日光温室蓄热供暖农村住宅系统及方法

技术领域

本发明涉及温室工程技术与农村住宅供暖领域，尤其涉及一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统及方法。

背景技术

日光温室是常见的一种温室类型，得到了广泛的发展和应用。日光温室主要由两侧山墙、维护后墙、支撑骨架及覆盖材料组成，其中由支撑骨架和覆盖材料构成的前屋面是日光温室的全部采光面，白天通过前屋面透射太阳光实现对温室内空气的加热，然后利用后墙对吸收的太阳能实现蓄放热，其在温室内无需加热，仍可以维持室内一定的温度水平，以满足蔬菜作物生长的需要。日光温室由于良好的密封性和采光蓄热能力在设施农业生产中受到广泛的欢迎。

目前逐渐取消农村住宅中采用烧煤烧柴取暖的方式，而是逐渐采用新能源解决农村住宅加温取暖的方式，采用天然气和电加温能耗大，农民使用成本高。

发明内容

本发明提供一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统及方法，用以解决现有技术中采用天然气和电加温方式对农村住宅取暖方式导致使用成本较高的问题。

本发明提供一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，包括：空气源热泵、热泵制热循环水管道、蓄能罐、末端供热循环水管道、散热装置、至少一个日光温室以及至少一个农村住宅；

所述空气源热泵采集所述日光温室内的热量以加热所述热泵制热循环水管道内的工质，所述热泵制热循环水管道、所述蓄能罐以及所述末端供热循环水管道依次连通，所述散热装置通过所述末端供热循环水管道内的工质提供的热量对所述农村住宅供暖。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述日光温室蓄热供暖农村住宅系统还包括温控器，所述温控器基于所述日光温室的室内温度控制所述空气源热泵的启停，所述温控器基于所述农村住宅的室内温度控制所述散热装置的启停。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述日光温室内设有第一温度传感器，所述农村住宅内设有第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述温控器通信连接。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述日光温室蓄热供暖农村住宅系统还包括通风管道，所述日光温室内经过所述空气源热泵交换过热量的空气通过所述通风管道输送至所述日光温室内。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述通风管道的出口分布于所述日光温室的东西两侧的上部和南侧的上部。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述日光温室为沿东西方向延伸、三面墙体一面采光的设施结构。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述日光温室的净跨为8m～16m，高度为3.5m～8m，长度为60m～300m。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述散热装置为风冷式换热器；

或者，所述散热装置为埋设于所述农村住宅的室内地面上的散热管。

根据本发明提供的一种日光温室蓄热供暖农村住宅系统，所述热泵制热循环水管道埋设于冻土层的下方，所述热泵制热循环水管道的表面设有保温层。

本发明还提供一种日光温室蓄热供暖农村住宅方法，包括：

若日光温室的室内温度达到第一预设温度时，利用空气源热泵采集的日光温室内的热量对热泵制热循环水管道内的工质加热，并将加热后的工质储存于蓄能罐内；

若农村住宅的温度低于第二预设温度时，散热装置把末端供热循环水管道内的工质提供的热量释放至农村住宅。

本发明提供的日光温室蓄热供暖农村住宅系统及方法，在日光温室的室内温度超过预设上限温度时，启动空气源热泵采集日光温室内富余热量，并通过热泵制热循环水管道转移至蓄能罐储存备用；在包括多个日光温室时，则将每个日光温室采集的热量都输送到蓄能罐里；当农村住宅的室内温度低于预设下限温度时，也就是说，需要供暖时，提取蓄能罐的能源通过末端供热循环水管道传输，利用散热装置转换热风或直接采用热水对农村住宅进行加温。本发明的日光温室蓄热供暖农村住宅系统，将日光温室蓄积的太阳能充分利用起来，有利于减少日光温室通过传统放风换热的方式造成能源损耗；同时对日光温室附近农村住宅的升温加温供暖，有利于降低传统能源消耗，提高新能源利用率，改善大气环境，部分或全部解决农村住宅加温。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的日光温室蓄热供暖农村住宅系统的结构示意图；

图2是本发明提供的日光温室蓄热供暖农村住宅方法的流程示意图；

附图标记：

1：日光温室； 2：空气源热泵； 3：热泵制热循环水管道；

4：通风管道； 5：蓄能罐； 6：农村住宅；

7：末端供热循环水管道； 8：散热装置； 9：温控器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

利用大面积发展的日光温室的蓄热能力续集热能，经过转运储存散热等途径，将日光温室续集的热量对农村住宅进行取暖加温，有利于提高日光温室热能利用率，提高农村住宅供暖需求，降低对化石能源和电能等传统能源对农村住宅加温的能耗，设计好日光温室数量和农村住宅的面积，可以完全解决或部分解决农村住宅加温所需的能耗。同时通过空气源热泵循环实现日光温室的降温、空气循环和除湿等功能，具有多方面的收益和应用前景。

为此，下面结合图1描述本发明的日光温室蓄热供暖农村住宅系统。

如图1所示，本发明实施例的日光温室蓄热供暖农村住宅系统，包括：空气源热泵2、热泵制热循环水管道3、蓄能罐5、末端供热循环水管道7、散热装置8、至少一个日光温室1以及至少一个农村住宅6。

空气源热泵2包括依次连接的压缩机、冷凝器的第一换热侧、节流装置和蒸发器的第一换热侧，冷凝器的第二换热侧串联于热泵制热循环水管道3，蒸发器的第二换热侧连接于日光温室1。

空气源热泵2采集日光温室1内的热量以加热热泵制热循环水管道3内的工质，热泵制热循环水管道3、蓄能罐5以及末端供热循环水管道7依次连通，散热装置8通过末端供热循环水管道7内的工质提供的热量对农村住宅6供暖。其中，上述的工质可以为水。

具体地，日光温室1可以采用一栋或者多栋传统形式的日光温室，例如，日光温室1可以为东西方向延长的、由三面墙体(两个侧墙和一个后墙)一面采光面(前坡)构成的设施结构，日光温室1的净跨为7m～16m，高度为3.5m～8m，长度为60m～300m。

对于长度超过100m的日光温室1可安装两个或两个以上的空气源热泵2。在日光温室1在内侧北墙(后墙)处可以预留或制作一个设备间，用于安装空气源热泵2。也可以对多栋日光温室1的空气源热泵2进行集中并联安装，实现集中采集热能和管控。

在本发明实施例中，在日光温室1的室内温度超过预设上限温度时，启动空气源热泵2采集日光温室内富余热量，并通过热泵制热循环水管道3转移至蓄能罐5储存备用；在包括多个日光温室1时，则将每个日光温室1采集的热量都输送到蓄能罐5里；当农村住宅6的室内温度低于预设下限温度时，也就是说，需要供暖时，提取蓄能罐5的能源通过末端供热循环水管道7传输，利用散热装置8转换热风或直接采用热水对农村住宅6进行加温。本发明实施例的日光温室蓄热供暖农村住宅系统，将日光温室蓄积的太阳能充分利用起来，有利于减少日光温室通过传统放风换热的方式造成能源损耗；同时对日光温室附近农村住宅的升温加温供暖，有利于降低传统能源消耗，提高新能源利用率，改善大气环境，部分或全部解决农村住宅加温。

本发明实施例的日光温室蓄热供暖农村住宅系统，也适用于独立使用不生产蔬菜的日光温室，可以提取日光温室集聚的太阳能量，有效提高空气源热泵的热效率。

在上述实施例的基础上，日光温室蓄热供暖农村住宅系统还包括温控器9，温控器9基于日光温室1的室内温度控制空气源热泵2的启停，温控器9基于农村住宅6的室内温度控制散热装置8的启停。

需要说明的是，若日光温室1的室内温度达到第一预设温度时，温控器9发送启动指令至空气源热泵2，空气源热泵2开始工作，利用空气源热泵2采集的日光温室内的热量对热泵制热循环水管道3内的工质加热，并将加热后的工质储存于蓄能罐5内；

若农村住宅6的温度低于第二预设温度时，温控器9发送启动指令至散热装置8，散热装置8开始工作，散热装置8把末端供热循环水管道7内的工质提供的热量释放至农村住宅6。

例如，设定日光温室1的室内气温超过25℃以上，启动空气源热泵2提取日光温室1的热量通过热泵制热循环水管道3输送并保存在蓄能罐5中；当农村住宅6的室内温度低于18℃时，末端供热循环水管道7把蓄能罐5的热量输送至散热装置8，以便对农村住宅6进行升温。

在可选的实施例中，日光温室1内设有第一温度传感器，农村住宅6内设有第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器均与温控器9通信连接。

需要说明的是，设定日光温室1的第一预设温度为15-25℃，设定农村住宅6的第二预设温度为16-24℃。温度设定也可以根据实际需求来进行调整。

当日光温室1的温度大于25℃时，即温控器9计算出日光温室1的实测温度与第一预设温度之间的差值大于零时，则通过温控器9输出控制信号给空气源热泵2，启动空气源热泵2提取日光温室1的热量，输送并保存在蓄能罐5中。

当农村住宅6的温度小于18℃时，即温控器9计算出农村住宅6的实测温度与第二预设温度之间的差值大于零时，则通过温控器9输出控制信号给散热装置8，启动散热装置8提取蓄能罐5的热量，输送至农村住宅6中升温，实现智能化控制和监测。

在上述实施例的基础上，日光温室蓄热供暖农村住宅系统，还包括通风管道4，日光温室1内经过空气源热泵交换过热量的空气通过通风管道4输送至日光温室1内。其中，通风管道4的进口连接于蒸发器的第二换热侧。

也就是说，空气源热泵2通过采集日光温室1多余的热量对热泵制热循环水管道3中的水进行升温后运输到蓄能罐5进行储存保温；同时提取完热量的冷空气通过日光温室均匀分布的通风管道4送回日光温室，实现日光温室的降温和空气循环。

在可选的实施例中，通风管道4的多个出口分布于日光温室1的东西两侧的上部和南侧的上部。

在本发明实施例中，通过设置通风管道4可以使日光温室1内的空气实现循环，快速均衡的降低室内空气温度，并且还可以凝结空气中的高湿，可以有效降低日光温室1的空气湿度，有利于减少病虫害的发生。

在上述实施例的基础上，散热装置8为风冷式换热器；

或者，散热装置8为埋设于农村住宅6的室内地面上的散热管。

需要说明的是，通过风冷式换热器可以将热量转换为热风，对农村住宅6进行加温补温。或者，通过散热管可以将热量传递至土壤，对农村住宅6进行加温补温。

在上述实施例的基础上，热泵制热循环水管道3埋设于冻土层的下方，热泵制热循环水管道3的表面设有保温层。

需要说明的是，热泵制热循环水管道3埋设于冻土层以下，并对热泵制热循环水管道3进行保温处理，以减少热泵制热循环水管道3上的热量损失，保证最大的能量利用率。

如图2所示，本发明实施例的日光温室蓄热供暖农村住宅方法，包括：

S100，若日光温室的室内温度达到第一预设温度时，利用空气源热泵采集的日光温室内的热量对热泵制热循环水管道内的工质加热，并将加热后的工质储存于蓄能罐内；

S200，若农村住宅的温度低于第二预设温度时，散热装置把末端供热循环水管道内的工质提供的热量释放至农村住宅。

设定日光温室1的第一预设温度为15-25℃，设定农村住宅6的第二预设温度为16-24℃。

当日光温室1的温度大于25℃时，即温控器9计算出日光温室1的实测温度与第一预设温度之间的差值大于零时，则通过温控器9输出控制信号给空气源热泵2，启动空气源热泵2，空气源热泵2提取日光温室1的热量，通过热泵制热循环水管道3输送并保存在蓄能罐5中。

当日光温室1温度低于18-20℃时，日光温室蓄热供暖农村住宅系统，不从日光温室提取热量，而是通过空气源热泵2从白天温室外空气中提取热量，通过热泵制热循环水管道3输送并保存在蓄能罐5中。当极端温度时蓄能罐5热量不足的情况下，空气源热泵2可直接从室外空气中提取能量直接给农村住宅加温。通过多种途径整体降低供暖能耗，提高热效率。

当农村住宅6的温度小于18℃时，即温控器9计算出农村住宅6的实测温度与第二预设温度之间的差值大于零时，则通过温控器9输出控制信号给散热装置8，启动散热装置8，散热装置8通过末端供热循环水管道7提取蓄能罐5的热量，输送至农村住宅6中升温，实现智能化控制和监测。

日光温室提取温度和农村住宅供暖温度设定也可以根据实际需求来进行调整。

本发明实施例的日光温室蓄热供暖农村住宅方法，适宜在我国北方地区日光温室和农村住宅相互结合的设施农业生产园区，利用太阳能解决农村住宅取暖加温。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。