一种用于日光温室加温的空气?土壤源热泵复合调控装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了属于园艺设备技术领域的一种用于日光温室加温的空气?土壤源热泵复合调控装置。所述装置包括空气源热泵蒸发器、节流装置、气液分离器、四通换向阀、压缩机、相变蓄热水箱、土壤源热泵蒸发器、地埋管换热器、冷凝器、循环水泵、自动补水式膨胀水箱、流量计、测量点和阀门。所述装置将空气源热泵和土壤源热泵有效结合，根据室外环境参数选择适宜的热泵运行模式，提高了空气能和地热能的利用效率；冷凝端采用外置式，实现冷凝器的串联运行模式，供热量可以自由调节。且设备简单、设计合理，具有良好的使用价值。
【专利说明】
一种用于日光温室加温的空气-土壤源热泵复合调控装置
技术领域
[0001]本实用新型属于园艺设备技术领域，具体涉及一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置。
【背景技术】
[0002]日光温室是我国独有的一种温室类型，以太阳能为主要能源，利用墙体和地下土壤的蓄热作用，白天吸收太阳辐射能量，夜间放热，为喜温蔬菜的生长提供适宜的小气候环境，使蔬菜越季生产成为可能，保障蔬菜的周年供应。它的出现及迅速发展极大缓解了我国北方冬季蔬菜的供需矛盾。日光温室一般无人工加热设备，靠白天积蓄太阳能来提高室内温度，受天气影响较大。在北方冬季的使用依然存在夜晚或阴雨雪时室内气温、地温偏低问题，致使作物生长迟缓，甚至出现冷冻冷害现象，严重影响蔬菜的品质和产量。调查发现，北方现有大部分温室冬季室内气温、地温仍难以达到喜温性瓜果蔬菜生产要求，只能满足一些耐寒、半耐寒类蔬菜的生长需求。
[0003]为保证温室作物的产量与品质，冬季需为日光温室配备加温设备或系统。目前常用传统加温方式如:热水加温、热风炉加温、蒸汽加温、电热器加温等，其采用的主要能源为燃煤、燃油、燃气以及电能等，耗费大量的不可再生化石燃料，且造成大量温室气体的排放，污染环境。此外，燃料价格也在不断上升，导致温室加温方式运行成本不断提高，冬季加温问题已成为日光温室发展的瓶颈。
[0004]空气源热栗的热源为空气，取之不尽，用之不竭；占地面积小，安装简便;采用冷媒环保无污染;制热效率高，通过消耗少部分电能即可实现能量的显著提升，经济实惠，得到大力推广和使用。但同时存在机组在冬季运行时制热效率不理想的问题，尤其在我国北方冬季较寒冷或室外空气较潮湿的地区。研究发现，当环境温度和相对湿度处在-5°C?5°C和65%以上时，空气源热栗室外换热器最易结霜，使得机组效率明显降低，需定期除霜，消耗部分能量。当室外温度低于_5°C时，空气源热栗就难于正常工作，需要用电或其他辅助热源对空气进行加热，机组性能系数大大降低。空气源热栗在寒冷北方地区的使用受到一定限制。
[0005]土壤源热栗换热器埋置于地下，无需除霜，同时由于土壤的蓄热特性，地表以下一定深度处的土壤相对于地表温度较高，因而土壤源热栗装置的COP较空气源热栗会更高，具有高效节能的特性。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置，采取的技术方案如下:
[0007]—种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置，所述装置包括空气源热栗蒸发器1、节流装置2、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、相变蓄热水箱9、土壤源热栗蒸发器10、地埋管换热器U、冷凝器、循环水栗、自动补水式膨胀水箱、流量计、测量点和阀门；
[0008]所述冷凝器包括第一冷凝器6和第二冷凝器18;
[0009]所述循环水栗包括第一循环水栗7和第二循环水栗14;
[0010]所述的自动补水式膨胀水箱包括第一自动补水式膨胀水箱8和第二自动补水式膨胀水箱15;
[0011 ] 所述的流量计包括第一流量计12和第二流量计16;
[0012]所述的测量点包括第一测量点13、第二测量点17、第三测量点19和第四测量点20;
[0013]所述的阀门包括第一阀门N1、第二阀门N2、第三阀门N3、第四阀门N4、第五阀门N5、第六阀门N6、第七阀门N7、第八阀门N8、第九阀门N9和第十阀门N10;
[0014]其中，空气源热栗蒸发器1、第八阀门NS、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第三阀门N3、节流装置2和第六阀门N6通过管道依次相连，构成含单板式换热器的空气源热栗系统；
[0015]空气源热栗蒸发器1、第八阀门NS、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第四阀门N4、第二冷凝器18、第五阀门N5、节流装置2和第六阀门N6通过管道依次相连，构成含双板式换热器的空气源热栗系统；
[0016]土壤源热栗蒸发器10、第九阀门N9、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第三阀门N3、节流装置2和第七阀门N7通过管道依次相连，构成含单板式换热器的土壤源热栗系统；
[0017]土壤源热栗蒸发器10、第九阀门N9、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第四阀门N4、第二冷凝器18、第五阀门N5、节流装置2和第七阀门N7通过管道依次相连，构成含双板式换热器的土壤源热栗系统；
[0018]第一冷凝器6、第一阀门N1、第一流量计12、第三测量点19、相变蓄热水箱9、第一测量点13、第一自动补水式膨胀水箱8、第一循环水栗7通过管道依次相连，构成含单板式换热器的冷凝端水循环系统；
[0019]第一冷凝器6、第二阀门N2、第二冷凝器18、第一流量计12、第三测量点19、相变蓄热水箱9、第一测量点13、第一自动补水式膨胀水箱8、第一循环水栗7通过管道依次相连，构成含双板式换热器的冷凝端水循环系统；
[0020]土壤源热栗蒸发器10、第四测量点20、第十阀门N10、第二循环水栗14、地埋管换热器11、第二自动补水式膨胀水箱15、第二流量计16和第二测量点17通过管道依次相连，构成土壤源热栗蒸发端水循环系统。
[0021 ]所述阀门为电磁阀，实现装置自动化运行。
[0022]所述相变蓄能水箱9的蓄热介质为潜热型功能热流体。
[0023]所述的潜热型功能热流体为，以石蜡为芯材，密胺树脂为壁材的微胶囊相变材料悬浮液。
[0024]所述压缩机5上设有视油压力表，实时观测压缩机5的工况。
[0025]所述测量点处设有T型热电偶，用于连接采集温度数据的数据采集仪。
[0026]所述冷凝器为板式换热器。
[0027]所述装置包括四种运行模式，分别为:空气源热栗-单板式换热器换热、空气源热栗-双板式换热器换热、土壤源热栗-单板式换热器换热、土壤源热栗-双板式换热器换热。
[0028]本实用新型的有益效果为:
[0029]1、所述装置将空气源热栗和土壤源热栗有效结合，根据室外环境参数选择适宜的热栗运行模式。将两种热源不同的热栗复合，共同调控日光温室热环境，充分利用可再生能源空气能和地热能，节约了温室加温成本，同时通过热栗实现能量的高效提升，保障温室采暖需求。当室外温度和湿度条件适宜时，运行空气源热栗，当遇到阴雨雪天气时，运行土壤源热栗。避免单一空气源热栗加温时机组制热效率低，温室采暖负荷达不到需求等问题，实现了温室全天候供温，保障作物生长处于适宜的温度环境下，具有一定的经济和环境效益。
[0030]2、所述装置的冷凝端采用外置式，即冷凝器和蓄热水箱分离，不占用其空间，实现冷凝器的串联运行模式，供热量可以自由调节；同时通过布置热电偶，采用数据采集仪进行温度数据的采集，最后用计算机将采集到的温度数据进行处理，可计算出冷凝端单板式换热器或双板式换热器换热运行模式下的机组性能指标，是一套能够实现数据采集-数据显示-数据处理的装置。
[0031]3、所述装置将相变材料应用于日光温室，提高了日光温室的蓄热保温性能，且设备简单、设计合理，可有效实现温室加温，符合节能环保要求，具有良好的使用价值。
【附图说明】
[0032]图1为一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置的结构示意图；
[0033]图2为所述装置的空气源热栗-单板式换热器换热运行模式示意图；
[0034]图3为所述装置的空气源热栗-双板式换热器换热运行模式示意图；
[0035]图4为所述装置的土壤源热栗-单板式换热器换热运行模式示意图；
[0036]图5为所述装置的土壤源热栗-双板式换热器换热运行模式示意图；
[0037]其中，1-空气源热栗蒸发器、2-节流装置、3-气液分离器、4-四通换向阀、5-压缩机、6-第一冷凝器、7-第一循环水栗、8-第一自动补水式膨胀水箱、9-相变蓄热水箱、10-土壤源热栗蒸发器、11-地埋管换热器、12-第一流量计、13-第一测量点、14-第二循环水栗、15-第二自动补水式膨胀水箱、16-第二流量计、17-第二测量点、18-第二冷凝器、19-第三测量点、20-第四测量点，N1-第一阀门、N2-第二阀门、N3-第三阀门、N4_第四阀门、N5_第五阀门、N6-第六阀门、N7-第七阀门、N8-第八阀门、N9-第九阀门、N10_第十阀门。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。
[0039]图1为一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置的结构示意图；所述装置包括空气源热栗蒸发器1、节流装置2、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、相变蓄热水箱9、土壤源热栗蒸发器10、地埋管换热器11、冷凝器、循环水栗、自动补水式膨胀水箱、流量计、测量点和阀门；
[0040]所述冷凝器包括第一冷凝器6和第二冷凝器18;
[0041 ]所述循环水栗包括第一循环水栗7和第二循环水栗14;
[0042]所述的自动补水式膨胀水箱包括第一自动补水式膨胀水箱8和第二自动补水式膨胀水箱15;
[0043]所述的流量计包括第一流量计12和第二流量计16;
[0044]所述的测量点包括第一测量点13、第二测量点17、第三测量点19和第四测量点20;
[0045]所述的阀门包括第一阀门N1、第二阀门N2、第三阀门N3、第四阀门N4、第五阀门N5、第六阀门N6、第七阀门N7、第八阀门N8、第九阀门N9和第十阀门N10;
[0046]其中，空气源热栗蒸发器1、第八阀门NS、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第三阀门N3、节流装置2和第六阀门N6通过管道依次相连，构成含单板式换热器的空气源热栗系统；
[0047]空气源热栗蒸发器1、第八阀门NS、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第四阀门N4、第二冷凝器18、第五阀门N5、节流装置2和第六阀门N6通过管道依次相连，构成含双板式换热器的空气源热栗系统；
[0048]土壤源热栗蒸发器10、第九阀门N9、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第三阀门N3、节流装置2和第七阀门N7通过管道依次相连，构成含单板式换热器的土壤源热栗系统；
[0049]土壤源热栗蒸发器10、第九阀门N9、气液分离器3、四通换向阀4、压缩机5、第一冷凝器6、第四阀门N4、第二冷凝器18、第五阀门N5、节流装置2和第七阀门N7通过管道依次相连，构成含双板式换热器的土壤源热栗系统；
[0050]第一冷凝器6、第一阀门N1、第一流量计12、第三测量点19、相变蓄热水箱9、第一测量点13、第一自动补水式膨胀水箱8、第一循环水栗7通过管道依次相连，构成含单板式换热器的冷凝端水循环系统；
[0051 ] 第一冷凝器6、第二阀门N2、第二冷凝器18、第一流量计12、第三测量点19、相变蓄热水箱9、第一测量点13、第一自动补水式膨胀水箱8、第一循环水栗7通过管道依次相连，构成含双板式换热器的冷凝端水循环系统；
[0052]土壤源热栗蒸发器10、第四测量点20、第十阀门N10、第二循环水栗14、地埋管换热器11、第二自动补水式膨胀水箱15、第二流量计16和第二测量点17通过管道依次相连，构成土壤源热栗蒸发端水循环系统。
[0053]所述阀门为电磁阀，实现装置自动化运行。
[0054]所述相变蓄能水箱9的蓄热介质为潜热型功能热流体。
[0055]所述的潜热型功能热流体为，以石蜡为芯材，密胺树脂为壁材的微胶囊相变材料悬浮液。
[0056]所述压缩机5上设有视油压力表，实时观测压缩机5的工况。
[0057]所述测量点处设有T型热电偶，用于连接采集温度数据的数据采集仪。
[0058]所述冷凝器为板式换热器。
[0059]所述装置包括四种运行模式，分别为:空气源热栗-单板式换热器换热、空气源热栗-双板式换热器换热、土壤源热栗-单板式换热器换热、土壤源热栗-双板式换热器换热。
[0060]实施例
[0061 ]实现所述装置四种运行模式的操作为:
[0062]打开第三阀门N3、第六阀门N6、第八阀门N8、第一阀门NI，其余关闭；同时打开第一循环水栗7，实现装置的空气源热栗-单板式换热器换热运行模式，如图2所示。
[0063]打开第六阀门N6、第八阀门NS、第四阀门N4、第五阀门N5、第二阀门N2，其余关闭；同时打开第一循环水栗7，实现装置的空气源热栗-双板式换热器换热运行模式，如图3所不O
[0064]打开第九阀门N9、第三阀门N3、第七阀门N7、第十阀门NIO、第一阀门NI，其余关闭；同时打开第一循环水栗7和第二循环水栗14，实现装置的土壤源热栗-单板式换热器换热运行模式，如图4所示。
[0065]打开第九阀门N9、第四阀门N4、第五阀门N5、第七阀门N7、第十阀门NI O、第二阀门N2，其余关闭；同时打开第一循环水栗7和第二循环水栗14，实现装置的土壤源热栗-双板式换热器换热运行模式，如图5所示。
[0066]本实施例中的测量点处设有铜-康铜T型热电偶，与采集温度数据的数据采集仪相连接。
【主权项】
1.一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置，其特征在于，所述装置包括空气源热栗蒸发器(I)、节流装置(2)、气液分离器(3)、四通换向阀(4)、压缩机(5)、相变蓄热水箱(9)、土壤源热栗蒸发器(10)、地埋管换热器(11)、冷凝器、循环水栗、自动补水式膨胀水箱、流量计、测量点和阀门； 所述冷凝器包括第一冷凝器(6)和第二冷凝器(18); 所述循环水栗包括第一循环水栗(7)和第二循环水栗(14); 所述的自动补水式膨胀水箱包括第一自动补水式膨胀水箱(8)和第二自动补水式膨胀水箱(15); 所述的流量计包括第一流量计(12)和第二流量计(16); 所述的测量点包括第一测量点(13)、第二测量点(17)、第三测量点(19)和第四测量点(20); 所述的阀门包括第一阀门(NI)、第二阀门(N2)、第三阀门(N3)、第四阀门(N4)、第五阀门(N5)、第六阀门(N6)、第七阀门(N7)、第八阀门(N8)、第九阀门(N9)和第十阀门(NlO); 其中，空气源热栗蒸发器(I)、第八阀门(NS)、气液分离器(3)、四通换向阀(4)、压缩机(5)、第一冷凝器(6)、第三阀门(N3)、节流装置(2)和第六阀门(N6)通过管道依次相连，构成含单板式换热器的空气源热栗系统； 空气源热栗蒸发器(I)、第八阀门(NS)、气液分离器(3)、四通换向阀(4)、压缩机(5)、第一冷凝器(6)、第四阀门(N4)、第二冷凝器(18)、第五阀门(N5)、节流装置(2)和第六阀门(N6)通过管道依次相连，构成含双板式换热器的空气源热栗系统； 土壤源热栗蒸发器(10)、第九阀门(N9)、气液分离器(3)、四通换向阀(4)、压缩机(5)、第一冷凝器(6)、第三阀门(N3)、节流装置(2)和第七阀门(N7)通过管道依次相连，构成含单板式换热器的土壤源热栗系统； 土壤源热栗蒸发器(10)、第九阀门(N9)、气液分离器(3)、四通换向阀(4)、压缩机(5)、第一冷凝器(6)、第四阀门(N4)、第二冷凝器(18)、第五阀门(N5)、节流装置(2)和第七阀门(N7)通过管道依次相连，构成含双板式换热器的土壤源热栗系统； 第一冷凝器(6)、第一阀门(NI)、第一流量计(12)、第三测量点(I9)、相变蓄热水箱(9)、第一测量点(13)、第一自动补水式膨胀水箱(8)、第一循环水栗(7)通过管道依次相连，构成含单板式换热器的冷凝端水循环系统； 第一冷凝器(6)、第二阀门(N2)、第二冷凝器(18)、第一流量计(12)、第三测量点(19)、相变蓄热水箱(9)、第一测量点(13)、第一自动补水式膨胀水箱(8)、第一循环水栗(7)通过管道依次相连，构成含双板式换热器的冷凝端水循环系统； 土壤源热栗蒸发器(10)、第四测量点(20)、第十阀门(NlO)、第二循环水栗(14)、地埋管换热器(11)、第二自动补水式膨胀水箱(15)、第二流量计(16)和第二测量点(17)通过管道依次相连，构成土壤源热栗蒸发端水循环系统。2.根据权利要求1所述的一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置，其特征在于，所述阀门为电磁阀。3.根据权利要求1所述的一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置，其特征在于，所述压缩机(5)上设有视油压力表。4.根据权利要求1所述的一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置，其特征在于，所述测量点处设有T型热电偶。5.根据权利要求1所述的一种用于日光温室加温的空气-土壤源热栗复合调控装置，其特征在于，所述冷凝器为板式换热器。
【文档编号】F25B40/00GK205718047SQ201620473332
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】王宇欣, 辛粉萍
【申请人】中国农业大学