本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種日光溫室微熱管陣列蓄熱墻體及其制備方法，該蓄熱墻體可以提高溫室墻體內(nèi)部的蓄熱能力，提升日光溫室墻體對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控能力和溫室對(duì)太陽能的利用率。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，保障城市冬季蔬菜安全穩(wěn)定供應(yīng)已成為設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重要任務(wù)之一。日光溫室屬于利用太陽能并運(yùn)用溫室效應(yīng)實(shí)現(xiàn)冬季反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)的一類設(shè)施園藝建筑，是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，在保障蔬菜周年均衡供應(yīng)、增加就業(yè)和促進(jìn)增收方面發(fā)揮了巨大作用，并產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

長期以來，日光溫室基本上都采用被動(dòng)的蓄熱結(jié)構(gòu)，主要依靠白天北墻體吸收太陽輻射能進(jìn)行被動(dòng)蓄熱，夜間墻體再將蓄集的熱能向室內(nèi)釋放。溫室墻體較厚，通常在370～2000mm。研究表明，由于受溫室墻體材料熱慣性及其傳輸能力的限制，白天通過溫室前屋面透射進(jìn)來的太陽能對(duì)北墻體蓄熱層的作用深度僅為300mm左右，而沿墻體深度方向，除了蓄熱層之外，墻體內(nèi)部溫度較低，墻體蓄熱能力未得到充分利用；因墻體無法高效的蓄集透射進(jìn)來的熱量，使能量聚集在墻體表面，溫室內(nèi)空氣溫度較高，經(jīng)常出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著溫室作物生長，采用通風(fēng)降溫又造成太陽能的浪費(fèi)。另一方面，夜間在溫室內(nèi)需要熱量供給時(shí)，因墻體蓄熱量有限，再加上墻體熱傳輸能力差，使墻體內(nèi)部的熱量又無法及時(shí)的釋放到室內(nèi)，導(dǎo)致冬季日光溫室內(nèi)環(huán)境普遍低溫高濕，造成作物冷害與凍害頻發(fā)，作物產(chǎn)量較低。在上述原因的作用下，導(dǎo)致被動(dòng)式蓄熱墻體對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控能力差以及溫室對(duì)太陽能的利用率低下。

為了改善日光溫室室內(nèi)熱環(huán)境，增強(qiáng)對(duì)溫室熱環(huán)境的調(diào)控水平，諸多科技工作者開展了一系列的研究。如中國專利ZL2010102046533和ZL2012101249084在北墻的室內(nèi)側(cè)設(shè)置熱能采集器，白天將采集的熱量轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存在熱能儲(chǔ)存器內(nèi)，夜間通過熱泵機(jī)組將熱能儲(chǔ)存器中熱量進(jìn)行提升后再加熱溫室，這些都屬于主動(dòng)式蓄熱方式，是將投射到北墻體上的太陽能進(jìn)行轉(zhuǎn)移。雖然在一定程度上改善了溫室熱環(huán)境，但北墻體室內(nèi)側(cè)表面被遮擋，墻體自身的蓄熱性能未得到充分利用，并且主動(dòng)蓄熱方式要消耗大量的電能，增加了初投資和日常運(yùn)行管理成本。因此，如何充分利用日光溫室墻體被動(dòng)蓄熱方式的優(yōu)勢，改進(jìn)溫室墻體蓄熱結(jié)構(gòu)，提升日光溫室墻體對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控能力是日光溫室產(chǎn)業(yè)保持可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種日光溫室微熱管陣列蓄熱墻體及其制備方法，用以解決日光溫室的在集熱、蓄熱與供熱等方面的技術(shù)難題，提升日光溫室墻體對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控能力和溫室對(duì)太陽能的利用率。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種日光溫室微熱管陣列蓄熱墻體及其制備方法，主要包括(由內(nèi)到外)保溫層、承重砌塊層、微熱管模塊層和水泥砂漿層組成。所述的微熱管模塊層是由微熱管砌塊與砌塊磚構(gòu)筑而成；結(jié)合溫室墻體蓄放熱均勻性需求，將微熱管砌塊進(jìn)行陣列布置，形成了微熱管陣列蓄熱墻體；該蓄熱墻體能夠?qū)滋斓奶柲芸焖俚霓D(zhuǎn)移到溫室墻體內(nèi)部，提高墻體內(nèi)部的蓄熱能力，夜間根據(jù)溫室熱環(huán)境需要，及時(shí)釋放出儲(chǔ)存的熱能，從而提升日光溫室墻體對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控能力和溫室對(duì)太陽能的利用率。

所述的微熱管砌塊是由若干根呈“乙”字形微熱管將其冷凝段平行排列插入到模具內(nèi)，再加入混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)而成，在微熱管砌塊中微熱管外露部分為其蒸發(fā)段，微熱管砌塊的砌筑位置高于溫室內(nèi)地面800～900mm，微熱管蒸發(fā)段的末端高于室內(nèi)地面300mm，以防止溫室作物陰影對(duì)微熱管蓄熱產(chǎn)生遮擋影響。

所述的微熱管是由鋁板通過沖壓，在鋁板內(nèi)部形成多條平行的微槽通道，然后在微槽通道內(nèi)填充適量工質(zhì)并進(jìn)行密封而成，微熱管的外形尺寸1500(長)mm×62(寬)mm×40(厚)mm，該微熱管具有熱傳輸能力強(qiáng)，熱阻小，價(jià)格低廉的特點(diǎn)。

所述的承重砌塊層與微熱管模塊層之間，采用砌塊磚以貫通搭接的方法將兩者連鎖起來，從而提高溫室墻體的穩(wěn)固性。

所述的保溫層的厚度為60～120mm，承重砌塊層的厚度為370～490mm，微熱管模塊層的厚度為300～370mm，水泥砂漿層的厚度為10～20mm。

所述的活動(dòng)導(dǎo)軌(7)懸掛在后屋面支撐鋼架(6)上，遮陽網(wǎng)(8)在冬季時(shí)段卷起固定在活動(dòng)導(dǎo)軌(7)上，而夏季時(shí)段遮陽網(wǎng)(8)從活動(dòng)導(dǎo)軌(7)上展開，起到遮陽隔熱作用。

所述的水泥砂漿層以及微熱管的蒸發(fā)段的外表面噴涂黑色吸熱涂層，以增蓄熱強(qiáng)墻體與微熱管的吸熱能力。

本發(fā)明利用微熱管高效的熱傳輸特性，結(jié)合溫室墻體蓄放熱均勻性需求，將微熱管砌塊進(jìn)行陣列布置，形成微熱管陣列蓄熱墻體。在白天，一方面通過墻體材料自身被動(dòng)的集熱和蓄熱作用向墻體蓄熱層傳遞熱量，另一方面，微熱管陣列通過其內(nèi)部工質(zhì)的相變傳熱和微熱管金屬導(dǎo)熱作用將聚集在北墻體內(nèi)表面附近的太陽能及時(shí)高效的輸運(yùn)到墻體內(nèi)部的低溫區(qū)域，在兩者的共同作用下，提高墻體內(nèi)部的蓄熱量，同時(shí)降低溫室室內(nèi)空氣溫度，提高了太陽能的蓄熱效率。在夜間，當(dāng)溫室內(nèi)部環(huán)境需要北墻體向室內(nèi)釋放熱量時(shí)，一方面依靠墻體材料的導(dǎo)熱作用向室內(nèi)放熱，另一方面利用微熱管金屬導(dǎo)熱速率快的優(yōu)勢向室內(nèi)快速供熱，提高溫室內(nèi)空氣溫度。

與現(xiàn)有的溫室墻體蓄熱技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）所發(fā)明的日光溫室微熱管陣列蓄熱墻體利用微熱管被動(dòng)式蓄熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)了墻體白天對(duì)太陽能高效集熱和蓄熱，夜間蓄熱墻體又能快速地向溫室內(nèi)供熱，從而提升了日光溫室墻體對(duì)溫室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)控能力和溫室對(duì)太陽能的利用率。墻體制備方法簡單，施工簡單易行，無主動(dòng)蓄熱和供熱的耗能設(shè)備，運(yùn)行管理成本較低。

（2）所采用的微熱管具有熱傳輸能力強(qiáng)、熱阻小，生產(chǎn)技術(shù)成熟，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，本蓄熱墻體的初投資成本低；可以根據(jù)溫室墻體蓄熱和供熱需求，較方便的設(shè)置微熱管陣列砌塊的疏密，利用微熱管陣列技術(shù)很好地解決了冬季白天溫室內(nèi)出現(xiàn)的高溫問題，改善了溫室作物生長環(huán)境。

（3）所發(fā)明的日光溫室微熱管陣列蓄熱墻體制備方法，既考慮了墻體的冬季蓄熱與供熱功能，既兼顧了夏季遮陽作用，蓄熱墻體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、蓄熱與保溫性能高，不僅可以適用于新建溫室蓄熱墻體，也可用于舊溫室蓄熱墻體的技術(shù)改造中。

附圖說明

圖1 本發(fā)明的微熱管陣列蓄熱墻體剖面圖。

圖2 本發(fā)明的微熱管陣列蓄熱墻體立面圖。

圖3本發(fā)明的微熱管砌塊平面圖。

圖4本發(fā)明的微熱管砌塊立面圖。

圖5本發(fā)明的微熱管砌塊側(cè)面圖。

圖6本發(fā)明的微熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(A-A截面)。

圖中：1. 混凝土地基 2.保溫層 3.承重砌塊層 4. 微熱管砌塊

5. 微熱管冷凝段 6.后屋面支撐鋼架 7. 活動(dòng)導(dǎo)軌 8. 遮陽網(wǎng) 9. 水泥砂漿層 10. 微熱管蒸發(fā)段 11. 微熱管 12.室內(nèi)地面 13.前屋面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1-6對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1-6所示，該日光溫室微熱管陣列蓄熱墻體從外到內(nèi)依次由保溫層2、承重砌塊層3、微熱管模塊層和水泥砂漿層9組成；微熱管模塊層是由微熱管砌塊4與砌塊磚構(gòu)筑而成；結(jié)合溫室墻體蓄放熱均勻性需求，將微熱管砌塊4進(jìn)行陣列布置，形成微熱管陣列蓄熱墻體(見圖1和圖2)。

該蓄熱墻體的建造方法采用如下步驟：①加工微熱管，首先將鋁板通過沖壓，在鋁板內(nèi)部形成多條平行的微槽通道(見圖6)，然后將帶有多個(gè)微通道的鋁板通過機(jī)械熱彎工藝加工成呈“乙”字形(見圖5)并檢驗(yàn)其密閉性，當(dāng)滿足密閉性條件時(shí)，在真空狀態(tài)下將微槽通道內(nèi)填充適量相變工質(zhì)并對(duì)其兩端進(jìn)行密封，形成微熱管11，微熱管11的外形尺寸1500(長)mm×62(寬)mm×40(厚)mm；②將若干根呈“乙”字形微熱管11的冷凝段5平行排列插入到模具內(nèi)，再加入混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)48小時(shí)，形成微熱管砌塊4（見圖3至圖5），微熱管砌塊4中微熱管11外露部分為微熱管蒸發(fā)段10；③為增強(qiáng)溫室墻體的承重強(qiáng)度，采用混凝土澆筑，形成混凝土地基1，混凝土地基1的寬度比地面上部蓄熱墻體的總厚度長100～150mm；④在混凝土地基1的上方采用砌塊磚砌筑800～900mm高度的墻體，在該墻體上方分成兩部分砌筑，靠近室外側(cè)砌筑承重砌塊層3，靠近室內(nèi)側(cè)砌筑微熱管砌塊層，微熱管模塊層是按照微熱管陣列布置情況由微熱管砌塊4與砌塊磚構(gòu)筑而成，微熱管砌塊4中的微熱管蒸發(fā)段10的末端高于室內(nèi)地面12達(dá)到300mm，為了提高溫室墻體的穩(wěn)固性，承重砌塊層3與微熱管模塊層之間，采用砌塊磚以貫通搭接的方法將兩者連鎖起來；⑤完成承重砌塊層3與微熱管模塊層砌筑后，在承重砌塊層3的外側(cè)加裝保溫層2并做防護(hù)保護(hù)處理，而在微熱管模塊層表面粉刷水泥砂漿，形成水泥砂漿層9，上述保溫層2的厚度為60～120mm，承重砌塊層3的厚度為370～490mm，微熱管模塊層的厚度為300～370mm，水泥砂漿層9的厚度為10～20mm；⑥在水泥砂漿層9和微熱管蒸發(fā)段10的外側(cè)表面噴涂黑色吸熱涂層；⑦在微熱管陣列蓄熱墻體室內(nèi)側(cè)與后屋面支撐鋼架6下方分區(qū)域平行安裝活動(dòng)導(dǎo)軌7和懸掛遮陽網(wǎng)8，遮陽網(wǎng)8在冬季時(shí)段卷起固定在活動(dòng)導(dǎo)軌7上，而夏季時(shí)段遮陽網(wǎng)8從活動(dòng)導(dǎo)軌7上展開。

以上對(duì)本發(fā)明的建造和制備方法進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此，凡基于本發(fā)明所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。