一種相變蓄熱溫室育苗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種相變蓄熱溫室育苗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，節(jié)能型日光溫室是我國(guó)北方日光溫室的主要類(lèi)型，能在-10?20°C的寒冷條件下不加溫生產(chǎn)喜溫蔬菜，從而可實(shí)現(xiàn)日光溫室中蔬菜的周年生產(chǎn)與供應(yīng)。但我國(guó)日光溫室普遍存在冬季夜間室內(nèi)氣溫、地溫偏低，夏季室內(nèi)氣溫、地溫過(guò)高的現(xiàn)象。冬季日光溫室通過(guò)利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)增溫，晴天條件下，白天室內(nèi)氣溫可較快達(dá)到作物生長(zhǎng)需求，陰雨雪天氣則無(wú)法保證；地溫的上升較氣溫相對(duì)滯后，因此室內(nèi)地溫始終低于氣溫，若遇陰雨雪天氣則易導(dǎo)致溫室內(nèi)晝夜地溫過(guò)低，甚至發(fā)生冷害。冬季日光溫室內(nèi)小氣候雖可基本保證蔬菜的生長(zhǎng)需求，但溫度低于蔬菜生長(zhǎng)的最適溫度。夏季高溫則會(huì)導(dǎo)致日光溫室內(nèi)氣溫和地溫長(zhǎng)期高于蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育的最高界限溫度，影響作物光合作用，同時(shí)高強(qiáng)度的呼吸作用進(jìn)一步削弱有機(jī)物質(zhì)積累，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，并可能會(huì)引發(fā)不可逆轉(zhuǎn)的生理性病害，從而導(dǎo)致熱害發(fā)生。低溫、冷害及熱害都嚴(yán)重影響了蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。
[0003]根系是植株吸收、運(yùn)輸水分和生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要器官，保證根系正常的生命活動(dòng)和生理功能對(duì)于保證蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。根區(qū)熱環(huán)境是影響根系活動(dòng)的重要因子之一，對(duì)植物干物質(zhì)的積累和分配模式有明顯的影響，進(jìn)而影響到植物的生長(zhǎng)和形態(tài)特征，并影響作物的產(chǎn)量。為保證蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)，需為日光溫室配備冬季加溫與夏季降溫設(shè)備或系統(tǒng)。目前設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的人為加溫方式所消耗的能源仍以化石燃料等非可再生資源為主，在造成溫室氣體排放的同時(shí)還具有一定的火災(zāi)隱患。常見(jiàn)用于夏季降溫的濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在高濕環(huán)境下的降溫效果有限，且遮陽(yáng)網(wǎng)等遮光覆蓋材料會(huì)一定程度影響作物的光合作用。因此，開(kāi)發(fā)環(huán)保無(wú)污染、節(jié)能高效、低成本的日光溫室根區(qū)熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)與模式，在保證溫室作物品質(zhì)和產(chǎn)量的同時(shí)提高能源利用效率、降低能耗，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]潛熱型功能熱流體(LatentFunct1nally Thermal Fluid, LFTF)是由相變材料微粒(一般為μm量級(jí))混入單相傳熱流體形成固液兩相功能流體以達(dá)到強(qiáng)化對(duì)流換熱和儲(chǔ)能的目的。這類(lèi)多相混合流體有較大的表觀比熱，具有儲(chǔ)熱密度高、熱傳遞效率大等特點(diǎn)，是一種集蓄熱與強(qiáng)化傳熱功能于一體的新型材料，在建筑采暖、空調(diào)系統(tǒng)及換熱器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。將潛熱型功能熱流體應(yīng)用于溫室，白天通過(guò)相變蓄熱儲(chǔ)存太陽(yáng)能防止溫室內(nèi)溫度過(guò)高，夜晚溫度降低時(shí)釋放能量用于溫室升溫，可減小溫室內(nèi)的溫度波動(dòng)，使室內(nèi)溫度保持相對(duì)恒定，從而滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)的溫度需求，改善溫室熱環(huán)境。
[0005]目前，相變材料在溫室中的應(yīng)用方式主要有以直接混合、浸漬、填充等形式與建筑材料結(jié)合構(gòu)建相變儲(chǔ)能墻體，或與集熱器等結(jié)合開(kāi)發(fā)相變儲(chǔ)能裝置或系統(tǒng)等。相變蓄熱墻體可接受并吸收的太陽(yáng)輻射能有限，蓄熱效率較低；已有的相變儲(chǔ)能裝置或系統(tǒng)則多會(huì)占用日光溫室內(nèi)的操作空間，或影響溫室內(nèi)的采光。至今尚未見(jiàn)到以潛熱型功能熱流體作為蓄熱介質(zhì)利用前屋面骨架高效集熱實(shí)現(xiàn)日光溫室熱環(huán)境調(diào)控的相關(guān)專(zhuān)利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種相變蓄熱溫室育苗裝置，其以潛熱型功能熱流體為蓄放熱介質(zhì)，可進(jìn)行日光溫室內(nèi)的冬季高效蓄熱與夏季有效降溫，減小日光溫室內(nèi)的空氣和土壤的晝夜溫差，實(shí)現(xiàn)日光溫室內(nèi)太陽(yáng)輻射能的“削峰填谷”，有利于日光溫室內(nèi)作物在冬季低溫條件和夏季高溫環(huán)境下的生長(zhǎng)發(fā)育，有助于提高作物在冬夏季節(jié)的生長(zhǎng)發(fā)育速度與生長(zhǎng)指標(biāo)、改善作物產(chǎn)量與品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)作物在日光溫室內(nèi)的周年高效生產(chǎn)；不占用溫室內(nèi)部操作空間，日光溫室空間利用效率高，能在不影響日光溫室內(nèi)有效生產(chǎn)空間和采光的前提下，最大限度蓄積太陽(yáng)能；實(shí)現(xiàn)日光溫室中的空氣和基質(zhì)熱環(huán)境的智能高效調(diào)控；實(shí)現(xiàn)日光溫室熱環(huán)境的整體調(diào)控，有效提高系統(tǒng)工作效率及能效比。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種相變蓄熱溫室育苗裝置，包括日光溫室主體結(jié)構(gòu)，所述日光溫室主體結(jié)構(gòu)，包括覆蓋材料和骨架結(jié)構(gòu)；其中，骨架結(jié)構(gòu)包括前屋面骨架14和圍護(hù)墻體15，
[0009]所述骨架結(jié)構(gòu)還包括底板16 ;
[0010]所述相變蓄熱溫室育苗裝置還包括太陽(yáng)能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，其包括相變集熱單元1、潛熱儲(chǔ)存與交換單元2、根溫調(diào)節(jié)單元3、循環(huán)泵組4和循環(huán)管路5 ;其中，
[0011]相變集熱單元I包括依次連接的多段管道，管道沿前屋面骨架14鋪設(shè)，所述管道在上下兩端與前屋面骨架14固定在一起；
[0012]潛熱儲(chǔ)存與交換單元2具有包括殼體外壁22和殼體內(nèi)膽23的雙層殼體；內(nèi)圈螺旋盤(pán)管進(jìn)出水口 20和外圈螺旋盤(pán)管進(jìn)出水口 21均自殼體內(nèi)膽23延伸至殼體外壁22外，且內(nèi)圈螺旋盤(pán)管進(jìn)出水口 20通過(guò)循環(huán)管路5與根溫調(diào)節(jié)單元3的管道相連，外圈螺旋盤(pán)管進(jìn)出水口 21通過(guò)循環(huán)管路5與相變集熱單元I的管道相連，內(nèi)膽換熱介質(zhì)進(jìn)出水口 24自殼體內(nèi)膽23上表面延伸至殼體外壁22上表面外；
[0013]根溫調(diào)節(jié)單元3包括根溫調(diào)節(jié)盤(pán)管28、混水中心6和排氣閥11，其中，根溫調(diào)劑盤(pán)管28水平鋪設(shè)在日光溫室的底板16上；混水中心6懸掛固定在圍護(hù)墻體15的一側(cè)壁內(nèi)表面，混水中心6的熱水端出水口連接根溫調(diào)節(jié)盤(pán)管28的進(jìn)水端，冷水端進(jìn)水口連接根溫調(diào)節(jié)盤(pán)管28的回水端，排氣閥11安裝在根溫調(diào)節(jié)盤(pán)管28的最高點(diǎn)；在根溫調(diào)節(jié)盤(pán)管28之上放置一個(gè)栽培槽26，栽培槽26內(nèi)填滿(mǎn)栽培基質(zhì)27 ；
[0014]循環(huán)泵組4包括三個(gè)并聯(lián)的循環(huán)水泵，三個(gè)并聯(lián)的循環(huán)水泵均連接一球閥7 ;兩個(gè)循環(huán)泵組4均安裝在日光溫室主體結(jié)構(gòu)外，通過(guò)循環(huán)管路5分別連接至相變集熱單元I和根溫調(diào)節(jié)單元3的進(jìn)水端；
[0015]相變集熱單元I的管道內(nèi)、潛熱儲(chǔ)存與交換單元2的殼體內(nèi)膽23空腔內(nèi)及內(nèi)圈螺旋盤(pán)管和外圈螺旋盤(pán)管的管腔內(nèi)、根溫調(diào)節(jié)盤(pán)管28的管腔內(nèi)及循環(huán)管道5內(nèi)均填充潛熱型功能熱流體作為蓄放熱介質(zhì)。
[0016]所述覆蓋材料包括透光覆蓋材料12和S12氣凝膠保溫氈13，透光覆蓋材料12覆蓋在前屋面骨架14的外表面，上下兩端及左右兩側(cè)邊通過(guò)圍護(hù)墻體15上的卡槽卡簧18密封固定，S12氣凝膠保溫氈13覆蓋在透光覆蓋材料12上，或由下向上卷起。
[0017]緊貼底板16內(nèi)表面設(shè)置保溫隔熱墊層25，保溫隔熱墊層25內(nèi)設(shè)等間距的盤(pán)管槽，根溫調(diào)節(jié)盤(pán)管28嵌在保溫隔熱墊層25的盤(pán)管槽中。
[0018]在兩個(gè)循環(huán)泵組4連接的循環(huán)管路5上均安裝有壓力表29和流量計(jì)30。
[0019]在相變集熱單元I和根溫調(diào)節(jié)單元3所連接的循環(huán)管路5的最低點(diǎn)均連接有放水龍頭8。
[0020]兩個(gè)氣壓支撐桿31 —端固定在圍護(hù)墻體15的左、右兩側(cè)壁內(nèi)表面，另一端固定在前屋面骨架14左右兩側(cè)處弧形圓管上。
[0021]潛熱儲(chǔ)存與交換單元2放置于圍護(hù)墻體15的后墻外。
[0022]所述潛熱型功能熱流體是相變材料乳狀液或相變微納膠囊懸浮液。
[0023]在相變蓄熱溫室育苗裝置各處布置用于采集不同的環(huán)境因子數(shù)據(jù)的傳感器。
[0024]內(nèi)圈螺旋盤(pán)管進(jìn)出水口 20、外圈螺旋盤(pán)管進(jìn)出水口 21的進(jìn)水口處均連接排水排氣豎管10，出水口處均連接補(bǔ)水豎管9。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于:
[0026]1.以潛熱型功能熱流體為蓄放熱介質(zhì)，利用集熱管道的高熱導(dǎo)率和潛熱型功能熱流體的相變蓄熱與強(qiáng)化對(duì)流傳熱在日光溫室前屋面處盡可能收集白天多余的太陽(yáng)輻射熱，可進(jìn)行日光溫室內(nèi)的冬季高效蓄熱與夏季有效降溫，減小日光溫室內(nèi)的空氣和土壤的晝夜溫差，實(shí)現(xiàn)日光溫室內(nèi)太陽(yáng)輻射能的“削峰填谷”，有利于日光溫室內(nèi)作物在冬季低溫條件和夏季高溫環(huán)境下的生長(zhǎng)發(fā)育，有助于提高作物在冬夏季節(jié)的生長(zhǎng)發(fā)育速度與生長(zhǎng)指標(biāo)、改善作物產(chǎn)量與品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)作物在日光溫室內(nèi)的周年高效生產(chǎn)。
[0027]2.依據(jù)本發(fā)明的相變蓄熱溫室育苗裝置為理論原形設(shè)計(jì)建造日光溫室，整個(gè)太陽(yáng)能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)不占用溫室內(nèi)部操作空間，日光溫室空間利用效率高，能在不影響日光溫室內(nèi)有效生產(chǎn)空間和采光的前提下，最大限度蓄積太陽(yáng)能，實(shí)現(xiàn)對(duì)日光溫室內(nèi)空氣和根區(qū)熱環(huán)境的智能調(diào)控，有效降低溫室能耗，提高太陽(yáng)輻射能利用率。
[0028]3.本發(fā)明相變蓄熱溫室育苗裝置的太陽(yáng)能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)雙路循環(huán)和單路循環(huán)兩種循環(huán)方式，并可在兩種循環(huán)方式間自由切換。通過(guò)切換開(kāi)啟循環(huán)泵組的不同循環(huán)泵，控制循環(huán)管路流量變化，可分別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)相變集熱單元和根溫調(diào)節(jié)單元不同的蓄放熱速度。因此，本發(fā)明裝置中的太陽(yáng)能相變蓄熱熱環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)可針對(duì)不同氣候條件選用不同的循環(huán)方式及工