[发明专利]一种温室集放热智能控制装置与高效控制方法

说明书

本发明公开了属于设施园艺环境工程领域的一种温室集放热智能控制装置与高效控制方法。所述装置其温室水循环太阳能集放热系统包括集放热器、供水管道、回水管道、分水器、集水器、蓄热水池、潜水泵、自动控制系统、水温传感器、模面装置和模面温度传感器组成；其高效控制方法包括利用模面装置表面温度与水温差值控制集放热系统的日间集热过程和利用模面装置表面温度控制集放热系统的夜间放热过程；使集放热系统在合适的时机运行，本发明是采用温室水循环太阳能集放热系统的智能控制装置，利用模面温度与水温差值控制集热系统在合适的时机运行，集热效率和集热量大，同时避免无效的运行与能耗，满足启动条件下的阴天及雾霾天气，系统也能进行集热。

技术领域

本发明属于设施园艺环境工程领域，特别是涉及一种温室集放热智能控制装置与高效控制方法；具体涉及一种利用模面装置实现温室水循环太阳能集放热系统自动运行及高效控制的方法。

背景技术

传统日光温室主要依靠墙体和地面蓄积白昼富余的太阳热能，用于夜间放热增温。但墙体和地面传热缓慢，难以有效收集并蓄积足够的能量，满足夜间作物生产需求。近年来，国内学者提出新的太阳能集放热方法，即温室太阳能主动集放热系统，尤其是温室内部水循环太阳能集放热系统得到了广泛应用和推广。如张义、杨其长等的《日光温室水幕帘蓄放热系统增温效应试验研究》(2012年)，方慧、张义等的《日光温室金属膜集放热装置增温效果的性能测试》(2015年)，佟雪姣、孙周平等的《日光温室太阳能水循环系统冬季与夏季试验效果》(2016年)，马承伟、姜宜琛等的《日光温室钢管屋架管网水循环集放热系统的性能分析与试验》(2016年)。这些系统采用的集放热运行控制模式主要包括2种：(1)根据设定时间点进行控制，如在佟雪姣、孙周平等的《日光温室太阳能水循环系统冬季与夏季试验效果》(2016年)论文中，冬季水循环时间设置为：日间10:00～15:00启动蓄热，夜间00:30～06:30启动放热；(2)依据室内气温进行控制。如在马承伟、姜宜琛等的《日光温室钢管屋架管网水循环集放热系统的性能分析与试验》(2016年)论文中，集、放热系统运行的设置分别为：①日间集热时，当室内气温升高到设定温度(一般20～22℃)以上，控制潜水泵启动运行；②夜间放热时，当室内气温降低到设定温度(一般8～10℃)以下，控制潜水泵启动运行。这两种方式初步实现了系统集放热过程的自动化，系统运行管理简单，但也存在很多问题；(1)根据设定时间点的控制方式，最大弊端是：不能准确控制集热系统在合适的时机运行；因为不同天气条件下，室内适于集热的时间，变化很大；遇到阴天，可集余热出现的时间较迟、结束时间较早，如按固定的时刻启、停系统，会使系统在无可集余热的时间运行，导致无效的运行与能耗，甚至损失系统中原蓄积的热量。反之，在晴好的天气条件下，会过晚启动或过早结束系统的运行，不利于集热量的提高。(2)依据室内气温的控制方式，不能准确地直接判定集热装置上是否有可集太阳余热，同样不能控制系统在合理的时刻运行。因为气温与集热装置上可集太阳余热的出现与大小，虽有相关关系，但并不完全一致。上午，有时温室内气温虽较低，但集热装置的集热表面上已有较强的太阳辐射，如根据气温判断，系统的运行将推迟，不利于集热量的提高。下午，有时室内气温虽然较高，但集热装置的集热表面接收的太阳辐射已较弱，如根据气温判断，系统的停止将推迟，导致无效的运行与能耗。(3)无论是根据设定时间点还是依据室内气温的控制方式，均未考虑蓄热水池中的水温，合理的运行控制方式，应参考水温的高低。在水温较低时，集热系统应该提早运行，水温较高时，集热系统应提前结束运行。否则，会产生系统集热不充分或系统无效运行两方面的问题。因此，根据设定时间点或依据室内气温的控制方式，均不是最佳的集热系统控制方式，均不能以尽可能小的系统能耗，实现尽可能高的系统集热效率和尽可能大的系统集热量。针对现有系统控制方法存在的问题，本发明提出一种利用模面装置实现温室水循环太阳能集放热系统自动运行及高效控制的方法。

发明内容