专利名称：一种能源生态大棚的设计方法
技术领域：
本发明涉及生态资源利用技术领域，尤其涉及一种能源生态大棚的设计方法技术 领域。
背景技术：
目前在蔬菜种植区和特种种植、养殖区内，都通过不同的材料、不同的结构建造了 很多不同的温室大棚，其主要目的是采集太阳热能并进行保温，构筑适合动、植物生长的 环境。这种温室大棚确实为菜农、果农增加了经济收入，也丰富了人们的物质生活。伴随着 科学技术的不断推广应用，“四位一体”大棚也相继得到使用。所谓“四位一体”大棚主要由 四个部分组成，即温室大棚、猪舍、厕所、沼气池。在整个“四位一体”大棚中，最主要的部分 就是温室了，这也是整个大棚中最重要的生产车间，。猪舍作为大棚中的另外一个主要组成 部分是用来养猪的，用它既满足大棚内沼气池的原料需求，同样沼渣又是喂猪的主要饲料。 “四位一体”大棚的建设确实为促进农业向高效农业、经济农业、生态农业方向发展起到了 积极的作用。但是，也存在如下不足之处其一是温室大棚的资源配置不完备，导致生物产 业链不能拉长，如沼渣只能用来喂猪，而不能在沼渣与猪之间通过增加中间生物拉长生物 链；其二是应当利用并形成循环经济的也没有发挥好其应有的作用；其三是与温室大棚相 配套的可利用的自然能源没有利用，如风能、太阳能等。因此，克服现有技术的不足，而提供 一种种植与养殖并举、生物链结构完整、能源与物流良性循环的能源生态大棚是本技术领 域的技术人员亟待解决的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种种植与养殖并举、 生物链结构完整、能提高自然资源利用、使能源与物流良性循环的能源生态大棚的设计方法。为解决上述的技术问题，本发明是实施如下技术方案的一种能源生态大棚的设 计方法，它包括设置温室大棚、猪舍、厕所和沼气池，其特殊之处是所述的温室大棚的一侧 地下设有一沼气池，沼气池的上方设一猪舍，猪舍的周边设有护栏，猪舍内设有一与沼气池 相通的入料口，温室蔬菜大棚内与猪舍护栏相接处从前至后依次设有蓄水池、蚯蚓池、与沼 气池相通的出料间；猪舍的护栏外侧设有人居工作房、厕所，温室大棚的上方设有太阳能热 水器、风力发电装置。为进一步解决上述的技术问题，上述所述的温室大棚的棚面设置有太阳能光伏发 电装置，并与能源生态大棚的供电系统相连接。上述所述的温室蔬菜大棚内安装设置有能通过燃烧沼气而产生热量的沼气炉，且 通过管道与沼气池的供气管道相连接。上述所述的温室大棚的前端设有接水槽，并通过管道与蓄水池内腔相通，达到储 备天然雨水，节省水资源。
上述所述的温室蔬菜大棚内还设置有通过沼气灯的点燃产生二氧化碳气体的沼 气灯，并通过管道与沼气池的供气管道相连接。上述所述的蚯蚓池用沼渣养殖蚯蚓，并用长大的蚯蚓制成蚯蚓粉作为养猪的高蛋 白精饲料，提高猪的瘦肉率和加快猪的出栏速度。上述所述猪舍与温室蔬菜大棚之间的护栏为砖混结构或钢混结构的墙体。本发明与现有技术相比具有如下突出的实质性特点和显著的进步其一是本发明 采用的技术方案是在“四位一体”大棚的基础上，增设蚯蚓池并通过养殖蚯蚓制成蚯蚓粉， 作为喂猪的高蛋白饲料，既提高了猪肉的品质和安全性，又加快了猪的出栏速度，使所养的 猪与普通饲养法提前15天出栏。与现有技术相比，既做到了种植与养殖并举，又做到了拉 长了生物链条，使生物链结构完整，进一步促进了能源生态大棚的经济效益和社会效益；其 二是本发明采用的技术方案是在温室蔬菜大棚内设置有沼气灯、沼气炉，并通过管道与沼 气池相通，用于大棚内取暖和释放二氧化碳气体，以促进棚内植物的生长。据初步统计燃 烧Im3沼气可以释放大约23000千焦的热量，如每天早晨燃烧加温3小时，可提高大棚温 度3 5°C每天早上6 8点点燃沼气灯，二氧化碳浓度可达到800PPM以上，较对照增加 600PPM以上，净光合速率增加3 5倍，产量提高30%以上。能源生态大棚可满足3 5 人一年的做饭照明取暖用能，可节省液化气和电费600余元。这与现有技术相比，明显提高 了能源的利用，使能源和物流得到合理配置，发挥出最佳的效果；其三是本发明所述的技术 方案中通过设置太阳能热水器、风力发电装置或太阳能光伏发电装置，做到了既充分利用 自然生态能源，节能降耗，又能用热水器的热水冲刷猪舍且流入沼气池中提高池内温度，保 证冬季沼气池的产气量，做到了自然资源的有效利用；其四是本发明所述的技术方案还在 大棚的前端设有由接水槽、管道和蓄水池构成的蓄水装置，既可以做到积蓄天然雨水用于 浇灌蔬菜和稀释沼液为蔬菜施肥，又做到节能且无污染，从而使本发明具有最大限度地发 挥和利用自然资源、生物质能、拉长生物链条，实现物能的互补，达到最大的经济、生态、和 社会效益。
图1为本发明的一种能源生态大棚的平面设计示意图。图2为本发明的一种能源生态大棚的系统循环示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明一种能源生态大棚设计方法的具体设计实施过程。实施例1 本发明实施例1的一种能源生态大棚(见图1)，它的设计具体方案是以现有的 “四位一体”温室大棚为载体，进行新的改进性设计。“四位一体”大棚主要由四个部分组 成，即温室蔬菜大棚1、猪舍2、厕所4、沼气池3。在这“四位一体”大棚中，最主要的部分就 是温室蔬菜大棚1 了，这是整个大棚中最重要的生产车间，所以，在构建时要严格按照如下 技术指标来建造，温室具体规格为长度50 70米，跨度7 8米，温室的实际栽培面积为 400 600平方米，高度为3 3. 3米，墙体厚度为1米，后坡的仰角一般以45度为宜，后 坡厚度为20 40厘米。猪舍2作为大棚中的另外一个主要组成部分，其建造规格为一般以20 30平方米为宜，一次可供饲养10 15头猪，以便于满足大棚内沼气池3的原料需 求，同时沼气池3的沼渣又是猪的主要饲料。为此，沼气池3要设计在猪舍2的下方，为达 到坚固、防渗漏的要求，应在砖混结构或钢混结构的基础上进行防渗漏处理，沼气池3的大 小规格应在8 10立方米，沼气池3在猪舍2内设有入料口 5，入料口 5在猪舍2内位于最 低平面上，以有利于冲刷猪舍2。猪舍2的周边上建筑有人居工作房7和厕所4，厕所4的 下水道经管道直通沼气池3。猪舍2的周边设有护栏，其中猪舍2紧靠蔬菜大棚1 一侧由前 至后的设计有蓄水池8、蚯蚓池9和沼渣出料间10，沼渣出料间10通过管道与沼气池3相 通，蓄水池8应设计10立方米的空间并通过管道与设计在大棚前端的接雨水槽6相通。温 室蔬菜大棚1的棚顶上安装有全天候使用的太阳能热水器11，并通过管道接通厕所4和猪 舍2的连接阀，以便满足工作人员的洗浴和冲刷猪舍的需要。温室蔬菜大棚1的墙体外侧 立地安装有一小额的风力发电装置12，以满足整个能源生态大棚的供电装置13的需要。以 上构成本发明实施例1的一种能源生态大棚的设计方案。实施例2:本发明实施例2的一种能源生态大棚(见图1)，它的设计具体方案是除如下部 分与实施例1不同外，其它部分与实施例1完全相同。其不同之处主要有一是能源生态大 棚的棚体框架结构的材料和性能都要好，使用寿命要长，大棚棚面安装有太阳能光伏发电 装置，且与大棚供电系统相连接；二是温室蔬菜大棚内设计安装有沼气灯、沼气炉，并通过 管道与沼气池3的管道相连通；三是蚯蚓池9专门用沼渣养殖蚯蚓，并用长大的蚯蚓制成蚯 蚓粉作为养猪的高蛋白精饲料，提高猪的瘦肉率和加快猪的出栏速度；四是猪舍2与蔬菜 大棚1之间的护栏为砌有砖混结构(也可为钢混结构)的坚固墙体。以上构成本发明实施 例2的一种能源生态大棚的设计方案。当本发明所述的能源生态大棚按照上述的设计方案施工完毕并正式投入生产使 用后，其能源生态大棚的系统循环主要有如下特点(见图幻能源生态大棚与普通冬暖日 光温室大棚不同，它不是一个单纯的养殖、种植的简单组合。其功能不单只是普通的大棚起 到的避雨挡风保温，而是把以日光温室、猪舍、沼气池、蓄水池、蚯蚓池、太阳能热水器、沼气 炉等设施连接形成了一个种植与养殖、产能与用能的联合体，是依据生态学、生物学、系统 工程学原理，将种植、养殖、能源、生态、生物有机结合的基础上，实现了产气、积肥同步，种 植、养殖并举，生物链结构完整，能源、物流良性循环的能源生态系统工程，任何一个因子的 变动都会影响到整个生物链的平衡，因此，能源生态大棚的建造、应用的目的应该是充分利 用自然资源、生物资源、生物质能源，并发挥其最大作用与功能，使人、植物、微生物、动物调 控和谐，达到能源生态的最佳状态与完美组合。其中主要技术效果和特点如下(1)本发明在“四位一体”大棚的基础上增设太阳能热水器，不仅可以解决冬季人， 畜、植物用热水的问题，更重要可在温度低的情况下利用热水冲刷猪舍，提高沼气发酵功 能，增加产气量30%以上。(2)能源生态大棚内加设蚯蚓池，利用沼渣养殖蚯蚓，蚯蚓是猪的高蛋白饲料添 加剂，添加蚯蚓等蛋白饲料喂猪，猪的生长加快、较普通饲养法提前15天出栏、瘦肉率达 86 %，较普通提高3 %，猪肉的品质和安全性明显提高。(3)能源生态大棚内加设蓄水池，蓄水池用来积蓄天然雨水和其他灌溉用水，利用 自然降雨灌溉蔬菜，节能且无污染。蓄水池除了积蓄灌溉水以外，还可以用来稀释沼液，因为沼液的浓度太高，容易灼伤蔬菜的叶片，所以必须用蓄水池的水稀释后方能使用。(4)能源生态大棚根据大棚所在地理位置和实际情况设风能发电机，解决大棚用 水、卷帘用电。特别是利用棚面安装太阳能光伏发电装置，大大地提高了自然资源的利用， 直接解决了大棚用电抽水、照明、卷帘。(5)能源生态大棚内加设沼气灯和沼气炉，利用在大棚内的沼气灯和沼气炉，解决 大棚内照明、增温和补充二氧化碳气体，促进蔬菜的生长。(6)通过发挥沼液的生物药能作用，防治大棚内的有害生物，减少农药的使用；利 用沼渣、沼液施肥，大棚蔬菜基本不用施用化肥，利用蚯蚓粉喂猪等措施，保证了大棚蔬菜 的猪肉能够生产出合格的无公害农副产品，使大棚内生产的农副产品价格提高25%以上。(7) 一个0. 8亩的能源生态大棚，比普通日光大棚产量增加15%左右，价格提高 25 %以上，节省成本1000元左右，一年比普通的日光温室大棚年增收2万元左右。
权利要求
1.一种能源生态大棚的设计方法，它包括设置温室大棚、猪舍、厕所和沼气池，其特征 是所述的温室大棚的一侧地下设有一沼气池，沼气池的上方设一猪舍，猪舍的周边设有护 栏，猪舍内设有一与沼气池相通的入料口，温室蔬菜大棚内与猪舍护栏相接处从前至后依 次设有蓄水池、蚯蚓池、与沼气池相通的出料间；猪舍的护栏外侧设有人居工作房、厕所，温 室大棚的上方设有太阳能热水器、风力发电装置。
2.根据权利要求1所述的能源生态大棚的设计方法，其特征是所述的温室大棚的棚面 设置有太阳能光伏发电装置，并与能源生态大棚的供电系统相连接。
3.根据权利要求1所述的能源生态大棚的设计方法，其特征是所述的温室蔬菜大棚内 设置有能通过燃烧沼气而产生热量的沼气炉，且通过管道与沼气池的供气管道相连接。
4.根据权利要求1所述的能源生态大棚的设计方法，其特征是所述的温室大棚的前端 设有接水槽，并通过管道与蓄水池内腔相通，达到储备天然雨水，节省水资源。
5.根据权利要求1或3所述的能源生态大棚的设计方法，其特征是所述的温室蔬菜大 棚内还设置有通过沼气灯的点燃产生二氧化碳气体的沼气灯，并通过管道与沼气池的供气 管道相连接。
6.根据权利要求1所述的能源生态大棚的设计方法，其特征是所述的蚯蚓池用沼渣养 殖蚯蚓，利用长大的蚯蚓制成蚯蚓粉作为养猪的高蛋白精饲料，提高猪的瘦肉率和加快猪 的出栏速度。
7.根据权利要求1所述的能源生态大棚的设计方法，其特征是所述的猪舍与温室蔬菜 大棚之间的护栏为砖混结构或钢混结构的墙体。
全文摘要
本发明公开了一种能源生态大棚的设计方法，属生态资源利用技术领域。本发明所述的技术方案是一种能源生态大棚的设计方法，它包括设置温室大棚、猪舍、厕所和沼气池，其特殊之处是所述的温室大棚的一侧地下设有一沼气池，沼气池的上方设一猪舍，猪舍的周边设有护栏，猪舍内设有一与沼气池相通的入料口，温室蔬菜大棚内与猪舍护栏相接处从前至后依次设有蓄水池、蚯蚓池、与沼气池相通的出料间；猪舍的护栏外侧设有人居工作房、厕所，温室大棚的上方设有太阳能热水器、风力发电装置。本发明与现有技术相比具有种植与养殖并举、生物链结构完整，能源、物流良性循环的能源生态系统，达到使人、植物、微生物、动物调控和谐，构成完美的组合。
文档编号E04D13/18GK102140856SQ20101058632
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者丁强, 于立芝, 俞守能, 刘世荣, 唐功举, 孙义东, 宋宁, 崔从光, 慕美财, 王德安, 王绍武, 袁灵恩, 邹积华, 马云飞 申请人:中国农业大学烟台研究院