CN105830896A - 一种水培种植设备的温度控制方法 - Google Patents

一种水培种植设备的温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水培种植设备的温度控制方法，用于水培种植装置中，该水培装置依序包括：水箱、水泵、进水管道、种植槽、回水管道，由电路控制的制冷或制热装置，特点是在进水管道内部串接一制冷制热装置，该制冷制热装置由制冷制热模块、温度传感器构成，制冷制热模块的进液口与水泵的出液口连接，出液口设在进水管的进水段，使恒温液体进入进水管，温度传感器设在进水管的出水段，依据温度传感器反馈的温度值与制冷制热模块进行比较，实现对进水管道内部营养液温度的控制。本发明用于对作物生长环境的精细化管理，降低设备体积和能耗，在最大限度降低系统能耗的前提下，实现对水培种植设备内部营养液温度的控制，满足水培种植作物对环境温度的需求。

Description

一种水培种植设备的温度控制方法
技术领域
本发明设计了一种水培种植设备的温度控制方法，它应用于农业生产的水培种植装置的设计与水培作物的精细生产。
背景技术
水培是一种新兴的农作物生产方式，其摆脱了传统农业受到的土壤资源限制，水培种植装置就是专用于农作物生长的装置，具有清洁、高效、摆脱土地限制等优势。
但是目前存在的问题是，水培种植设备被放置在阳光温室、或者人工补光温室中，其采取的方式是控制温室环境内的温度，以维持植物的生长所需要的温度条件。上述的处理方法主要缺点在于：温室空间较大，对整个温室进行控温，尤其是夏季和冬季，降温和加热成本过高，整体的能耗水平很高，造成的结果是温室的运营成本很高，不利于降低生长在温室中的水培作物的成本。
目前还存在一种技术趋势，一些技术人员通过将大型水培种植装置进行小型化设计，制造出适用于家庭蔬菜种植的水培种植装置，但是这种适合于家庭环境的水培种植装置仍旧需要温控系统，提供满足植物生长的温度条件。
但是，如何降低水培种植设备的使用能耗，同时结合水培种植设备所处的纬度和水培作物所处的水槽的温度进行控制还是空白。
发明内容
本发明的目的是提供一种水培种植设备的温度控制方法，以降低水培种植设备进行温度控制的能耗。
本发明目的通过下述技术方案实现：一种水培种植设备的温度控制方法，用于水培种植装置中，该水培装置依序包括：水箱、水泵、进水管道、种植槽、回水管道，由电路控制的制冷或制热装置，其中：在进水管道内部串接一制冷制热装置，该制冷制热装置由制冷制热模块和温度传感器构成，制冷制热模块的进液口与水泵的出液口连接，出液口设在进水管的进水段，使恒温液体进入进水管，温度传感器设在进水管的出水段或种植槽内，依据温度传感器反馈的温度值与该制冷制热装置的温度设定值进行比较，制冷制热模块进行加热、制冷或不启动，实现对进水管道内部或种植槽营养液的温度的控制。
水培种植设备的能耗主要包含两部分：一部分为维持水培种植设备所处环境的温度所消耗的能耗，一部分为维持水培种植设备的营养液的温度所消耗的能耗，本发明主要针对第二部分能耗进行优化。本发明将制冷制热模块设在管路中，仅用于维持管道内营养液的温度，可以降低系统能耗，实现了利用最小的能耗，对水培种植设备内部营养液温度控制的目的。制冷制热模块产生的热量/冷量可以有效的与水泵驱动的营养液流体换热，避免热量流失到环境中。
在上述方案基础上，所述的水泵放置在水箱外，自水箱、水泵连接至进水管，所述的制冷制热模块连接在水泵和进水管进水段之间。水泵被放置在水箱的外部，可有效抑制水培种植设备的使用能耗。
在上述方案基础上，所述的制冷制热模块使用直流电供电，通过输入电流的正负极翻转实现制冷制热模块制冷制热工作模式变换。
本发明通过改进和优化水培种植设备各部件布局，来通过电流的正负极和大小，来控制串联到管路系统的制冷制热模块，最终利用最小的能耗，实现对水培种植设备内部营养液温度的控制的目的。
在上述方案基础上，所述的制冷制热模块在水泵的出水口外侧布置，与水泵的出水口的距离为1cm~30cm。
在上述方案基础上，所述的制冷制热模块与温控电路板连接，根据温度传感器反馈的温度值，控制输入到制冷制热模块的电流值。
在上述方案基础上，所述的温控电路板内设有水培种植设备所处的纬度和季节对温度的设定值，输入纬度和季节来控制输入到制冷制热模块的电流的正反流向，从而决定加热或制冷。
当所述的种植槽为二层或二层以上时，上层种植槽的回水管为下层种植槽的进水管，温度温度传感器设在下层或中间层的种植槽内。使温度控制更准确。
本发明优越性在于：通过改进和优化水培种植设备各部件布局，来通过电流的正负极和大小，来控制串联到管路系统的制冷制热模块。利用制冷制热模块控制循环过程营养液的温度，以保证植物的生长温度条件。确保水培种植设备的整体控温能耗维持在一个较低的水平，有助于降低水培设备设计的能耗。结合水培种植设备所处的纬度和水培作物所处的水槽的温度，通过电流的正负极和大小，来控制串联到管路系统的制冷制热模块，最终实现以最低的能耗水平来实现对水培种植设备内部营养液温度的控制。
附图说明
附图1：本发明一种水培种植设备的温度控制方法的示意图；
附图2：有上下二个种植槽的本发明示意图；
附图3：有上、中、下三个种植槽的本发明示意图；
图中标号说明：
1——水箱；
2——水泵；21——水泵出液口；
3——种植槽；3’、3”——第二、第三种植槽；
4——进水管；41——接口；
5——回水管；5’、5”——第二、第三回水管；
6——制冷制热模块；61——进液口；62——出液口；
7——温度控制电路板；
8——温度传感器。
具体实施方式
实施例 1
如附图1本发明一种水培种植设备的温度控制方法的示意图所示，一种水培种植设备的温度控制方法，用于水培种植装置中，该水培装置依序包括：水箱1、水泵2、进水管道4、种植槽3、回水管道5，由电路控制的制冷或制热装置，在进水管4内部串接一制冷制热装置，该制冷制热装置由制冷制热模块6、温度传感器8构成，制冷制热模块6的进液口61与水泵2的出液口21连接，出液口62设在进水管4的进水段，使恒温液体进入进水管4，温度传感器8设在种植槽3内或进水管4出水口，依据温度传感器8反馈的温度值与该制冷制热装置的温度设定值进行比较，通过温度控制电路板7控制制冷制热模块6进入加热、制冷或不启动的工作模式，实现对进水管4内部营养液温度的控制。
这是本发明为进一步节能耗，水泵2放置在水箱1外，通过进水管道4的穿壁接口41连接到水箱1内部；营养液自水箱1、水泵2从进水管4进入种植槽3，所述的制冷制热模块6连接在水泵2和进水管4进水段之间。制冷制热模块6布置在水泵2的出水口21外侧，制冷制热模块6的进液口61与水泵2的出水口21的距离为1cm~30cm。以营养液流动方向，营养液先由水泵2出水口21通过进水管道4进水段进入制冷制热模块6加热或制冷。
目前市面上公开技术都是将水泵直接放置在水箱内部，水泵工作过程中的电机发热直接传递到水箱内部，尤其在本发明处于制冷模式中，水泵电机的废热会加重制冷制热模块的工作负担。
制冷制热模块6使用直流电，其输入电流的正、负极翻转可以实现制冷制热模块6制冷或制热工作模式变换。
温度控制电路板7根据放置在种植槽3中的温度传感器8的温度反馈值，控制输入到制冷制热模块6的电流的数值。
以营养液流动方向，营养液先由水泵出水口21通过进水管道4进水段进入制冷制热模块6。这样布局的优势在于，制冷制热模块6产生的热量/冷量可以有效的与水泵2驱动的营养液流体换热，避免热量流失到环境中。
在本发明的回水管5采用溢流管，当液面高于溢流管的上缘时，液体会自动流出。溢流管的布局方式可以有几种：重力式溢流管（管径较大，液体流出时不能自动充满管道）；虹吸式溢流管（利用虹吸原理实现营养液回流到水箱中）；重力式溢流管+虹吸式溢流管，在具体实施事例中，上述三种溢流管的解决方案上，可以形成的组合，均为本发明涵盖的内容。
所述的温控电路板7内设有水培种植设备所处的纬度和季节对温度的设定值，输入纬度和季节来控制输入到制冷制热模块6的电流的正反流向，从而决定加热或制冷。
如在北纬30°，季节为夏季，若出现温度传感器8的温度低于设定温度，假定设定温度为26℃，在此温度由于下雨或者其他因素导致种植槽3内部的温度低于26℃，制冷制热模块并不启动，这就是根据所处的纬度和季节确认输出的电流为0，按照默认的电流方向输入。若在北纬30°，季节为冬季，若出现温度传感器8的温度低于设定温度，假定设定温度为26℃，制冷制热模块启动，并根据所处的纬度和季节翻转电流的输入方向（与夏季默认的方向相反）。
因此当制冷制热模块6工作时，如本实施例必须要求在制冷制热模块6工作时，水泵2工作，并将营养液由水箱1抽出，并送到制冷制热模块6，制冷制热模块6的工作模式由水培种植设备所处的纬度和季节来决定，营养液与制冷制热模块6进行换热，然后将制冷制热模块6产生的热量/冷量被营养液带入种植槽3中，实现对种植槽3的控温。
营养液将种植槽3的温度控制到合适温度后，就自动关闭水泵和制冷制热模块，同时多余的营养液将通过溢流管6流回水箱1中，通过营养液的循环来实现整个水培种植设备的温度控制。
实施例 2
与实施例1基本相同，只是种植槽有二层种植槽3和第二种植槽3’，如附图2有上下二个种植槽的本发明示意图所示，种植槽3的回水管5为第二种植槽3’的进水管，第二回水管5’伸入水箱1，温度传感器8设在第二种植槽3’内。
实施例 3
与实施例1基本相同，只是种植槽有三层种植槽，如附图3：有上、中、下三个种植槽的本发明示意图，种植槽3的回水管5为第二种植槽3’的进水管，第二植槽3’的第二回水管5’为第三种植槽3”的进水管，第三回水管5”伸入水箱1，温度传感器8设在第二种植槽3’内。
种植槽3的水进入下层第二种植槽3’，第二种植槽3’达到液位要求时，自第二回水管5’进入第三种植槽3”，液位超过限定时，自第三的回水管5”回到水箱1中。
其中，应该强调，回水管的方式可以如实施例1指出的三种溢流管的方式。
温度传感器8被放置位置符合以下公式：如种植槽层数为偶数，温度传感器（8）被放置在中间的两层的任意1层；如种植槽层数为奇数，温度传感器（8）被放置在中间的一层。

Claims (8)

1.一种水培种植设备的温度控制方法，用于水培种植装置中，该水培装置依序包括：水箱(1)、水泵（2）、进水管（4）、种植槽（3）、回水管（5），由电路控制的制冷或制热装置，其特征在于：在进水管道（4）内部串接一制冷制热装置，该制冷制热装置由制冷制热模块（6）、温度传感器（8）构成，制冷制热模块（6）的进液口（61）与水泵（2）的出液口（21）连接，出液口（62）设在进水管（4）的进水段，使恒温液体进入进水管（4），温度传感器（8）设在进水管（4）的出水段或种植槽（3）内，依据温度传感器(8)反馈的温度值与该制冷制热装置的温度设定值进行比较，实现对进水管（4）内部营养液温度的控制。
2.根据权利要求1所述的一种水培种植设备的温度控制方法，其特征在于：所述的水泵（2）放置在水箱（1）外，自水箱（1）、水泵（2）连接至进水管（4），所述的制冷制热模块（6）连接在水泵（2）和进水管（4）进水段之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种水培种植设备的温度控制方法，其特征在于：所述的制冷制热模块（6）使用直流电供电，通过输入电流的正负极翻转实现制冷制热模块（6）制冷制热工作模式变换。
4.根据权利要求2所述的一种水培种植设备的温度控制方法，其特征在于：所述的制冷制热模块(6)在水泵(2)的出水口（21）外侧布置，与水泵（2）的出水口（21）的距离为1cm~30cm。
5.根据权利要求3所述的一种水培种植设备的温度控制方法，其特征在于：所述的制冷制热模块（6）与温控电路板（7）连接，根据温度传感器（8）反馈的温度值，控制输入到制冷制热模块（6）的电流值。
6.根据权利要求5所述的一种水培种植设备的温度控制方法，其特征在于：所述的温控电路板（7）内设有水培种植设备所处的纬度和季节对温度的设定值，输入纬度和季节来控制输入到制冷制热模块（6）的电流的正反流向，从而决定加热或制冷。
7.根据权利要求1或2所述的一种水培种植设备的温度控制方法，其特征在于：所述的种植槽（3）为二层以上时，上层种植槽的回水管为下层种植槽的进水管，温度温度传感器（8）设在下层或中间层的种植槽内。
8.根据权利要求7所述的一种水培种植设备的温度控制方法，其特征在于：所述的温度传感器（8）的放置位置满足以下条件：当种植槽层数为偶数，温度传感器（8）被放置在中间的两层的任意1层；当种植槽层数为奇数，温度传感器（8）被放置在中间的一层。
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