CN104012345B - 一种冬季日光温室除湿装置及其温室除湿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于农业工程设备技术领域的一种冬季日光温室除湿装置及其温室除湿的方法。本发明的装置主要通过温湿度传感器对温室内的温度、湿度变化进行实时监控，采取相应的除湿管理模式，利用全热回收换热器提高室外进风的新风温度、降低温室内的相对湿度，来实现冬季温室中降低空气湿度且不降低气温。本发明的方法为在降低空气湿度的同时，保证温室内的温度不降低，来满足作物正常生长的需求。本发明的设备简单、成本低、运行效果好，能量消耗主要来自于风机和电加热器工作时的电能消耗，具有节能、实用的特点。本发明的方法，对温室内的温湿度进行实时监测，其监测和调节过程全部为自动控制，无繁琐的人工操作，大大节省了劳动力。
Description
技术领域
本发明属于农业工程设备技术领域，具体涉及一种冬季日光温室除湿装置及其温室除湿的方法。
背景技术
日光温室在冬季生产时，室内低温、高湿的环境使作物易产生病害并影响产品产量和品质，因此，改善温室内的空气湿度环境势在必行。
目前，我国日光温室的实际生产中，常用的除湿方法主要是打开顶窗或侧窗进行自然通风，或辅助简单的排气扇将室内空气强制排出室外达到降低温室内湿度。但是，开窗或强制排风的同时，不可避免地带来温室内气温降低的问题。因此，在寒冷季节，日光温室如何既降低空气湿度又保证室内气温没有较大幅度的降低，成为温室除湿面临的主要问题。
因此，实际生产中迫切需要一种既能够有效降低温室内湿度、又不降低气温的日光温室除湿设备与方法。
发明内容
本发明的目的在于针对寒冷季节日光温室中低温、高湿的环境特点，以及传统除湿方式不可避免地带来的温度降低的难题，提出一种既能够降低室内湿度又很小降低室内气温的冬季日光温室除湿装置。
本发明的目的还在于提供利用上述除湿装置进行温室除湿的方法。
实现本发明的技术方案如下：
一种冬季日光温室除湿装置，包括机壳1、排风风机4、进风风机5、电控箱13和温湿度传感器14，其特征在于，所述排风风机4位于污风出口8处，用于排出室内污风；污风管道出口11、污风出口8、全热回收换热器2、污风入口7和污风管道入口15依次相连构成排风通道；进风风机5位于新风出口6处，用于向室内送入新风；新风管道入口12、新风入口9、全热回收式换热器2、新风出口6和新风管道出口16依次相连构成进风通道；温湿度传感器14放置在温室正中间作物冠层顶部并与电控箱13相连；电控箱13与接线盒3相连并控制排风风机4、进风风机5和电加热器10；电加热器10设在新风出口6处。
污风出口8和新风入口9由金属板分隔，新风出口6与污风入口7由金属板分隔。
新风管道入口12位于温室东侧山墙的室外，用于引入新风，新风管道出口16设置于温室西侧山墙处的室内，距地面高度为3～3.2m。
污风管道入口15设置在温室东侧，距地面1～1.5m高处。污风管道出口11位于温室东侧山墙的室外，用于向室外排出污风。
一种冬季日光温室除湿的方法，包括以下步骤：
1)通过温湿度传感器14实时检测温室内的温湿度，电控箱13首先判断时间是否在设置的时间段内，如果满足要求电控箱13将温湿度传感器14的实时温湿度数据与设置启动的温湿度值进行比较；当实际测得的湿度大于设定的开启湿度时，进行温度比较；如果实际测得的温度大于设定的开启温度时，开启进风风机5和排风风机4，启用除湿模式；如果实际测得的温度小于设定的开启温度时，开启进风风机5和电加热器10，关闭排风风机4，设备启用加热模式，对温室空气进行加温，直至温度高于除湿模式开启温度时电加热器10停止工作，如果此时室内实际测得的湿度高于设定的开启湿度，则进风风机5继续工作，同时开启排风风机4；否则关闭进风风机5；
2)在除湿模式下，温室外的干、冷空气在进风风机5作用下，经新风入口9进入除湿装置，在全热回收换热器2中与温室内温度较高、湿度较大的空气进行显热、潜热交换，室外新风获得热量后温度升高，而后进入温室；同时，温室内的污风在排风风机4抽送下，由污风入口7进入全热回收换热器2中，进行热量交换，释放出热量、析出冷凝水后排出室外；
在加热模式下，进风风机5和电加热器10同时开启，排风风机4不开启；此时温室外的干、冷空气在进风风机5的作用下，进入除湿装置，在设备内经过全热回收换热器2，但不进行热交换，随后由电加热器10对空气进行加热，室外新风获得加温后温度升高，而后进入温室，使温室气温上升；
3)当温湿度传感器14的实时湿度信号达到设定的停止湿度值时，除湿装置停止工作；在设定的运行时间段内，当温湿度传感器14的实时信号再次满足温湿度启动条件时，除湿装置将再次开启，进行除湿或加热；
4)设定除湿装置的运行时间段为：冬季夜间，设定机器启动时间为18:00～19:00，机器关闭时间为次日8:00～9:00；
5)设定除湿装置的运行开启温度8℃，停止温度6℃；
6)根据冬季外界环境条件选择合适的风量、设置适宜的除湿区间：当温室内夜间相对湿度为95～100％时，采用风量为2500m3/h、80～90％相对湿度区间的管理模式；当温室内夜间相对湿度为90～95％时，采用风量为1500m3/h、75～85％相对湿度区间的管理模式，当温室内夜间相对湿度为85-90％时，采用风量为1000m3/h、70～80％相对湿度区间的管理模式。
设备开启是指进风风机与电加热器同时开启或进风风机与排风风机同时开启。本除湿装置中的两种主要运行模式：除湿模式和加热模式。
在除湿模式下，进风风机5和排风风机4同时开启，电加热器不工作。此时排风风机4将温室内较高温度、较高湿度的空气由污风入口7抽入除湿装置，在装置里经过全热回收换热器2释放出热量后进入污风出口8，并由污风管道出口11排出室外。进风风机5将温室外的干冷空气由新风入口9吸入除湿装置，在装置内经过全热回收换热器2吸收热量后流入新风出口6，并由16送入温室。进入温室内的空气形成环流，加速温室内的温湿度均匀一致。
在加热模式下，进风风机5和电加热器10同时开启，此时进风风机5将温室外的干、冷空气由新风入口9吸入除湿装置，在装置内经过全热回收换热器2、不进行热量交换即流入新风出口6，随后由电加热器10对其进行加热，使温度升高后进入温室内，直至温室内的气温达到除湿模式开启温度后电加热器停止工作。
本发明的有益效果：
1、本发明的装置，利用全热回收换热器回收了污风中的热量，有效提高了室外新风的温度，同时可使用电加热器在温度较低时对室外新风进行加热，避免了传统方法在除湿的同时大幅降低室内温度的弊端，满足了作物在寒冷季节对温湿度的要求，在一定程度上抑制了作物病害的发生。
2、本发明中涉及的设备简单、成本低、运行效果好，能量消耗主要来自于风机和电加热器工作时的电能消耗，具有节能、实用的特点。
3、本发明的方法，对温室内的温湿度进行实时监测，其监测和调节过程全部为自动控制，无繁琐的人工操作，大大节省了劳动力。
附图说明
图1为本发明的冬季日光温室除湿装置结构的示意图(正视图)；
图2为本发明的冬季日光温室除湿装置结构的示意图(俯视图)；
图3为本发明的冬季日光温室除湿装置结构的示意图；
其中各标号为：1-壳体；2-全热回收换热器；3-接线盒；4-排风风机；5-进风风机；6-新风出口；7-污风入口；8-污风出口；9-新风入口；10-电加热器；11-污风管道出口；12-新风管道入口；13-电控箱；14-温湿度传感器；15-污风管道入口；16-新风管道出口。
图4为温室内外空气温度随时间的变化。
图5为室内相对湿度随时间的变化。
具体实施方式
下面通过附图和具体的实施例进一步说明本发明的技术内容，但是本发明的技术方案不以具体实施例为限。
实施例
如图1-3所示，本发明的冬季日光温室除湿装置，一种冬季日光温室除湿装置，包括机壳1、排风风机4、进风风机5、电控箱13和温湿度传感器14，所述排风风机4位于污风出口8处，用于排出室内污风；污风管道出口11、污风出口8、全热回收换热器2、污风入口7和污风管道入口15依次相连构成排风通道；进风风机5位于新风出口6处，用于向室内送入新风；新风管道入口12、新风入口9、全热回收式换热器2、新风出口6和新风管道出口16依次相连构成进风通道；温湿度传感器14放置在温室正中间作物冠层顶部并与电控箱13相连；电控箱13与接线盒3相连并控制排风风机4、进风风机5和电加热器10；电加热器10设在新风出口6处。
污风出口8和新风入口9由金属板分隔，新风出口6与污风入口7由金属板分隔。
新风管道入口12位于温室东侧山墙的室外，用于引入新风，新风管道出口16设置于温室西侧山墙处的室内，距地面高度为3～3.2m。
污风管道入口15设置在温室东侧，距地面1～1.5m高处。污风管道出口11位于温室东侧山墙的室外，用于向室外排出污风。
本实施案例在中国农业大学上庄试验站的日光温室内进行。温室东西长40米，南北跨度8米，脊高3.5米。温室内基质栽培番茄。在日光温室内的东侧靠近山墙地面安装除湿系统，污风入口设在温室东侧距地面1.5m高处；新风出口通过薄膜管道，设在温室西侧山墙距地面3m高处；污风出口和新风入口安装在温室外，分别通过管道与除湿装置相连接；检测用温湿度传感器，放置在温室正中间番茄冠层顶部；电加热器设在新风出口靠近除湿设备处。
采用本发明的方法，按照如下步骤进行：
(1)根据温室内相对湿度的日变化特点，设置除湿设备开启时间段为19:00～次日9:00。
(2)北京地区早春气温较深冬有一些升高，温室内夜间的相对湿度有一些降低，室内除湿负荷不太大，因此采用风量为1500m3/h、75～85％相对湿度区间的管理模式，避免设备频繁启动、减少能耗，也能达到使温室内湿度较快降低的效果。设置开始温度8℃、开启湿度85％，停止温度6℃、停止湿度75％。
(3)安装在温室中部的温湿度传感器对温室内的温湿度进行监测。在19:00～次日9:00的时间段内，当温室内的湿度达到85％，如果温度在8℃以上，除湿设备启动除湿模式，进风风机和排风风机同时开始工作，对温室内的空气进行除湿；如果温度在6℃以下，除湿设备启动加热模式，进风风机和电加热器同时开始工作，对温室中的空气进行加热。
(4)在除湿模式下，排风风机4将温室内较高温度、较高湿度的空气由污风入口抽入除湿装置，在装置里经过全热回收换热器释放出热量后进入污风出口，并由此排出室外。进风风机5将温室外的干冷空气由新风入口吸入除湿装置，在设备内经过全热回收换热器2吸收热量后流入新风出口，并由此送入温室。进入温室内的空气形成环流，加速温室内的温湿度均匀一致。在加热模式下，进风风机将室外的干、冷空气由新风入口抽入除湿装置，在设备里经过全热回收换热器，但不进行热交换，然后经新风出口，在电加热器处进行加热，室外新风温度升高，而后通过薄膜管道进入温室，使温室内气温上升。
(5)白天，不对温室内的温湿度环境进行控制，让温室内的相对湿度随温度的升高自然变化。
(6)2014年2月2日夜晚温室内外的温度变化情况如图4所示，室内相对湿度的变化情况如图5所示。19:00时，温室内温度15.5℃、相对湿度85.4％，温度高于设置的启动温度8℃，湿度高于启动湿度85％，因此19:00时除湿设备开启除湿模式，进风风机和排风风机同时开启，对温室内的空气进行除湿。设备开启后，温室内的相对湿度不断降低，直到22:07时，温室内温度为11.3℃、相对湿度为75.0％，湿度达到设定的停止湿度要求，设备停止工作。随后室内湿度有所回升，22:29时，温度为11.9℃、湿度为85.1％再次达到除湿模式的开启要求，进风风机和排风风机开启，对温室内的空气进行除湿。直至次日5:29时，温度为7.8℃、湿度为74.9％，湿度低于停止湿度75％，设备停止工作。5:51时，温度为8.0℃、湿度为85.4％，设备启动除湿模式。8:29时，温度为6.8℃、湿度为75.0％，设备停止工作。到8:49时，因温度为8.2℃高于设定的开启温度8℃、湿度为85.4％高于设定的开启湿度，设备在除湿模式下开始工作，直到次日9:00停止工作。2014年2月2日夜间，除湿设备共启动4次。
(7)2014年2月2日，设备在19:00～次日9:00时间段运行期间，温室内的温度维持在6.8～15.5℃范围内，湿度维持在74.9～85.7％范围内(如图5所示)。设备累计运行12小时46分钟，消耗电能7.2度。
通过试验发现，本发明的方法可以有效降低冬季日光温室内的相对湿度，同时维持温度在一定范围内，保证了日光温室内冬季正常的生产活动，具有操作简单、实用、能耗低的特点。
Claims (1)
1.一种冬季日光温室除湿的方法，其特征在于，所述方法采用的除湿装置包括机壳(1)、排风风机(4)、进风风机(5)、电控箱(13)和温湿度传感器(14)；所述排风风机(4)位于污风出口(8)处，用于排出室内污风；污风管道出口(11)、污风出口(8)、全热回收换热器(2)、污风入口(7)和污风管道入口(15)依次相连构成排风通道；进风风机(5)位于新风出口(6)处，用于向室内送入新风；新风管道入口(12)、新风入口(9)、全热回收式换热器(2)、新风出口(6)和新风管道出口(16)依次相连构成进风通道；温湿度传感器(14)放置在温室正中间作物冠层顶部并与电控箱(13)相连；电控箱(13)与接线盒(3)相连并控制排风风机(4)、进风风机(5)和电加热器(10)；电加热器(10)设在新风出口(6)处；所述的污风出口(8)和新风入口(9)由金属板分隔，新风出口(6)与污风入口(7)由金属板分隔；所述的新风管道入口(12)位于温室东侧山墙的室外，用于引入新风，新风管道出口(16)设置于温室西侧山墙处的室内，距地面高度为3～3.2m；所述的污风管道入口(15)设置在温室东侧，距地面1～1.5m高处；污风管道出口(11)位于温室东侧山墙的室外，用于向室外排出污风；
所述方法包括以下步骤：
1)通过温湿度传感器(14)实时检测温室内的温湿度，电控箱(13)首先判断时间是否在设置的时间段内，如果满足要求电控箱(13)将温湿度传感器(14)的实时温湿度数据与设置启动的温湿度值进行比较；当实际测得的湿度大于设定的开启湿度时，进行温度比较；如果实际测得的温度大于设定的开启温度时，开启进风风机(5)和排风风机(4)，启用除湿模式；如果实际测得的温度小于设定的开启温度时，开启进风风机(5)和电加热器(10)，关闭排风风机(4)，设备启用加热模式，对温室空气进行加温，直至温度高于除湿模式开启温度时电加热器(10)停止工作，如果此时室内实际测得的湿度高于设定的开启湿度，则进风风机(5)继续工作，同时开启排风风机(4)；否则关闭进风风机(5)；
2)在除湿模式下，温室外的干、冷空气在进风风机(5)作用下，经新风入口(9)进入除湿装置，在全热回收换热器(2)中与温室内温度较高、湿度较大的空气进行显热、潜热交换，室外新风获得热量后温度升高，而后进入温室；同时，温室内的污风在排风风机(4)抽送下，由污风入口(7)进入全热回收换热器(2)中，进行热量交换，释放出热量、析出冷凝水后排出室外；
在加热模式下，进风风机(5)和电加热器(10)同时开启，排风风机(4)不开启；此时温室外的干、冷空气在进风风机(5)的作用下，进入除湿装置，在设备内经过全热回收换热器(2)，但不进行热交换，随后由电加热器(10)对空气进行加热，室外新风获得加温后温度升高，而后进入温室，使温室气温上升；
3)当温湿度传感器(14)的实时湿度信号达到设定的停止湿度值时，除湿装置停止工作；在设定的运行时间段内，当温湿度传感器(14)的实时信号再次满足温湿度启动条件时，除湿装置将再次开启，进行除湿或加热；
4)设定除湿装置的运行时间段为：冬季夜间，设定机器启动时间为18:00～19:00，机器关闭时间为次日8:00～9:00；
5)设定除湿装置的运行开启温度8℃，停止温度6℃；
6)根据冬季外界环境条件选择合适的风量、设置适宜的除湿区间：当温室内夜间相对湿度大于95％，小于等于100％时，采用风量为2500m3/h、80～90％相对湿度区间的管理模式；当温室内夜间相对湿度大于90％，小于等于95％时，采用风量为1500m3/h、75～85％相对湿度区间的管理模式，当温室内夜间相对湿度大于85％，小于等于90％时，采用风量为1000m3/h、70～80％相对湿度区间的管理模式。
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