[发明专利]一种温室大棚太阳能加温系统

说明书

本发明公开了一种用于温室大棚的太阳能加温系统，包括太阳能集热蓄热单元、土壤源热泵跨季节蓄热供暖单元、温室大棚末端加温单元、太阳能光伏发电单元以及运行监测与控制单元。在运行监测与控制单元的控制下，各子单元联动有序运行，实现太阳能光热“昼存夜用”和“夏存冬用”、加温系统用电“自给自足”，以及加温系统运行调节“无人值守”。本发明可有效解决现有温室大棚加温能力有限，加温系统运行不稳定、运行费用高等问题，可实现温室大棚低成本清洁稳定加温供暖，并具有耕地资源空间利用率高、环境友好、易于规模化推广等优点。

技术领域

本发明涉及一种太阳能在农业生产中的应用，尤其涉及一种温室大棚太阳能加温系统。

背景技术

近年来，我国广大地区深受雾霾的侵袭，严重威胁着人们的健康，降低了人们生活品质。大量研究表明，燃煤供暖是导致PM2.5的重要来源之一。对此，国家出台相关政策，致力于推广无煤化清洁能源供暖，并在建筑供暖领域取得了显著的环保效益。然而，在农业供暖领域，燃煤清洁替代进程较为缓慢。其原因在于，当前广泛推广“煤改气”和“煤改电”工程的固定投资成本和运行经费都较高，经济性较差，难以在农业领域推广。因此，急需开发新型清洁供暖技术，减少固定投资成本、降低运行费。

在农业领域，利用太阳能对温室大棚进行供暖应用非常广泛。传统的日光温室大棚大多是被动式加温，在夜间和寒冷季节加温能力有限。随后不少人提出利用温室的墙体、温室内土壤或水池、以及增加蓄水箱等方式，可实现太阳能“昼存夜用”，有效提升了夜间供暖能力。但该技术仍然无法克服寒冷季节因太阳辐照强度低而导致加温能力不足的问题。近年来随着空气源热泵技术进步，采用空气源热泵对日光温室进行辅助加热可有效克服这一问题。但空气源热泵机组性能受环境温度影响显著，空气源热泵COP随环境温度降低而降低，而温室大棚所需供热负荷随环境温度降低而升高。这使得空气源热泵供暖用电费用较高，对电网输电量需求也大。此外，有人提出采用地源热泵对温室大棚加温供暖。但多年运行后存在因地温下降导致地源热泵COP显著下降的问题，使得运行费用显著升高，甚至无法正常运行。

综上，现有温室大棚存在加温能力有限、加温系统运行不稳定、运行费用高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种温室大棚太阳能加温系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的温室大棚太阳能加温系统，包括太阳能集热蓄热单元、土壤源热泵跨季节蓄热供暖单元、温室大棚末端加温单元、太阳能光伏发电单元以及运行监测与控制单元；

所述太阳能集热蓄热单元包括储热水箱、太阳能平板集热器、循环水泵一、循环水泵二、地埋管管网；

所述土壤源热泵跨季节蓄热供暖单元包括储热水箱、地埋管管网、热泵机组、循环水泵一、循环水泵三、循环水泵四；

所述温室大棚末端加温单元包括换热风机、翅片管；

所述太阳能光伏发电单元包括光伏太阳能电池板、蓄电模块；

所述运行监测与控制单元包括室外温度传感器、太阳光辐照仪、储热水箱进出口水温传感器、温室大棚中室温监测装置、地埋管管网进出口水温传感器及信息反馈与处理模块。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的温室大棚太阳能加温系统，通过短期和长期蓄热对太阳能进行时空转移，实现太阳能光热“昼存夜用”、“夏存冬用”；通过太阳能光伏单元基本保证温室大棚用电“自给自足”，从而实现温室大棚低成本清洁稳定加温。

附图说明

图1为本发明实施例提供的温室大棚太阳能加温系统结构示意图；

图2为本发明实施例的加温系统过渡季节模式运行图；

图3为本发明实施例的加温系统夏季蓄热模式运行图；