【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于溫室供熱，具體涉及應(yīng)用太陽能及地?zé)崮艿墓?jié)能供熱系統(tǒng)，特別涉及一種日光溫室供熱系統(tǒng)及其工作方法。
技術(shù)介紹
1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，采用日光溫室進(jìn)行跨季節(jié)種植的方式十分普遍；日光溫室在應(yīng)對(duì)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的威脅方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并對(duì)緩解糧食安全危機(jī)產(chǎn)生著積極影響；目前，傳統(tǒng)的日光溫室通常采用傳統(tǒng)的化石能源進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)，存在消耗化石能源高、對(duì)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力差及環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，進(jìn)而無法有效保證種植作物的產(chǎn)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種日光溫室供熱系統(tǒng)及其工作方法，以解決傳統(tǒng)的日光溫室存在消耗化石能源高、對(duì)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力差及環(huán)境污染嚴(yán)重的技術(shù)問題。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
3、本專利技術(shù)提供了一種日光溫室供熱系統(tǒng)，包括兩個(gè)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)、土壤-空氣換熱子系統(tǒng)及電加熱器；兩個(gè)所述太陽能換熱子系統(tǒng)分別位于所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)的兩端，用于利用太陽能對(duì)溫室外空氣進(jìn)行加熱，并將加熱后的熱空氣輸送至所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)中；所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)，包括土壤換熱管道、兩根供風(fēng)干管、送風(fēng)干管及軸流風(fēng)機(jī)；
4、所述土壤換熱管道埋設(shè)在所述日光溫室本體的地下，兩根所述供風(fēng)干管分別設(shè)置在所述土壤換熱管道的兩端；其中，每根供風(fēng)干管上設(shè)置有第一進(jìn)風(fēng)口、第二進(jìn)風(fēng)口、第三進(jìn)風(fēng)口及送風(fēng)口；所述第一進(jìn)風(fēng)口與所述日光溫室本體內(nèi)的空氣連通，所述第二進(jìn)風(fēng)口與所述日光溫室本體外的大氣連通
5、所述送風(fēng)干管設(shè)置在所述日光溫室本體的內(nèi)部地面上方，所述送風(fēng)干管的兩端分別與兩根所述供風(fēng)干管的送風(fēng)口相連；所述軸流風(fēng)機(jī)設(shè)置在所述供風(fēng)干管中，并置于所述第一進(jìn)風(fēng)口與所述第三進(jìn)風(fēng)口之間；所述電加熱器設(shè)置在所述送風(fēng)干管的端部，用于對(duì)進(jìn)入送風(fēng)干管內(nèi)的風(fēng)流進(jìn)行電加熱；
6、所述日光溫室供熱系統(tǒng)的供熱模式選擇過程，具體如下：
7、確定所述日光溫室本體的夜間需求負(fù)荷，將所述日光溫室本體的夜間需求負(fù)荷與預(yù)設(shè)的土壤-空氣換熱供熱模式下的設(shè)計(jì)供熱量、預(yù)設(shè)的單側(cè)蓄熱換熱供熱模式下的設(shè)計(jì)供熱量及預(yù)設(shè)的土壤-空氣換熱供熱與太陽能蓄熱換熱聯(lián)合供熱模式下的設(shè)計(jì)供熱量進(jìn)行比較；根據(jù)供熱量比較結(jié)果，獲得所述日光溫室供熱系統(tǒng)的供熱模式選擇結(jié)果。
8、進(jìn)一步的，兩個(gè)所述太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，均采用太陽能蓄熱換熱裝置；其中，所述太陽能蓄熱換熱裝置，包括太陽能集熱器、蓄熱換熱水池及管束換熱器；
9、所述太陽能集熱器設(shè)置在所述日光溫室本體的后墻頂端，所述蓄熱換熱水池設(shè)置在所述土壤-空氣換熱器子系統(tǒng)的端部；其中，所述太陽能集熱器的冷水進(jìn)口與所述蓄熱換熱水池的出水口相連，所述太陽能集熱器的熱水出口與所述蓄熱換熱水池的進(jìn)水口相連；
10、所述管束換熱器設(shè)置在所述蓄水換熱水池內(nèi)，所述管束換熱器的進(jìn)風(fēng)口與所述日光溫室本體外的大氣連通，所述管束換熱器的出風(fēng)口與所述第三進(jìn)風(fēng)口相連；其中，所述管束換熱器用于利用所述蓄熱換熱水池內(nèi)的熱水對(duì)管束換熱器內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱。
11、進(jìn)一步的，所述太陽能蓄熱換熱裝置還包括供水管路、回水管路及潛水泵；
12、所述供水管路的進(jìn)口端與所述蓄熱換熱水池的出水口相連，所述供水管路的出口端與所述太陽能集熱器的冷水進(jìn)口相連；所述回水管路的進(jìn)口端與所述太陽能集熱器的熱水出口相連，所述回水管路的出口端與所述蓄熱換熱水池的進(jìn)水口相連；所述潛水泵設(shè)置在所述蓄熱換熱水池的出水口處，并與所述供水管路的進(jìn)口端相連。
13、進(jìn)一步的，所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)還包括溫室內(nèi)供風(fēng)管、溫室外供風(fēng)管及若干送風(fēng)支管；
14、所述溫室內(nèi)供風(fēng)管的進(jìn)口端與所述日光溫室本體內(nèi)的空氣連通，所述溫室內(nèi)供風(fēng)管的出口端與所述第一進(jìn)風(fēng)口相連；所述溫室外供風(fēng)管的進(jìn)口端延伸至所述日光溫室本體的外部，并與所述日光溫室本體外的大氣連通；所述溫室外供風(fēng)管的出口端分兩路設(shè)計(jì)，其中一路與所述第二進(jìn)風(fēng)口相連，另一路與所述管束換熱器的進(jìn)風(fēng)口相連；
15、所述送風(fēng)干管上開設(shè)有若干送風(fēng)孔，若干所述送風(fēng)孔沿所述送風(fēng)干管的軸線均勻分布，若干所述送風(fēng)支管對(duì)應(yīng)設(shè)置在若干所述送風(fēng)孔處。
16、進(jìn)一步的，還包括第一電動(dòng)閥、第二電動(dòng)閥、第三電動(dòng)閥、第四電動(dòng)閥、第五電動(dòng)閥、第六電動(dòng)閥、第七電動(dòng)閥及第八電動(dòng)閥；
17、所述第一電動(dòng)閥設(shè)置在第一個(gè)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的進(jìn)口處；所述第二電動(dòng)閥設(shè)置在第一根供風(fēng)干管上，并置于第一根供風(fēng)干管的第一進(jìn)風(fēng)口與第二進(jìn)風(fēng)口之間；所述第三電動(dòng)閥設(shè)置在第一個(gè)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的出口處；所述第四電動(dòng)閥設(shè)置在所述送風(fēng)干管上，并靠近第一根供風(fēng)干管一端設(shè)置；所述第五電動(dòng)閥設(shè)置在所述送風(fēng)干管上，并靠近第二根供風(fēng)干管一端設(shè)置；所述第六電動(dòng)閥設(shè)置在第二根供風(fēng)干管上，并置于第二根供風(fēng)干管的第一進(jìn)風(fēng)口與第二進(jìn)風(fēng)口之間；所述第七電動(dòng)閥設(shè)置在第二個(gè)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的進(jìn)口處；所述第八電動(dòng)閥設(shè)置在第二個(gè)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的出口處。
18、進(jìn)一步的，還包括控制子系統(tǒng)；其中，所述控制子系統(tǒng)包括溫室信息采集模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊及負(fù)荷計(jì)算模塊；
19、所述溫室信息采集模塊，用于采集溫室內(nèi)的溫度、溫室內(nèi)的相對(duì)濕度、太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的工作溫度及土壤-空氣換熱器子系統(tǒng)的出口溫度；
20、所述環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊，用于日光溫室本體外的環(huán)境干球溫度、太陽光照強(qiáng)度及環(huán)境風(fēng)速；
21、所述負(fù)荷計(jì)算模塊，用于根據(jù)采集的溫室內(nèi)的溫度、溫室內(nèi)的相對(duì)濕度、太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的工作溫度、土壤-空氣換熱器子系統(tǒng)的出口溫度、日光溫室本體外的環(huán)境干球溫度、太陽光照強(qiáng)度及環(huán)境風(fēng)速，計(jì)算得到日光溫室供熱系統(tǒng)中第一次空氣混合時(shí)室內(nèi)氣體的總量與室外氣體的總量；
22、開度調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述日光溫室供熱系統(tǒng)中第一次空氣混合時(shí)室內(nèi)氣體的總量與室外氣體的總量，生成并發(fā)送電動(dòng)閥門的開度調(diào)節(jié)指令至所述第一電動(dòng)閥、第二電動(dòng)閥、第三電動(dòng)閥、第四電動(dòng)閥、第五電動(dòng)閥、第六電動(dòng)閥、第七電動(dòng)閥及第八電動(dòng)閥。
23、進(jìn)一步的，所述負(fù)荷計(jì)算模塊采用pid-mpc聯(lián)合控制策略，具體包括pid控制器及mpc控制器；
24、其中，所述pid控制器，用于根據(jù)采集的溫室內(nèi)的溫度及溫室內(nèi)的相對(duì)濕度，確定日光溫室供熱系統(tǒng)中第一次空氣混合時(shí)的室內(nèi)空氣混合占比；
25、所述mpc控制器，用于根據(jù)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的工作溫度、土壤-空氣換熱器子系統(tǒng)的出口溫度、日光溫室本體外的環(huán)境干球溫度、太陽光照強(qiáng)度及環(huán)境風(fēng)速，獲得日光溫室供熱系統(tǒng)中需要加熱的總風(fēng)量。
26、本專利技術(shù)還提供了一種日光溫室供熱系統(tǒng)的工作方法，所述日光溫室供熱系統(tǒng)包括五種工作模式，具體為：土壤-空氣本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)、土壤-空氣換熱子系統(tǒng)及電加熱器（14）；兩個(gè)所述太陽能換熱子系統(tǒng)分別位于所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)的兩端，用于利用太陽能對(duì)溫室外空氣進(jìn)行加熱，并將加熱后的熱空氣輸送至所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)中；所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)，包括土壤換熱管道（7）、兩根供風(fēng)干管（8）、送風(fēng)干管（11）及軸流風(fēng)機(jī)（13）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)所述太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，均采用太陽能蓄熱換熱裝置；其中，所述太陽能蓄熱換熱裝置，包括太陽能集熱器（1）、蓄熱換熱水池（4）及管束換熱器（5）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能蓄熱換熱裝置還包括供水管路（2）、回水管路（3）及潛水泵（6）；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)還包括溫室內(nèi)供風(fēng)管（9）、溫室外供風(fēng)管（10）及若干送風(fēng)支管（12）；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一電動(dòng)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制子系統(tǒng)；其中，所述控制子系統(tǒng)包括溫室信息采集模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊及負(fù)荷計(jì)算模塊；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)荷計(jì)算模塊采用PID-MPC聯(lián)合控制策略，具體包括PID控制器及MPC控制器；
8.如權(quán)利要求1-7所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述日光溫室供熱系統(tǒng)包括五種工作模式，具體為：土壤-空氣換熱供熱模式、單側(cè)蓄熱換熱供熱模式、土壤-空氣換熱供熱與太陽能蓄熱換熱聯(lián)合供熱模式、雙側(cè)蓄熱換熱供熱模式及電加熱供熱模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，根據(jù)供熱量比較結(jié)果，獲得所述日光溫室供熱系統(tǒng)的供熱模式選擇結(jié)果的過程，具體為：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述日光溫室本體（100）的夜間需求負(fù)荷，具體為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個(gè)太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)、土壤-空氣換熱子系統(tǒng)及電加熱器（14）；兩個(gè)所述太陽能換熱子系統(tǒng)分別位于所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)的兩端，用于利用太陽能對(duì)溫室外空氣進(jìn)行加熱，并將加熱后的熱空氣輸送至所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)中；所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)，包括土壤換熱管道（7）、兩根供風(fēng)干管（8）、送風(fēng)干管（11）及軸流風(fēng)機(jī)（13）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)所述太陽能蓄熱換熱子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，均采用太陽能蓄熱換熱裝置；其中，所述太陽能蓄熱換熱裝置，包括太陽能集熱器（1）、蓄熱換熱水池（4）及管束換熱器（5）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能蓄熱換熱裝置還包括供水管路（2）、回水管路（3）及潛水泵（6）；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述土壤-空氣換熱子系統(tǒng)還包括溫室內(nèi)供風(fēng)管（9）、溫室外供風(fēng)管（10）及若干送風(fēng)支管（12）；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種日光溫室供熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一電動(dòng)閥（19）、第二電...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齊迪，張昆侖，李昂，趙創(chuàng)要，李安桂，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安建筑科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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