太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统的制作方法

本发明涉及自动调温及太阳能滴灌扬水技术领域，更具体地，涉及一种太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统。

背景技术：

北方地区的大部分日光温室，由于冬季室温温度过低，需要使用化石能源进行供暖。日光温室的冬季热负荷主要是围护结构产生的负荷。因此为了降低冬季日光温室供暖能耗，目前常用的方法是提升日光温室的保温隔热性能。但由于日光温室晴天正午时温度过高，如果日光温室不能及时散热，过高的温度会影响作物的生长，因此单方面提高日光温室的保温隔热性能并不是最理想的节能方式。

建筑的外墙体是建筑内部空间与外部空间的分界面。建筑内部空间与外部空间的热交换是通过墙体为中介实现的。因此墙体的传热系数对建筑能耗有很大的影响。传热系数越大，通过墙体传导的热量越多。传热系数越小，通过墙体传导的热量越少。夏季白天当室外温度过高时，为了减少空调能耗，应该减少通过墙体传入室内的热量，因此墙体的传热系数越小越好。夏季夜晚当室外温度过低时，为了减少空调能耗，应该增加通过墙体传导到室外的热量，因此墙体的传热系数越大越好。但现阶段建筑的外墙体，其导热系数是固定的。在夏天如果外墙体传热系数设计的过小，尽管减少了白天通过墙体传导到室内的热量，但同时也减少了夜间室内空气通过墙体传导到室外的热量。如果传热系数设计的过大，尽管增加了夜间室内空气通过墙体传导到室外的热量，但同时增加了白天通过墙体传导到室内的热量。因此传热系数固定的墙体并不能充分利用昼夜温度的差异达到减少空调能耗的目的。

技术实现要素：

为了提高日光温室的温度调节与控制过程中的热效率，本发明利用水作为调节介质并提供了一种太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统，其利用太阳能驱动水的流动，并减少墙体传热系数调节能耗和减少水的浪费。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统，包括自动调温子系统和滴灌子系统两部分，其中，所述自动调温子系统（1）包括充水夹层（3），所述滴灌子系统（2）由太阳能驱动，用于为所述充水夹层（3）扬水。

所述自动调温子系统（1）包括充水夹层（3），所述滴灌子系统（2）由太阳能驱动，用于为所述充水夹层（3）扬水。

进一步地，所述自动调温子系统（1）的热阻能够随着环境温度变化而发生自动调节，且所述自动调温子系统（1）还通过截止阀（8-12）来调节充水夹层中水的水位高度，从而控制外界环境与室内的传热量。

进一步地，所述自动调温子系统包括：充水夹层、第一防水层、第一砌体结构、第二防水层、第二砌体结构、保温层和抹灰层，其中所述抹灰层与室内接触，所述保温层与外界环境接触，所述充水夹层左侧依次层叠设置第一防水层、第一砌体结构和抹灰层，所述充水夹层右侧依次层叠设置第二防水层、第二砌体结构和保温层，所述保温层、第一砌体结构、第一防水层、充水夹层、第二防水层、第二砌体结构和抹灰层由外界环境向室内依次层叠设置。

进一步地，所述滴灌子系统包括：第一过滤吸入口、太阳能集热器、第一循环水泵、第二循环水泵、若干第三截止阀、冷水储水箱、热水储水箱、第一换热器、第二换热器、隔热层、冷水循环泵、热水循环泵、加压腔、弹簧、加热盘管、冷却盘管、蒸发液、蒸发腔、活塞、液体存储腔、水井、若干供水管道、若干回水管道、热水供水管道、热水回水管道、冷水供水管道、冷水回水管道、若干第二过滤吸入口、若干单向阀、若干第一管道、若干第二管道和若干第三管道；其中，所述太阳能集热器与所述供水管道、供水管道、回水管道和回水管道相连接，所述第一换热器置于所述冷水储水箱内，所述第二换热器置于所述热水储水箱内，所述冷水供水管道、冷水回水管道一端与所述冷水储水箱连接，另一端与所述冷却盘管相连，所述热水供水管道、热水回水管道一端与所述热水储水箱连接，另一端与所述加热盘管相连，所述第二过滤吸入口一端置于所述液体存储腔中，另一端与所述第一管道相连，所述第一管道与所述第二管道相连，所述第二管道伸至所述自动调温子系统的充水夹层中。

进一步地，所述若干第三截止阀中的第一混合换热截止阀和第二混合换热截止阀定期开启以使所述热水储水箱和所述冷水储水箱中的储水进行混合换热，以防止所述储水箱中的储水出现过热或过冷现象。

进一步地，所述自动调温子系统还包括第一截止阀以及第二截止阀，用于在白天和黑夜以不同的组合方式与第一循环水泵和第二循环水泵彼此配合地开启或闭合，以调节充水夹层中的水的水位；并且所述滴灌子系统中的第三截止阀与所述第一换热器、第二换热器基于外界环境温度与室内温度之间的高低关系彼此配合地开启或闭合，以保证所述充水夹层（3）的水位高低与外界环境温度变化的一致性。

进一步地，所述弹簧一端固定于所述活塞上，另一端固定于所述加压腔的内壁面上。

进一步地，所述蒸发腔中注有蒸发液；所述加热盘管置于所述蒸发腔中，所述冷却盘管置于所述加压腔中；

进一步地，所述第一过滤吸入口一端置于所述充水夹层中，另一端与所述第三管道相连接，且沿所述充水夹层高度方向设有若干个第一过滤吸入口，所述第三管道置于所述自动调温子系统中，并依次穿透所述第一防水层、第一砌体结构和抹灰层，且沿所述自动调温子系统高度方向设有若干个所述第三管道。

进一步地，所述太阳能集热器包括：玻璃挡板、吸热板、吸附层、过滤层、凝结层、冷水盘管、凝结液、吸附材料、热水盘管、过滤网和第一挡板；所述吸附材料置于所述吸附层中，所述热水盘管置于所述吸附材料中，所述过滤网置于所述过滤层中，所述冷水盘管置于所述凝结层中，且所述凝结层中间隔设有若干个第一挡板，所述过滤层置于所述吸附层和所述凝结层之间，所述玻璃挡板、吸热板、吸附层、过滤层和凝结层依次紧密层叠设置。

通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：

（1）本发明通过根据环境温度、控温区域温度、控制温度之间的相对大小，自动调节日光温室墙体的传热系数，进而自动地强化/弱化环境与控温区域之间的传热，及时利用环境中蕴含的冷热能，节约能源。

（2）本发明利用太阳能驱动水的流动，能减少墙体传热系数，减少温室能耗，并能使日光温室墙体传热系数随室内外温度变化：当室外温度过低时，减少墙体传热系数，减少散热；当室内温度过高时，增加墙体传热系数，增加散热；这样通过本发明所述的墙体可以充分利用室外温差调节进入室内的热量，大大节省了空调能耗。该墙体设计新颖、结构简易、容易实现，且不影响墙体的使用承重强度，属于新型的低能环保建筑材料，能够广泛的推广应用于各类建筑工程中，具有广阔的市场实用前景

（3）本发明应用水作为调节介质，极大地降低了墙体传热系数调节的成本。

（4）本发明将调节过程与日光温室的滴灌结合起来，创造性地减少了水的浪费。

（5）本发明设计了专门适用于取得上述技术效果的自动调温子系统和滴灌子系统，这两个子系统具有独特的结构，该独特的结构结合传热需求科学地设置多个阀门并控制各阀门的开闭状态，而且创造性地利用了温度、重力以及导热情况对水位的影响，使得自动调温子系统和滴灌子系统能够智能地实现了对日光温室的温度调节与控制过程中的高热效率。

（6）本发明所述传自动感温式热量管理装置设计新颖、结构简易、容易实现，属于新型的低能环保温控系统，可广泛应用于各类需温控的场合中，具有广阔的市场实用前景。

附图说明

图1是本发明的太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统的结构原理图。

图2是本发明的加压腔结构原理图。

图3是本发明的太阳能集热器结构原理图。

上图中，各附图标记的含义如下：

1—自动调温子系统；2—滴灌子系统；3—充水夹层；4—第一防水层；5—第一砌体结构；4’—第二防水层；5’—第二砌体结构；6—保温层；7—抹灰层；8—12截止阀；13—遮挡；14—棚顶；15—滴灌总管；16—滴管喷头；17—过滤吸入口；18—太阳能集热器；19—玻璃挡板；20—吸附层；21—过滤层；20—吸热板；23—太阳光；24—凝结层；25—冷水盘管；26—凝结液；27—吸附材料；28—热水盘管；29—过滤网；30—挡板；31—第一循环水杯；32—第二循环水泵；33—38第三截止阀；39—冷水储水箱；40—热水储水箱；41—42换热器；43—44截止阀；45—隔热板；46—回水管道；47—供水管道；48—回水管道；49—供水管道；50—截止阀；51—热水回水管道；52—热水供水管道；53—冷水供水管道；54—冷水回水管道，55—热水循环泵；56—冷水循环泵；57—加热盘管；58—加压腔；59—弹簧；60—冷却盘管；61—蒸发液；62—蒸发腔；63—活塞；64—液体存储腔；65—过滤吸入口；66—水；67—管道；68—单向阀；69—水；70—水井；71—过滤吸入口；72—73管道；74—单向阀；75—管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。

参见附图1，本发明的太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统包括：自动调温子系统1和滴灌子系统2两部分；所述自动调温子系统1包括充水夹层3，所述滴灌子系统2由太阳能驱动，用于为所述充水夹层3扬水。

优选地，所述自动调温子系统1的热阻能够随着环境温度变化而发生自动调节，且所述自动调温子系统1还通过截止阀来调节充水夹层中水的水位高度，从而控制外界环境与室内的传热量。

优选地，所述自动调温子系统1包括：充水夹层3、防水层4、砌体结构5、保温层6和抹灰层7，其中所述抹灰层7与室内接触，所述保温层6与外界环境接触，所述充水夹层3左侧依次层叠设置防水层4、砌体结构5和抹灰层7，所述充水夹层3右侧依次层叠设置防水层4、砌体结构5和保温层6，所述保温层6、砌体结构5’、防水层4’、充水夹层3、防水层4、砌体结构5和抹灰层7由外界环境向室内依次层叠设置。

优选地，如图2所示，所述滴灌子系统2包括：过滤吸入口17、太阳能集热器18、循环水泵31、循环水泵32、若干第三截止阀33、冷水储水箱39、热水储水箱40、换热器41、换热器42、隔热层45、冷水循环泵56、热水循环泵55、加压腔58、弹簧59、加热盘管60、冷却盘管57、蒸发液61、蒸发腔62、活塞63、液体存储腔64、水井70、若干供水管道47、若干回水管道46、热水供水管道52、热水回水管道51、冷水供水管道53、冷水回水管道54、若干过滤吸入口65、若干单向阀68和若干管道67。

优选地，滴灌子系统2内上述组层部件之间的连接关系为：所述太阳能集热器18与所述供水管道47、供水管道49、回水管道46和回水管道48相连接，所述换热器41置于所述冷水储水箱39内，所述换热器42置于所述热水储水箱40内，所述冷水供水管道53、冷水回水管道54一端与所述冷水储水箱39连接，另一端与所述冷却盘管57相连，所述热水供水管道52、热水回水管道51一端与所述热水储水箱40连接，另一端与所述加热盘管60相连，所述过滤吸入口65一端置于所述液体存储腔64中，另一端与所述管道67相连，所述管道67与所述管道73相连，所述管道73伸至所述自动调温子系统1的充水夹层3中。

优选地，所述截止阀中的第一混合换热截止阀43、第二混合换热截止阀44定期开启以使所述热水储水箱40和所述冷水储水箱39中的储水进行混合换热，以防止所述储水箱中的储水出现过热或过冷现象。

优选地，所述弹簧59一端固定于所述活塞63上，另一端固定于所述加压腔58的内壁面上。

优选地，所述蒸发腔62中注有蒸发液61；所述加热盘管60置于所述蒸发腔62中，所述冷却盘管57置于所述加压腔58中。

优选地，所述过滤吸入口17一端置于所述充水夹层3中，另一端与所述管道75相连接，且沿所述充水夹层3高度方向设有若干个，所述管道75置于所述自动调温子系统1中，并依次穿透所述防水层4、砌体结构5和抹灰层7，且沿所述自动调温子系统1高度方向设有若干个。

优选地，如图3所示，所述太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统，所述太阳能集热器18包括：玻璃挡板19、吸热板22、吸附层20、过滤层21、凝结层24、冷水盘管25、凝结液26、吸附材料27、热水盘管28、过滤网29和挡板30；

优选地，所述吸附材料27置于所述吸附层20中，所述热水盘管28置于所述吸附材料27中，所述过滤网29置于所述过滤层21中，所述冷水盘管25置于所述凝结层24中，且所述凝结层24中间隔设有若干个挡板30，所述过滤层21置于所述吸附层20和所述凝结层21之间，所述玻璃挡板19、吸热板22、吸附层20、过滤层21和凝结层24依次紧密层叠设置。

本发明所述的太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统尤其适合应用于太阳能自动扬水领域，所述自动调温子系统1的热阻能够随着环境温度变化而发生自动调节，所述滴灌子系统2实现了利用太阳能的自动扬水系统，进而节约了能源。

本发明在自动调温子系统内设置充水夹层3，通过截止阀来调节充水夹层水位的高度，进一步控制充水夹层的传热性能，从而控制外界环境与室内的传热量，同时本发明通过利用太阳能来驱动滴灌子系统2的扬水系统，避免使用大型水泵造成的能源浪费，实现了清洁能源的合理利用。

下面，将通过举例的方式给出不同温度情景下本太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统的工作过程，介绍本发明的太阳能驱动的日光温室自动调温滴灌系统的具体工作原理：

在白天，关闭第三截止阀33、截止阀35、截止阀36、截止阀38和循环水泵31，开启截止阀34、截止阀37和循环水泵32，吸热板22吸收太阳光温度升高，并加热吸附材料27，使所述吸附材料27中的水分子蒸发产生水蒸气，所述水蒸气穿过过滤层21至凝结层24，并与所述凝结层24中的冷水盘管25换热后凝结成凝结液26，在重力作用下，沿冷水盘管25聚集在挡板30处。冷水盘管25中的水吸收所述水蒸气的热量被加热后在循环水泵32的作用下，通过截止阀34沿供水管道47流至换热器42处换热后，沿回水管道46通过截止阀37流回到凝结层24中继续换热。

在夜间，开启第三截止阀33、截止阀35、截止阀36、截止阀38、循环水泵31和循环水泵32，关闭截止阀34和截止阀37，凝结液26吸收冷水盘管25中水的热量而蒸发产生水蒸气，水蒸气穿过所述过滤层21至吸附层20，并被吸附材料27吸收，冷水盘管25中的水与凝结水26换热后被冷却，在循环水泵31的作用下，通过所述截止阀35沿所述供水管道49流至所述换热器41处换热后，沿所述回水管道48通过截止阀38流回到冷水盘管25中，吸附材料27吸收凝结液26蒸发后的水蒸气，放出大量热量，热水盘管28中的水吸收吸附材料27放出热量后被加热，在循环水泵32的作用下，通过第三截止阀33沿所述供水管道47流至换热器42处换热后，沿回水管道46通过所述截止阀36流回到所述热水盘管28中，所述热水储水箱40中的储水在热水循环泵55的作用下，沿热水供水管道52至加热盘57处与蒸发腔62中的蒸发液61换热后被冷却，冷却水沿热水回水管道51重新流回热水储水箱40继续与换热器42换热，蒸发腔62中的蒸发液61吸收加热盘管57中水的热量并蒸发成蒸发气体，所述蒸发气体由于密度差作用向上运动至加压腔58，推动活塞63向前运动并迫使液体存储腔64中的水66被压入过滤吸入口65中，加压腔58由于所述蒸发气体增加，其压力继续增大，进一步推动活塞63继续向前运动，迫使水66沿管道67通过单向阀74流入自动调温子系统1的充水夹层3中，继而冷水储水箱39中的储水在冷水循环泵56的作用下，沿冷水供水管道53至冷却盘管60处与加压腔58中的蒸发气体换热后沿冷水回水管道54重新流回冷水储水箱39继续与换热器41换热，加压腔58中的蒸发气体与冷却盘管60换热被冷却后，由于重力作用，流回蒸发腔62中，加压腔58由于蒸发气体被冷却而压力减小，活塞63在弹簧59的拉动下向后运动，使液体存储腔64内的压强减小而产生抽力从水井70中抽取水，水在该抽力作用下通过单向阀68沿管道67流入液体存储腔64中，如此往复运动，将液体存储腔64中的水压至所述自动调温子系统1的充水夹层3中。

在夏季，在所述滴灌子系统2运行时，当外界环境温度高于室内温度，需要减弱外界环境与室内的传热时，开启截止阀9，以调节所述充水夹层3中的充水量，使所述充水夹层3中的水位处于较低位置，此时，所述充水夹层3中以空气导热为主，水的导热为辅，空气的导热系数较小，导热性能相对较弱，减弱了所述充水夹层3的传热性能，进而减少了外界环境向室内的传热量，当外界环境温度进一步升高时，开启截止阀8使所述充水夹层3中水位处于最低位置，此时所述充水夹层3几乎为空气导热，空气导热系数小，进一步减少了外界环境向室内的传热量，在所述滴灌子系统2运行时，当外界环境温度低于室内温度，需要增加外界环境与室内的传热时，开启截止阀11，以调节所述充水夹层3中的充水量，使所述充水夹层3中的水位处于较高位置，此时，所述充水夹层3中主要以水的导热为主，空气导热为辅，水的导热系数较大，导热性能相对较强，增强了所述充水夹层3的传热性能，进而增加了外界环境向室内的传热量，当外界环境温度进一步降低时，开启截止阀12使所述充水夹层3中水位处于最高位置，此时所述充水夹层3几乎为水的导热，水的导热系数大，进一步增加了外界环境向室内的传热量，保证所述充水夹层3的水位高低与外界环境温度变化的一致性，使所述自动调温子系统1达到自动调节传热的效果。

在冬季，在所述滴灌子系统2运行时，当外界环境温度高于室内温度，需要增加外界环境与室内的传热时，开启截止阀11，以调节所述充水夹层3中的充水量，使所述充水夹层3中的水位处于较高位置，此时，所述充水夹层3中以水的导热为主，空气导热为辅，水的的导热系数较大，导热性能相对较强，增强了所述充水夹层3的导热性能，进而增加了外界环境向室内的传热量，当外界环境温度进一步升高时，开启截止阀12使所述充水夹层3中水位处于最高位置，此时所述充水夹层3几乎为水的导热，水的导热系数大，进一步增加了外界环境向室内的传热量，在所述滴灌子系统2运行时，当外界环境温度低于室内温度，需要减弱外界环境与室内的传热时，开启截止阀9，以调节所述充水夹层3中的充水量，使所述充水夹层3中的水位处于较低位置，此时，所述充水夹层3中主要以空气导热为主，水的导热为辅，空气的导热系数较小，导热性能相对较弱，减弱了所述充水夹层3的传热性能，进而减少了外界环境向室内的传热量，当外界环境温度进一步降低时，开启截止阀8使所述充水夹层3中水位处于最低位置，此时所述充水夹层3几乎为空气导热，空气的导热系数小，进一步减少了外界环境向室内的传热，保证所述充水夹层3的水位高低与外界环境温度变化的一致性，使所述自动调温子系统1达到自动调节传热的效果。

上面的描述仅为本申请描述性和举例性的描述，不应当被理解为是对权利要求保护范围的限制。当然可以将本发明的前面描述的实施方式和方面的特征互相组合。特别地可以将这些特征不仅按照描述的组合，而且也可以按照其他组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。