专利名称：一种日光温室调温系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于复合节能技术的日光温室调温系统，主要由太阳能集热循环系统、双热源热泵系统及室内侧采暖循环系统组成。其属于太阳能联合热泵及地下蓄热技术的能源利用领域。另外，本系统针对西北地区的日光温室进行设计，因此其亦属于农业建筑及设施领域。
背景技术：
在现代农业的发展进程中，设施农业作为一种新的农业生产技术体系，对于转变农业增长方式、摆脱自然环境制约、实现农业跨越式发展具有重要的战略意义。然而，设施农业对能源的依赖已经成为制约行业发展的主要障碍。如日光温室冬季加温主要以传统的燃煤锅炉供热，其能耗很大。据统计，西北地区日光温室的能耗约占其运行总成本的 20-40%。此外，采用化石燃料(煤、油等)采暖还会产生大量的温室气体，对环境造成影响。西北地区农业发展是西部大开发的基础，也是支撑西北经济发展的主要支柱，因此开展西北地区日光温室的节能技术研究具有重要的意义和应用价值。传统的温室加温系统主要有热水加热、热风加热和电加热。热水加热系统由锅炉，供热管道和散热设备组成。因其初投资高，消耗不可再生能源，且对于燃油、燃煤的锅炉，其燃烧产物对环境产生一定的危害，在现代温室中的应用受到了一定的限制。热风加热系统因其保温性能差，一般用于温室的辅助加温或临时御寒。电加热采暖亦因其使用费用高和保温性能差，一般也只能用于温室的辅助加热和临时御寒(《加温系统及其设备在现代温室中的应用》)。现代温室加热系统朝着高效、节能、环保的方向发展。目前主要有温室地下蓄热加温系统、地源热泵系统、太阳能地热加温系统。(《加温系统及其设备在现代温室中的应用》)地源热泵系统具有系统运行、维护费用低，使用寿命长以及对环境友好等优点，但也存在不足之处其初投资比普通的商业与民用建筑空调高很多；夏季用于温室降温时该系统比湿帘、风机降温系统相比，耗能较大；地源热泵系统如果长时间满负荷运行，地下水或地埋管周围土壤温度短时间内难以恢复(《地源热泵技术在中国温室设施中的应用探讨》)。 太阳能地热加温系统分深层土壤埋管和浅层土壤埋管加温系统。浅层土壤埋管加温系统主要用来提供植物根部生长所需的热量，深层土壤埋管加温系统用来储存太阳能集热器收集到的热量，供冬、春季节或阴雨天使用(《主动式温室太阳能地下蓄热系统的研究》)。该系统具有加热效果显著、运行费用极低、操作简单等优势(《太阳能土壤加温系统在日光温室土壤加温中的应用效果研究》)，但是地下供暖排管的埋放深度和管间距受到温室内种植作物的条件制约，不能完全按温室的热负荷需要来设置(《温室太阳能供暖》)，当寒流侵袭， 室外温度急剧下降的情况下，该系统可能满足不了温室负荷变化的要求。温室地下蓄热加温系统由地下埋管和空气动力系统，此系统可将温室室内空气导入地下埋管中，并与埋管外侧的土壤进行换热。此系统提具有良好的降温与加温能力，能够明显提高苗床温度。但此法由于白天温室内的空气热量有限，难以提供足够的热量来加热土壤以供夜间使用《主动式太阳能集热/ 土壤蓄热塑料大棚增温系统及效果》。太阳能地下蓄热节能方法主要有地下水箱蓄热、地下埋管蓄热、蓄水层蓄热、砾石一水蓄热。其中地下水箱蓄热方式具有较大的热容和良好的蓄热/释热特性，是上述四种蓄热方式中最佳的一种，其利用可能性最为广阔(《跨季节蓄热太阳能集中供热技术》)。热泵技术也是近些年大力发展的节能技术，其优势在于利用少量的电能量，将低品位的热能提升为2-4倍数量的高品位热能，能量利用率非常高。将太阳能和热泵结合起来的太阳能热泵技术具备更为显著的节能优势，国外北欧、国内东北地区已经开始有应用太阳能热泵技术的日光温室。然而，我国西北部地区太阳能热泵在日光温室中的应用还未见报道，迫切需要提出一个适合我国西北部具体情况的先进的日光温室节能技术。
发明内容
基于上述背景下，本发明提出了一种太阳能地下蓄热联合热泵的节能型供能模式，即太阳能集热器+地下蓄热(水)+双热源热泵(空气源联合水源热泵)+地面、空间立体加热的复合节能技术。旨在设计出一种适合西北部地区日光温室的节能型调温系统， 为今后的太阳能热泵在日光温室中的广泛应用提供理论支持和应用示范。该系统具有冬季加热、夏季降温、全年调温的功能。利用太阳能集热器、地下蓄热水箱以及从蓄热水箱中取热的水源热泵将太阳能资源得到最大利用。通过地下蓄热技术， 尽可能降低传热温度、提高系统的效率、节约运行成本。其能效水平高于常规的锅炉、电加热、空调器等供能模式，可满足现代农业对温室的高标准要求。为了实现上述任务，本发明采取了如下技术方案基于复合节能技术的西北地区日光温室调温系统由三部分组成太阳能集热循环系统(I )，双热源热泵系统(II )，室内侧采暖循环系统(III)，控制系统(IV)。太阳能集热循环系统(I )包括太阳能集热器(1)，地下蓄热水箱(2)，潜水泵 (3)，电加热器(4)，通大气阀(5)，减压阀(6)，第一止回阀(7)，第一截止阀(8)、第二截止阀 (9)，第一电磁二通阀(10)，第一过滤器(11)。集热器供水管(Gl)，集热器回水管(G2)，排空管(G3)，补水管(G4)。太阳能集热器回水管(G2)最高处附近设通大气阀(5)和减压阀(6)，并在其露出地面的部分装有第一止回阀(7)，防止潜水泵(3)停止运行时，地下蓄热水箱(2)中的水倒流至太阳能集热器(1)。集热器供水管(Gl)露出地面的部分连接有排空管(G3)，两根管上分别装有第一截止阀(8)、第二截止阀(9)。在无需使用太阳能的季节或对水箱进行清扫时，可关闭第一截止阀(8)，打开阀第二截止阀(9)，将地下蓄热水箱(2)中的水由排空管 (G3)排出。连接至地下蓄热水箱(2)底部的补水管(G4)上装有第一过滤器(11)和第一电磁二通阀(10)。水进入补水管(G4)后，先经第一过滤器(11)，再经第一电磁二通阀(10) 而流入地下蓄热水箱(2)中。当检测到地下水箱(2)的液位低于设定值，则开启第一电磁二通阀(10)，经补水管(G4)向水箱补水。电加热器(4)位于第一供水管(G5)与地下蓄热水箱(2)接口处的下方。太阳能集热器(1)表面设光照强度传感器(XI)、第一温度传感器 (Tl)，水箱底部内壁设温度传感器第二温度传感器(T2)，底下蓄热水箱(2)内设液位传感器(Si)。光照强度传感器(Xl)、第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)分别将信号传给第二控制器(K2)，参考第二控制器(K2)内预先设定的值或关系式，实现对潜水泵(3)的启停控制。液位传感器(Si)将信号传给电磁阀(10)上的控制元件，其根据底下蓄热水箱 (2)的实际液位对电磁阀(10)进行启闭控制。双热源热泵系统(II )包括蓄热水箱侧水换热器(12)，空气换热器(13)，四通换向阀(14)，压缩机(15)，油分离器(16)，室内侧水换热器(17)，储液器(18)，干燥过滤器 (19)，视镜(20)，第一外置式热力膨胀阀(21)、第二外置式热力膨胀阀(22)、第三外置式热力膨胀阀(23)，循环泵(24)，第二电磁二通阀(25)、第三电磁二通阀(26)、第四电磁二通阀 (27)、第五电磁二通阀(28)、第六电磁二通阀(29)、第七电磁二通阀(30)、第八电磁二通阀 (31)、第九电磁二通阀(32)、第十电磁二通阀(33)、第i^一电磁二通阀(34)、第十二电磁二通阀(35)，第一电磁三通阀(36)、第二电磁三通阀(37)、第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀(39)，第二止回阀(40)、第三止回阀(41)、第四止回阀(42)、第五止回阀(43)、第六止回阀(44)、第七止回阀(45)、第八止回阀(46)、第九止回阀(47)，第四温度传感器(T4)、 第五温度传感器(T5)，第一外置式热力膨胀阀(21)、第二外置式热力膨胀阀(22)、第三外置式热力膨胀阀(23)，第一外置式热力膨胀阀感温包(50)、第二外置式热力膨胀阀感温包 (51)、第三外置式热力膨胀阀感温包(52)，第一供水管(G5)、第二供水管(G6)、第三供水管 (G7)，第一回水管(G8)、第二回水管(G9)、第三回水管(GlO)，第一制冷剂管(Zl)、第二制冷剂管(Z2)、第三制冷剂管(Z3)、第四制冷剂管(Z4)、第五制冷剂管(Z5)、第六制冷剂管 (Z6)、第七制冷剂管(Z7)、第八制冷剂管(Z8)、第九制冷剂管(Z9)、第十制冷剂管(ZlO)，三通混水管(G510)。第一供水管(G5)及第三回水管(GlO)在靠近地下蓄热水箱(2)侧分别装有第四电磁二通阀(27)、第五电磁二通阀(28)；第四电磁二通阀(27)下游依次装有第二电磁三通阀(37)和第四温度传感器(T4)。三通混水管(G510) —端与第二电磁三通阀(37)连接，另一端与第三回水管(GlO)连接。三通混水管(G510)上装有第九止回阀(47)，其作用是防止第一供水管(G5)中的流入第三回水管(GlO)中。第一供水管(G5)经第四温度传感器(T4) 后分为两个支路，即分别为第二供水管(G6)、第三供水管(G7)。第二供水管(G6)从其分支接口处至蓄热水箱侧水换热器(12)的水管接口处依次装有第三电磁二通阀(26)、循环水泵(24)。蓄热水箱侧水换热器(12)另一水管接口处连接第二回水管(G9)，其与第三回水管(GlO)形成直通路。第二回水管(G9)上装有第六电磁二通阀(29)、第四止回阀(42)。 第一供水管(G5)、第二供水管(G6)与第二回水管(G9)、第三回水管(GlO)构成一个循环回路。第三供水管(G7)从其与第一供水管(G5)的接口处至第四电磁三通阀(39) —端接口处的管路上依次装有第二电磁二通阀(25)、第二止回阀(40)。第二止回阀(40)在此处的作用为防止第三供水管(G7)的水倒流回第一供水管(G5)、第二供水管(G6)中。与第一供水管(G5)相对应的第一回水管(G8)的一端与第三电磁三通阀(38)连接，另一端与第二回水管(G9)连接，接口位于第二回水管(G9)与第三回水管(GlO)的连接处。第一回水管 (G8)上装有第六电磁二通阀(29)、第四止回阀(42)。第四止回阀(42)位于第六电磁二通阀(29)的上游，且靠近第二回水管(G9)。第一回水管(G8)上装有第六电磁二通阀(29)、 第四止回阀(42)。第四止回阀(42)位于第六电磁二通阀(29)的上游，且靠近第二回水管 (G9)。从蓄热水箱侧水换热器(12)的一端制冷剂接口至第一电磁三通阀(36)的第一制冷剂管(Zl)上依次装有第一外置式热力膨胀阀感温包(50)和第八止回阀(46)。从空气换热器(13)的一端制冷剂接口至第一电磁三通阀(36)的第二制冷剂管(Z2)上装有第二外置式热力膨胀阀感温包(51)。第一电磁三通阀(36)与四通换向阀(14)连接的一段管路为第三制冷剂管(Z3)。四通换向阀(14)与室内侧水换热器(17)所连接的一段管路为第四制冷剂管(Z4)。其上装有第三外置式热力膨胀阀感温包(52)。四通换向阀(14) 一个端口与压缩机(15)入口相连接，另一个端口与油分离器(16)的出口相连接。油分离器(16) 位于压缩机(15)的出口侧，与四通换向阀(14)、压缩机(15)组成循环通路。与蓄热水箱侧水换热器(12)的另一端制冷剂接口连接的第九制冷剂管(Z9)上装有第三外置式热力膨胀阀(23)、第八电磁二通阀(31)。第三外置式热力膨胀阀(23)位于靠近蓄热水箱侧水换热器(12)的一侧。从空气换热器(13)的另一端制冷剂接口出来的管路分成两个支路，分别为第七制冷剂管(Z7)、第十制冷剂管(ZlO)。第七制冷剂管(Z7)的另一端接于第九制冷剂管(Z9)上。第五止回阀(43)、第二外置式热力膨胀阀(22)和第九电磁二通阀(32)顺次安装于第七制冷剂管(Z7)上。第五止回阀(43)位于靠近空气换热器(13)的一侧。第十制冷剂管(ZlO)的另一端接于储液器(18)的顶部入口处。其上装有第十二电磁二通阀 (35)、第六止回阀(44)。第十二电磁二通阀(35)位于靠近空气换热器(13)的一侧。第八制冷剂管(Z8) —端置于储液器(18)的底部，另一端与第九制冷剂管(Z9)连接，组成一条通路。干燥过滤器(19)、视镜(20)安装于第八制冷剂管(Z8)上。干燥过滤器(19)位于靠近储液器(18)的一侧。从室内侧水换热器(17)的另一端制冷剂接口出来的管路分成两个支路，分别为第五制冷剂管(Z5)、第六制冷剂管(Z6)。第五制冷剂管(Z5)的另一端接于第八制冷剂管(Z8)上，接口位于第八制冷剂管(Z8)与第九制冷剂管(Z9)的连接处。第七止回阀(45)、第一外置式热力膨胀阀(21)和第十电磁二通阀(33)顺次安装于第五制冷剂管(Z5)上。第七止回阀(45)位于靠近室内侧水换热器(17)的一侧。第六制冷剂管(Z6) 的另一端接于第七制冷剂管(Z7)上，接口位于第六止回阀(44)与储液器(18)顶部出口处的一段管路上。其上装有第十一电磁二通阀(34)。第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀 (39)分别与室内侧水换热器(17)两端的水管接口通过第一管路(G23)、第二管路(G24)连接。室内侧采暖循环系统(III)包括一次循环泵(53)，二次循环泵(54)，第一风机盘管(55)、第二风机盘管(56)，第一分集水器(57)、第二分集水器(58)，膨胀罐(59)，过滤器 (60)，第十三电磁二通阀(61)、第十四电磁二通阀(62)、第十五电磁二通阀(63)、第十六电磁二通阀(64)、第十七电磁二通阀(65)、第十八电磁二通阀(66)、第十九电磁二通阀(67)， 第五电磁三通阀(68)、第六电磁三通阀(69)、第七电磁三通阀(70)、第八电磁三通阀(71)， 第一排气阀(72)、第二排气阀(73)，第一球阀(74)、第二球阀(75)，第十止回阀(76)。后墙辐射盘管(77)，土壤层辐射盘管(78)。风机盘管供水管(G12)，风机盘管回水管(Gll)，后墙辐射盘管供水管(G13)，后墙辐射盘管回水管(G14)，土壤层辐射盘管供水管(G18)，土壤层辐射盘管回水管(G19)，第四回水管(G16)、第五回水管(G17)、第六回水管(G20)，第四供水管(G15)、第五供水管(G21)，分流管(G22)。第四电磁三通阀(39)与第八电磁三通阀(71)连接的管路上装有温度传感器第五温度传感器(T5)。从第四电磁三通阀(39)到最远端第二风机盘管(56)进水口的第四供水管(G15)上依次装有一次循环泵(53)及第十八电磁二通阀(66)。沿一次循环泵(53)至第十八电磁二通阀(66)的一段管路上顺次接连有分流管道(G22)、风机盘管供水管(G12)、后墙辐射盘管供水管(G13)。分流管道(G22)另一端与第六回水管(G20)连接，接口位于第六回水管(G20)上所安装的膨胀管(59)及第十止回阀(76)之间。分流管道(G22)上安装有第十三电磁二通阀(61)。风机盘管供水管(G12)的另一端接至第一风机盘管(55)进水口。其靠近供水管第四供水管(G15)的管路上装有第十五电磁二通阀(63)。后墙辐射盘管供水管(G13)的另一端接至第一分集水器(57)的进水口。其上装有第十六电磁二通阀 (64)。第一分集水器(57)上装有第一排气阀(72)。后墙辐射盘管(77)只有一个回路。从最远端第二风机盘管(56)到第七电磁三通阀(70)之间的第四回水管(G16)上装有第十九电磁二通阀(67)、第六电磁三通阀(69)。第六电磁三通阀(69)安装于第二风机盘管(56) 的附近并与风机盘管供水管第四供水管(G15)连通。第十九电磁二通阀(67)与第七电磁三通阀(70)之间的管路上接有风机盘管回水管(Gll)、后墙辐射盘管回水管(G14)。风机盘管回水管(Gll)的另一端接至第一风机盘管(55)回水口。其上装有第五电磁三通阀(68)、 第十四电磁二通阀(62)。第五电磁三通阀(68)安装于第一风机盘管(55)的附近并与风机盘管供水管(G12)连通。第十四电磁二通阀(62)安装在靠近第四回水管(G16)的位置。 后墙辐射盘管回水管(G14)的另一端接至第一分集水器(57)的出水口。其上装有第十七电磁二通阀(65)。从第七电磁三通阀(70)至第二分集水器(58)进水口的土壤层辐射盘管供水管(G18)上依次装有二次循环泵(54)、第二球阀(75)。从第七电磁三通阀(70)至第三电磁三通阀(38)的第六回水管(G20)上依次装有第十止回阀(76)、膨胀罐(59)、第二过滤器(60)。土壤层辐射盘管回水管(G19) —端与第二分集水器(58)出水口相连接，另一端接至第六回水管(G20)上，接口位于第七电磁三通阀(70)和第十止回阀(76)之间。第二分集水器(58)上装有第二排气阀(73)。土壤层辐射盘管(78)共有三个回路。第五供水管 (G21) 一端与第八电磁三通阀(71)连接，另一端接至土壤层辐射盘管供水管(G18)上且位于第七电磁三通阀(70)与二次循环泵(54)之间。 控制系统(IV )分为两部分太阳能集热循环控制系统和室内温度控制系统。太阳能集热循环控制系统组成部件有第二控制器(K2)；第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)；光照强度传感器(Xl)；潜水泵(3)；通大气阀(5)。第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)及光照强度传感器(Xl)将检测到的信号传送给第二控制器(K2)。第二控制器(K2)根据检测到的X1、T2及(T1-T2)的值与设定值进行比较，对潜水泵⑶和通大气阀(5)进行联动启停(闭)操作。室内温度控制系统组成部件有控制器(Kl)；第四温度传感器(Τ4)、第五温度传感器(Τ5)、第六温度传感器(Al)、第七温度传感器(Α2)；第二电磁二通阀(25)、第三电磁二通阀(26)、第四电磁二通阀(27)、第五电磁二通阀(28)、第六电磁二通阀(29)、第七电磁二通阀(30)、第八电磁二通阀(31)、第九电磁二通阀(32)、第十电磁二通阀(33)、第i^一电磁二通阀(34)、第十二电磁二通阀(35)、第十三电磁二通阀(61)、 第十四电磁二通阀(62)、第十五电磁二通阀(63)、第十六电磁二通阀(64)、第十七电磁二通阀(65)、第十八电磁二通阀(66)、第十九电磁二通阀(67)；第一电磁三通阀(36)、第二电磁三通阀(37)、第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀(39)、第五电磁三通阀(68)、第六电磁三通阀(69)、第七电磁三通阀(70)、第八电磁三通阀(71)；循环水泵(24)、一次循环泵 (53)、二次循环泵(54)；第一风机盘管(55)、第二风机盘管(56)；电加热器(4)；空气换热器(13)；四通换向阀(14)；压缩机(15)。第四温度传感器(T4)、第五温度传感器(T5)、第
10六温度传感器(Al)、第七温度传感器(A2)分别检测地下蓄热水箱(2)侧的系统供水温度、 室内采暖侧的系统供水温度、室外空气温度(Al)、室内空气温度(A2)。第二控制器(K2)根据检测到的T4、T5、A1、A2的值对各阀门和设备进行控制调节。双热源热泵系统(II )和室内侧采暖循环系统(III)的运行状况由第一控制器 (Kl)进行集中控制。在第一供水管(G5)伸出地面的部分设第三温度传感器(T3)，用来检测底下蓄热水箱(2)出口水温。第六温度传感器(Al)、第七温度传感器(A2)、第三温度传感器(T3)、第四温度传感器(T4)、第五温度传感器(T5)分别将信号传送给第一控制器(Kl)， 通过第一控制器(Kl)内的设定程序对系统的运行进行自动控制。本发明与现有技术相比，具有以下几个优点(1)本发明将太阳能技术、双热源热泵技术、蓄热技术等先进的温室调温技术做了相应的整合，综合利用各技术的优点，开发了太阳能地下蓄热联合热泵技术。(2)本发明采用土壤层辐射换热、后墙辐射换热以及风机盘管送风等多种加热方式，实现了温室内全方位立体加热，并可以实现夏季降温，冬季加温，全年调温的功能，以满足对温度要求较高的植物生长的需求。(3)本发明具有灵活的运行方式，共设定了多种运行模式，通过控制系统可以根据天气情况和室内外温度变化实现灵活调节。
图1是本发明总体结构示意图2是本发明第一个实施案例结构示意图3是本发明第二个实施案例结构示意图4是本发明第三个实施案例结构示意图5是本发明第四个实施案例结构示意图6是本发明第五个实施案例结构示意图7是本发明第六个实施案例结构示意图8是本发明第七个实施案例结构示意图9是本发明第八个实施案例结构示意图。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。
具体实施例方式参见图1，为本发明的第一个实施案例。第一个实施案例的结构组成部分有太阳能集热器(1)，地下蓄热水箱(2)，潜水泵(3)，通大气阀(5)，减压阀(6)，第一止回阀(7)，第一截止阀(8)，第一电磁二通阀(10)， 第一过滤器(11)。集热器供水管(Gl)，集热器回水管(G2)。光照强度传感器(XI)、第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)，第二控制器(K2)。当时间为早上M时，光照强度传感器(Xl)开始检测太阳能集热器(1)表面的光照强度，并将信号传送给第二控制器(K2)。若连续N分钟内检测到光照强度Xl彡P值，则可判断为晴天。同时，第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)分别检测太阳能集热器(1) 表面温度和地下蓄热水箱(2)底部的水温，并将信号传送给第二控制器(K2)。若连续N分钟内检测到光照强度Xl彡P值并且当T1-T2彡R时，则第二控制器(K2)发出指令给潜水泵(3)，潜水泵(3)开始运行。当条件①时间为Ml时；②T1-T2 ^ S且在当天任一时刻起连续N分钟内检测到XKP值；③T2>60°C中的任一条件满足时则关闭潜水泵(3)并联动开启通大气阀(5)，让太阳能集热器(1)和集热器供水管(Gl)、集热器回水管(G2)中的水在重力作用下流回到地下蓄热水箱(2)中，起到地下蓄热水箱(2)防冻和太阳能集热器 (1)防过热的双重作用。实施案例1即为晴天工况下，太阳能集热器(1)收集太阳能并将热量储存于地下蓄热水箱(2)的过程。即水箱(2)中的水由潜水泵(3)经供水集热器供水管(Gl)送至太阳能集热器⑴中被加热后，再经回水管路集热器回水管(G2)回到地下蓄热水箱(2)中。 如此循环，地下蓄热水箱(2)中的水不断被加热，并将热量储存起来。参见图2，为本发明的第二个实施案例。第二个实施案例与第一个实施案例相同之处在于实施案例1中的系统继续运行，即太阳能集热器(1)继续加热地下蓄热水箱(2)中的水。不同之处在于，温室同时进行必要的自然或机械通风。若需进行机械通风时，只需打开室内第一风机盘管(55)、第二风机盘管(56)，无需再设置其它的风机设备。参见图3，为本发明的第三个实施案例。第三个实施案例中，太阳能集热器(1)停止加热地下蓄热水箱(2)中的水，温室亦停止自然或机械通风。日落后，温室日射得热量变为零，室外温度迅速降低，室内温度亦随之下降，此时，根据室内温度降低的幅度，启用土壤层辐射采暖，补充室内部分热量，维持植物根部正常生长的温度要求。实施案例3的结构组成部分有地下蓄热水箱(2) ；二次循环泵(54) ；土壤层辐射盘管(78)；第二电磁二通阀(25)、第四电磁二通阀(27)、第五电磁二通阀(28)、第六电磁二通阀(29)；第二电磁三通阀(37)、第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀(39)；第一球阀 (74)、第二球阀(75)；第二止回阀(40)、第三止回阀(42)、第十止回阀(76)；膨胀管(59)； 第二过滤器(60)；第三温度传感器(T3)、第四温度传感器(T4)、第五温度传感器(T5)、第七温度传感器(A2)；第一控制器(Kl)；第一供水管(G5)、第三供水管(G7)、第四供水管 (G15)、第五供水管(G21)、土壤层辐射盘管供水管(G18) ；土壤层辐射盘管回水管(G19)、第六回水管(G20)、第一回水管(G8)、第三回水管(GlO)。其中，第二电磁三通阀(37)的各通路均打开，其开度大小可根据水温的高低进行调节。第三电磁三通阀(38)只开启土壤层辐射盘管回水管(G19)，、第一回水管(G8)、第三回水管(GlO)侧通路，第四电磁三通阀(39) 只开启第三供水管(G7)、第四供水管(G15)侧通路。第三温度传感器(T3)、第七温度传感器(A2)将检测到的室内空气温度值A2及水箱出水的温度值传给第一控制器(Kl)，其根据内部设定的程序打开实施案例3中的各个阀门及二次循环泵(54)，使地下蓄热水箱(2)中的热水依次流经第一供水管(G5)、第三供水管(G7)、第四供水管(G15)、第五供水管(G21)流入土壤层辐射盘管(78)中释放热量后，再经土壤层辐射盘管回水管(G19)、第六回水管(G20)、第一回水管(G8)、第三回水管(GlO)流回地下蓄热水箱(2)中。参见图4，为本发明的第四个实施案例。第四个实施案例是在第三个实施案例的基础上增开了后强辐射采暖。此时，室外温度进一步降低，温室散热损失增加，土壤层辐射采暖已满足不了温室采暖的需求，开启后墙辐射采暖来补充部分热量。实施案例4与实施案例3的不同之处在于实施案例4中增开了第十三电磁二通阀(61)、第十六电磁二通阀(64)、第十七电磁二通阀(65)，第七电磁三通阀(70)，一次循环泵(53)，第一分集水器(57)，第一排气阀(72)，后墙辐射盘管(77)。关闭了通路第五供水管(G21)。此时，地下蓄热水箱(2)中的热水在流至第八电磁三通阀(71)处，不再流经管路第五供水管(G21)，而是沿第四供水管(G15)，由一次循环泵(53)增压后，经后墙辐射盘管供水管(G13)流入第一分集水器(57)的分水器，并经分水器分流后，沿各个环路在后墙辐射采暖盘管(77)中进行散热。第七电磁三通阀(70)根据土壤层辐射盘管供水管(G18)侧的水温高低而调节风机盘管回水管(Gll)及第七回水管(G17)两侧的阀门开度大小。待水温满足要求后，经土壤层辐射盘管供水管(G18)、二次循环泵(54)及第二分集水器(58)的分水器流至土壤层辐射采暖盘管(78)中散热，之后经第二分集水器(58)的回水器及土壤层辐射盘管回水管(G19)，第六回水管(G20)、第一回水管(G8)、第三回水管(GlO)流回地下蓄热水箱(2)中。参见图5，为本发明的第五个实施案例。第五个实施案例是在第四个实施案例的基础上增开了风机盘管采暖。实施案例5与实施案例4的不同之处在于实施案例5中增开了第十四电磁二通阀(62)、第十五电磁二通阀(63)、第十八电磁二通阀(66)、第十九电磁二通阀(67)，第五电磁三通阀(68)、第六电磁三通阀(69)，第一风机盘管(55)、第二风机盘管(56)。打开了风机盘管回水管(Gll)、风机盘管供水管(G12)、第四供水管(G15)、第四回水管(G16)的全部通路。此时，地下蓄热水箱(2)中的热水经一次循环泵(53)增压后，需分流至风机盘管回水管(Gll)、后墙辐射盘管供水管(G13)、第四供水管(G15)中，分别经第一风机盘管 (55)、后墙辐射盘管(77)、第二风机盘管(56)散热后，沿风机盘管供水管(G12)、后墙辐射盘管回水管(G14)、第四回水管(G16)流至第七电磁三通阀(70)。之后的过程与实施案例 4中的完全相同。参见图6，为本发明的第六个实施案例。第六个实施案例与第五个实施案例的不同之处在于第二电磁二通阀(25)、第六电磁二通阀(29)关闭，第三电磁二通阀(26)、第七电磁二通阀(30)开启，循环水泵(24)) 开启，关闭了第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀(39)在第一回水管(G8)、第三供水管 (G7)侧的通路，打开了第一管路(G23)、第二管路(G24)侧的通路。关闭了第二电磁三通阀 (37)在三通混水管(G510)侧的通路。水源热泵系统开始运行。此时，地下蓄热水箱(2)中的水依次流经第一供水管(G5)、第二供水管(G6)进入蓄热水箱侧水换热器(12)中，与水换热器(12)中的制冷剂换热后，沿回水管路(G5)、第二供水管(G6)流回地下蓄热水箱(2)中。水换热器(12)在此起蒸发器的作用。水源热泵系统中的制冷剂经水换热器(12)吸收热量后，沿第一制冷剂管(Zl)、第二制冷剂管(Z2)，流经四通换向阀(14)、压缩机(15)、油分离器(16)，再经室内侧换热器(17)与其中的冷却水交换热量后，通过第六制冷剂管(Z6)进入气液分离器(18)中，其液体部分经第八制冷剂管(Z8)、第九制冷剂管(Z9)及第三外置式热力膨胀阀(23)后再流回蓄热水箱侧水换热器 (12)中。制冷剂如此循环，并不断加热室内侧采暖循环系统(III)中的水，提供温室采暖所需的热量。室内侧采暖循环系统(III)的运行方式与实施例5中的相同。参见图7，为本发明的第七个实施案例。第七个实施案例与第六个实施案例的不同之处在于水源热泵停止运行，启用空气源热泵。此时，地下蓄热水箱侧的第一供水管(G5)及第三回水管(GlO)均关闭。制冷剂循环回路上的第一电磁三通阀电磁阀(36)关闭第一制冷剂管(Zl)侧通路。第八电磁二通阀(31)亦关闭。从气液分离器(18)中出来的液体部分经第八制冷剂管(Z8)、第十制冷剂管(ZlO)及第二外置式热力膨胀阀(22)后流回空气换热器(13)中，待其在换热器(13)内与空气进行换热后，沿第二制冷剂管(Z2)、第三制冷剂管(Z3)流至四通换向阀(14)、压缩机(15)、油分离器(16)等设备，其余的过程均与实施案例6相同。此时，空气换热器(13) 做蒸发器用，室内侧水换热器(17)做冷凝器用。参见图8，为本发明的第八个实施案例。第八个实施案例与第六个实施案例的唯一不同之处在于开启电加热器(4)加热地下蓄热水箱(2)中的水。其余的过程均与实施案例6相同。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求
1.一种日光温室调温系统，其特征在于所述系统由太阳能集热循环系统(I )、双热源热泵系统(II )、室内侧采暖循环系统(III)和控制系统(IV )组成。
2 如权利要求1所述一种日光温室调温系统，其特征在于所述太阳能集热循环系统 (I )包括太阳能集热器(1)、地下蓄热水箱(2)、潜水泵(3)、电加热器(4)、通大气阀(5)、 减压阀(6)、第一止回阀(7)、第一截止阀(8)、第二截止阀(9)、第一电磁二通阀(10)、第一过滤器(11)、集热器供水管(Gl)、集热器回水管(G2)、排空管(G3)、补水管(G4)；所述集热器回水管(G2)最高处附近设通大气阀(5)和减压阀(6)、并在其露出地面的部分装有第一止回阀(7)，防止潜水泵(3)停止运行时、地下蓄热水箱(2)中的水倒流至太阳能集热器(1)；集热器供水管(Gl)露出地面的部分连接有排空管(G3)、两根管上分别装有第一截止阀(8)和第二截止阀(9)；连接至地下蓄热水箱(2)底部的补水管(G4)上装有第一过滤器(11)和第一电磁二通阀(10)；水进入补水管(G4)后，先经第一过滤器(11)、再经第一电磁二通阀(10)而流入地下蓄热水箱(2)中；当检测到地下水箱(2)的液位低于设定值，则开启第一电磁二通阀(10)、经补水管(G4)向水箱补水；电加热器(4)位于第一供水管(G5)与地下蓄热水箱(2)接口处的下方；太阳能集热器(1)表面设光照强度传感器 (XI)、第一温度传感器(Tl)、水箱底部内壁设第二温度传感器(T2)、底下蓄热水箱(2)内设液位传感器(Si)；光照强度传感器(XI)、第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)分别将信号传给第二控制器(K2)、参考第二控制器(K2)内预先设定的值或关系式、实现对潜水泵(3)的启停控制；液位传感器(Si)将信号传给电磁阀(10)上的控制元件、其根据底下蓄热水箱(2)的实际液位对电磁阀(10)进行启闭控制。
3.如权利要求1所述一种日光温室调温系统，其特征在于所述双热源热泵系统(II) 包括蓄热水箱侧水换热器(12)，空气换热器(13)，四通换向阀(14)，压缩机(15)，油分离器(16)，室内侧水换热器(17)，储液器(18)，干燥过滤器(19)，视镜(20)，第一外置式热力膨胀阀(21)、第二外置式热力膨胀阀(22)、第三外置式热力膨胀阀(23)，循环泵(24)，第二电磁二通阀(25)、第三电磁二通阀(26)、第四电磁二通阀(27)、第五电磁二通阀(28)、第六电磁二通阀(29)、第七电磁二通阀(30)、第八电磁二通阀(31)、第九电磁二通阀(32)、第十电磁二通阀(33)、第i^一电磁二通阀(34)、第十二电磁二通阀(35)，第一电磁三通阀(36)、 第二电磁三通阀(37)、第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀(39)，第二止回阀(40)、第三止回阀(41)、第四止回阀(42)、第五止回阀(43)、第六止回阀(44)、第七止回阀(45)、第八止回阀(46)、第九止回阀(47)，第四温度传感器(T4)、第五温度传感器(T5)，第一外置式热力膨胀阀(21)、第二外置式热力膨胀阀(22)、第三外置式热力膨胀阀(23)第一外置式热力膨胀阀感温包(50)、第二外置式热力膨胀阀感温包(51)、第三外置式热力膨胀阀感温包 (52)；第一供水管(G5)、第二供水管(G6)、第三供水管(G7)；第一回水管(G8)、第二回水管 (G9)、第三回水管(GlO)；第一制冷剂管(Zl)、第二制冷剂管(Z2)、第三制冷剂管(Z3)、第四制冷剂管(Z4)、第五制冷剂管(Z5)、第六制冷剂管(Z6)、第七制冷剂管(Z7)、第八制冷剂管 (Z8)、第九制冷剂管(Z9)、第十制冷剂管(ZlO)；三通混水管(G510)；第一供水管(G5)及第三回水管(GlO)在靠近地下蓄热水箱(2)侧分别装有第四电磁二通阀(27)、第五电磁二通阀(28)；第四电磁二通阀(27)下游依次装有第二电磁三通阀 (37)和第四温度传感器(T4)；三通混水管(G510) —端与第二电磁三通阀(37)连接、另一端与第三回水管(GlO)连接；三通混水管(G510)上装有第九止回阀(47)、其作用是防止第一供水管(G5)中的水流入第三回水管(GlO)中；第一供水管(G5)经第四温度传感器(T4) 后分为两个支路、即分别为第二供水管(G6)、第三供水管(G7)；第二供水管(G6)从其分支接口处至蓄热水箱侧水换热器(12)的水管接口处依次装有第三电磁二通阀(26)、循环水泵(24)；蓄热水箱侧水换热器(12)另一水管接口处连接第二回水管(G9)、其与第三回水管 (GlO)形成直通路；第二回水管(G9)上装有第六电磁二通阀(29)、第四止回阀(42)；第一供水管(G5)、第二供水管(G6)与第二回水管(G9)、第三回水管(GlO)构成一个循环回路; 第三供水管(G7)从其与第一供水管(G5)的接口处至第四电磁三通阀(39) —端接口处的管路上依次装有第二电磁二通阀(25)、第二止回阀(40)；第二止回阀(40)在此处的作用为防止第三供水管(G7)的水倒流回第一供水管(G5)、第二供水管(G6)中；与第一供水管 (G5)相对应的第一回水管(G8)的一端与第三电磁三通阀(38)连接、另一端与第二回水管 (G9)连接、接口位于第二回水管(G9)与第三回水管(GlO)的连接处；第一回水管(G8)上装有第六电磁二通阀(29)、第四止回阀(42)；第四止回阀(42)位于第六电磁二通阀(29) 的上游、且靠近第二回水管(G9)；第一回水管(G8)上装有第六电磁二通阀(29)、第四止回阀(42)；第四止回阀(42)位于第六电磁二通阀(29)的上游、且靠近第二回水管(G9)；从蓄热水箱侧水换热器(12)的一端制冷剂接口至第一电磁三通阀(36)的第一制冷剂管(Zl)上依次装有第一外置式热力膨胀阀感温包(50)和第八止回阀(46)；从空气换热器 (13)的一端制冷剂接口至第一电磁三通阀(36)的第二制冷剂管(Z2)上装有第二外置式热力膨胀阀感温包(51)；第一电磁三通阀(36)与四通换向阀(14)连接的一段管路为第三制冷剂管(Z3)；四通换向阀(14)与室内侧水换热器(17)所连接的一段管路为第四制冷剂管(Z4)；其上装有第三外置式热力膨胀阀感温包(52)；四通换向阀(14) 一个端口与压缩机(15)入口相连接、另一个端口与油分离器(16)的出口相连接；油分离器(16)位于压缩机(15)的出口侧、与四通换向阀(14)、压缩机(15)组成循环通路；与蓄热水箱侧水换热器 (12)的另一端制冷剂接口连接的第九制冷剂管(Z9)上装有第三外置式热力膨胀阀(23)、 第七电磁二通阀(31)；第三外置式热力膨胀阀(23)位于靠近蓄热水箱侧水换热器(12)的一侧；从空气换热器(13)的另一端制冷剂接口出来的管路分成两个支路、分别为第七制冷剂管(Z7)、第十制冷剂管(ZlO)；第七制冷剂管(Z7)的另一端接于第九制冷剂管(Z9)上； 第五止回阀(43)、第二外置式热力膨胀阀(22)和第九电磁二通阀(32)顺次安装于第七制冷剂管(Z7)上；第五止回阀(43)位于靠近空气换热器(13)的一侧；第十制冷剂管(ZlO) 的另一端接于储液器(18)的顶部入口处；其上装有第十二电磁二通阀(35)、第六止回阀(44)；第十二电磁二通阀(35)位于靠近空气换热器(13)的一侧；第八制冷剂管(Z8)— 端置于储液器(18)的底部、另一端与第九制冷剂管(Z9)连接、组成一条通路；干燥过滤器 (19)、视镜(20)安装于第八制冷剂管(Z8)上；干燥过滤器(19)位于靠近储液器(18)的一侧；从室内侧水换热器(17)的另一端制冷剂接口出来的管路分成两个支路、分别为第五制冷剂管(Z5)、第六制冷剂管(Z6)；第五制冷剂管(Z5)的另一端接于第八制冷剂管(Z8)上、 接口位于第八制冷剂管(Z8)与第九制冷剂管(Z9)的连接处；第七止回阀(45)、第一外置式热力膨胀阀(21)和第十电磁二通阀(33)顺次安装于第五制冷剂管(Z5)上；第七止回阀(45)位于靠近室内侧水换热器(17)的一侧；第六制冷剂管(Z6)的另一端接于第七制冷剂管(Z7)上、接口位于第六止回阀(44)与储液器(18)顶部出口处的一段管路上；其上装有第十一电磁二通阀(34)；第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀(39)分别与室内侧水换热器(17)两端的水管接口通过第一管路(G23)、第二管路(G24)连接。
4.如权利要求1所述一种日光温室调温系统，其特征在于所述室内侧采暖循环系统 (III)包括一次循环泵(53)、二次循环泵(54)、第一风机盘管(55)、第二风机盘管(56)、 第一分集水器(57)、第二分集水器(58)、膨胀罐(59)、第二过滤器(60)、第十三电磁二通阀 (61)、第十四电磁二通阀(62)、第十五电磁二通阀(63)、第十六电磁二通阀(64)、第十七电磁二通阀(65)、第十八电磁二通阀(66)、第十九电磁二通阀(67)、第五电磁三通阀(68)、第六电磁三通阀(69)、第七电磁三通阀(70)、第八电磁三通阀(71)、第一排气阀(72)、第二排气阀(73)、第一球阀(74)、第二球阀(75)、第十止回阀(76)；后墙辐射盘管(77)、土壤层辐射盘管(78)；风机盘管供水管(G12)、风机盘管回水管(Gll)、后墙辐射盘管供水管(G13)、 后墙辐射盘管回水管(G14)、土壤层辐射盘管供水管(G18)，土壤层辐射盘管回水管(G19)、 第四回水管(G16)、第五回水管(G17)、第六回水管(G20)、第四供水管(G15)、第五供水管 (G21)、分流管(G22)；第四电磁三通阀(39)与第八电磁三通阀(71)连接的管路上装有第五温度传感器 (T5)；从第四电磁三通阀(39)到最远端第二风机盘管(56)进水口的管路(G15)上依次装有一次循环泵(53)及第十八电磁二通阀(66)；沿一次循环泵(53)至第十八电磁二通阀 (66)的一段管路上顺次接连有分流管(G22)、风机盘管供水管(G12)、后墙辐射盘管供水管 (G13)；分流管道(G22)另一端与第六回水管(G20)连接、接口位于第六回水管(G20)上所安装的膨胀管(59)及第十止回阀(76)之间；分流管道(G22)上安装有第十三电磁二通阀 (61)；风机盘管供水管(G12)的另一端接至第一风机盘管(55)进水口 ；其靠近第四供水管 (G15)的管路上装有第十五电磁二通阀(63)；后墙辐射盘管供水管(G13)的另一端接至第一分集水器(57)的进水口 ；其上装有第十六电磁二通阀(64)；第一分集水器(57)上装有第一排气阀(72)；后墙辐射盘管(77)只有一个回路；从最远端第二风机盘管(56)到第七电磁三通阀(70)之间的第四回水管(G16)上装有第十九电磁二通阀(67)、第六电磁三通阀(69)；第六电磁三通阀(69)安装于第二风机盘管(56)的附近并与第四供水管(G15)连通； 第十九电磁二通阀(67)与第七电磁三通阀(70)之间的管路上接有风机盘管回水管(Gll)、 后墙辐射盘管回水管(G14)；风机盘管回水管(Gll)的另一端接至第一风机盘管(55)回水口 ；其上装有第五电磁三通阀(68)、第十四电磁二通阀(62)；第五电磁三通阀(68)安装于第一风机盘管(55)的附近并与风机盘管供水管(G12)连通；第十四电磁二通阀(62)安装在靠近第四回水管(G16)的位置；后墙辐射盘管回水管(G14)的另一端接至第一分集水器 (57)的出水口 ；其上装有第十七电磁二通阀(65)；从第七电磁三通阀(70)至第二分集水器(58)进水口的管路(G18)上依次装有二次循环泵(54)、第二球阀(75)；从第七电磁三通阀(70)至第三电磁三通阀(38)的管路(G20)上依次装有第十止回阀(76)、膨胀罐(59)、 第二过滤器(60) ；土壤层辐射盘管回水管(G19) —端与第二分集水器(58)出水口相连接、 另一端接至回水管(G20)上、接口位于第七电磁三通阀(70)和第十止回阀(76)之间；第二分集水器(58)上装有第二排气阀(73) ；土壤层辐射盘管(78)共有三个回路；第五供水管 (G21) 一端与第八电磁三通阀(71)连接、另一端接至管路(G18)上且位于第七电磁三通阀(70)与二次循环泵(54)之间；
5.如权利要求1所述一种日光温室调温系统，其特征在于所述控制系统(IV)分为两部分太阳能集热循环控制系统和室内温度控制系统；太阳能集热循环控制系统组成部件有第二控制器(K2)；第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)；光照强度传感器(Xl)； 潜水泵(3)；通大气阀(5)；第一温度传感器(Tl)、第二温度传感器(T2)及光照强度传感器 (Xl)将检测到的信号传送给第二控制器(K2)；室内温度控制系统组成部件有第一控制器 (Kl)；第四温度传感器(T4)、第五温度传感器(T5)、第六温度传感器(Al)、第七温度传感器 (A2)；第二电磁二通阀(25)、第三电磁二通阀(26)、第四电磁二通阀(27)、第五电磁二通阀 (28)、第六电磁二通阀(29)、第七电磁二通阀(30)、第八电磁二通阀(31)、第九电磁二通阀 (32)、第十电磁二通阀(33)、第十一电磁二通阀(34)、第十二电磁二通阀(35)、第十三电磁二通阀(61)、第十四电磁二通阀(62)、第十五电磁二通阀(63)、第十六电磁二通阀(64)、 第十七电磁二通阀(65)、第十八电磁二通阀(66)、第十九电磁二通阀(67)，第一电磁三通阀(36)、第二电磁三通阀(37)、第三电磁三通阀(38)、第四电磁三通阀(39)、第五电磁三通阀(68)、第六电磁三通阀(69)、第七电磁三通阀(70)、第八电磁三通阀(71)；循环水泵 (24)、一次循环泵(53)、二次循环泵(54)；第一风机盘管(55)、第二风机盘管(56)；电加热器⑷；空气换热器(13)；四通换向阀(14)；压缩机(15)；第四温度传感器(T4)、第五温度传感器(T5)、第六温度传感器(Al)、第七温度传感器(A2)分别检测地下蓄热水箱(2)侧的系统供水温度、室内采暖侧的系统供水温度、室外空气温度(Al)、室内空气温度(A2)；第二控制器(K2)根据检测到的T4、T5、A1、A2的值对各阀门和设备进行控制调节。
6.如权利要求1所述一种日光温室调温系统，其特征在于所述双热源热泵系统(II ) 和室内侧采暖循环系统(III)的运行状况由第一控制器(Kl)进行集中控制；在第一供水管 (G5)伸出地面的部分设第三温度传感器(T3)、用来检测底下蓄热水箱(2)出口水温；第六温度传感器(Al)、第七温度传感器(A2)、第三温度传感器(T3)、第四温度传感器(T4)、第五温度传感器(T5)分别将信号传送给第一控制器(Kl)，通过第一控制器(Kl)内的设定程序对系统的运行进行自动控制。
全文摘要
本发明公开了一种日光温室调温系统，所述系统由太阳能集热循环系统(Ⅰ)、双热源热泵系统(Ⅱ)、室内侧采暖循环系统(Ⅲ)和控制系统(Ⅳ)组成。本发明的日光温室调温系统，主要由太阳能集热循环系统、双热源热泵系统及室内侧采暖循环系统组成。其属于太阳能联合热泵及地下蓄热技术的能源利用领域。另外，本系统针对西北地区的日光温室进行设计，因此其亦属于农业建筑及设施领域。
文档编号A01G9/26GK102379226SQ201110213978
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者任海霞, 毕胜山 申请人:西安交通大学