一种重力循环热水大棚环保供热系统

本发明涉及一种温室大棚供暖装置，更具体的说，尤其涉及一种重力循环热水大棚环保供热系统。

背景技术：

北方冬季寒冷，为确保蔬菜瓜果不受季节性限制产生断销问题，温室大棚的推广将越来越广泛。但普通大鹏供暖还是采取炭烧加热用于大鹏供暖，不仅采暖效果低，采暖成本高，且炭烧污染环境，增加了有害气体的排放，传统采暖的方式也不符合当前国情下的治污环保的理念，因此发明了一种高效环保节能的采暖装置。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种重力循环热水大棚环保供热系统。

本发明的重力循环热水大棚环保供热系统，其特征在于：包括蓄热系统、散热系统和自动控制系统，蓄热系统由太阳能热水器、换热储能水箱和电热水器组成，太阳能热水器安装于大棚外部，电热水器与换热储能水箱相连接，太阳能热水器与换热储能水箱经通水管道相连接，换热储能水箱与电热水器均安装于大棚内部且低于地面的凹坑内；散热系统由散热器组成，多个散热器相隔一定的距离均匀的安装于大棚内部四周的墙壁上，散热器之间经通水管道相串联，散热器与换热储能水箱经通水管道相连接，散热器的高度中心与换热储能水箱的高度中心之间设置有一定的高度差，散热器的高度高于换热储能水箱的高度；自动控制系统与蓄热系统相连接，当换热储能水箱的供水温度低于设定温度时，自动开启电热水器用于换热储能水箱内的水加热。

本发明的重力循环热水大棚环保供热系统，太阳能热水器将太阳能转化为热能，用于换热储能水箱内的水加热。

本发明的重力循环热水大棚环保供热系统，散热器的高度中心与换热储能水箱的高度中心之间的高度差设置为3米。

本发明的有益效果是：本发明的重力循环热水大棚环保供热系统，通过设置在大鹏外部设置太阳能热水器，实现了将太阳能转化为热能，达到了绿色供暖和低成本供暖的目的；换热储能水箱处设置电加热水器，避免了遇到多云雨雪天气时太阳能热水器无法加热而造成大棚内的温度降低，通过自动系统自动控制，实现了自动监测供水温度及电热水器自动加热的目的，确保了供暖的稳定；通过在散热器与换热储能水箱之间设置高度差，实现了水流在散热器与换热储能水箱之间的自动循环，节省成本，经济实惠。

附图说明

图1为本发明的太阳能热水器的安装结构示意图；

图2为本发明的换热储能水箱与散热器的安装结构示意图；

图3为本发明的水流及热量传播的结构示意图。

图中：1太阳能热水器，2换热储能水箱，3电热水器，4散热器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，给出了本发明的重力循环热水大棚环保供热系统的整体结构示意图，所示的重力循环热水大棚环保供热系统，包括蓄热系统、散热系统和自动控制系统，蓄热系统由太阳能热水器1、换热储能水箱2和电热水器3组成，太阳能热水器1安装于大棚外部，电热水器3与换热储能水箱2相连接，太阳能热水器1与换热储能水箱2经通水管道相连接，换热储能水箱2与电热水器3均安装于大棚内部且低于地面的凹坑内。太阳能热水器1将太阳能转化为热能，用于换热储能水箱2内的水加热，利用热水循环向大棚供暖实现了绿色供暖和低成本供暖，换热储能水箱2的供水温度设置为95℃左右，回水温度设置为70℃左右。

散热系统由散热器4组成，多个散热器4相隔一定的距离均匀的安装于大棚内部四周的墙壁上，散热器4之间经通水管道相串联，散热器4与换热储能水箱2经通水管道相连接，散热器4的高度中心与换热储能水箱2的高度中心之间设置有一定的高度差，散热器4的高度高于换热储能水箱2的高度。散热器4的中心与换热储能水箱2的中心高度差通常设置为3m，供水温度控制在95℃左右、回水温度控制在70℃左右，利用重力循环热水供暖原理(在热水供暖中，以不同温度的水的密度差为动力而进行循环的系统)，使水自动流经各个散热器4，最后进入换热储能水箱2中的循环工作。

自动控制系统与蓄热系统相连接，当换热储能水箱2的供水温度低于设定温度时，自动开启电热水器3用于换热储能水箱2内的水加热。当太阳能热水器1遇到阴天、多云、雨雪等天气时，无法将供水温度提高至95℃时，自动控制系统打开电热水器3，用电热水器3对换热储能水箱2内的水进行加热，提高供水温度，确保供热的稳定，换热储能水箱2用于升温后水的储存，便于在夜晚随时使用热水向大棚内供暖。

本发明在使用时，冷水通过换热储能水箱2进入太阳能热水器1，太阳能热水器1将太阳能转化成热能将水温提高至95℃左右，自动控制系统内设置有水温感应器，当水温感应器检测到供水温度未到达95℃左右时，自动打开电热水器3。供水利用重力循环热水供暖原理，自动流经各个散热器4，向大棚内供暖，出水进入换热储能水箱2循环工作。

基于本发明的重力循环热水大棚环保供热系统的耗热量分析：

北方冬季气温约在-10℃左右，大棚内温度宜控制在25℃左右。通用大棚设置为主体长40m、宽12m、高4m，大棚东西走向。

围护结构基本耗热量q'＝kf(tn-t'w)α

k围护结构的产热系数w/(m²·℃)，f为围护结构面积m²，tn冬季室内计算温度℃，t′w供暖室外计算温度℃，α围护结构的温差修正系数。

围护结构采用保温被(由外到内)黑色淋膜毡+毛毡+镀铝编织布。传热系数为0.624w/(m²·℃)

南面围护结构基本耗热量：q`＝0.624(4×40)×(25+10)×1＝3494.4w

北面围护结构基本耗热量：q`＝0.624(4×40)×(25+10)×1＝3494.4w

东面围护结构基本耗热量：q`＝0.624(12×4)×(25+10)×1＝1048.32w

西面围护结构基本耗热量：q`＝0.624(12×4)×(25+10)×1＝1048.32w

屋顶围护结构基本耗热量：

q`＝0.624(12×40)×(25+10)×0.9＝9434.88w

地面围护结构基本耗热量：

第一地带：0.47×(12×2×2+40×2×2)×(25+10)＝3421.6w

第二地带：0.23×(8×2×2+32×2)×(25+10)＝772.8w

第三地带：0.12×(4×32)×(25+10)＝537.6w

朝向修正系数：北10％、南-30％、东西-5％。

南面围护结构最终耗热量：3494.4×70％＝2446.08w

北面围护结构最终耗热量：3494.4×1.1＝3843.84w

东、西面围护结构基本耗热量：1048.32×95％＝995.904w

大棚总耗热量：

2446.08+3843.84+995.904×2+3421.6+772.8+537.6+9434.88＝22448.6w

钢制板式散热器所需数量确定。

散热器散热面积

q为散热器的散热量w，tpj为散热器内热媒平均温度℃，tn为供暖室内计算温度℃，k为散热器的传热系数w/(m²·℃)，β1为散热器组装片数修正系数，β2为散热器连接形式修正系数，β3为散热器安装形式修正系数。

是

钢制板式散热器散热面积0.235m²/片

20片一组分为17组

供水管径、流速分析。

最不利环路散热器压力δp`11＝gh(ρh-ρg)+δpf

g为重力加速度g＝9.8m/s²,ρh回水密度kg/m³,ρg供水密度kg/m³。δpf附加压力。

δp＝9.81×3×(977.81-961.92)+100＝567.64pa

单位长度平均比摩阻rpj＝αδp/σl

α沿途损失占压力损失的估计百分数，查表得α＝50％，∑l最不利环路的总长度m

管道流速

q为管段的热负荷w，t`g为供水温度℃，t`h为供水温度℃

根据rpj、g查热水供暖系统管道水力计算表得出最接近rpj的管径，

v＝0.1m/s、r＝3.28pa/m、通水管道公称直径50mm。