CN103907491B - 太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，涉及一种农业生产设备。由水冷式降温箱、雾化喷头、水泵、太阳能集热器、热交换组件组成，其中，水冷式降温箱设置在蔬菜大棚的前端，水冷式降温箱的内空间构成雾化降温室，雾化喷头设置在雾化降温室中，水泵的出水接口通过供水管连接到雾化喷头的输入接口；热交换组件安装在蔬菜大棚后端的棚顶，热交换组件由热交换器和外壳构成，外壳的内空间构成空气加热室，热交换器的回水出口通过循环回流管连接到太阳能集热器的进水接口，热交换器的热水进口通过循环热水管连接到太阳能集热器的出水接口。本发明利用地下水作为吸热媒介及利用太阳能协同拔风把蔬菜大棚内的气温降低在适宜果蔬生长的25-30℃之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业生产设备，特别涉及到一种蔬菜大棚气温调节装置。
背景技术
蔬菜大棚是一种具有保温性能的框架覆膜结构，它的出现使人们可以吃到反季节蔬菜和水果。一般蔬菜大棚使用竹结构或者钢结构的骨架，上面覆上一层或多层保温塑料膜，这样就形成了一个温室空间。外膜很好地阻止内部蔬菜生长所产生的二氧化碳的流失，使棚内具有良好的保温效果。
当白天阳光充沛时，蔬菜大棚内的温度太高，不利果蔬生长，影响果蔬品质和产量，常规方式是把保温塑料膜掀开进行通风散热，再在傍晚前仍旧把塑料膜盖好保温，这样不仅消耗大量人力，还易造成塑料膜损坏或缩短使用寿命。中国授权专利2013100505054公开了一种蔬菜大棚自动通风装置，在使用时，设置上限温度和下限温度，当蔬菜大棚内温度过高超过上限温度时，自动打开风门进行通风散热，当蔬菜大棚内温度降低到下限温度时，自动关闭风门进行蓄热或保温，不需掀开塑料膜散热，节省大量人力，同时延长塑料膜的使用寿命。
但是在夏季，蔬菜大棚内外的气温都很高，仅进行自动通风仍不能解决蔬菜大棚内温度过高的情况，不能使蔬菜大棚内的气温达到有利果蔬生长的环境要求。
发明内容
本发明的目的是要弥补现有蔬菜大棚通风装置的缺陷，提供一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，在夏季的高温季节时，能使蔬菜大棚内的气温降低，营造有利果蔬生长的环境，提高果蔬品质和产量。
本发明的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是降温系统主要由水冷式降温箱3、雾化喷头2、回水管13、水泵7、供水管4、吸水管8、太阳能集热器、热交换组件、循环热水管29和循环回流管19组成，其中，水冷式降温箱3设置在蔬菜大棚的前端，水冷式降温箱3的前端在蔬菜大棚的室外，水冷式降温箱3的后端在蔬菜大棚的室内，水冷式降温箱3的内空间构成雾化降温室Ⅰ，雾化喷头2设置在雾化降温室Ⅰ中，雾化降温室Ⅰ有新风进口5接入和冷风出口15接出，雾化降温室Ⅰ通过新风进口5连通到蔬菜大棚的室外以及通过冷风出口15连通到蔬菜大棚的室内，雾化降温室Ⅰ的底部有回水管13接出；水泵7的吸水接口通过吸水管8连接到地下水源，水泵7的出水接口通过供水管4连接到雾化喷头2的输入接口；太阳能集热器安装在蔬菜大棚的室外，太阳能集热器由集热管22、玻璃管23、出水接头、进水接头、上封头24和下封头21构成，集热管22设置在玻璃管23的内空间中，集热管22的上端连接到出水接头的内端，出水接头的外端构成太阳能集热器的出水接口25，集热管22的下端连接到进水接头的内端，进水接头的外端构成太阳能集热器的进水接口20，玻璃管23的上端通过上封头24连接在出水接头的外侧上，玻璃管23的下端通过下封头21连接在进水接头的外侧上；热交换组件安装在蔬菜大棚后端的棚顶，热交换组件由热交换器35和外壳33构成，外壳33的下端有进风口，外壳33的上端有排风口，外壳33的内空间构成空气加热室Ⅱ，空气加热室Ⅱ通过进风口连通到蔬菜大棚的室内以及通过排风口连通到蔬菜大棚的室外，热交换器35设置在空气加热室Ⅱ中，热交换器35的盘管上端有热水进口32接入，热交换器35的盘管下端有回水出口30接出；热交换器35的回水出口30通过循环回流管19连接到太阳能集热器的进水接口20，热交换器35的热水进口32通过循环热水管29连接到太阳能集热器的出水接口25。
本发明中，降温系统包括散水池，散水池在地面以下，散水池由底层的卵石层11、中间层的砂石层10和上层的地表层9构成，所述的砂石层为砂和石子的混合料层，中间层的砂石层10中布有多根散水管12，回水管13的出口连接到各散水管12的入口上，各散水管12的出口连通到砂石层10中；雾化喷头2为一只以上；在雾化降温室Ⅰ的新风进口5上有百页挡水板a6，在雾化降温室Ⅰ的冷风出口15上有百页挡水板b14；太阳能集热器为一个以上，一个以上的太阳能集热器以并联方式连接在循环回流管19与循环热水管29之间；在循环热水管29的最高部位安装自动排气阀31；在热交换组件外壳33下端的进风口上有风门36；在热交换组件外壳33上端的排风口上安装拔风管34；降温系统包括膨胀水箱26，膨胀水箱26设置在蔬菜大棚的室外，膨胀水箱26的下部一侧有补水出口接出，膨胀水箱26的上部一侧有补水接口28接入，膨胀水箱26的上部另一侧有呼吸管接出，膨胀水箱26的底部有排污接口接出，膨胀水箱26下部的补水出口连接到循环回流管19上。
在阳光充沛的晴天或夏季高温时，蔬菜大棚内的气温往往达到30℃以上，将会影响到果蔬的生长，而地下水的温度在15℃左右，本发明利用15℃水温的地下水作为吸热媒介，把空气吸入雾化降温室内进行热交换降温，再把降温后的冷空气输入蔬菜大棚内进行气温调节，把蔬菜大棚内的气温控制在适宜果蔬生长的温度之间。在具体实施时，保持蔬菜大棚的塑料膜覆盖，在蔬菜大棚内同时安装温度控制器，把温度控制的上限设置在30℃，把温度控制的下限设置在25℃，由温度控制器控制降温装置自动运行，把蔬菜大棚内的气温降低在25-30℃之间。
本发明的工作原理是：当蔬菜大棚内的气温达到30℃及以上温度时，温度控制器的开关触点闭合，使水泵7运行和热交换组件进风口上的风门36打开，地下水通过水泵对供水管4进行加压，然后通过雾化喷头2向雾化降温室Ⅰ内喷发水雾；同时，通过太阳能集热器加热的热水在热交换组件的热交换器35中进行循环，在空气加热室Ⅱ中与空气进行热交换，把空气加热，使热空气产生上升动力，不断地通过排风口和拔风管34把蔬菜大棚内的热空气抽出排向蔬菜大棚外的空中，新鲜空气通过水冷式降温箱3内的雾化降温室Ⅰ补充进蔬菜大棚内；在新鲜空气通过水冷式降温箱3内的雾化降温室Ⅰ时，新鲜空气中的热量被水雾吸收而变为冷空气，冷空气进入蔬菜大棚室内替换原室内的热空气，逐渐把蔬菜大棚内的气温降下来；当蔬菜大棚内的气温降到25℃及以下温度时，温度控制器的开关触点断开，使水泵7断电停止和风门36关闭；在水泵7运行通过雾化喷头2向雾化降温室Ⅰ内喷发水雾时，雾化降温室Ⅰ的底部集有积水，雾化降温室Ⅰ底部的积水通过回水管13输送到各散水管12中，再由各散水管把回水散发在散水池，渗入到地下，热量被大地吸收，恢复为冷水，进行重复利用。
上述的发明中，把回水通过多根散水管和散水池返回到地下，散水池的卵石层和砂石层结构使得回水容易扩散渗入大地的泥土中。
上述的发明中，雾化降温室Ⅰ内的雾化喷头2为一只以上，多只雾化喷头使得水雾在雾化降温室Ⅰ内喷发均匀，提高降温效果。
上述的发明中，在雾化降温室Ⅰ的新风进口5上和冷风出口15上各设置百页挡水板，可以避免水雾喷出雾化降温室外，节约用水，把水更有效返回到地下进行循环利用。
上述的发明中，利用太阳能集热器产生循环热水，因水的比热大，可以高效吸收太阳的能量，同时，热水又可以高效地通过热交换器35把热量交换到空气加热室Ⅱ内的空气中，使空气加热产生上升动力，起到太阳能协同拔风作用，不需使用风机就能把蔬菜大棚内的热空气排出棚外，减少电能消耗，实现节能减排目的。
本发明的有益效果是：提供的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，在夏季的高温季节时，利用15℃水温的地下水作为吸热媒介及利用太阳能协同拔风作用，把蔬菜大棚内的气温降低在适宜果蔬生长的25-30℃之间，营造有利果蔬生长的环境，提高果蔬品质和产量。
附图说明
附图是本发明一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统示意图。
图中： 1.蔬菜大棚的前端薄膜墙，2.雾化喷头，3.水冷式降温箱，4.供水管，5.新风进口，6.百页挡水板a，7.水泵，8.吸水管，9.地表层，10.砂石层，11.卵石层，12.散水管，13.回水管，14.百页挡水板b，15.冷风出口，16.冷空气，17.热空气，18.蔬菜大棚的后端薄膜墙，19.循环回流管，20.太阳能集热器的进水接口，21.下封头，22.集热管，23.玻璃管，24.上封头，25.太阳能集热器的出水接口，26.膨胀水箱，27.补水管，28.补水接口，29.循环热水管，30.回水出口，31.自动排气阀，32.热水进口，33.外壳，34.拔风管，35.热交换器，36.风门，Ⅰ.雾化降温室，Ⅱ.空气加热室，Ⅲ.蔬菜大棚室内空间。
具体实施方式
实施例 附图所示的实施方式中，一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统主要由水冷式降温箱3、雾化喷头2、回水管13、水泵7、供水管4、吸水管8、太阳能集热器、热交换组件、循环热水管29和循环回流管19组成，其中，水冷式降温箱3设置在蔬菜大棚的前端，水冷式降温箱3的前端在蔬菜大棚的室外，水冷式降温箱3的后端在蔬菜大棚的室内，水冷式降温箱3的内空间构成雾化降温室Ⅰ，雾化喷头2设置在雾化降温室Ⅰ中，雾化喷头2为一只以上，多只雾化喷头分布在雾化降温室Ⅰ的顶上，雾化降温室Ⅰ有新风进口5接入和冷风出口15接出，在新风进口5上有百页挡水板a6，在冷风出口15上有百页挡水板b14；雾化降温室Ⅰ通过新风进口5连通到蔬菜大棚的室外以及通过冷风出口15连通到蔬菜大棚的室内，雾化降温室Ⅰ的底部有回水管13接出；水泵7的吸水接口通过吸水管8连接到地下水源，水泵7的出水接口通过供水管4连接到雾化喷头2的输入接口；太阳能集热器安装在蔬菜大棚的室外，太阳能集热器由集热管22、玻璃管23、出水接头、进水接头、上封头24和下封头21构成，集热管22设置在玻璃管23的内空间中，集热管22的上端连接到出水接头的内端，出水接头的外端构成太阳能集热器的出水接口25，集热管22的下端连接到进水接头的内端，进水接头的外端构成太阳能集热器的进水接口20，玻璃管23的上端通过上封头24连接在出水接头的外侧上，玻璃管23的下端通过下封头21连接在进水接头的外侧上；热交换组件安装在蔬菜大棚后端的棚顶，热交换组件由热交换器35和外壳33构成，外壳33的下端有进风口，在外壳33下端的进风口上有风门36，外壳33的上端有排风口，在外壳33上端的排风口上安装拔风管34，外壳33的内空间构成空气加热室Ⅱ，空气加热室Ⅱ通过进风口连通到蔬菜大棚的室内以及通过排风口连通到蔬菜大棚的室外，热交换器35设置在空气加热室Ⅱ中，热交换器35的盘管上端有热水进口32接入，热交换器35的盘管下端有回水出口30接出；热交换器35的回水出口30通过循环回流管19连接到太阳能集热器的进水接口20，热交换器35的热水进口32通过循环热水管29连接到太阳能集热器的出水接口25，在循环热水管29的最高部位安装自动排气阀31。
本实施例中，降温系统包括散水池，散水池在地面以下，散水池由底层的卵石层11、中间层的砂石层10和上层的地表层9构成，中间层的砂石层10中布有多根散水管12，回水管13的出口连接到各散水管12的入口上，各散水管12的出口连通到砂石层10中；太阳能集热器为一个以上，一个以上的太阳能集热器以并联方式连接在循环回流管19与循环热水管29之间；降温系统包括膨胀水箱26，膨胀水箱26设置在蔬菜大棚的室外，膨胀水箱26的下部一侧有补水出口接出，膨胀水箱26的上部一侧有补水接口28接入，膨胀水箱26的上部另一侧有呼吸管接出，膨胀水箱26的底部有排污接口接出，膨胀水箱26下部的补水出口连接到循环回流管19上。
本实施例在使用时，保持蔬菜大棚的塑料膜覆盖，同时，在蔬菜大棚室内安装温度控制器，把温度控制的上限设置在30℃，把温度控制的下限设置在25℃，当蔬菜大棚内的气温达到30℃及以上温度时，温度控制器的开关触点闭合，使水泵7运行和热交换组件进风口上的风门36打开，地下水通过水泵对供水管4进行加压，然后通过雾化喷头2向雾化降温室Ⅰ内喷发水雾；同时，通过太阳能集热器加热的热水在热交换组件的热交换器35中进行循环，在空气加热室Ⅱ中与空气进行热交换，把空气加热，使热空气产生上升动力，不断地通过排风口和拔风管34把蔬菜大棚内的热空气抽出排向蔬菜大棚外的空中，新鲜空气通过水冷式降温箱3内的雾化降温室Ⅰ补充进蔬菜大棚内；在新鲜空气通过水冷式降温箱3内的雾化降温室Ⅰ时，新鲜空气中的热量被水雾吸收而变为冷空气，冷空气进入蔬菜大棚室内替换原室内的热空气，逐渐把蔬菜大棚内的气温降下来；当蔬菜大棚内的气温降到25℃及以下温度时，温度控制器的开关触点断开，使水泵7断电停止和风门36关闭；在水泵7运行通过雾化喷头2向雾化降温室Ⅰ内喷发水雾时，雾化降温室Ⅰ的底部集有积水，雾化降温室Ⅰ底部的积水通过回水管13输送到各散水管12中，再由各散水管把回水散发在散水池，渗入到地下，热量被大地吸收，恢复为冷水，进行重复利用。
Claims (9)
1.一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是降温系统主要由水冷式降温箱（3）、雾化喷头（2）、回水管（13）、水泵（7）、供水管（4）、吸水管（8）、太阳能集热器、热交换组件、循环热水管（29）和循环回流管（19）组成，其中，水冷式降温箱（3）设置在蔬菜大棚的前端，水冷式降温箱（3）的前端在蔬菜大棚的室外，水冷式降温箱（3）的后端在蔬菜大棚的室内，水冷式降温箱（3）的内空间构成雾化降温室（Ⅰ），雾化喷头（2）设置在雾化降温室（Ⅰ）中，雾化降温室（Ⅰ）有新风进口（5）接入和冷风出口（15）接出，雾化降温室（Ⅰ）通过新风进口（5）连通到蔬菜大棚的室外以及通过冷风出口（15）连通到蔬菜大棚的室内，雾化降温室（Ⅰ）的底部有回水管（13）接出；水泵（7）的吸水接口通过吸水管（8）连接到地下水源，水泵（7）的出水接口通过供水管（4）连接到雾化喷头（2）的输入接口；
太阳能集热器安装在蔬菜大棚的室外，太阳能集热器由集热管（22）、玻璃管（23）、出水接头、进水接头、上封头（24）和下封头（21）构成，集热管（22）设置在玻璃管（23）的内空间中，集热管（22）的上端连接到出水接头的内端，出水接头的外端构成太阳能集热器的出水接口（25），集热管（22）的下端连接到进水接头的内端，进水接头的外端构成太阳能集热器的进水接口（20），玻璃管（23）的上端通过上封头（24）连接在出水接头的外侧上，玻璃管（23）的下端通过下封头（21）连接在进水接头的外侧上；
热交换组件安装在蔬菜大棚后端的棚顶，热交换组件由热交换器（35）和外壳（33）构成，外壳（33）的下端有进风口，外壳（33）的上端有排风口，外壳（33）的内空间构成空气加热室（Ⅱ），空气加热室（Ⅱ）通过进风口连通到蔬菜大棚的室内以及通过排风口连通到蔬菜大棚的室外，热交换器（35）设置在空气加热室（Ⅱ）中，热交换器（35）的盘管上端有热水进口（32）接入，热交换器（35）的盘管下端有回水出口（30）接出；热交换器（35）的回水出口（30）通过循环回流管（19）连接到太阳能集热器的进水接口（20），热交换器（35）的热水进口（32）通过循环热水管（29）连接到太阳能集热器的出水接口（25）。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是降温系统包括散水池，散水池在地面以下，散水池由底层的卵石层（11）、中间层的砂石层（10）和上层的地表层（9）构成，中间层的砂石层（10）中布有多根散水管（12），回水管（13）的出口连接到各散水管（12）的入口上，各散水管（12）的出口连通到砂石层（10）中。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是雾化喷头（2）为一只以上。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是在雾化降温室（Ⅰ）的新风进口（5）上有百页挡水板a（6），在雾化降温室（Ⅰ）的冷风出口（15）上有百页挡水板b（14）。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是太阳能集热器为一个以上，一个以上的太阳能集热器以并联方式连接在循环回流管（19）与循环热水管（29）之间。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是在循环热水管（29）的最高部位安装自动排气阀（31）。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是在热交换组件外壳（33）下端的进风口上有风门（36）。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是在热交换组件外壳（33）上端的排风口上安装拔风管（34）。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能协同拔风的蔬菜大棚降温系统，其特征是降温系统包括膨胀水箱（26），膨胀水箱（26）设置在蔬菜大棚的室外，膨胀水箱（26）的下部一侧有补水出口接出，膨胀水箱（26）的上部一侧有补水接口（28）接入，膨胀水箱（26）的上部另一侧有呼吸管接出，膨胀水箱（26）的底部有排污接口接出，膨胀水箱（26）下部的补水出口连接到循环回流管（19）上。
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