用于温室大棚的太阳能供热系统论文和设计-刘心一

全文摘要

本实用新型涉及一种用于温室大棚的太阳能供热系统，属于太阳能供热技术领域。该系统由太阳能集热器、蓄热装置、集热循环泵、供热循环泵和布置在温室大棚内的至少一个散热设备组成。太阳能集热器包括：太阳能电池板；太阳能电池板安装在承载板上；承载板与水平面呈预设夹角倾斜固定在支撑板上；承载板上端连接支撑板，承载板底边通过底板与支撑板连接；支撑板固定在连接杆上；连接杆垂直于地面；连接杆底部连接旋转装置；旋转装置按照预设方式进行旋转；蓄热装置储存太阳能集热板得到的热量，通过循环泵输送到相关农业设施的散热设备处。解决了现有技术中供热系统污染、地域限制大以及危害大的问题。

主设计要求

1.一种用于温室大棚的供热系统，其特征在于，所述系统包括：太阳能集热器、蓄热装置、集热循环泵、供热循环泵和布置在所述温室大棚内的至少一个散热设备；所述太阳能集热器包括：太阳能电池板；所述太阳能电池板安装在承载板上；所述承载板与水平面呈预设夹角倾斜固定在支撑板上；所述承载板上端连接所述支撑板，所述承载板底边通过底板与所述支撑板连接；所述支撑板固定在连接杆上；所述连接杆垂直于地面；所述连接杆底部连接旋转装置；所述旋转装置按照预设方式进行旋转；所述蓄热装置包括：换热器、蓄热水箱；所述换热器一侧与所述太阳能集热器相连，组成集热回路；所述换热器另一侧与所述蓄热水箱相连，组成加热回路；所述蓄热水箱另一侧与所述散热设备相连，组成供热回路；所述太阳能集热器将太阳能转换为热能，所述热能加热存储在所述太阳能集热器中的第一介质，所述集热循环泵驱动所述第一介质在所述集热回路中循环流动，将所述热能从所述太阳能集热器输送到所述换热器内；所述换热器通过热量交换加热所述蓄热水箱内的第二介质；所述供热循环泵驱动所述第二介质在所述供热回路中循环流动，将热量从所述蓄热水箱传导至所述散热设备。

设计方案

1.一种用于温室大棚的供热系统，其特征在于，所述系统包括：太阳能集热器、蓄热装置、集热循环泵、供热循环泵和布置在所述温室大棚内的至少一个散热设备；

所述太阳能集热器包括：太阳能电池板；所述太阳能电池板安装在承载板上；所述承载板与水平面呈预设夹角倾斜固定在支撑板上；所述承载板上端连接所述支撑板，所述承载板底边通过底板与所述支撑板连接；所述支撑板固定在连接杆上；所述连接杆垂直于地面；所述连接杆底部连接旋转装置；所述旋转装置按照预设方式进行旋转；

所述蓄热装置包括：换热器、蓄热水箱；

所述换热器一侧与所述太阳能集热器相连，组成集热回路；

所述换热器另一侧与所述蓄热水箱相连，组成加热回路；

所述蓄热水箱另一侧与所述散热设备相连，组成供热回路；

所述太阳能集热器将太阳能转换为热能，所述热能加热存储在所述太阳能集热器中的第一介质，所述集热循环泵驱动所述第一介质在所述集热回路中循环流动，将所述热能从所述太阳能集热器输送到所述换热器内；所述换热器通过热量交换加热所述蓄热水箱内的第二介质；所述供热循环泵驱动所述第二介质在所述供热回路中循环流动，将热量从所述蓄热水箱传导至所述散热设备。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述蓄热水箱通过管道与所述散热设备相连。

3.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述蓄热水箱通过第一阀门连接地下水管；

所述第一阀门设置于所述蓄热水箱上。

4.根据权利要求2所述的供热系统，其特征在于，所述蓄热水箱与所述供热循环泵的连接管道处还设有第二阀门；所述第二阀门控制所述第二介质的流量。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的供热系统，其特征在于，所述系统还包括：处理芯片；所述处理芯片与所述集热回路、所述加热回路、所述供热回路分别相连。

6.根据权利要求5所述的供热系统，其特征在于，所述散热设备设有温度传感器，所述温度传感器与所述处理芯片相连，将实时检测到的温度值传送至所述处理芯片。

7.根据权利要求5所述的供热系统，其特征在于，所述系统还包括无线连接组件；所述无线连接组件与所述处理芯片相连；所述无线组件使得外部设备与所述处理芯片进行无线数据交互。

8.根据权利要求5所述的供热系统，其特征在于，所述系统还包括：加热装置；所述加热装置与所述蓄热装置相连；所述加热装置加热所述蓄热水箱内第二介质。

9.根据权利要求8所述的供热系统，其特征在于，所述系统还包括：蓄电池、太阳能电池板；所述蓄电池与所述太阳能电池板相连，所述蓄电池为所述加热装置提供电源。

10.根据权利要求9所述的供热系统，其特征在于，所述系统还包括：加湿装置；所述加湿装置设置于所述散热设备一侧；所述加湿装置与所述处理芯片相连；所述加湿装置与所述蓄电池相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能供热技术领域，具体涉及一种用于温室大棚的太阳能供热系统。

背景技术

作为农业大国，农业设施在我国具有举足轻重的作用，随着气候的大幅度变动，对农业设施的供热更加成为人们关注的重点。

目前，传统的农业设施的供暖热源是煤炭，煤炭在锅炉里通过燃烧给锅炉内的水加温，加热后的水通过循环泵进入温室大棚内的散热设备，通过末端散热设备将热量传输到大棚内部。随着科技的进步，农业设施的供暖方式也在改造升级换代，新增的热源有：天然气锅炉、燃油锅炉、电加热供暖、地源热泵供暖。

但是，传统煤炭锅炉对空气污染严重，目前许多地区限制对煤炭的使用；天然气锅炉、地源热泵受到地域限制；天然气锅炉、燃油锅炉的燃料都是属于易燃易爆物，锅炉房发生爆炸的危害比较大。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的供热系统污染、地域限制大以及危害大的问题，本实用新型提供了一种太阳能供热系统，其具有无污染、地域限制小以及危害小等特点。

本实用新型所采用的技术方案为：

一方面，一种用于温室大棚的供热系统，所述系统包括：太阳能集热器、蓄热装置、集热循环泵、供热循环泵和布置在所述温室大棚内的至少一个散热设备；

所述蓄热装置包括：换热器、蓄热水箱；

所述换热器一侧与所述太阳能集热器相连，组成集热回路；

所述换热器另一侧与所述蓄热水箱相连，组成加热回路；

所述蓄热水箱另一侧与所述散热设备相连，组成供热回路；

进一步可选地，所述蓄热水箱通过管道与所述散热设备相连。

进一步可选地，所述蓄热水箱通过第一阀门连接地下水管；

所述第一阀门设置于所述蓄热水箱上。

进一步可选地，所述蓄热水箱与所述供热循环泵的连接管道处还设有第二阀门；所述第二阀门控制所述第二介质的流量。

进一步可选地，所述系统还包括：处理芯片；所述处理芯片与所述集热回路、所述加热回路、所述供热回路分别相连。

进一步可选地，所述散热设备设有温度传感器，所述温度传感器与所述处理芯片相连，将实时检测到的温度值传送至所述处理芯片。

进一步可选地，所述系统还包括无线连接组件；所述无线连接组件与所述处理芯片相连；所述无线组件使得外部设备与所述处理芯片进行无线数据交互。

进一步可选地，所述系统还包括：加热装置；所述加热装置与所述蓄热装置相连；所述加热装置加热所述蓄热水箱内第二介质。

进一步可选地，所述系统还包括：蓄电池、太阳能电池板；所述蓄电池与所述太阳能电池板相连，所述蓄电池为所述加热装置提供电源。

进一步可选地，所述系统还包括：加湿装置；所述加湿装置设置于所述散热设备一侧；所述加湿装置与所述处理芯片相连；所述加湿装置与所述蓄电池相连。

本实用新型实施例提供的应用于温室大棚的太阳能供热系统，由太阳能集热器、蓄热装置、集热循环泵、供热循环泵和布置在温室大棚内的至少一个散热设备组成。蓄热装置储存太阳能集热板得到的热量，通过供热循环泵输送到相关农业设施使用端。具有不受地域限制、无污染、危害小等特点，解决了现有技术中供热系统污染、地域限制大以及危害大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于温室大棚的供热系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的太阳能集热器结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例提供太阳能集热器安装侧视图；

图4为本实用新型又一实施例提供的用于温室大棚的供热系统结构示意图。

图中11-太阳能集热器；12-蓄热装置；13-集热循环泵；14-供热循环泵；15-散热设备；121-换热器；122-蓄热水箱；112-太阳能电池板；113-承载板；114-支撑板；115-旋转盘；116-连接杆；117-底板；16-处理芯片；17-温度传感器；18-无线组件；19-加热装置；

A-集热回路；B-加热回路；C-供热回路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

为了对本实用新型的技术方案进行解释说明，本实用新型提供一实施例。图1为本实用新型实施例提供的用于温室大棚的供热系统结构示意图，参见图1，本实用新型实施例提供的用于温室大棚的供热系统包括：太阳能集热器11、蓄热装置12、集热循环泵13、供热循环泵14和布置在温室大棚内的至少一个散热设备15。

其中，蓄热装置12包括换热器121、蓄热水箱122。换热器121一侧与太阳能集热器11相连，组成集热回路A。换热器121另一侧与蓄热水箱122相连，组成加热回路B。蓄热水箱122另一侧与散热设备15相连，组成供热回路C。

具体地，太阳能集热器将太阳能转换为热能，热能加热存储在太阳能集热器中的第一介质，集热循环泵驱动第一介质在集热回路中循环流动，将热能从太阳能集热器输送到换热器内；换热器通过热量交换加热蓄热水箱内的第二介质；供热循环泵驱动第二介质在供热回路中循环流动，将热量从蓄热水箱传导至散热设备，散热设备完成了对预定环境的供热。同时，蓄热装置可以在晚上没有太阳的时候利用白天储存的热量向温室大棚散热。

例如，在对农业设施的温室大棚进行供热的过程中，为了节能环保，摒弃传统的煤炭供热方式，采用太阳能供热。在本实施例的太阳能供热系统中，太阳能集热器吸收来自外界的太阳能，将太阳能转换为热能，并利用热能加热存储在太阳能集热器中的第一介质，在集热循环泵的驱动下，使得被加热的第一介质在集热回路中循环流动，从而将热能从太阳能集热器中输送至换热器内。值得说明的是，此处的第一介质根据太阳能集热器与换热器之间的距离、流量进行设定，例如，设置第一介质为水。此处的水只是对第一介质的列举说明，并不是限定。

在加热回路B中，换热器通过热量交换，加热蓄热水箱内的第二介质。例如，此处的第二介质为水。在供热回路C中，供热循环泵驱动第二介质水在供热回路中流动，将热量从蓄热水箱传导至散热设备。散热设备在温度大棚中进行散热。蓄热水箱与散热设备通过管道连接。

例如，散热设备选用散热器，在温室大棚中，根据大棚的面积及密封性，选用合适规格的散热器，保证大棚中农业植物的温度要求。为了进一步确保农业温室大棚中植物的所需温度，还可以加设风机对农业温室大棚进行供热。

图2为本实用新型实施例提供的太阳能集热器结构示意图，图3为本实用新型又一实施例提供太阳能集热器安装侧视图。参见图2、图3，太阳能集热器包括：太阳能电池板112。太阳能电池板安装在承载板113上，承载板113与水平面呈预设夹角倾斜α固定在支撑板114上。承载板113上端连接有支撑板114，承载板113的底边通过底板117与支撑板114连接，支撑板114固定在连接杆116上。连接杆116垂直于地面，连接杆116底部连接旋转装置115。旋转装置115可以手动旋转，也可以按照预设的时间进行旋转。

例如，在农场中，为了满足种植的需要，设有多个温室大棚，占地面积较大。此时，为了提升集热效率，在大棚区域的合适空间，例如，多个大棚的中间位置或者大棚区域的周围安装本实施例的太阳能集热器。将太阳能板安装在承载板上，连接杆通过支撑板将承载板放置在空中。用户根据自身的需求，选择合适高度的连接杆。

在温室大棚供热系统的太阳能集热器中，将太阳能集热器设置于温室大棚露天棚顶上，设置承载板，用于承载太阳能电池板。太阳能电池板平铺在承载板上，为了确保太阳能电池板受到充足的阳光照射，设置承载板与水平面倾斜角度为α，承载板的上端连接支撑板。支撑板与水平面垂直，用于支撑承载板。例如，承载板的倾斜角度设置为40°，以此来满足太阳能电池板受到阳光照射的充分性。需要说明的是，此处的倾斜角度仅仅是举例，并不是限定。用户可根据当地的地域情况对其进行调整。支撑板与承载板的底边通过同一底板连接，支撑板、承载板和底板构成中空棱柱体。连接杆垂直于地面，上端连接支撑板，底部连接旋转装置。旋转装置通过带动连接杆转动从而使得承载板发生转动，提升承载板上太阳能集热板的集热速率。

例如，旋转装置为旋转盘，旋转内设有定时电机，电机根据用户的设定，在规定的时间按照预设的转速进行旋转，以使得太阳能板随着太阳的升落进行旋转，吸收充足的阳光。

参见图2、图3，为了提升集热效率，同一连接杆上可设置至少一个承载太阳能电池板的承载板，在集热需求较高的农场，可以设置一个或多个连接杆，在每个连接杆上设置多个承载板，节省了安装空间。

本实用新型实施例提供的应用于温室大棚的太阳能供热系统，蓄热装置储存太阳能集热板得到的热量，通过循环泵将热量输送到相关农业设施使用端。在太阳能集热中，本实施例通过设置太阳能集热器的倾角以及在集热器下设置旋转盘，使得太阳能集热器中的太阳能电池板受到充足的光照，具有不受地域限制、无污染、危害小等特点，解决了现有技术中供热系统污染、地域限制大以及危害大的问题。

图3为本实用新型又一实施例提供的用于温室大棚的供热系统结构示意图。

进一步地，蓄热水箱122通过第一阀门连接地下水管，第一阀门设置于蓄热水箱上。第一阀门用于在水箱中水分蒸发或泄露时，为水箱补充水量。

进一步地，蓄热水箱122与供热循环泵14的连接管道处设有第二阀门，第二阀门控制水的流量。在大棚温度过高或过低时，通过调整第二阀门的开合量，调节大棚温度。

进一步地，参见图3，为了提升用于大棚的太阳能供热系统的自动控制性能，本实施例的供热系统还设有处理芯片16。处理芯片与集热回路、加热回路、供热回路的分别电连接。

例如，采用单片机作为处理芯片，本实施例选用STM32系列单片机，尤其可采用STM32f103VET6单片机。STM32系列产品基于超低功耗的处理器内核，整合增强的技术和功能，该系列微控制器缩短了采用8位和16位微控制器的设备与采用32位微控制器的设备之间的性能差距，能够在经济型用户终端产品上实现先进且复杂的功能，其对环境的高度适应性，对条件的简洁要求性均符合本实施例中对控制器的要求，且其微小的体积更能够为其节省大部分的空间。同样，其他型号的产品也在本实施例的保护范围之内，在此不再进行一一列举说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中涉及的控制芯片，其具体实现原理、电路及所需元件均采用本领域技术人员所熟知的现有技术，对于该控制芯片功能的实现，本领域技术人员不需要付出创造性劳动，此处不再赘述。本实施例通过单片机按照设定的方式对个回路进行调节。解决了人工调节的不便性。

进一步地，本实施例的供热系统还设有温度传感器17，温度传感器与处理芯片相连接，将实时检测到的温度信息发送至处理芯片。

例如，本实施例选用pt100传感器来作为大棚内的温度采集传感器，此传感器的温度的采集范围可以在-200℃22850℃，湿度采集范围是0％2100％，可满足本实施例中的温度采集条件，其检测结果的精确性也能更好的保证其运行的效果。温度传感器将采集到的温度信息发送至单片机处理器，单品机处理器按照用户根据大棚内植物的生成需求所设定的温度范围，对系统进行调节，以使大棚的温度一直处于植物的生长需求内。需要强调的是本型号只是以举例形式进行说明，其他型号的传感器，采用的本实用新型的原理，均属于本实用新型的保护范围。

进一步地，参见图3，本实施例的供热系统还包括无线连接组件18，无线连接组件与处理芯片相连，使得外部设备与处理芯片进行数据交互。

例如，在本实施例中，通过无线组件，用户连接手机或电脑终端，使得用户可以通过手机或电脑控制大棚的温度信息，提升了系统控制的便捷性。

进一步地，参见图3，本实施例的供热系统还包括加热装置19，加热装置与蓄热装置相连，用于加热蓄热水箱中的水。例如，在阴雨连绵或飞雪不断的日子，太阳能供热无法满足大棚的日常需要，此时开启加热装置，对蓄热水箱进行加热，与太阳能供热形成互补，进一步提升了本实施例太阳能供热系统的实用性。

进一步地，本实施例的供热系统还设有蓄电池，蓄电池与太阳能电池板相连，使得太阳能电池板为蓄电池充电，蓄电池为加热装置提供电源。例如，在阳光充足的日子，开启蓄电池与太阳能电池板的连接，使得太阳能电池板为蓄电池充电，在阳光不足的时候，蓄电池可为加热装置提供电源。

进一步地，为了提升大棚内植物的生长条件指数，本实施例的太阳能系统还设有加湿装置，加湿装置设置在大棚中，与处理芯片相连，在大棚内需要加湿时，为大棚空气加湿。为了节约电量，加湿装置设置为与蓄电池连接。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

设计图

用于温室大棚的太阳能供热系统论文和设计

用于温室大棚的太阳能供热系统论文和设计-刘心一

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主设计要求

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