本發(fā)明屬于相變材料及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷太陽能模塊化相變蓄熱日光溫室及其相變?nèi)芤骸?/p>

背景技術(shù)：

目前，常規(guī)的日光溫室后墻多采用磚砌后墻和堆土后墻。其中，磚砌后墻的性能優(yōu)良，但造價較高，不適合在廣大的偏僻地區(qū)推廣；而相比之下，堆土后墻溫室雖然造價低廉、取材方便，但結(jié)構(gòu)卻容易坍塌，而且也有使用壽命短、生產(chǎn)條件差的缺陷，而且由于在施工中多采用機(jī)械開挖土方，對原有土地的破壞力很強(qiáng)，同時即使建成后土地利用率也較低。除此之外，隨著日光溫室在我國的大面積推廣，在我國廣大的戈壁地區(qū)，不論是建筑用磚和結(jié)構(gòu)性能良好的土壤都十分稀缺，因此，迫切地需要一種能適應(yīng)我國西北地區(qū)戈壁環(huán)境的日光溫室新型結(jié)構(gòu)，以充分利用當(dāng)?shù)夭牧希瑥亩鴾p少建筑成本，同時也能快速地模塊化地進(jìn)行建造的日光溫室。

另外，在日光溫室的蓄熱方面，常規(guī)的日光溫室大都采用被動蓄熱，而且由于蓄熱體多為磚石和土壤，因此蓄熱密度相對較小，導(dǎo)致溫室的蓄熱量嚴(yán)重不足。而且在生產(chǎn)實(shí)踐中，為了擴(kuò)大溫室后墻的蓄熱性能，只能不斷加厚后墻的厚度，因此造成了溫室占地面積的增大和土建費(fèi)用的攀升。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，為了日光溫室的蓄熱，其后墻越砌越厚，造價逐步攀升，但同時溫室的蓄熱性能卻沒有多少提高。通過科學(xué)研究表明，日光溫室后墻蓄熱的關(guān)鍵問題不僅僅是單純提高后墻的絕熱性能，更重要的是要提高后墻的蓄熱能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的日光溫室在快速模塊化建造、提高保溫性能和蓄熱存在的 缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷太陽能模塊化相變蓄熱日光溫室及其相變?nèi)芤?，以充分利用太陽能陶瓷的高效集熱和?nèi)部相變材料的高密度蓄熱，以及結(jié)合模塊化快速建造技術(shù)，快速地進(jìn)行現(xiàn)場靈活裝配。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種陶瓷太陽能模塊化相變蓄熱日光溫室,包括溫室骨架、溫室后墻和溫室前墻，所述的溫室后墻為空腔墻體，溫室后墻的內(nèi)墻壁上嵌設(shè)太陽能陶瓷相變組件，太陽能陶瓷相變組件包括陶瓷太陽能板和陶瓷太陽能板回水管路，陶瓷太陽能板貼設(shè)在溫室后墻內(nèi)壁上，陶瓷太陽能板回水管路與陶瓷太陽能板的內(nèi)腔連通并設(shè)置在溫室后墻內(nèi)，陶瓷太陽能板回水管路內(nèi)填充相變?nèi)芤?，溫室?nèi)空氣能穿過溫室后墻的空腔進(jìn)行循環(huán)流動。

具體的,所述的溫室后墻溫室后墻依次設(shè)有保溫絕熱組件、溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件及陶瓷太陽能板，陶瓷太陽能板回水管路與陶瓷太陽能板的內(nèi)腔連通并設(shè)置在溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件內(nèi)，溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件為帶有空腔的鋼結(jié)構(gòu)體，溫室內(nèi)空氣能穿過溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件的空腔進(jìn)行循環(huán)流動。

進(jìn)一步的,還包括溫室地下蓄熱風(fēng)道，所述的溫室地下蓄熱風(fēng)道與溫室后墻的空腔連通，將經(jīng)太陽能陶瓷相變組件加熱的空氣通過溫室地下蓄熱風(fēng)道傳遞給溫室地面及溫室空間。

具體的,所述的溫室地下蓄熱風(fēng)道沿日光溫室的寬度方向朝向溫室前墻鋪設(shè)在溫室地面下，且在溫室地下蓄熱風(fēng)道靠近溫室前墻的端部設(shè)置延伸的風(fēng)道出風(fēng)口。

還有,所述的保溫絕熱組件為保溫絕熱板，保溫絕熱板為EPS板。

另外,所述的溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件為溫室后墻預(yù)裝配格構(gòu)柱。

優(yōu)選的,所述的相變?nèi)芤褐械南嘧兂煞职∟a₂SO₄、Na₂HPO₄、Al₂O₃和CMC；

具體的,按質(zhì)量百分比計(jì)，Na₂SO₄為15％，Na₂HPO₄為80％，Al₂O₃為4％， CMC為1％。

更具體的,所述的相變?nèi)芤旱呐渲瓢ǎ簩⑸鲜鱿嘧兂煞旨铀芙獠⒓訜岬?0℃成飽和液態(tài)溶液，即得相變?nèi)芤骸?/p>

一種相變?nèi)芤?，該相變?nèi)芤禾畛湓谒龅奶沾商柲馨寤厮苈穬?nèi)；該相變?nèi)芤褐械南嘧兂煞职∟a₂SO₄、Na₂HPO₄、Al₂O₃和CMC；

按質(zhì)量百分比計(jì)，Na₂SO₄為15％，Na₂HPO₄為80％，Al₂O₃為4％，CMC為1％；

所述的相變?nèi)芤旱呐渲瓢ǎ簩⑸鲜鱿嘧兂煞旨铀芙獠⒓訜岬?0℃成飽和液態(tài)溶液，即得相變?nèi)芤骸?/p>

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

其一，采用預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)模塊化裝配后墻，在鋼結(jié)構(gòu)的后墻骨架上裝配蓄熱模塊、絕熱模塊和通風(fēng)蓄熱模塊。因此在降低溫室土建造價的基礎(chǔ)上，提高了日光溫室后墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且還大大降低了溫室的施工難度。

其二，日光溫室建造過程中大量使用了干作業(yè)生產(chǎn)，因此具有建造速度快，施工限制條件少的特點(diǎn)。加之，大量采用了將蓄熱、絕熱體、主動蓄熱風(fēng)道系統(tǒng)和鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分開，因此具有價格低廉、建造方便和生態(tài)環(huán)保的特點(diǎn)。

其三，在溫室后墻建造上首次采用了模塊化組建裝配技術(shù)，所利用的相變儲能材料為液態(tài)相變材料，該材料被封裝在裝配在后墻內(nèi)部的太陽能陶瓷集熱組建內(nèi)部，因此在建筑結(jié)構(gòu)上可以結(jié)合日光溫室的后墻進(jìn)行一體化建造，因此大大降低溫室土建的建筑成本，同時還可以增強(qiáng)日光溫室后墻的穩(wěn)定性。而且，該溫室結(jié)構(gòu)由于其特殊的后墻構(gòu)造，因此，特別適宜在我國非耕地地區(qū)進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用。

其四，利用太陽能多晶硅電板和設(shè)置在后墻的風(fēng)機(jī)，對后墻的陶瓷太陽能相變蓄熱組建進(jìn)行自主蓄放熱，運(yùn)行的費(fèi)用低，保證率高，大大提高 了日光溫室的保溫性能，在實(shí)踐生產(chǎn)中容易推廣和保持長時間穩(wěn)定運(yùn)行。特別適宜于在偏遠(yuǎn)地區(qū)大面積推廣。而且在陶瓷太陽能相變組建管路設(shè)計(jì)中采用了溫室后墻與風(fēng)道內(nèi)部聯(lián)通的方式，因此陶瓷集熱器內(nèi)部的液態(tài)相變材料可以在陽光的驅(qū)動下自主流動，實(shí)現(xiàn)高效蓄熱。另外，后墻的風(fēng)道既可以為相變管路加熱，也可以利用溫室地下蓄熱風(fēng)道向溫室地面蓄熱，進(jìn)一步提高了溫室的蓄熱能力，同時也提高了地溫。

其五，在控制系統(tǒng)中采用了太陽能驅(qū)動和生態(tài)智能控制系統(tǒng)，因此在光照條件好的天氣狀況下，太陽能板發(fā)電多，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時間長，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)向后墻蓄熱就會多。而在光照條件較差的天氣，太陽能板發(fā)電較少，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時間短，蓄熱系統(tǒng)蓄熱少。該特點(diǎn)恰好充分滿足了溫室在高溫蓄熱，低溫放熱的蓄放熱科學(xué)規(guī)律，因此該技術(shù)極具市場推廣價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的陶瓷太陽能模塊化相變蓄熱日光溫室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的陶瓷太陽能模塊化相變蓄熱日光溫室的地下蓄熱風(fēng)道圖；

圖3是本發(fā)明的陶瓷太陽能模塊化相變蓄熱日光溫室的溫室后墻熱交換原理圖；

圖4是實(shí)施例一中相變?nèi)芤旱腄SC試驗(yàn)曲線；

圖中的標(biāo)號分別為：1-溫室骨架、11-溫室骨架懸掛橫梁、2-保溫絕熱組件、3-溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件、4-太陽能陶瓷相變組件、41-陶瓷太陽能板回水管路、5-預(yù)埋件、6-溫室后墻混凝土圈梁、7-溫室地下蓄熱風(fēng)道、71-風(fēng)道出風(fēng)口、8-溫室前墻、9-風(fēng)機(jī)；

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種相變蓄熱后墻陽光溫室，特別涉及一種陶瓷太陽能模 塊化相變蓄熱日光溫室，該日光溫室可以進(jìn)行快速的模塊化制造和裝配，同時既可以自主地利用裝配在溫室后墻上的風(fēng)機(jī)主動地進(jìn)行蓄熱和放熱，也可以利用溫室后墻內(nèi)的液態(tài)相變材料由陽光中直接獲取熱量，由于后墻體大量預(yù)裝配溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件、太陽能陶瓷相變組件和保溫絕熱組件的模塊化裝配砌筑技術(shù)，因此可以在大幅度降低溫室土建造價的基礎(chǔ)上，加快建造速度的基礎(chǔ)上，從根本上提高日光溫室蓄熱性能。

首先，本發(fā)明的陶瓷太陽能板內(nèi)部填充特殊配置的高能量密度相變?nèi)芤海撓嘧児べ|(zhì)為質(zhì)量比為15％的Na₂SO₄·10H₂O+80％的Na₂HPO₄·12H₂O+4％的Al₂O₃+1％的CMC混合物，將混合物加水溶解并加熱到70℃，然后讓其變成飽和液態(tài)溶液，最后將混合好的無機(jī)相變材料的飽和溶液注入陶瓷太陽能板的空腔之中，形成具有高蓄熱能量的陶瓷太陽能后墻板。

其次，該溫室結(jié)構(gòu)建造時，首先施工溫室土建的前屋腳圈梁和后墻基礎(chǔ)，然后在后墻基礎(chǔ)上澆注溫室后墻混凝土圈梁，在澆注混凝土?xí)r同時現(xiàn)澆混凝土預(yù)埋件。然后將溫室后墻預(yù)裝配格構(gòu)柱安裝在混凝土預(yù)埋件上。最后再將溫室骨架安裝在溫室的前屋腳和后墻頂端上，形成溫室的整體骨架結(jié)構(gòu)，并附帶安裝溫室后坡絕熱板(EPS)。

待整體骨架完成后，在后墻骨架上裝配陶瓷太陽能板和陶瓷太陽能板回水管路，并在陶瓷太陽能內(nèi)部注入相變蓄熱工質(zhì)，形成陶瓷太陽能主動蓄熱后墻組件，并在后墻的外側(cè)裝配溫室后墻絕熱板(EPS)，在后墻頂部安裝溫室后墻主動蓄熱風(fēng)機(jī)，形成完整的陶瓷太陽能模塊化裝配相變蓄熱的陽光溫室。

一種陶瓷太陽能模塊化裝配自主蓄放熱后墻的陽光溫室，溫室包括了一個自帶高效集熱的陶瓷太陽能系統(tǒng)和高密度集熱相變工質(zhì)的溫室裝配式后墻，同時該溫室設(shè)計(jì)了后墻內(nèi)部的蓄熱風(fēng)道和溫室地下主動蓄熱風(fēng)道系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫室高效地蓄熱。

本模塊化裝配自主蓄放熱后墻的陽光溫室，結(jié)構(gòu)合理，制造簡單，主 動蓄熱能力強(qiáng)，蓄熱能量密度大，使用壽命長。與現(xiàn)有日光溫室的后墻相比，可大大減少建造成本和縮短建造時間，提高溫室的建造標(biāo)準(zhǔn)化。在溫室后墻建造上首次采用了模塊化組建裝配技術(shù)，所利用的相變儲能材料為液態(tài)相變材料，該材料被封裝在裝配在后墻內(nèi)部的太陽能陶瓷集熱組建內(nèi)部，因此在建筑結(jié)構(gòu)上可以結(jié)合日光溫室的后墻進(jìn)行一體化建造，因此大大降低溫室土建的建筑成本，同時還可以增強(qiáng)日光溫室后墻的穩(wěn)定性。

實(shí)施例一：

參照圖1、2和3，本實(shí)施例的陶瓷太陽能模塊化相變蓄熱日光溫室的具體結(jié)構(gòu)，包括溫室骨架1、保溫絕熱組件2、溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件3、太陽能陶瓷相變組件4、預(yù)埋件5、溫室后墻混凝土圈梁6、溫室地下蓄熱風(fēng)道7和溫室前墻8；

該溫室結(jié)構(gòu)建造時，首先施工溫室土建的溫室前墻7前屋腳圈梁和溫室后墻的基礎(chǔ)，然后在溫室后墻的基礎(chǔ)上澆注溫室后墻混凝土圈梁6，在澆注混凝土圈梁6時同時現(xiàn)澆預(yù)埋件5；然后將溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件3安裝在預(yù)埋件5上，溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件3為溫室后墻預(yù)裝配格構(gòu)柱，具體為外部是鋼板、內(nèi)部是交叉設(shè)置的支架的鋼結(jié)構(gòu)體；最后再將溫室骨架1安裝在溫室前墻7的前屋腳和溫室后墻的頂端上，形成溫室的整體骨架結(jié)構(gòu)，并附帶在溫室骨架1的后坡和溫室后墻的外壁上安裝保溫絕熱組件2，保溫絕熱組件2為EPS絕熱板；

待整體骨架結(jié)構(gòu)完成后，在溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件3上裝配太陽能陶瓷相變組件4，太陽能陶瓷相變組件4包括陶瓷太陽能板和陶瓷太陽能板回水管路41，陶瓷太陽能板貼合溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件3的內(nèi)壁設(shè)置，陶瓷太陽能板回水管路41嵌設(shè)在溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件3的空腔內(nèi)，在陶瓷太陽能板回水管路41內(nèi)填充相變?nèi)芤?，形成陶瓷太陽能主動蓄熱后墻組件，在后墻頂部安裝風(fēng)機(jī)9，形成完整的陶瓷太陽能模塊化裝配相變蓄熱的陽光溫室。

為了增加陶瓷太陽能模塊化裝配相變蓄熱的陽光溫室的整體蓄熱能力 和提高溫室內(nèi)土壤的溫度，本發(fā)明補(bǔ)充設(shè)計(jì)了溫室地下蓄熱風(fēng)道，該溫室地下蓄熱風(fēng)道與溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件的內(nèi)腔整體貫通在一起，形成一個貫穿溫室后墻和地下的整體蓄熱體系，因此可以達(dá)到最大限度地提高溫室的蓄熱效率和蓄熱熱容量，為溫室從根本上克服蓄熱不足打好結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

其中，本實(shí)施例所述的相變?nèi)芤旱闹苽浞椒òㄒ韵虏襟E：

步驟一、相變材料包括：質(zhì)量百分比為15％的Na₂SO₄·10H₂O+80％的Na₂HPO₄·12H₂O+4％的Al₂O₃+1％的CMC混合；

步驟二：將相變材料加水溶解并加熱到70℃，加熱過程中充分?jǐn)嚢?，使其成為飽和溶液得到相變?nèi)芤海?/p>

步驟三：將相變?nèi)芤鹤⑷胩沾商柲馨寤厮苈?1之中，并將陶瓷太陽能板的上下管道口和位于溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件3內(nèi)部的陶瓷太陽能板回水管路41連接形成內(nèi)外貫通的管路系統(tǒng)；

步驟四：將封裝了相變?nèi)芤旱奶沾商柲芟嘧兘M件4裝配在溫室后墻鋼結(jié)構(gòu)組件上，然后可以按照一般的施工方式正常施工其他組件。

重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該相變?nèi)芤褐貜?fù)性好,相變溫度穩(wěn)定，相變溫度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本發(fā)明的相變?nèi)芤壕哂辛己玫南嘧冃Ч?。從圖4的DSC曲線可以知道，當(dāng)外界溫度升高時，該相變材料從0℃開始大量吸熱，在12.72℃達(dá)到吸熱的峰值，該階段的吸熱達(dá)到了80.25J/g。當(dāng)外界溫度降低時，該相變材料從40℃開始大量放熱，在27.48℃左右達(dá)到放熱的峰值，該階段的放熱達(dá)到了25.93J/g；從10℃之后，該相變材料的放熱速度開始減慢，放熱趨于平緩。