太阳能跨季节储能零碳农业大棚

摘要

本发明涉及农业领域，尤其涉及太阳能跨季节储能零碳农业大棚，包括有大棚支架、透明防护罩、大门、跨季节储热部件等；土壤层上方深埋式固定安装有大棚支架，大棚支架上方罩有透明防护罩，透明防护罩右侧转动式连接有一对大门，土壤层内设有跨季节储热部件。冬季温度较低的冷水可以存储在储冷箱内部，在夏季则可以对储冷箱内部的冷水进行取用，实现了能够跨季节储存冷能的目的，通过循环地将热水补给到储热箱内，可以保证储热箱内的水的温度一直处于较高的状态，并有效地减少热量的散失，便于后续在冬季使用热水，进而实现了能够跨季节储存热能的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及农业领域，尤其涉及太阳能跨季节储能零碳农业大棚。

背景技术

大棚又称塑料薄膜大拱棚，是用竹木、钢材或钢管等材料支成拱形或屋脊状骨架，然后覆盖薄膜而成的保护设施，大棚原是蔬菜生产的专用设备，随着生产的发展，大棚的应用越加广泛，当前大棚已用于花草栽培、果树生产、林业生育苗等，尤其在高寒地区、沙荒及干旱地区，大棚为抗御低温、干旱及风沙危害起着重大作用。

华北地区在冬季太阳能的辐射强度较弱，在夏季太阳能的辐射强度较强，存在太阳能的间歇性短缺问题，但是在冬季，为保证部种植的植物的有效生长，需要保证大棚内有足够的热量，且由于现有技术中的大棚隔热效果不佳，当需要使大棚内部的温度保持在舒适的范围内时，需要在大棚内部添加制热设备进行制热，而在制热的过程中会消耗大量的能源，从而导致大量的碳排放，进而对环境造成污染。

发明内容

基于此，有必要针对以上问题，提出能够跨季节储存冷能和热能、能够实现零碳供热的太阳能跨季节储能零碳农业大棚，以解决上述背景技术中提出的现有技术中存在太阳能的间歇性短缺问题、制热时会消耗大量的能源的问题。

本发明的技术方案是：太阳能跨季节储能零碳农业大棚，包括有大棚支架和透明防护罩，大棚支架上方罩有透明防护罩，还包括有大门、跨季节储热部件、跨季节储冷部件、太阳能加热部件和热水循环或冷水抽取部件：

大门，透明防护罩右侧转动式连接有一对大门；跨季节储热部件，土壤层内设有跨季节储热部件，跨季节储热部件用于跨季节储存热能，以便于后续在冬季使用热水；跨季节储冷部件，大棚支架上设有跨季节储冷部件，跨季节储冷部件用于跨季节储存冷能；太阳能加热部件，透明防护罩上设有太阳能加热部件；热水循环或冷水抽取部件，跨季节储冷部件上设有热水循环或冷水抽取部件。

进一步的，跨季节储热部件包括有储热箱、排液管、第一聚氨酯发泡保温材料层、第一混砂、第二混凝土和第一单向阀，大棚支架下部设有储热箱，储热箱深埋在土壤层内，储热箱位于大棚支架下方，储热箱左侧接通有一对排液管，排液管与热水回收部件接通，排液管位于土壤层内，储热箱内壁上设有第一聚氨酯发泡保温材料层，储热箱外壁上设有第一混砂，第一混砂外侧设有第二混凝土，排液管上设有第一单向阀。

进一步的，跨季节储冷部件包括有储冷箱、注液管和隔热部件，大棚支架下部固接有储冷箱，储冷箱深埋在土壤层内，储冷箱位于储热箱下方，储冷箱左侧顶部接通有注液管，注液管穿过土壤层，隔热部件设于储冷箱内壁上，隔热部件用于对储冷箱内部的冷水进行隔热。

进一步的，隔热部件包括有第二聚氨酯发泡保温材料层、第二混砂和第二混凝土，储冷箱内壁上设有第二聚氨酯发泡保温材料层，储冷箱外壁上设有第二混砂，第二混砂外侧设有第二混凝土，第二混凝土与第二混凝土接触。

进一步的，太阳能加热部件包括有导向座、太阳能加热座、第一输液管、第一电磁阀、固定导液套、第二输液管、第二单向阀、温度传感器、补液管和第二电磁阀，透明防护罩顶部呈阵列的方式固接有四对导向座，位于前侧的两对导向座之间共同滑动式连接有太阳能加热座，位于后侧的两对导向座之间同样共同滑动式连接有太阳能加热座，太阳能加热座右侧接通有第一输液管，第一输液管与位于右侧相邻的导向座滑动式配合，第一输液管上部左侧固接有第一电磁阀，透明防护罩右侧下部固接有一对固定导液套，固定导液套与第一输液管滑动式配合，固定导液套底部接通有第二输液管，第二输液管穿过土壤层，第二输液管与储热箱右侧下部接通，第二输液管靠近储热箱一侧固接有第二单向阀，太阳能加热座上方固接有温度传感器，太阳能加热座左侧接通有补液管，补液管与位于左侧相邻的导向座滑动式配合，补液管靠近太阳能加热座一侧固接有第二电磁阀。

进一步的，热水循环或冷水抽取部件包括有空心套、铁制堵块、复位弹簧、带单向阀出液管、带单向阀连接管、水泵、电磁铁、带电磁阀曲型管和带电磁阀回流管，储冷箱顶部固接有空心套，空心套内下部滑动式连接有一对铁制堵块，铁制堵块与空心套之间连接有复位弹簧，空心套左侧下部接通有带单向阀出液管，带单向阀出液管穿过储冷箱，储冷箱与带单向阀出液管相通，空心套右侧下部接通有带单向阀连接管，空心套中部固接有水泵，空心套内上部固定连接有一对电磁铁，储热箱左侧接通有带电磁阀曲型管，带电磁阀曲型管位于土壤层内，带电磁阀曲型管位于储热箱与透明防护罩之间，带电磁阀曲型管与空心套上部右侧接通，空心套上部左侧接通有带电磁阀回流管，带电磁阀回流管与储热箱右侧接通。

进一步的，带电磁阀曲型管呈曲型结构，热水在带电磁阀曲型管与储热箱内循环流通，带电磁阀曲型管用于将热水中的热量通过土壤层传导到大棚支架内部，起保证大棚支架内部的始终保持舒适的温度的作用。

进一步的，还包括有位置调节部件，位置调节部件设于透明防护罩顶部，位置调节部件包括有支座、电动推杆、开槽拉动板和固定杆，透明防护罩顶部右侧固接有支座，支座上固定安装有电动推杆，电动推杆伸缩轴一端固接有开槽拉动板，太阳能加热座上方右侧固接有固定杆，开槽拉动板与固定杆限位配合。

进一步的，还包括有光线折射部件，光线折射部件设于透明防护罩上，光线折射部件包括有齿条斜面座、压缩弹簧、透明旋转轴、透明折射八面管和从动齿轮，透明防护罩上部右侧滑动式连接有齿条斜面座，齿条斜面座穿过透明防护罩，齿条斜面座与透明防护罩之间连接有压缩弹簧，透明防护罩内上部转动式连接有透明旋转轴，透明旋转轴上固接有透明折射八面管，透明旋转轴右侧固接有从动齿轮，从动齿轮与齿条斜面座啮合。

进一步的，透明折射八面管为透明材质，光线可以透过透明折射八面管并照射在透明防护罩下方的植物上，透明折射八面管用于将光线反射，起提高光照利用率的作用。

与现有技术相比本发明实施例至少存在如下方面的有益效果：

1.冬季温度较低的冷水可以存储在储冷箱内部，因第二聚氨酯发泡保温材料层、第二混砂和第二混凝土的隔热作用，可以让储冷箱内部的冷水的温度在冬季到夏季的长时间段内都基本保持不变，在夏季则可以对储冷箱内部的冷水进行取用，实现了能够跨季节储存冷能的目的。

2.太阳能加热座会利用太阳能将水加热，当热水的温度升高到一定程度时，热水会流到储热箱内下部，同时储热箱内上部的水会被挤出，用于居民采暖，通过循环地将热水补给到储热箱内，可以保证储热箱内的水的温度一直处于较高的状态，并有效地减少热量的散失，便于后续在冬季使用热水，进而实现了能够跨季节储存热能的目的。

3.通过第一聚氨酯发泡保温材料层、第一混砂和第二混凝土的作用，可以起到隔热的作用，从而减少储热箱内热水中热量的散失，便于保存热水。

4.通过储热箱内的热水在带电磁阀曲型管内循环流通，使得带电磁阀曲型管散发的热量通过土壤层传导到大棚支架内部，从而可以让大棚支架内部的温度始终处于舒适的温度，进而保证了大棚支架内种植的植物在外界温度较低时也能够高效生长，在本设备的长期储热之下，有效地避免了太阳能的间歇性缺点。

5.通过对储热箱内储存的热水进行利用，可以有效地减少其它能源的消耗，从而可以减少碳的排放，以实现零碳农业。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的第一种部分立体结构示意图；

图3为本发明跨季节储冷部件的部分立体结构示意图；

图4为本发明热水循环或冷水抽取部件的部分立体结构示意图；

图5为本发明的第二种部分立体结构示意图；

图6为本发明的第三种部分立体结构示意图；

图7为本发明跨季节储热部件的部分立体结构示意图；

图8为本发明的部分剖视立体结构示意图；

图9为本发明的第四种部分立体结构示意图；

图10为本发明A的放大立体结构示意图；

图11为本发明B的放大立体结构示意图；

图12为本发明太阳能加热部件的部分立体结构示意图；

图13为本发明热水循环或冷水抽取部件的部分剖视立体结构示意图；

图14为本发明的第五种部分立体结构示意图；

图15为本发明C的放大立体结构示意图。

标号：1-土壤层；2-大棚支架；3-透明防护罩；4-大门；5-跨季节储热部件；51-储热箱；52-排液管；53-第一聚氨酯发泡保温材料层；54-第一混砂；55-第二混凝土；56-第一单向阀；6-跨季节储冷部件；61-储冷箱；62-注液管；63-第二聚氨酯发泡保温材料层；64-第二混砂；65-第二混凝土；7-太阳能加热部件；71-导向座；72-太阳能加热座；73-第一输液管；74-第一电磁阀；75-固定导液套；76-第二输液管；77-第二单向阀；78-温度传感器；79-补液管；710-第二电磁阀；8-热水循环或冷水抽取部件；81-空心套；82-铁制堵块；83-复位弹簧；84-带单向阀出液管；85-带单向阀连接管；86-水泵；87-电磁铁；88-带电磁阀曲型管；89-带电磁阀回流管；9-位置调节部件；91-支座；92-电动推杆；93-开槽拉动板；94-固定杆；10-光线折射部件；101-齿条斜面座；102-压缩弹簧；103-透明旋转轴；104-透明折射八面管；105-从动齿轮。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

实施例1

本发明实施例提供了一种太阳能跨季节储能零碳农业大棚，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示，包括有大棚支架2、透明防护罩3、大门4、跨季节储热部件5、跨季节储冷部件6、太阳能加热部件7和热水循环或冷水抽取部件8，土壤层1上方深埋式固定安装有大棚支架2，大棚支架2上方罩有透明防护罩3，外部的阳光可以通过透明防护罩3照射到大棚支架2内种植的植物上，透明防护罩3右侧通过轴承转动式连接有一对大门4，通过大门4，方便工作人员进出大棚支架2，土壤层1内设有跨季节储热部件5，大棚支架2上设有跨季节储冷部件6，透明防护罩3上设有太阳能加热部件7，跨季节储冷部件6上设有热水循环或冷水抽取部件8。

上述跨季节储热部件5包括有储热箱51、排液管52、第一聚氨酯发泡保温材料层53、第一混砂54、第二混凝土55和第一单向阀56，大棚支架2下部设有储热箱51，储热箱51用于储存热水，储热箱51深埋在土壤层1内，储热箱51位于大棚支架2下方，储热箱51左侧通过法兰连接有一对排液管52，排液管52与热水回收部件接通，排液管52位于土壤层1内，储热箱51内壁上设有第一聚氨酯发泡保温材料层53，储热箱51外壁上设有第一混砂54，第一混砂54外侧设有第二混凝土55，因第一聚氨酯发泡保温材料层53、第一混砂54和第二混凝土55的作用，可以起到隔热的作用，从而减少储热箱51内热水中热量的散失，便于保存热水，排液管52上设有第一单向阀56。储热箱51用于储存太阳能加热后的热水；储热箱51内上部的热水通过排液管52排出，用于居民采暖；第一聚氨酯发泡保温材料层53、第一混砂54和第二混凝土55共同起着隔热的作用，以减少储热箱51内热水中热量的散失，便于保存热水；第一单向阀56用于使储热箱51内的热水只能单向通过排液管52排出。

跨季节储冷部件6包括有储冷箱61、注液管62、第二聚氨酯发泡保温材料层63、第二混砂64和第二混凝土65，大棚支架2下部通过螺钉的方式连接有储冷箱61，储冷箱61用于储存冷水，储冷箱61深埋在土壤层1内，储冷箱61位于储热箱51下方，储冷箱61左侧顶部接通有注液管62，冷水通过注液管62进入储冷箱61内部，注液管62穿过土壤层1，储冷箱61内壁上设有第二聚氨酯发泡保温材料层63，储冷箱61外壁上设有第二混砂64，第二混砂64外侧设有第二混凝土65，第二混凝土55与第二混凝土65接触，因第二聚氨酯发泡保温材料层63、第二混砂64和第二混凝土65的隔热作用，可以对外界与储冷箱61内部之间的热传导进行阻隔。

太阳能加热部件7包括有导向座71、太阳能加热座72、第一输液管73、第一电磁阀74、固定导液套75、第二输液管76、第二单向阀77、温度传感器78、补液管79和第二电磁阀710，透明防护罩3顶部呈阵列的方式固接有四对导向座71，位于前侧的两对导向座71之间共同滑动式连接有太阳能加热座72，通过太阳光照射在太阳能加热座72上，使得太阳能加热座72内的水被加热，位于后侧的两对导向座71之间同样共同滑动式连接有太阳能加热座72，太阳能加热座72右侧接通有第一输液管73，第一输液管73与位于右侧相邻的导向座71滑动式配合，第一输液管73上部左侧固接有第一电磁阀74，透明防护罩3右侧下部通过焊接的方式连接有一对固定导液套75，固定导液套75与第一输液管73滑动式配合，固定导液套75底部接通有第二输液管76，第二输液管76穿过土壤层1，第二输液管76与储热箱51右侧下部接通，第二输液管76靠近储热箱51一侧固接有第二单向阀77；

通过第二单向阀77的水只能单向流动，太阳能加热座72上方固接有温度传感器78，温度传感器78用于感应太阳能加热座72内的热水的温度，太阳能加热座72左侧接通有补液管79，外部的水通过补液管79补充到太阳能加热座72内，补液管79与位于左侧相邻的导向座71滑动式配合，补液管79靠近太阳能加热座72一侧固接有第二电磁阀710。太阳能加热座72内的热水可以通过第一输液管73输送到固定导液套75内，再通过第二输液管76流到储热箱51内；第一电磁阀74用于控制第一输液管73的输送热水；第二单向阀77用于使热水只能从第二输液管76流到储热箱51内；温度传感器78用于感应太阳能加热座72内的热水的温度；外部冷水通过补液管79进入太阳能加热座72内；第二电磁阀710用于控制补液管79输送冷水。

所述热水循环或冷水抽取部件8包括有空心套81、铁制堵块82、复位弹簧83、带单向阀出液管84、带单向阀连接管85、水泵86、电磁铁87、带电磁阀曲型管88和带电磁阀回流管89；

其中，所述储冷箱61顶部固接有空心套81，空心套81内下部滑动式连接有一对铁制堵块82，铁制堵块82的材质是铁，铁制堵块82与空心套81之间连接有复位弹簧83；空心套81左侧下部接通有带单向阀出液管84，带单向阀出液管84穿过储冷箱61，储冷箱61与带单向阀出液管84相通，空心套81右侧下部接通有带单向阀连接管85；储冷箱61内部的冷水可以通过带单向阀出液管84、空心套81和带单向阀连接管85排出，用于从事其它农业生产；

同时通过带单向阀出液管84和带单向阀连接管85的水只能单向流动，空心套81中部固接有水泵86，空心套81内上部固定连接有一对电磁铁87，电磁铁87为永磁体，电磁铁87用于将铁制堵块82向上吸；

储热箱51左侧接通有带电磁阀曲型管88，带电磁阀曲型管88呈曲型结构，带电磁阀曲型管88位于土壤层1内，带电磁阀曲型管88位于储热箱51与透明防护罩3之间，带电磁阀曲型管88与空心套81上部右侧接通，空心套81上部左侧接通有带电磁阀回流管89，带电磁阀回流管89与储热箱51右侧接通。

该设备适用于华北地区，在冬季，温度较低的冷水通过注液管62进入储冷箱61内部，因第二聚氨酯发泡保温材料层63、第二混砂64和第二混凝土65的隔热作用，可以对外界与储冷箱61内部之间的热传导进行阻隔，从而让储冷箱61内部的冷水的温度在冬季到夏季的长时间段内都基本保持不变，便于夏季使用，在夏季，当需要取用储冷箱61内部的冷水时，工作人员通过外部控制设备控制电磁铁87通电，电磁铁87通电后具有磁性并可以将铁制堵块82向上吸，复位弹簧83随之会被拉伸，使得铁制堵块82不再堵住空心套81下部，接着手动控制水泵86运作，使得储冷箱61内部的冷水通过带单向阀出液管84、空心套81和带单向阀连接管85排出，用于从事其它农业生产；

同时通过带单向阀出液管84和带单向阀连接管85的水只能单向流动，使用完成后，手动控制水泵86停止运作，并且手动控制电磁铁87断电，电磁铁87断电后不具备磁性，复位弹簧83随之会复位并带动铁制堵块82复位，实现了能够在夏季时对冬季储存的冷水进行利用的目的。

上述补液管79与外部供水管道接通，太阳能加热座72内部装有水，当白天是晴天时，通过太阳光照射在太阳能加热座72上，使得太阳能加热座72内的水被加热，当太阳能加热座72内的水被加热到一定的温度时，温度传感器78会感应到温度信息并控制第一电磁阀74打开，使得太阳能加热座72内的热水通过第一输液管73、固定导液套75和第二输液管76流到储热箱51内，同时通过第二单向阀77的水只能单向流动，因第一聚氨酯发泡保温材料层53、第一混砂54和第二混凝土55的作用，可以起到隔热的作用，从而减少储热箱51内热水中热量的散失，便于保存热水，排液管52与外部水管接通，通过第二输液管76的水会流到储热箱51内下部，由于储热箱51内上部有上次补充的热水，因第一单向阀56的作用，储热箱51内上部的热水则可以被挤出，并且通过排液管52排出，用于居民采暖，五分钟之后，第一电磁阀74会关闭，第二电磁阀710则会打开，使得外部的水通过补液管79注入太阳能加热座72内部，五分钟之后，第二电磁阀710也会关闭，停止从补液管79向太阳能加热座72内部注水，然后太阳能加热座72内部的水会继续被加热，如此往复，可以利用太阳能将水加热，并将热水补充到储热箱51内，从而保证储热箱51内的水的温度一直处于较高的状态，进而使得储热箱51内的热水不会因为其它因素导致热量散失，便于后续在冬季使用热水，实现了能够跨季节储热的目的。

在冬季，水泵86会每小时运作一次，且每次运作半小时，使得储热箱51内的热水在带电磁阀曲型管88内循环流通，带电磁阀曲型管88会散发热量并通过土壤层1传导到大棚支架2内部，让大棚支架2内部的温度始终处于舒适的温度，从而保证了大棚支架2内种植的植物的高效生长，同时带电磁阀曲型管88具备一定的隔热性能，从而可以在保证大棚支架2内温度足够的同时，也可以保证带电磁阀曲型管88内热水的热量不会过量散失，当到了第二天时储热箱51内的热水仍然可以保持在60℃以上，太阳能加热座72内被加热的热水会继续补充到储热箱51内下部，储热箱51内上部的水则会再次被挤出，保证本设备能够存储到足够的热量，当水泵86停止运作时，带电磁阀曲型管88和带电磁阀回流管89会关闭，以减少储热箱51内的热水中热量的散失，如此往复，可以实现短期蓄热并将此部分热量用于农业供给，有效地避免了太阳能的间歇性缺点。

实施例2

在实施例1的基础之上，如图14和图15所示，上述太阳能跨季节储能零碳农业大棚还包括有位置调节部件9，位置调节部件9设于透明防护罩3顶部，位置调节部件9用于调节太阳能加热座72的角度，使得大棚支架2内种植的植物可以充分地照射到阳光，位置调节部件9包括有支座91、电动推杆92、开槽拉动板93和固定杆94，透明防护罩3顶部右侧通过螺栓连接有支座91，支座91上固定安装有电动推杆92，电动推杆92伸缩轴一端固接有开槽拉动板93，太阳能加热座72上方右侧通过焊接的方式连接有固定杆94，开槽拉动板93与固定杆94限位配合。

由于透明防护罩3呈透明材质，使得太阳光可以照射到大棚支架2内，在白天，电动推杆92每小时运作一次，当电动推杆92伸长时，开槽拉动板93会向左运动并使其带动固定杆94及其上装置向左运动，使得透明防护罩3上方原本被太阳能加热座72遮盖的部位能够被太阳光照射到，当电动推杆92收缩时，开槽拉动板93会复位并带动固定杆94及其上装置复位，从而使得大棚支架2内种植的植物可以充分地照射到阳光，有利于大棚支架2内植物的有效生长。

实施例3

在实施例2的基础之上，如图15所示，上述太阳能跨季节储能零碳农业大棚还包括有光线折射部件10，光线折射部件10设于透明防护罩3上，光线折射部件10用于对光进行折射，使得光线可以照射到大棚支架2内的各个角落，有利于促进大棚支架2内植物生长，光线折射部件10包括有齿条斜面座101、压缩弹簧102、透明旋转轴103、透明折射八面管104和从动齿轮105，透明防护罩3上部右侧滑动式连接有齿条斜面座101，齿条斜面座101穿过透明防护罩3，齿条斜面座101与透明防护罩3之间连接有压缩弹簧102，透明防护罩3内上部转动式连接有透明旋转轴103，透明旋转轴103上通过焊接的方式连接有透明折射八面管104，透明折射八面管104采用透明材质，透明旋转轴103右侧固接有从动齿轮105，从动齿轮105与齿条斜面座101啮合。

当开槽拉动板93向左运动时，开槽拉动板93会挤压齿条斜面座101向下运动，压缩弹簧102随之会被压缩，同时齿条斜面座101会带动从动齿轮105及其上装置转动，当开槽拉动板93复位时，压缩弹簧102随之会复位并带动齿条斜面座101复位，齿条斜面座101会带动从动齿轮105及其上装置反向转动，在从动齿轮105及其上装置转动的过程中，使得透明折射八面管104可以对光进行折射，从而使得光线可以照射到大棚支架2内的各个角落，有利于促进大棚支架2内植物生长，实现了能够有效地增大阳光的照射范围的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。