[发明专利]一种高效节能的土壤加热系统

说明书

本发明提出一种高效节能的土壤加热系统，该土壤加热系统包括热管换热器、发酵池、高温容器换热装置、蓄热水箱和循环水泵；循环水泵一端连接蓄热水箱，另一端连接发酵池，发酵池再经管道连接蓄热水箱，形成回路，热管换热器的一段置于土壤加热区，一段置于蓄热水箱内。解决目前单级太阳能供暖系统无法在夜间持续供暖和其它互补供暖系统中如电供暖、燃烧、热泵等方式带来的能源消耗、不稳定性、环境污染及经济问题，本发明利用廉价且易获取的秸秆和粪便等原料构成发酵池，充分利用发酵池排出的高温气体和其自身微生物的氧化分解产热，结合热管换热器的高效传热和其自适应工作调节的特点，并以水为中间传热介质，进而形成一个高效节能的系统。

技术领域

本发明涉及一种高效节能的土壤加热系统，属于土壤加热系统技术领域。

背景技术

随着大棚种植果蔬愈发普及，但冬季由于土壤温度过低，大棚内果蔬根系容易受低温冻伤，不利于果蔬的生长，因此发展土壤供暖技术变得更加重要。我国北方大多数农村地区使用火炕、火炉及燃煤锅炉等方式供暖，农村传统采暖方式热转化率较低，能源浪费巨大，土壤受热不均，且环境污染严重，因此迫切需要在北方农村地区推广清洁取暖技术。目前，清洁供暖措施主要有“煤改气”、“煤改电”和可再生能源等方式，但“煤改气”、“煤改电”方案虽为清洁能源，但仍存在价格过高、使用安全、农村地区管路敷设困难、NOX污染等问题。

目前，现有土壤加热系统包括单级的太阳能供暖系统和多级互补的太阳能供暖系统，单级太阳能系统不可长时间持续供热，且受日照时长、天气变化的影响，补充的系统都是以电供暖、燃烧、热泵等方式，其中电供暖和燃烧方式存在着浪费资源和污染环境等问题，而热泵性能受外部环境影响较大，在恶劣气候条件下会出现制热量降低的问题，单独使用会使运行费用过高。

发明内容

本发明为了解决目前单级太阳能供暖系统无法在夜间持续供暖和其它互补供暖系统中如电供暖、燃烧、热泵等方式带来的能源消耗、不稳定性、环境污染及经济问题，提出一种高效节能的土壤加热系统，利用廉价且易获取的秸秆和粪便等原料构成发酵池，充分利用发酵池排出的高温气体和其自身微生物的氧化分解产热，结合热管换热器的高效传热和其自适应工作调节的特点，并以水为中间传热介质，进而形成一个高效节能的系统。

本发明提出一种高效节能的土壤加热系统，包括热管换热器、发酵池、高温容器换热装置、蓄热水箱和循环水泵；所述循环水泵一端连接蓄热水箱，另一端连接发酵池，发酵池再经管道连接蓄热水箱，形成回路，所述热管换热器的一段置于土壤加热区，一段置于蓄热水箱内，所述高温容器换热装置置于蓄热水箱内。

优选地，所述热管换热器包括热管放热段、热管绝热段和热管吸热段，所述热管放热段置于土壤加热区内，所述热管吸热段置于蓄热水箱内，所述热管绝热段位于热管放热段和热管吸热段之间。

优选地，所述高温换热容器包括进气管、排气管和排水管，所述高温容器换热装置的进气口与发酵池通过进气管连接，排气口与植物大棚内通过排气管连接，从发酵池中流出的高温二氧化碳气体和水蒸气经容器内部换热，同时向植物大棚1室内排出二氧化碳气体肥料，所述高温容器换热装置底部设有排水管，及时排出冷凝水。

优选地，所述发酵池上设置有热电偶和湿度探头，所述湿度探头实时监控发酵池内部的湿度情况，如果发酵池内部湿度大幅升高，则确定发酵池中水管可能出现漏水的风险，进而及时补修。

优选地，所述电磁阀位于循环水泵和发酵池之间，所述热电偶实时监控发酵池内温度情况，当发酵池的温度过低则将信号传输给电磁阀，从而阻断水的进入，待发酵池通过微生物的发酵使温度回升继续通水。

本发明所述的高效节能的土壤加热系统的有益效果为：