一种以发酵池为热源的土壤加热系统的制作方法

[0001]
本发明涉及一种以发酵池为热源的土壤加热系统，属于土壤加热系统技术领域。


背景技术：

[0002]
随着大棚种植果蔬愈发普及，但冬季由于土壤温度过低，大棚内果蔬根系容易受低温冻伤，不利于果蔬的生长，因此发展土壤供暖技术变得更加重要。我国北方大多数农村地区使用火炕、火炉及燃煤锅炉等方式供暖，农村传统采暖方式热转化率较低，能源浪费巨大，土壤受热不均，且环境污染严重，因此迫切需要在北方农村地区推广清洁取暖技术。目前，清洁供暖措施主要有“煤改气”、“煤改电”和可再生能源等方式，但“煤改气”、“煤改电”方案虽为清洁能源，但仍存在价格过高、使用安全、农村地区管路敷设困难、nox污染等问题。
[0003]
目前，现有技术包括单级的太阳能供暖系统和多级互补的太阳能供暖系统，单级太阳能系统不可长时间持续供热，且受日照时长、天气变化的影响，补充的系统都是以电供暖、燃烧、热泵等方式，其中电供暖和燃烧方式存在着浪费资源和污染环境等问题，而热泵性能受外部环境影响较大，在恶劣气候条件下会出现制热量降低的问题，单独使用会使运行费用过高。


技术实现要素：

[0004]
本发明为了解决目前单级太阳能供暖系统无法在夜间持续供暖和其它互补供暖系统中如电供暖、燃烧、热泵等方式带来的能源消耗、不稳定性、环境污染及经济问题，提出一种以发酵池为热源的土壤加热系统，利用廉价且易获取的秸秆和粪便等原料构成发酵池，充分利用发酵池排出的高温气体和其自身微生物的氧化分解产热，将热量传递给热水进而实现土壤加热。
[0005]
本发明提出一种以发酵池为热源的土壤加热系统，包括蓄热水箱、发酵池、循环水泵、供水泵和高温气体换热装置，所述循环水泵一端连接蓄热水箱，一端连接发酵池，发酵池通过管道连接蓄热水箱，形成回路，所述供水泵一端连接蓄热水箱，一端通入地下加热土壤区域，最后经回水管回到蓄热水箱，形成回路，所述蓄热水箱内设置有高温气体换热装置。
[0006]
优选地，所述高温气体换热装置包括进气管、排气管和排水管，所述高温气体换热装置的进口与发酵池通过进气管连接，出口与大棚室内通过排气管连接，所述高温气体换热装置底部安装有排水管，从发酵池中排出的高温二氧化碳气体经高温气体换热装置的容器壁换热后进入大棚提供气体肥料，高温水蒸气经换热后凝结，通过排水管及时排出冷凝水。
[0007]
优选地，所述发酵池上设置有湿度探头和热电偶，所述湿度探头实时监控发酵池内部的湿度情况，如果发酵池内部湿度大幅升高，则确定发酵池中水管可能出现漏水的风险，进而及时补修。
[0008]
优选地，所述以发酵池为热源的土壤加热系统还包括电磁阀和温控阀门，所述电磁阀设置在循环水泵和发酵池之间，所述温控阀门设置在供水泵与地下加热土壤区域之间，热电偶实时监控发酵池内温度情况，当发酵池的温度过低则将信号传输给电磁阀，从而阻断水的进入，待发酵池通过微生物的发酵使温度回升继续通水。
[0009]
本发明所述的以发酵池为热源的土壤加热系统的有益效果为：
[0010]
1、本发明所述的以发酵池为热源的土壤加热系统，使用易获取且廉价的秸秆、粪便等原料构成发酵池，并在利用发酵池中微生物自身氧化分解产热的同时，也充分利用发酵池中排出的高温二氧化碳和水蒸气，不仅可以同时加热蓄热水箱中的热水还可以将二氧化碳气体肥料排入大棚中。
[0011]
2、本发明所述的以发酵池为热源的土壤加热系统，以发酵池为热源的土壤加热系统，与其它热源相比，利用廉价且易获取的秸秆和粪便等原料构成发酵池，充分利用发酵池排出的高温气体和其自身微生物的氧化分解产热，将热量传递给热水进而实现土壤加热，实现节能减排和持续供暖的需求，有效地降低了成本，实现节能减排并能够全天持续供暖。
[0012]
3、本发明所述的以发酵池为热源的土壤加热系统，通过电磁阀的启闭还可以自动控制从发酵池中的取热量，实现自适应可控化取热，解决了目前单级太阳能供暖系统无法在夜间持续供暖和其它互补供暖系统中如电供暖、燃烧、热泵等方式带来的能源消耗、不稳定性、环境污染及经济问题。
附图说明
[0013]
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0014]
在附图中：
[0015]
图1为本发明所述的一种以发酵池为热源的土壤加热系统的结构示意图；
[0016]
其中，1-蓄热水箱、2-发酵池、3-土壤加热区、4-湿度探头、5-热电偶、6-循环水泵、7-电磁阀、8-高温气体换热装置，9-进气管，10-排气管，11-排水管，12-供水泵，13-温控阀门。
具体实施方式
[0017]
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
[0018]
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的以发酵池为热源的土壤加热系统，包括蓄热水箱1、发酵池2、循环水泵6、供水泵12和高温气体换热装置8，
[0019]
所述循环水泵6一端连接蓄热水箱1，一端连接发酵池2，发酵池2通过管道连接蓄热水箱1，形成回路，所述供水泵12一端连接蓄热水箱1，一端通入地下加热土壤区域3，最后经回水管回到蓄热水箱1，形成回路，所述蓄热水箱1内设置有高温气体换热装置8。
[0020]
所述高温气体换热装置8包括进气管9、排气管10和排水管11，所述高温气体换热装置8的进口与发酵池2通过进气管9连接，出口与大棚室内通过排气管10连接，所述高温气体换热装置8底部安装有排水管11，从发酵池2中排出的高温二氧化碳气体经高温气体换热装置8的容器壁换热后进入大棚提供气体肥料，高温水蒸气经换热后凝结，通过排水管11及时排出冷凝水。
[0021]
所述发酵池2上设置有湿度探头4和热电偶5，所述湿度探头4实时监控发酵池2内部的湿度情况，如果发酵池2内部湿度大幅升高，则确定发酵池2中水管可能出现漏水的风险，进而及时补修。
[0022]
所述以发酵池为热源的土壤加热系统还包括电磁阀7和温控阀门13，所述电磁阀7设置在循环水泵6和发酵池2之间，所述温控阀门13设置在供水泵12与地下加热土壤区域3之间，温控阀门13可自动感应管道内的水温，设定需要的温度值，则低于此温度，阀门自动关闭。
[0023]
热电偶5实时监控发酵池2内温度情况，当发酵池2的温度过低则将信号传输给电磁阀7，从而阻断水的进入，待发酵池2通过微生物的发酵使温度回升继续通水。湿度探头4和热电偶5两者协助作用确保发酵池2的良好运行，实现从发酵池2中取热的自适应控制。
[0024]
所述的以发酵池为热源的土壤加热系统的工作原理和具体工作过程为：
[0025]
所述循环水泵6一端连接1蓄热水箱，一端连接发酵池2，发酵池2通过管道连接1-蓄热水箱，形成回路。所述供水泵一端连接蓄热水箱1，一端通入地下加热土壤区域3，最后经回水管回到蓄热水箱1，形成回路。所述高温气体换热装置8设置在蓄热水箱1内，其进口与发酵池2用进气管9连接，出口与大棚室内用排气管10连接，另在底部设有排水管11。所述湿度探头4和热电偶5实时监控发酵池2内部的湿度和温度，确保发酵池2的良好运行。
[0026]
开启循环水泵6和供水泵12，通过循环水泵6的驱动，蓄热水箱1中的水进入到发酵池2中进行换热，被加热后的热水随后回到蓄热水箱1中，形成一个内循环。同时在供水泵12的驱动下，将蓄热水箱1中的被加热的热水通入到地下需被加热的加热土壤区域3，完成加热后水进而回到蓄热水箱1中，形成一个土壤加热循环。
[0027]
从发酵池2中不断排出的的高温二氧化碳气体和水蒸气通过进气管9进入到高温气体换热装置中，气体通过壁面换热，进一步的加热蓄热水箱1中的水，冷却后的二氧化碳随即通过排气管10进入到大棚内作为气体肥料，冷凝后的水蒸气则以液态水的形式从排水管11排出。
[0028]
湿度探头4实时监控发酵池2内部的湿度情况，如果发酵池2内部湿度大幅升高，则确定发酵池2中水管可能出现漏水的风险，进而及时补修。所述热电偶5实时监控发酵池2内温度情况，当发酵池2的温度过低则将信号传输给电磁阀7，从而阻断水的进入，防止因发酵池内温度太低而导致的换热不充分同时也有利与发酵池中微生物的发育，待发酵池2温度回升继续通水。两者协助作用确保发酵池的良好运行，实现从发酵池中取热的自适应控制。
[0029]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。