• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本实用新型属于温室技术领域，公开了一种可控光覆盖结构，其包括透明盖板，具有多个控光单元，多个控光单元相互连接以形成透明盖板的上端面，上端面为可控光覆盖结构的覆盖面，控光单元基于光的折射对太阳光进行分频使分频后的光向覆盖面的下方入射；和透明底板，位于透明盖板的下方，并与透明盖板间隔相对设置以形成流通空间，流通空间透明底板包括安装部和透明部，安装部上安装有用于吸收分频后的光中的红外光的吸热板，透明部供分频后的光穿过。通过上述方案能将植物生长需要的可见光和紫外线照射至植物上，而将产生热量的红外光由吸热板吸收，如此可以在冬季将热量引入温室内，夏季将热量排到温室外，最终达到光热分控的目的。
    公开号:CN214338959U
    申请号:CN202120061486.5U
    申请日:2021-01-11
    公开日:2021-10-08
    发明作者:冯朝卿；陈辛格；马凤阁；张丽壮；陈永艳；海日罕
    申请人:Inner Mongolia University of Technology；
    IPC主号:A01G9-14
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型属于温室技术领域，特别涉及一种可控光覆盖结构。
    [n0002] 设施农业不同于传统农业的生产模式，是农业现代化发展的必然趋势和重要标志，温室大棚是设施农业的一种。我国的温室大棚虽然经过了近几十年的发展，依旧面临着机械化水平低、土地利用率低、使用年限短等问题，尤其是如何实现冬季保温、加温，夏季遮阳、降温的问题。
    [n0003] 现有技术中，有的布置抛物面聚光透明覆盖结构，由于其在中午光照充足时段透过率低，最低时只有32％；而上、下午透过率相对较高，可达60％左右，从而使得该覆盖结构可以在不影响温室内上、下午光照的同时，大幅削减中午时段进入温室的光照，最多可削减60％以上，改善了温室光照不均现象。但是该结构会影响植物在不同季节生长时对光照的需求，同时没考虑到国内冬季和夏季气候条件完全不同。
    [n0004] 为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可控光覆盖结构，其包括：透明盖板，具有多个控光单元，多个所述控光单元相互连接以形成所述透明盖板的上端面，所述上端面为所述可控光覆盖结构的覆盖面，所述控光单元基于光的折射对太阳光进行分频使分频后的光向所述覆盖面的下方入射；和透明底板，位于所述透明盖板的下方，并与所述透明盖板间隔相对设置以形成流通空间，所述流通空间所述透明底板包括：安装部和透明部，所述安装部上安装有用于吸收分频后的光中的红外光的吸热板，所述透明部用于供分频后的光穿过。
    [n0005] 可选地，所述透明底板上设置有多个通风孔，所述通风孔与所述流通空间连通；和/或所述可控光覆盖结构还包括：侧板，周向设置于所述透明盖板和所述透明底板之间，并位于所述透明底板或所述透明盖板的边缘处，所述侧板上开设有进风口和/或出风口。
    [n0006] 可选地，所述吸热板位于所述安装部的内表面，所述安装部的内表面与所述透明盖板相对。
    [n0007] 可选地，所述控光单元具有凹槽，所述凹槽朝向所述透明底板凹下，所述凹槽的槽口方向所述透明底板，所述凹槽的槽壁基于光的折射对太阳光进行分频。
    [n0008] 可选地，所述凹槽的内轮廓的断面呈倒置的梯形或倒置的三角形；所述凹槽的槽壁厚度在由所述透明盖板指向所述透明底板的方向上，逐渐变厚；所述凹槽的外轮廓的断面呈倒置的梯形或三角形。
    [n0009] 可选地，所述可控光覆盖结构还包括：透明顶板，所述透明顶板覆盖于所述凹槽的槽口，所述凹槽沿所述凹槽长度方向的两端为封闭端。
    [n0010] 可选地，所述吸热板位于所述凹槽的槽壁下方。
    [n0011] 可选地，相邻的两个所述控光单元之间在所述控光单元的宽度方向上有空隙，所述空隙在由所述透明盖板指向所述透明底板的方向上与所述流通空间连通。
    [n0012] 可选地，所述可控光覆盖结构还包括侧板时，所述可控光覆盖结构还包括：控风装置，与所述侧板连接，用于择一地选择第一导风状态和第二导风状态，所述第一导风状态为将所述可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至所述温室外，所述第二导风状态为将所述可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至所述温室内。
    [n0013] 可选地，所述可控光覆盖结构还包括：跟踪装置，所述跟踪装置与所述吸热板连接，用于驱动所述吸热板跟踪分频后的光中的红外光的入射角度。
    [n0014] 可选地，所述凹槽的两侧槽壁呈对称分布。
    [n0015] 本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
    [n0016] 通过设置透明盖板和透明底板，其中透明盖板由多个控光单元相互连接形成，控光单元基于光的折射对太阳光进行分频使分频后的太阳光向本结构的覆盖面的下方入射；透明底板的安装部设置有吸热板，透明底板的透明部供分频后的太阳光穿过，从而利用控光单元的光谱分频功能，将植物生长需要的可见光和紫外线经透明底板的透明部引入透明底板下方(即控光)，通常该下方会部署有植物种植区，而将产生热量的红外光(尤其是近红外光)由透明底板的吸热板吸收，使吸热板可以作为空气集热器的一部分，对流道空间内空气进行加热，利于实现对空气热量的调控(即控温)，如冬季将热量引入温室(或称大棚)内，夏季将热量排到温室外，最终达到光热分控的目的。
    [n0017] 图1为本实用新型实施例提供的一种可控光覆盖结构的结构示意图；
    [n0018] 图2为本实用新型实施例提供的一种控光单元和透明底板的结构示意图；
    [n0019] 图3为本实用新型实施例提供的一种可控光覆盖系统的结构示意图；
    [n0020] 图4为本实用新型实施例提供的一种可控光覆盖系统(季节为夏季)的运行示意图；
    [n0021] 图5为本实用新型实施例提供的一种可控光覆盖系统(季节为冬季)的运行示意图；
    [n0022] 图中符号说明如下：
    [n0023] 1透明盖板、10控光单元、11容纳空间、12槽壁、13透明顶板、14空隙、15槽口、16槽底、2透明底板、20通风孔、3侧板、4太阳、40太阳光、41紫外线、42可见光、43红外线、5风机、50三通阀、6气流、7吸热板、8植物、9温室、91温室矮侧墙、92温室高侧墙、93温室土壤、100风力发电装置
    [n0024] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
    [n0025] 在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
    [n0026] 参见图1～2，本实用新型实施例提供了一种可控光覆盖结构，其包括：透明盖板1和透明底板2。
    [n0027] 透明盖板1呈透明状(即能被太阳光穿过)，用于接受太阳光的照射，供太阳光穿过，其具有多个控光单元10，多个控光单元10相互连接，从而形成透明盖板1的上端面，该上端面为可控光覆盖结构的覆盖面。覆盖面可以是曲面，还可以是平面。应用时，可控光覆盖结构覆盖住或封闭住温室9的窗口，如温室顶部的天窗。通常多个控光单元10互相连接时是各自顶面的边缘相互连接，如此会使得连接后的透明盖板1所占用的空间体积较小。控光单元10的材质为透明材质，其基于光的折射(即棱镜分光原理)对太阳光进行分频使分频后的太阳光主要向覆盖面的下方入射，即对不同波长的光进行分频，能对太阳光辐射选择性吸收。透明底板2位于透明盖板1的下方，并与透明盖板1相对设置，两者之间留有间隔，该间隔形成流通空间以供空气流通，即空气向流通空间内流动，进入流通空间，然后还会从流通空间内流出。透明底板2用于吸收分频后的太阳光中的红外光部分，还用于供分频后的太阳光中的其他部分(如紫外线、可见光)穿过，其具有安装部和透明部。安装部上安装有吸热板7，其用于吸收分频后的太阳光中的红外光。吸热板7利用了太阳能空气集热技术，其布置位置以能较长时间受到红外光照射为佳，如此可以吸收更多的热量。吸热板7可以是电镀黑铬涂层的铜基板，还可以是其他材质，本实施例不对其进行限定。透明部用于供分频后的太阳光(如紫外线、可见光)穿过。透明部可以通过第一通孔的形式表征，还可以是以透明材质的形式表征。透明材质可以是玻璃(如普通玻璃或有机玻璃)、透明阳光板等。安装部的材质可以是透明材质，此时会使得透明底板2加工制作简单，还可以是不透明材质，本实施例对此不进行限定。为了更好地吸收分频后的太阳光中的红外光以及供分频后的太阳光(如紫外线、可见光)穿过，安装部和透明部的数量均为多个，此时可以将一整块透明底板2划分多个子块，每个子块对应一个安装部或一个透明部，安装部的部署位置以能更好地较多吸收到红外光为佳，透明部的部署位置以能更好地较多供分频后的太阳光(如紫外线、可见光)穿过为佳。优选地，透明部和安装部均为透明材质，即透明底板的材质为透明材质。
    [n0028] 通过设置透明盖板1和透明底板2，其中透明盖板1由多个控光单元10相互连接形成，控光单元10基于光的折射对太阳光进行分频使分频后的太阳光向本结构的覆盖面的下方入射；透明底板2的安装部设置有吸热板7，透明底板2的透明部供分频后的太阳光穿过，从而利用控光单元10的光谱分频功能，将植物生长需要的可见光和紫外线经透明底板2的透明部引入透明底板2下方(即控光)，通常该下方会部署有种植有植物8的种植区，如此考虑了植物生长需求，而将产生热量的红外光(尤其是近红外光)由透明底板2上的吸热板7吸收，使吸热板7可以作为空气集热器的一部分，对流道空间内空气进行加热，利于实现对空气热量的调控(即控温)，如冬季将热量引入温室(或称大棚)9内，夏季将热量排到温室9外，最终达到光热分控的目的。
    [n0029] 通常本结构部署于温室9的窗口处，其下方会有种植区，而温室9的种植面积较大，为了提高温室9内空气的流动性，在透明底板2上设置有通风孔20，其与流通空间连通，从而可以使透明底板2的下方空气直接与流通空间连通。通风孔20可以是前述第一通孔，还可以是在透明部上开设的第二通孔，又可以是安装部上开设的第三通孔，此时吸热板7与安装部之间有缝隙。通风孔20的数量为多个，多个通风孔20使得空气流动更加均匀，其可以呈矩阵式排列。在其他的实施例中，透明盖板1和透明底板2的间隔相对设置可以通过在两者之间设置侧板3实现。侧板3呈环状，围设于透明盖板1或透明底板2上，如此与透明盖板1和透明底板2围成封闭空间，在侧板3上开设进风口和出风口，分别与封闭空间连通，从而形成流通空间。优选地，进风口和出风口相对设置。侧板3上还可以仅设置出风口，其可以透明底板2上的通风孔20配合，需要说明的是，侧板3和通风孔20可以共同设置，也可以单独设置，本实施例对此不进行限定。
    [n0030] 将吸热板7设置于安装部的内表面，此时吸热板7与透明盖板1相对，如此使得红外光在穿过透明盖板1后，直接被吸热板7吸收，能提高吸热效果；当空气流出流通空间时，可能会经过多个吸热板7的依次加热，能提高加热效果，更有利于对温室室内环境的控温。
    [n0031] 为了使分光效果更好、透明盖板1所占空间体积减小和透明盖板1的重量减轻，控光单元10具有凹槽，其朝向透明底板2凹下，即凹槽的槽口朝向背离透明底板2，凹槽的深度方向自槽口15向透明底板2延伸。凹槽的槽壁12为与凹槽所形成的容纳空间11对应的部分，其基于棱镜分光原理对太阳光进行分频，使分频后的太阳光向透明盖板1下方入射。凹槽的形状可以为规则形状，如三角形、矩形等多边形，还可以为不规则形状，如形状由曲线构成或由曲线与直线的组合构成。
    [n0032] 凹槽的内轮廓的断面呈倒置的梯形或倒置的三角形(此时三角形的一个顶角位于凹槽的内轮廓的断面自身高度的最低点)，凹槽的槽壁厚度(如图1和图2中由左至右方向的厚度)在由透明盖板1指向透明底板2的方向上，逐渐变薄，此时呈现上薄下厚结构，这样的不等厚度壁面会使入射光照到壁面后出现分光现象，更有利于分频后的太阳光向透明底板2方向入射且制造简单。凹槽的外轮廓的断面呈倒置的梯形或三角形，进一步地会使相邻的控光单元10之间存在间隙，利于分频后的太阳光向透明底板2方向入射。凹槽的两侧槽壁呈对称分布，如此能达到更好的光分控效果。优选地，凹槽的内轮廓的断面呈倒置的梯形，凹槽的外轮廓面呈倒置的梯形，凹槽的外轮廓面的短边小于凹槽的内轮廓面的长边，长边为倒置的梯形的顶边，短边为倒置的梯形的底边，利于加强光分控效果。凹槽的槽底16与凹槽的外轮廓面的短边的距离小于凹槽的槽壁的壁厚的最小值，以利于光的投射。凹槽的槽底与凹槽的外轮廓面的短边之间的厚度为等厚。
    [n0033] 由于冬天气温较低，为了有效达到保温效果，本控光单元10还包括：透明顶板13，其覆盖于凹槽的槽口15，即透明顶板13使凹槽的槽口15封闭，不呈开口状，凹槽沿凹槽长度方向的两端为封闭端(如图1和图2中的前端和后端均为封闭端)，如此使得控光单元10的凹槽形成的容纳空间11为封闭的容纳空间(或称为封闭空间)，呈中空状，能提到保温效果。应用时，该封闭空间内可以允许有空气，此时为非真空状。侧板3沿透明盖板1或透明底板2的周向设置于透明盖板1和透明底板2之间，并位于透明底板2或透明盖板1的边缘处，如此使得侧板3、透明底板2和透明盖板1围成一个空间，该空间和前述封闭空间构成2层空气层。
    [n0034] 吸热板7之间的间距与控光单元10的尺寸相匹配以使在不同入射光角度下，分频后的太阳光中的红外光被吸热板7吸收，对植物生长需要的可见光和紫外线穿过透明底板2的透明部照射到植物上。优选地，吸热板7位于凹槽的槽壁下方，相邻两个吸热板7之间设置有一个控光单元10。
    [n0035] 相邻的两个控光单元10之间在控光单元10的宽度方向上有空隙14，空隙14在由透明盖板1指向透明底板2的方向上与流通空间连通，如此使得分频后的太阳光可以直接向透明底板2照射。优选地，空隙14的宽度在由透明盖板1指向透明底板4的方向上逐渐变宽。
    [n0036] 本结构还包括：跟踪装置，其与吸热板7连接，用于驱动吸热板7跟踪分频后的光中的红外光的入射角度，从而使得吸热板7可以随入射光角度移动，达到精准分光控光的目的。跟踪时，吸热板7可由伺服电机进行控制进行移动。
    [n0037] 可控光覆盖结构还包括侧板时，侧板与控风装置连接，控风装置用于择一地选择第一导风状态和第二导风状态，第一导风状态为将可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至温室外，第二导风状态为将可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至温室内。此时可以将可控光覆盖结构和控风装置称为可控光覆盖系统，具体地，参见图3～图5，可控光覆盖系统包括：覆盖结构和控风装置。覆盖结构为前述的可控光覆盖结构，其覆盖于温室9的窗口。控风装置与覆盖结构连接，用于择一地选择第一导风状态和第二导风状态，第一导风状态为将可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至温室9外，即将热量排出温室9外，实现温室内空气流通，降低室内热负荷，尤其适用于夏季；第二导风状态为将可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至温室9内，即将热量引入温室9内，实现温室内空气循环，提高保温效果，尤其适用于冬季，增加冬季热利用效率。应用时，控风装置包括：风机5和三通阀7。风机5位于三通阀7的前方，并与新型可控光结构的流通空间连通，如前述的出风口。三通阀7的进口与风机5的出口连通，三通阀7的第一出口与室外管道连通，三通阀7的第二出口与室内管道连通。通过控制第一出口和第二出口的开启或关闭实现室外管道与流通空间的连通或室内管道与流通空间的连通，图4为三通阀的第一出口开启，实现了室外管道与流通空间连通，图5为三通阀的第二出口开启，实现了室外管道与流通空间连通。在其他的实施例中，还可以布置两台风机5和两个阀门，分别为第一风机和第二风机，第一阀门和第二阀门。第一风机与第一阀门串联连接于室内管道和流通空间之间，第二风机和第二阀门串联连接于室外管道和流通空间之间。当室内管道与流通空间连通时，启动第一风机和打开第一阀门，关闭第二风机和第二阀门。当室外管道与流通空间连通时，启动第二风机和打开第二阀门，关闭第一风机和第一阀门。阀门优选位于风机的前方。由于温室面积较大，为了利于促进空气循环，第一风机的数量和第一阀门的数量可以为多个，第二风机的数量和第二阀门的数量也可以为多个。通常温室9由温室矮侧墙91和温室高侧墙92以及温室土壤93围成。通常温室9由温室矮侧墙91和温室高侧墙92以及温室土壤93围成，如图3所示，可控光覆盖结构设置在温室高侧墙92和温室矮侧墙91之间，此时设置有一面可控光覆盖结构，在其他的实施例中，温室还可以由两个温室高侧墙以及温室土壤围成，如图4和图5所示，此时可以设置有两个可控光覆盖结构，两个可控光覆盖结构呈倒置的V型设置在两个温室高侧墙之间。
    [n0038] 为了实现对空气的充分利用，本系统还包括：风力发电装置100，其利用控风装置处于第一导风状态时输送至温室外的风发电，提高能量利用率，如可以为温室9提供照明电力或为风机的运转提供电力。
    [n0039] 由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种可控光覆盖结构，其特征在于，所述可控光覆盖结构包括：
    透明盖板，具有多个控光单元，多个所述控光单元相互连接以形成所述透明盖板的上端面，所述上端面为所述可控光覆盖结构的覆盖面，所述控光单元基于光的折射对太阳光进行分频使分频后的光向所述覆盖面的下方入射；和
    透明底板，位于所述透明盖板的下方，并与所述透明盖板间隔相对设置以形成流通空间，所述流通空间所述透明底板包括：安装部和透明部，所述安装部上安装有用于吸收分频后的光中的红外光的吸热板，所述透明部用于供分频后的光穿过。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述透明底板上设置有多个通风孔，所述通风孔与所述流通空间连通；
    所述可控光覆盖结构还包括：
    侧板，周向设置于所述透明盖板和所述透明底板之间，并位于所述透明底板或所述透明盖板的边缘处，所述侧板上开设有进风口和/或出风口。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述吸热板位于所述安装部的内表面，所述安装部的内表面与所述透明盖板相对。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述控光单元具有凹槽，所述凹槽朝向所述透明底板凹下，所述凹槽的槽口方向所述透明底板，所述凹槽的槽壁基于光的折射对太阳光进行分频。
    [0005] 5.根据权利要求4所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述凹槽的内轮廓的断面呈倒置的梯形或倒置的三角形；
    所述凹槽的槽壁厚度在由所述透明盖板指向所述透明底板的方向上，逐渐变厚；
    所述凹槽的外轮廓的断面呈倒置的梯形或三角形。
    [0006] 6.根据权利要求4所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述控光单元还包括：
    透明顶板，所述透明顶板覆盖于所述凹槽的槽口，所述凹槽沿所述凹槽长度方向的两端为封闭端。
    [0007] 7.根据权利要求4所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述吸热板位于所述凹槽的槽壁下方。
    [0008] 8.根据权利要求1所述的可控光覆盖结构，其特征在于，相邻的两个所述控光单元之间在所述控光单元的宽度方向上有空隙，所述空隙在由所述透明盖板指向所述透明底板的方向上与所述流通空间连通。
    [0009] 9.根据权利要求2所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述可控光覆盖结构还包括侧板时，
    所述侧板与控风装置连接，所述控风装置用于择一地选择第一导风状态和第二导风状态，所述第一导风状态为将所述可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至温室外，所述第二导风状态为将所述可控光覆盖结构的流通空间的空气输送至温室内。
    [0010] 10.根据权利要求4所述的可控光覆盖结构，其特征在于，所述凹槽的两侧槽壁呈对称分布。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-08| GR01| Patent grant|
    2021-10-08| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CN202023309972||2020-12-31||
    CN2020233099729||2020-12-31||
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