室科技有限公司 地址 712000 陕西省咸阳市杨凌示范区新 桥路中段 众创田 园AZC 069号 72 发明人 李勇军 邹志荣 王丽萍 周长吉 鲍恩财 何斌 陈涛 乔辉 74 专利代理机构 西安睿通知识产权代理事务 所 特殊普通 合 伙 61218 代理人 惠文 轩 51 Int Cl A01G 9 14 2006 01 A01G 9 24 2006 01 54 实用新型名称 一种水模块 化主动蓄热日光温室大棚 57 摘要 本实用新型公开了一种水模块化主动蓄热 日光温室大棚 利用水模块后墙内具有良好蓄热 功能的配比蓄热体能被动吸收大量的阳光辐射 热 并利用竖向管道 东西向管道和南北向地埋 管道以及南北向地埋管道出口处的引风机形成 独立的主动蓄热除湿单元 使温室内白天形成的 高温潮湿空气经由干燥的蜂窝状水模块后墙吸 收了 大部分热量和一部分湿气 剩余的部分热量 和大部分湿气经由南北向地埋管道 在地下形成 水流渗入事先铺垫好的砂砾层供植物吸收 同时 提高了植物种植的地温 间接提高了光合作用的 效果 并利用第一透明膜和第二透明膜构成的空 气隔热层形成良好的保温壳体 适用于高寒地区 种植果菜 尤其适用于偏远的军营 大型基地周 年蔬果供应等环境 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 210491885 U 2020 05 12 CN 210491885 U 1 一种水模块化主动蓄热日光温室大棚 其特征在于 包括由前屋面 110 后坡 120 水模块后墙 2 西山墙 3 和东山墙 4 围合成的温室大棚空间 其中 所述前屋面 110 与所述后坡 120 为一体的棚架 1 所述棚架 1 的北端与水模块后墙 2 固定连接 所述棚架 1 的东西两端分别与对应的东山墙 4 西山墙 3 固定连接 所述棚架 1 的外 表面从下至上依次覆盖有透明膜和棉被 所述前屋面 110 靠近顶端设置有顶部通风口 111 所述前屋面 110 靠近底端设置 有底部通风口 112 所述温室大棚内设置有多组蓄热除湿单元 5 每组蓄热除湿单元 5 包含依次连通的 竖向管道 501 东西向管道 502 和南北向地埋管道 503 所述竖向管道 501 纵向设置 于所述水模块后墙 2 内 所述竖向管道 501 的上端伸出所述水模块后墙 2 并具有与温 室大棚内空气连通的空气入口 所述水模块后墙 2 内填充有蓄热体 所述蓄热体用于被动 吸收阳光辐射热 所述东西向管道 502 横向设置于所述水模块后墙 2 内 所述南北向地 埋管道 503 埋设于地下 所述南北向地埋管道 503 靠近所述前屋面 110 的底端具有与 温室大棚内空气连通的空气出口 所述空气出口处设置有引风机 6 2 根据权利要求1所述的水模块化主动蓄热日光温室大棚 其特征在于 所述南北向地 埋管道 503 的底部开设有多个渗水孔 3 根据权利要求1所述的水模块化主动蓄热日光温室大棚 其特征在于 所述南北向地 埋管道 503 为软式透水管 4 根据权利要求1所述的水模块化主动蓄热日光温室大棚 其特征在于 所述棚架 1 包含内层棚架 130 和外层棚架 140 所述内层棚架 130 的外表面覆盖有第一透明膜 所 述西山墙 3 上固定有卷膜器 7 所述卷膜器 7 用于卷放第一透明膜 所述外层棚架 140 的外表面从下至上依次覆盖有第二透明膜和棉被 所述前屋面 110 南侧中部固定有卷帘机 8 所述卷帘机 8 用于卷放棉被 5 根据权利要求1所述的水模块化主动蓄热日光温室大棚 其特征在于 还包括温度传 感器 所述温度传感器的信号输出端与所述引风机 6 的控制端电连接 用于控制引风机 6 的启停 6 根据权利要求1所述的水模块化主动蓄热日光温室大棚 其特征在于 所述空气入口 处设置有鼓风机 7 根据权利要求1所述的水模块化主动蓄热日光温室大棚 其特征在于 所述水模块后 墙 2 的外表面覆盖有棉被或苯板 权 利 要 求 书 1 1 页 2 CN 210491885 U 一种水模块化主动蓄热日光温室大棚 技术领域 0001 本实用新型涉及农业设施日光温室大棚技术领域 具体涉及一种水模块化主动蓄 热日光温室大棚 背景技术 0002 在零下20 30 左右高寒地区不加温采用传统日光温室大棚种植蔬菜 水果等农 作物 无法保证农作物所需的温湿度 仍然需要有加温设施供暖和耗用能源 导致农作物的 生产成本较高 此外 由于冬季温度较低 农作物无法适应低温 农作物易休克乃至冻死 使 种植户受到了极大的损失 另外 调温 调湿 换气的控制也是保证蔬菜 水果增产丰收的关 键 且现有日光温室大棚蓄热采用相变材料 矿物质蓄热板 管道 水帘 水箱等成本高 土 模块机械成本高 传统砖墙 土墙温室寿命低 温度不足 建造慢 蓄热能力不好 全面被或 全绝热覆盖日光温室升降温过快 最低温度不足以保障植物不烧煤过冬 0003 因此 如何科学合理建造日光温室大棚 使高寒地区寒冷的冬季不需要另外加温 供暖消耗能源 降低蔬菜温室大棚的运行成本 提高温室大棚的蓄热保温除湿能力 提高经 济效益 增加农民收入成为一项亟待解决的技术问题 实用新型内容 0004 为解决以上问题 本实用新型提供一种水模块化主动蓄热日光温室大棚 利用水 模块后墙内具有良好蓄热功能的配比蓄热体能被动吸收大量的阳光辐射热 并利用竖向管 道 东西向管道和南北向地埋管道以及南北向地埋管道出口处的引风机形成独立的主动蓄 热除湿单元主动蓄热 使温室内白天形成的高温潮湿空气经由干燥的蜂窝状水模块后墙吸 收了大部分热量和一部分湿气 剩余的部分热量和大部分湿气经由南北向地埋管道 在地 下形成水流渗入事先铺垫好的砂砾层供植物吸收 同时提高了植物种植的地温 间接提高 了光合作用的效果 并利用第一透明膜和第二透明膜构成的空气隔热层形成良好的保温壳 体 适用于高寒地区种植果菜 尤其适用于偏远的军营 大型基地周年蔬果供应等环境 0005 为了达到上述目的 本实用新型采用以下技术方案予以解决 0006 一种水模块化主动蓄热日光温室大棚 包括由前屋面 后坡 水模块后墙 西山墙 和东山墙围合成的温室大棚空间 其中 所述前屋面与所述后坡为一体的棚架 所述棚架的 北端与水模块后墙固定连接 所述棚架的东西两端分别与对应的东山墙 西山墙固定连接 所述棚架的外表面从下至上依次覆盖有透明膜和棉被 所述前屋面靠近顶端设置有顶部通 风口 所述前屋面靠近底端设置有底部通风口 所述温室大棚内设置有多组蓄热除湿单元 每组蓄热除湿单元包含依次连通的竖向管道 东西向管道和南北向地埋管道 所述竖向管 道纵向设置于所述水模块后墙内 所述竖向管道的上端伸出所述水模块后墙 并具有与温 室大棚内空气连通的空气入口 所述水模块后墙内填充有蓄热体 所述蓄热体用于被动吸 收阳光辐射热 所述东西向管道横向设置于所述水模块后墙内 所述南北向地埋管道埋设 于地下 所述南北向地埋管道靠近所述前屋面的底端具有与温室大棚内空气连通的空气出 说 明 书 1 5 页 3 CN 210491885 U 口 所述空气出口处设置有引风机 0007 作为优选的 所述南北向地埋管道的底部开设有多个渗水孔 0008 作为优选的 所述南北向地埋管道为软式透水管 0009 作为优选的 所述棚架包含内层棚架和外层棚架 所述内层棚架的外表面覆盖有 第一透明膜 所述西山墙上固定有卷膜器 所述卷膜器用于卷放第一透明膜 所述外层棚架 的外表面从下至上依次覆盖有第二透明膜和棉被 所述前屋面南侧中部固定有卷帘机 所 述卷帘机用于卷放棉被 0010 作为优选的 还包括温度传感器 所述温度传感器的信号输出端与所述引风机的 控制端电连接 用于控制引风机的启停 0011 作为优选的 所述空气入口处设置有鼓风机 0012 作为优选的 所述蓄热体为氯化钙溶液 氯化钠溶液 氯化镁溶液 硫酸钠溶液 磷 酸氢二钠等溶液或水中的一种或多种 0013 作为优选的 所述水模块后墙的外表面覆盖有棉被或苯板 0014 与现有技术相比 本实用新型的有益效果为 0015 1 相比传统日光温室大棚 本实用新型的水模块化主动蓄热日光温室大棚在冬 季夜晚提高室内温度约5度以上 中午降低过热的室顶温度 达到平抑室内温度峰谷波动 利用地面土壤吸放热 调湿的特性 以及蓄热除湿单元的立体通风设计 大大提高温室大棚 内农作物的光合作用效率 能使作物增产15 左右 0016 2 采用第一透明膜和第二透明膜构成的空气隔热层 与水模块后墙 地面 西山 墙和东山墙构成良好的保温壳体 大大提高了冬季高寒地区日光温室的室温 独立的蓄热 排湿单元有效的降低了大棚内多余的温湿度 结合土壤的天然物理性能 维持大棚内空气 新陈代谢的 循环平衡系统 0017 3 多组蓄热除湿单元形成立体螺旋循环气流 在温室内形成若干流动的空气环 境 大大改善了植物光合作用的效率 具体立体螺旋循环气流的形成方法为 冬季温室大棚 内高空处积聚的高温湿热空气 由竖向管道的进口端进入水模块后墙内 与水模块后墙内 的蓄热体进行热交换后 再通过东西向管道进入南北向地埋管道 与地面土壤进一步进行 热交换 同时进行除湿 变成冷凝水和冷空气 冷凝水从南北向地埋管道的渗水孔内流入土 壤内 经砂砾层吸附供作物吸收 大大减少了温室内的湿度 一般可降低7 冷空气被引风 机抽入大棚内 形成温室内主循环气流 如图2中的a曲线 和温室内副循环气流 如图2中的 b曲线 由此构成若干个立体螺旋循环气流 改善了一般温室大棚内的静止的空气环境 促 进形成室内最佳温度场 湿度场 及气体浓度的分布 有利于作物的光合作用及生长 0018 4 水模块后墙内具有良好蓄热功能的配比蓄热体 氯化钙溶液 氯化钠溶液 氯 化镁溶液 硫酸钠溶液 磷酸氢二钠溶液或水等溶液 能被动吸收大量的阳光辐射热 蓄热 容量是砖墙的5倍以上 是土墙的3倍 附图说明 0019 下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明 0020 图1是本实用新型的水模块化主动蓄热日光温室大棚的结构示意图 0021 图2是图1中蓄热除湿单元的结构示意图 说 明 书 2 5 页 4 CN 210491885 U 0022 在以上图中 1棚架 10前屋面 111顶部通风口 12底部通风口 120后坡 130内 层棚架 140外层棚架 2水模块后墙 3西山墙 4东山墙 5蓄热除湿单元 01竖向管道 502 东西向管道 503南北向地埋管道 6引风机 7卷膜器 8卷帘机 具体实施方式 0023 参考图1 2 根据本实用新型的内容的实施例所提出的一种水模块化主动蓄热日 光温室大棚 包括由前屋面110 后坡120 水模块后墙2 西山墙3和东山墙4围合成的温室大 棚空间 其中 所述前屋面110与所述后坡120为一体的棚架1 所述棚架 的北端与水模块后 墙2固定连接 所述棚架1的东西两端分别与东山墙4 西山墙3固定连接 所述棚架1的外表 面从下至上依次覆盖有透明膜和棉被 所述前屋面110靠近顶端设置有顶部通风口111 所 述前屋面靠近底端设置有底部通风口112 所述温室大棚内设置有多组蓄热除湿单元5 每 组蓄热除湿单元5包含依次连通的竖向管道501 东西向管道502和南北向地埋管道503 所 述竖向管道501纵向设置于所述水模块后墙2内 所述竖向管道501的上端伸出所述水模块 后墙2并具有与温室大棚内空气连通的空气入口 所述水模块后墙2内填充有蓄热体 所述 蓄热体用于被动吸收阳光辐射热 所述东西向管道502横向设置于所述水模块后墙2内 所 述南北向地埋管道503埋设于地下 所述南北向地埋管道503靠近所述前屋面110的底端具 有与温室大棚内空气连通的空气出口 所述空气出口处设置有引风机6 0024 在以上实施例中 棚架1 水模块后墙2 西山墙3 东山墙4以及相应的地面构成温 室大棚 充分利用地面土壤的天然物理性能 即具有蓄热 隔热 热容量高 热阻值大 恒温 效果好等功效 配合温室水模块后墙2使温室大棚具有整体的蓄热 隔热保温功能 形成等 热阻地面覆盖 通过水模块后墙2内的蓄热体 竖向管道501 东西向管道502和南北向地埋 管道503的相互配合 实现蓄热增温 除湿导流 平抑温室内的温度谷峰值 使大棚内形成空 气流通 温湿度适合的光合作用环境 水模块后墙2可为水箱 水袋等 安装方便 密封可靠 且通过竖向管道501 东西向管道502的设置可以延长空气在水模块后墙2内进行热交换的 路径 提高其热交换效率 水模块后墙2内填充的具有良好蓄热能力的配比蓄热体可以被动 吸收大量的阳光辐射热 水模块后墙2既能够与外界气候进行阴阳互补 能量交换 又能够 维持大棚内空气新陈代谢的 循环平衡系统 西山墙3 东山墙4分别采用钢骨架 棉被 苯 板制造 增加绝热性 简化温室大棚搭建过程 符合国际上被动式节能建筑的四个要求 保 温蓄热墙体 密封 通风 朝阳 0025 水模块化主动蓄热日光温室大棚的工作方法为 当白天上午时 大棚内温度较低 依次打开棉被和透明膜 使阳光入射大棚内形成温室效应开始升温 水模块后墙接受太阳 辐射被动蓄热升温 当到冬天中午温度过高触发温度传感器设定温度时 引风机6 可为轴 流风机 开始抽风 使大棚内的热空气通过竖向管道501顶部的进口端进入水模块后墙2内 热空气与水模块后墙2内的蓄热体进行热交换后 热空气变成冷却后的空气和冷凝水 墙体 内的蓄热体升温 冷却后的空气和冷凝水再通过东西向管道502流入南北向地埋管道503 内 与地面的土壤进行热交换后 被引风机6再次送入大棚内 降低大棚内的过高温度 当为 晚上 关闭透明膜和棉被形成隔热层 与水模块后墙2 地面构成良好的保温壳体 当为夜间 凌晨温度降低到一定程度时 启动引风机6 大棚内的冷空气通过竖向管道501顶部的进口 端进入水模块后墙2内 与水模块后墙内已蓄热的蓄热体进行热交换后变成热空气 热空气 说 明 书 3 5 页 5 CN 210491885 U 通过依次通过东西向管道502和南北向地埋管道503进入大棚内 提高了大棚内夜间的室温 和低温 本申请的蓄热除湿单元5采用 顶进前出 的工作方式 即大棚内的富余热空气被引 风机6从竖向管道501的顶部进口端抽入 依次经过竖向管道501 东西向管道502和南北向 地埋管道503 从靠近前屋面110的底部的南北向地埋管道503出口抽出至大棚内 完成了水 模块后墙2 地面土壤的主动蓄热 同时具有除湿功能 形成了一种 会呼吸的主动蓄热日光 温室大棚 0026 根据本实用新型的一个实施例 所述南北向地埋管道503的底部开设有多个渗水 孔 0027 在以上实施例中 冷却后的空气和冷凝水流入南北向地埋管道503时 空气从南北 向地埋管道503的上部被引风机6送入大棚内进行空气循环 冷凝水从底部的渗水孔流入地 面土壤内 进一步在地下蓄热和渗入多余的冷凝水流 冷凝水流可以渗入植物的根部 达到 室内空气除湿作用 0028 参考图1 根据本实用新型的一个实施例 所述棚架1包含内层棚架130和外层棚架 140 所述内层棚架130的外表面覆盖有第一透明膜 所述西山墙3上固定有卷膜器7 所述卷 膜器7用于卷放第一透明膜 所述外层棚架140的外表面依次覆盖有第二透明膜和棉被 所 述前屋面110南侧中部固定有卷帘机8 所述卷帘机 用于卷放棉被 0029 在以上实施例中 内层棚架130的外表面覆盖的第一透明膜和外层棚架140的外表 面覆盖的第二透明膜在夜间形成空气隔热层 覆盖采用双膜空气夹层热阻模式 可以减少 大棚内热量的损失 白天时 将第二透明膜闭合 打开第一透明膜 阳光能够充分的透过第 二透明膜形成高效率的温室效应以增强植物的光合作用 提供水模块后墙2的大量热辐射 升温蓄热 同时给蓄热除湿单元5提供空间上层富余的热空气 此外 外层棚架140的表面覆 盖有抗风 抗雪灾等自然灾害的棉被 卷膜器7和卷帘机8均采用现有的市售设备 0030 根据本实用新型的一个实施例 还包括温度传感器 所述温度传感器的信号输出 端与所述引风机6的控制端电连接 用于控制引风 的启停 0031 根据本实用新型的一个实施例 所述空气入口处设置有鼓风机 0032 在以上实施例中 通过鼓风机将大棚内的空气抽入水模块后墙2的竖向管道501 内 通过鼓风机和引风机6的相互配合 提高蓄热除湿单元5的工作效率 在以上实施例中 温度传感器用于获取大棚内的温度信息 并将获取的温度信息传递给引风机6的控制端 控 制是否启动引风机6 如冬季中午室内高温时 当获取的温度信息高于种植植物设定的温度 信息时 启动引风机通过蓄热除湿单元5对大棚内的温湿度进行调节降温 水模块后墙蓄 热 当调节一段时间后仍达不到设定的温度 则开通顶部通风口111和底部通风口112进行 温湿度补偿 直至达到设定的温度 再关闭顶部通风口111和底部通风口112 回归室内全封 闭植物工厂调节模式 冬季凌晨温度低于种植设置温度时 引风机启动抽出存贮在水模块 后墙2内的热 直到满足植物需求 达到平抑温室内温度波动的作用 0033 根据本实用新型的一个实施例 所述水模块后墙2的外表面覆盖有棉被或苯板 0034 在以上实施例中 水模块后墙2上的棉被或苯板用于保持水模块后墙2的温度 防 止热量流失 0035 根据本实用新型的一个实施例 所述蓄热体为氯化钙溶液 氯化钠溶液 氯化镁溶 液 硫酸钠溶液 磷酸氢二钠溶液或水等中的一种或多种 说 明 书 4 5 页 6 CN 210491885 U 0036 在以上实施例中 根据当地的气候条件 采用不同配比组成的重质蓄热体 如利用 高蓄热系数30 以下浓度的离子化合物如CaCl 2 NaCl MgCl 2 Na 2SO4 Na 2HPO4等液体或其组 合作为水模块后墙2的重质蓄热体 避免了使用昂贵的大型机械筑墙 这些蓄热体的蓄热容 量是砖墙的5倍以上 是土墙的3倍 可使蓄热性能大大提高 施工难度和成本得到降低 0037 显然 本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围 这样 倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内 则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内 说 明 书 5 5 页 7 CN 210491885 U 图1 图2 说 明 书 附 图 1 1 页 8 CN 210491885 U