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CN103477908A - 一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法 - Google Patents

一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法 Download PDF

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Abstract

一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚，包括：温室阳棚，温室阴棚，保温墙，太阳能电池板，温室玻璃，太阳能电池支架，温室支架，棚内气流循环窗，棚外换气窗，绿叶作物，菌类及喜阴作物，温室薄膜，保温草毡，太阳能控制器，逆变器，外电网；其特征在于阳棚温室和阴棚温室由同一道保温墙隔开，保温墙由相变混凝土及砖构成，保温墙的向阳面是阳棚温室，种植绿叶作物，保温墙的背阳面是阴棚温室，种植菌类作物，太阳能电池板安装在保温墙及阴棚温室顶部，太阳能电池板的电力输出端由导线与太阳能控制器和逆变器相连，该电力由逆变器逆变后并入外电网或自用电，构成整个太阳能发电系统闭合电路。

Description

一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法
技术领域
    本发明属于一种植物温室大棚，具体涉及一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法。
背景技术
    能源是人类面临经济发展和环境维护平衡时需要解决的最根本最重要的问题。能源储存的有限量问题促使人类去开发、寻找、应用新的替代能源。太阳能是一种极为丰富的清洁能源, 地球每年接受的太阳能总量为l ×1018kWh , 相当于5 ×1014桶原油(是探明原油储量的近千倍) , 是世界年耗总能量的一万多倍。由于通常最普遍的而且最方便使用的是电能, 太阳光伏发电技术能将太阳能直接转换为电能, 因而是最有应用前景的太阳能利用方式。目前, 由于太阳能的能量密度低，太阳能光伏发电效率低，现在通用的硅系太阳能光伏电池板发电效率在12-16%之间,大型太阳能光伏电站要占用大量的土地，是不争的事实，如1平方米的太阳能光伏板其峰值功率在100瓦左右，如要建立一个百万千瓦的光伏电站，要占地1000万平方米，达15000多亩土地，而且需要地势相对平坦，这样就浪费了大量土地资源，现在国家也在提倡太阳能屋顶工程，但屋顶面积太小，无法满足用电需要，也限制了太阳能光伏的应用和推广。我国的温室大棚面积世界第一，除了中小拱棚等简易设施外，日光温室、塑料大棚的建筑面积高达200多万公顷以上。温室就是充分利用太阳能的节能建筑。温室设计时的屋面倾角充分考虑了太阳入射角，可以最大限度的利用太阳光对温室进行加温，而且还要保证室内作物进行正常的光合作用。目前也有一些光伏温室技术，但多是直接在大棚的朝阳面铺设硅系光伏组件或微透光薄膜光伏板，这样只注重光伏发电，而忽视了棚内作物光合作用对光照和温度的需求，已经影响了温室作物的产量和品质，在北方地区一些日光温室为了防止墙面对阳光的遮挡，两棚之间要空出7米左右的间距，如果按照大棚长度100米，宽度19米，面积为1900平方米的温室大棚，两棚之间的空出地面积就有700平方米，几乎占到整个棚区面接的四分之一，而这部分土地在背阴处，不能有效种植作物，几乎白白浪费，降低了土地的利用率。对于光伏温室来说，怎样既能充分利用温室大棚的土地进行进行光伏发电，又能不过多温室阳光影响棚内作物生长，同时还要进一部对温室大棚保温，是现在光伏温室大棚亟待解决的问题。
发明内容
 为了解决目前光伏温室大棚内光照不足、土地利用率低及温室保温效果差等问题。本发明提供了一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚，它既能充分利用温室大棚占用的土地，又能充分进行光伏发电而不影响棚内作物生长，同时还可以提高阳棚内的温度并且进行阴阳棚之间的氧气和二氧化碳之间的气体自然循环，以增加棚内作物的产量和品质。
本发明为实现其目的所采取的技术方案：一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法，包括：温室阳棚，温室阴棚，保温墙，太阳能电池板，温室玻璃，太阳能电池支架，温室支架，棚内气流循环窗，棚外换气窗，绿叶作物，菌类及喜阴作物，温室薄膜，保温草毡，太阳能控制器，逆变器，外电网。其特征在于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚的阳棚温室和阴棚温室由同一道保温墙隔开，保温墙由砖和保温相变混凝土构成，首先配置相变保温混凝土，普通水泥100kg，粉煤灰30kg，重钙粉30kg，相变储能专用胶粉1kg，短木质纤维1kg，珍珠岩0.5m3，相变粉10kg，将以上物料按比例充分混合准备好，直接加水搅拌均匀，混合料：水＝1：0.8(重量比)，放置5～10分钟使用，施工时环境温度大于5℃，一次拌料应在30分钟内用完。保温墙由砖和保温混凝土砌成，保温墙砌成后应干燥2-3天，保温墙干燥后继续搭建温室大棚，保温墙的向阳面是阳棚温室，阳棚温室由温室框架和温室玻璃构成，阳棚温室由保温墙和温室支架构成阳棚温室框架，阳棚温室框架上分别铺设温室玻璃和太阳能电池板，阳棚温室内种植绿叶作物，构成阳棚温室系统。保温墙的背阳面是阴棚温室，阴棚温室由温室框架和温室薄膜构成，阴棚温室由保温墙和温室支架构成阴棚温室框架，阴棚温室框架上分别覆盖大棚薄膜和保温草毡，阴棚温室内种植菌类或喜阴作物，构成阴棚温室系统。太阳能电池板安装在保温墙及阴棚温室顶部，太阳能电池板的电力输出端由导线与太阳能控制器相连，太阳能电池板发出的电力由太阳能控制器输送至逆变器，由逆变器逆变后并入外电网或自用电，构成整个太阳能发电系统闭合电路。
     优选的保温墙，墙高2-10米，墙宽0.5-2米，墙面上设有棚内气流循环窗，调节阴阳棚内的氧气和二氧化碳浓度和阴棚内的光照度。
     优选的阳棚温室，阳棚温室的长50-120米，宽10-20米，阳棚温室向阳面与水平面的夹角20-60°，优选的为40°。
     优选的阳棚温室，阳棚温室玻璃墙面和玻璃顶棚均装有棚外换气窗，构成棚内外气体循环。
     优选的阴棚温室，阴棚温室的长50-120米，宽3-5米，阴棚温室为拱形温室。
    优选的太阳能电池板，太阳能电池板为薄膜透光电池和硅系太阳能电池板，阳棚温室顶部距保温墙2-4米安装太阳能电池板，电池板的阴影全部落在保温墙上，在保温墙及阴棚温室的上面全部铺设太阳能电池板，电池板的向阳平面与阳棚向阳面的夹角为0-15°。
本发明的有益效果
1、实现光伏发电与作物种植相结合，实现土地利用最大化，把光伏与现代设施农业结合起来，实现科技以农业一体化，同时解决了传统光伏温室要想发电就由于棚内光照减少，造成作物减产，品质下降的矛盾。
2、有效提高土地利用率，传统的日光温室，棚与棚的间距至少在7米以上，由于墙体遮阳、光照不足、解冻较晚，因而在这7米的距离内种植粮食牧草等作物，产量和效益低下，棚与棚之间的空地基本上处于废弃状况，本发明充分地利用了日光温室背面的废弃地。   
3、阴阳互补，阴阳棚相互依靠，阳棚后墙由于阴棚的保护，可提高室温2-3度。阴棚接受阳棚的散热，春、秋两季基本可以满足使用菌、叶菜类蔬菜的温度要求。此外，阴棚还可以为阳棚作物增补二氧化碳，提供有机气肥，实现棚内二氧化碳和水汽自然循环。 
    由于采用了上述方案，从而使本发明实现了土地利用高效，太阳能利用高效及保温保水，提高了植物生长的条件。使作物始终处于最佳的生长环境中，以达到优质、高产、低成本、高收益，适应范围广，便于推广。
  以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明结构示意图；
图中：1、阳棚温室，2、阴棚温室，3、温室玻璃，4、太阳能电池板，5、棚外换气窗，6、温室支架，7、棚内气流循环窗，8、保温墙，9、绿叶作物，10、菌类作物，11、太阳能控制器，12、逆变器，13、电外电网，14、温室薄膜，15、保温草毡。
具体实施方式
参见图1，对本发明做进一步说明，本发明包括：阳棚温室1，阴棚温室2，温室玻璃3，太阳能电池板4，棚外换气窗5，温室支架6，棚内气流循环窗7，保温墙8，绿叶作物9，菌类作物10，太阳能控制器11，逆变器12，外电网13，温室薄膜14，保温草毡15。实施时首先把保温墙8按标准建造好，保温墙8的向阳面与温室支架6分别阳棚温室1框架和阴棚温室2框架，在阳棚温室1框架上分别铺设温室玻璃3和太阳能电池板4，阳棚温室2的玻璃墙壁和顶棚，开有棚外换气窗5，使棚内外气体能够自然循环，保温墙8上装有棚内气流循环窗7，阳棚温室内主要种植绿叶作物9，构成整个阳棚温室系统。
优选的保温墙8，墙高2-10米，墙宽0.5-2米，墙面上设有棚内气流循环窗7，调节阴阳棚内的氧气和二氧化碳浓度和阴棚内的光照，阳棚温8的长50-120米，宽10-20米，阳棚温室向阳面与水平面的夹角20-60°，优选的为40°。
保温墙8的背阳面与温室支架6构成阴棚框架，阴棚温室框架上分别覆盖大棚薄膜14和保温草毡15，阴棚温室2内种植菌作物10类或喜阴作物，构成阴棚温室系统。太阳能电池板4安装在保温墙8及阴棚温室2顶部，太阳能电池板4的电力输出端由导线与太阳能控制器11相连，太阳能电池板发出的电力由太阳能控制器11输送至逆变器12，由逆变器逆变后并入外电网14或自用电，构成整个太阳能发电系统闭合电路。
优选的太阳能电池板4，太阳能电池板4为薄膜透光电池和硅系太阳能电池板，阳棚温室1顶部距保温墙2-4米安装太阳能电池板4，电池板的阴影全部落在保温墙8上，在保温墙8及阴棚温室的上面全部铺设太阳能电池板4，电池板的向阳平面与阳棚向阳面的夹角为0-15°。
上述实施例只是说明本发明的技术构思及特点，其目的是让本领域的普通技术人员能够了解本发明的特点并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所进行的等效变化或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法，包括：温室阳棚，温室阴棚，保温墙，太阳能电池板，温室玻璃，太阳能电池支架，温室支架，棚内气流循环窗，棚外换气窗，绿叶作物，菌类及喜阴作物，温室薄膜，保温草毡，太阳能控制器，逆变器，外电网；其特征在于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚的阳棚温室和阴棚温室由同一道保温墙隔开，保温墙的向阳面是阳棚温室，阳棚温室由温室框架和温室玻璃构成，种植绿叶作物，保温墙的背阳面是阴棚温室，阴棚温室由温室框架和温室薄膜构成，种植菌类作物，太阳能电池板安装在保温墙及阴棚温室顶部，太阳能电池板的电力输出端由导线与太阳能控制器相连，太阳能电池板发出的电力由太阳能控制器输送至逆变器，由逆变器逆变后并入外电网或自用电，构成整个太阳能发电系统闭合电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法，其特征在于所述的保温墙由砖和相变保温混凝土构成，相变保温混凝土组成配方：普通水泥100kg，粉煤灰30kg，重钙粉30kg，相变储能专用胶粉1kg，短木质纤维1kg，珍珠岩0.5m3，相变粉10kg，将以上物料按比例充分混合，直接加水搅拌均匀，混合料：水＝1：0.8(重量比)，放置5～10分钟使用，施工时环境温度大于5℃，一次拌料应在30分钟内用完。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法，其特征在于所述的保温墙，墙高2-10米，墙宽0.5-2米，墙面上设有棚内气流循环窗，调节阴阳棚内的氧气和二氧化碳浓度和阴棚内的光照度。
4.根据权利要求1所述的一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法，其特征在于所述的阳棚温室，阳棚温室的长50-120米，宽10-20米，阳棚温室向阳面与水平面的夹角20-60°，优选的为40°，阳棚温室玻璃墙面和玻璃顶棚均装有棚外换气窗，构成棚内外气体循环。
5.根据权利要求1所述的一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法，其特征在于所述阴棚温室，阴棚温室的长50-120米，宽3-5米，阴棚温室为拱形温室。
6.根据权利要求1所述的一种基于阴阳棚一体化的光伏日光温室大棚及建造方法，其特征在于所述太阳能电池板，太阳能电池板为薄膜透光电池和硅系太阳能电池板，阳棚温室顶部距保温墙2-4米安装太阳能电池板，电池板的阴影全部落在保温墙上，在保温墙及阴棚温室的上面全部铺设太阳能电池板，电池板的向阳平面与阳棚向阳面的夹角为0-15°。
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