温室大棚低温型分布式复合末端装置

1.本实用新型涉及温室大棚低温型分布式复合末端装置，属于农业温室和建筑节能技术领域。


背景技术：

2.温室大棚在农业生产，特别是蔬菜、水果、花卉、药用等经济作物生产领域重要的基础设施和高效生产形式，其中我国大量采用了被动式太阳能塑料大棚，近些年又正在引进高端玻璃温室，其中北欧荷兰等国的玻璃温室每年生产期可达11个月，单位亩产量极高。以西红柿生产为例，西红柿亩产量多少要看种植的品种和栽培设施。按生长分，一般分为自封顶型和无限生长型；栽培分露天栽培和大棚栽培。自封顶型露天栽培一般亩产：3000
‑
4000公斤(折合4.5～6.0kg/
㎡
)；自封顶型大棚栽培一般亩产：5000
‑
7000公斤；无限生长型露天栽培一般亩产：4000
‑
6000公斤；无限生长型大棚栽培一般亩产：10000
‑
12000公斤(折合15～18kg/
ꢀ㎡
)。而荷兰的玻璃温室最高产量可达60kg/
㎡
(折合生产区亩产约40000kg)，可见是传统露天栽培的亩产的10.0～13.3倍，也是常规无限生长型大棚栽培的亩产3.3～4.0倍。因此采取合理的生产设施和技术工艺可大幅提高农业生产效率、实现集约化农业生产模式。
3.不同作物及其生长过程对于所处环境的技术条件与要求不同，例如普通食用的大番茄的空气参数要求如下：作物生长层——距离地面高度0.6米至3.3米；夏季：(外界气温夜间最低20℃～白天最高42℃)；作物生长层白天温度低于35℃，夜间温度低于25℃；冬季： (外界夜间最低
‑
14℃)；作物生长层白天温度不低于25℃，夜间不低于15℃；湿度要求： 45％～50％(超过55％易发生病害)。种植花卉的玻璃温室参数控制要求：兰花养苗区，全年要求室内设计温度28～31℃，但不得低于28℃，否则严重影响兰花苗的生长、植株形式乃至失效；而兰花开花区、催花区则夏季白天设计温度<25℃，夜间14小时设计温度18℃。总之兰花生长所需参数控制精度要求很高，需全年保障。
4.以生产效率更高的玻璃温室为例，虽然其生产效率很高，但是在国内大棚生产中目前采用的比例极低(约为1％级)，目前存在如下多种突出问题。
5.(1)能耗过大，如按农作物的较高生长效率进行室内温湿度参数控制，其能源费用将占到总运行费用的60％左右；且玻璃温室初投资较高，因此其投资回收期过长，经济效益并不显著。
6.(2)国内引进该技术后的生产作业时间往往只有半年左右，达不到荷兰的11个月，则其产量降低一半左右，则产品收益大幅降低。
7.(3)为控制能源费用，往往出现冬季严寒期室温偏低、夏季室温过高，导致作物无法正常生长，例如夏季白天实测温度有可能达到50～60℃，这是导致国内玻璃温室生产时间远远达不到11个月的主要原因之一，而荷兰等北欧国家环境温度相对低得多，很少出现夏季过热的情况。
8.(4)随着环保问题日益得到重视，相对廉价的燃煤锅炉等供热方式面临削减、乃至
被取缔的情况，可供选择的燃气锅炉等能源费用更高，使经济效益更差。
9.另一方面，建筑节能技术和清洁供热方式近些年得到快速发展，其中清华大学建筑环境与设备研究所李先庭教授团队首创、并与北京清大天工能源技术研究所、北京启迪天工热能科技有限公司等进行联合工程技术开发及产业化的有关大空间空气参数分布与个性化供冷供热技术方法，其中室内供热供冷末端采用柔性分布式末端方式，并可对大空间空气温湿度参数进行个性化控制，实现局部控制参数的同时、有效降低总体能耗及运行费用，并可在供热运行时最大幅度降低供水温度、提高热源制热效率；在供冷运行时可提高冷源供水温度、乃至直接使用地下水供冷，而无需开启或少开启人工制冷。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的和任务是，针对前述农业大棚存在的主要问题，结合农业大棚实际技术条件与生产作业需求，设计了适用于自然能源及低温热源设备的低温型分布式负荷末端装置，可大幅降低温室内的采暖供水温度，提高热源效率，降低能源费用。
11.本实用新型的具体描述是：温室大棚低温型分布式复合末端装置，其特征在于，所述温室大棚的围护结构1的供热供冷末端装置，除了包括地面暖气管6、中层暖气管6a(但不设置高层暖气管6b)、冷暖风机5、湿帘8之外，还包括低温管束换热器9、作物立式支架管束换热器11、地板辐射采暖盘管10、湿帘空气处理机12、嵌管式低温末端13。
12.上述供热供冷末端装置组成的温室大棚低温型分布式复合末端装置，其结构和位置关系如下。
13.低温管束换热器9设置于生产区的植物苗床7的下部空间，此时其换热元件9a为塑料管、钢制翅片高或铜管铝翅片管结构，底部设置有落地的凝结水接水盘9b。
14.作物立式支架管束换热器11竖向设置于生产区的植物苗床7的上部、且位于植物茎叶的中间，并作为支撑植物生长的篱笆或支架，此时其支架式换热元件11a为塑料管或金属管结构，且管内通水温度不超过植物生长的允许温度范围；或沿外墙内壁布置，此时其支架式换热元件11a为塑料管、钢制翅片高或铜管铝翅片管结构。
15.地板辐射采暖盘管10埋设于地面以下，为塑料管结构。
16.湿帘空气处理机12为复合了湿帘、表冷器、风机、机箱、室内回风管、室外进风管的箱体式结构，并与低温热源水或冷却水、室内回风、室外新风相连通。
17.嵌管式低温末端13为毛细塑料管结构、塑料管结构或金属光管结构，并与低温热源水或冷却水相连通。
18.本实用新型针对现状温室大棚因围护结构隔热效果差导致供热供冷负荷极大、室内供热末端需要配套高温水供热热源的问题，为采用基于自然能源智能控温的清洁供热热源方式，设计了适用于大空间的低温型分布式负荷末端装置，可大幅降低热源供水温度、提高热源效率，其采暖供水温度可降低到30～45℃或更低，便于与地水源热能、太阳能、空气能、热泵机组等清洁热源系统相配套，以达到最大可能利用自然能源供冷供热、实现热源系统高效运行、减少人工能源及其费用。
附图说明
19.图1是本实用新型所涉及的农业大棚的现有常规高温供热末端形式示意图，图2是
本实用新型的末端形式示意图。
20.图1、2中各部件编号与名称如下。
21.围护结构1、阳面墙体2、阴面墙体3、温室顶篷4、冷暖风机5、地面暖气管6、中层暖气管6a、高层暖气管6b、植物苗床7、湿帘8、低温管束换热器9、换热元件9a、凝结水接水盘9b、地板辐射采暖盘管10、作物立式支架管束换热器11、支架式换热元件11a、湿帘空气处理机12、嵌管式低温末端13。
具体实施方式
22.图1是本实用新型所涉及的农业大棚的现有常规高温供热末端形式示意图，图2是本实用新型的末端形式示意图。
23.图1中所涉及的农业大棚的现有常规高温供热末端形式包括：常规的适用于高温水供热的地面暖气管6、中层暖气管6a、高层暖气管6b、冷暖风机5，和用于夏季室内降温的湿帘 8。
24.本实用新型的具体实施例如下。
25.图2中，温室大棚低温型分布式复合末端装置，所述温室大棚的围护结构1的供热供冷末端装置，除了包括地面暖气管6、中层暖气管6a(但不设置高层暖气管6b)、冷暖风机5、湿帘8之外，还包括低温管束换热器9、作物立式支架管束换热器11、地板辐射采暖盘管10、湿帘空气处理机12、嵌管式低温末端13。
26.上述供热供冷末端装置组成的温室大棚低温型分布式复合末端装置，其结构和位置关系如下。
27.低温管束换热器9设置于生产区的植物苗床7的下部空间，此时其换热元件9a为塑料管、钢制翅片高或铜管铝翅片管结构，底部设置有落地的凝结水接水盘9b。
28.作物立式支架管束换热器11竖向设置于生产区的植物苗床7的上部、且位于植物茎叶的中间，并作为支撑植物生长的篱笆或支架，此时其支架式换热元件11a为塑料管或金属管结构，且管内通水温度不超过植物生长的允许温度范围；或沿外墙内壁布置，此时其支架式换热元件11a为塑料管、钢制翅片高或铜管铝翅片管结构。
29.地板辐射采暖盘管10埋设于地面以下，为塑料管结构。
30.湿帘空气处理机12为复合了湿帘、表冷器、风机、机箱、室内回风管、室外进风管的箱体式结构，并与低温热源水或冷却水、室内回风、室外新风相连通。
31.嵌管式低温末端13为毛细塑料管结构、塑料管结构或金属光管结构，并与低温热源水或冷却水相连通。
32.需要说明的是，本实用新型提出了温室大棚低温型分布式复合末端装置，并给出了实现上述目的的具体实施装置，而按照此一总体解决方案可有不同的具体实施措施，上述具体实施方式仅仅是其中的一种而已，任何其它类似的简单变形的实施方式，例如再大空间内其它适合位置设置一组或多组换热器；或进行普通专业人士均可想到的变形方式等，或者将该技术方式以相同或相似的结构应用于工业厂房等高大空间及其它类似应用场合，均落入本实用新型的保护范围。