CN109804827B - 一种温室蒸腾水再利用系统及其取水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温室蒸腾水再利用系统及其取水方法，包括鼓风装置、冷凝装置、空气导流罩和集水装置；冷凝装置包括冷凝管和至少一个冷凝单元；鼓风装置通过冷凝管与集水装置的入口连通，空气导流罩配合冷凝管形成导气通道，鼓风装置的排气口与导气通道连通，冷凝单元设置在导气通道内，且冷凝单元的制冷面紧挨冷凝管的外壁，冷凝单元的制热面设置在导气通道内气体流动的路径上。本发明通过冷凝作用将高湿空气液化，液体收集再利用，气体通过导流管排放在四周，一方面大量节约了水资源，另一方面通过空气导流罩形成的导气通道排出气体有助于形成主动空气对流，促进植株生长。

Description

一种温室蒸腾水再利用系统及其取水方法

技术领域

本发明涉及设施农业自动控制技术领域，特别涉及一种温室蒸腾水再利用系统及其取水方法。

背景技术

随着科技的发展与进步和人们需求的增加，季节性或地域性的蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗已完全满足不了人们的需求，因而温室这一能控制或部分控制植物生长环境的建筑物应运而生。

但是，温室内的高温高湿环境会对设施园艺作物生长发育带来诸多不利影响。其一，设施温室环境相对封闭，一方面，蒸发蒸腾作用造成温室湿度过高，尤其是夜间，相对湿度能达到95％，易引起病菌孢子萌发，诱发病虫害；另一方面，封闭的环境内空气几乎不流通，不利于植物气孔打开。其二，灌溉用水占全国总用水量的70％左右，但其中真正被农作物吸收的还不到30％，大量的水在灌溉过程中以蒸发的形式扩散到空气中，因此亟需发展节水农业。

因此，对温室有效除湿，同时能增加温室内空气对流，调节植株小环境，对于进一步发展节水农业，促进植物生长具有重大意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述，本申请要解决的技术问题应当是：提供一种温室蒸腾水再利用系统及其取水方法，以实现对温室的有效除湿，增加温室内空气对流的目的。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种温室蒸腾水再利用系统及其取水方法，包括鼓风装置、冷凝装置、空气导流罩和集水装置；所述冷凝装置包括：冷凝管和至少一个冷凝单元；所述鼓风装置通过所述冷凝管与所述集水装置的入口连通，所述空气导流罩配合所述冷凝管形成导气通道，所述鼓风装置的排气口与所述导气通道连通，所述冷凝单元设置在所述导气通道内，且所述冷凝单元的制冷面紧挨所述冷凝管的外壁，所述冷凝单元的制热面设置在所述导气通道内气体流动的路径上。

进一步地，还包括：导流管和排液管；所述导流管通过所述导气通道与所述集水装置的排气口连通，所述排液管穿过所述集水装置的排液口，固定在所述集水装置内。

进一步地，所述冷凝单元包括：半导体和散热片；所述半导体的制冷面与所述冷凝管接触，所述半导体的制热面与所述散热片连接。

进一步地，所述集水装置内设有上浮球开关、下浮球开关和潜水泵；所述上浮球开关设置在所述下浮球开关上方，所述上浮球开关与所述下浮球开关间隔预设距离，所述排液管通过所述潜水泵与所述集水装置连通。

进一步地，还包括：温湿度传感器和控制器；所述控制器上设有传感器接口、浮球接口、水泵接口、风机接口和串行接口；所述控制器通过所述传感器接口与所述温湿度传感器电连接，所述控制器通过所述浮球接口分别与所述上浮球开关和所述下浮球开关电连接，所述控制器通过所述水泵接口与所述潜水泵电连接，所述控制器通过所述风机接口与所述鼓风装置电连接，所述控制器通过所述串行接口与智能设备电连接。

进一步地，所述控制器的上还设有显示屏、电源盒、设置开关；所述显示屏用于显示当前环境温度值、湿度值，还用于显示所述上浮球开关和所述下浮球开关、所述潜水泵与所述鼓风装置的工作状态；所述电源盒用于提供所述控制器所需的电量；所述设置开关用于调整所述控制器内置的参数阈值。

进一步地，所述冷凝管内设有挡板，所述挡板与水平面呈45度角斜向下固定在所述冷凝管的内壁上，或所述挡板与水平面呈90度角垂直向下固定在所述冷凝管的内壁上。

进一步地，所述冷凝管包括：冷凝管入口段、冷凝管中间段和冷凝管出口段；所述鼓风装置、所述冷凝管入口段、所述冷凝管中间段、所述冷凝管出口段和所述集水装置依次连通，所述冷凝管入口段的直径沿气体流动方向逐渐增大，所述冷凝管出口段的直径沿气体流动方向逐渐减小。

进一步地，还包括：端盖，所述端盖设置在所述冷凝装置的排气口上。

为解决上述问题，本发明还提供一种利用上述温室蒸腾水再利用系统进行取水方法，包括如下步骤：

打开所述鼓风装置，向所述冷凝管内进行鼓风，空气通过所述冷凝管经由所述冷凝单元的制冷面的作用在所述冷凝管内发生液化反应；

空气中的液体通过所述集水装置的入口进入所述集水装置，再经过所述集水装置的排液口排出；

空气中的气体通过所述集水装置的入口进入所述集水装置，经过所述集水装置的排气口进入所述导气通道，再经过所述冷凝单元的制热面由所述导气通道排出。

(三)有益效果

本发明提供一种温室蒸腾水再利用系统及其取水方法，通过冷凝作用将高湿空气液化，液体收集再利用，气体通过导流管排放在四周，一方面，大量节约了水资源，另一方面，通过空气导流罩形成的导气通道，压力分布的钧一性有助于在温室内形成主动空气对流，调节植株周围小环境，促进植株生长，且具有显著的节能效果。

附图说明

图1是本发明优选实施例中提供的温室蒸腾水再利用系统的结构示意图；

图2是本发明优选实施例中提供的控制器的外部结构示意图；

图3是本发明优选实施例中提供的控制器的内部结构示意图；

图4是本发明另一优选实施例中提供的温室蒸腾水再利用系统的结构示意图；

图5是本发明优选实施例中提供的冷凝装置的主视图；

图6是本发明优选实施例中提供的冷凝装置的俯视图；

其中，1：温湿度传感器；2：鼓风装置；3：冷凝装置；4：排液管；5：集水装置；6：空气导流罩；7：导流管；8：控制器；31：冷凝管；32：冷凝单元；311：挡板；322：半导体；321：散热片；51：上浮球开关；52：下浮球开关；53：潜水泵；81：拨码开关；82：电源盒；83：串行接口；84：传感器接口；85：浮球接口；86：水泵接口；87：风机接口；88：显示屏；89：数字加键；810：光标右移键；811：设置键。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种温室蒸腾水再利用系统，如图1所示，该温室蒸腾水再利用系统包括：鼓风装置2、冷凝装置3、空气导流罩6和集水装置5。冷凝装置3包括：冷凝管31和至少一个冷凝单元32。冷凝管31由导热性较好的金属材料制成，以充分利用热传递作用。鼓风装置2通过冷凝管31与集水装置5的入口连通，本实施例中，空气导流罩6配合冷凝管31形成导气通道，鼓风装置2的排气口与导气通道连通，冷凝单元32设置在导气通道内，且冷凝单元32的制冷面紧挨冷凝管31的外壁，冷凝单元32的制热面设置在导气通道内气体流动的路径上。

打开鼓风装置2，向冷凝管31内进行鼓风，空气通过冷凝管31经由冷凝单元32的制冷面的作用在冷凝管31内发生液化反应。空气中的液体通过集水装置5的入口进入集水装置5，再经过集水装置5的排液口排出。空气中的气体通过集水装置5的入口进入集水装置5，经过集水装置5的排气口进入导气通道，再经过冷凝单元32的制热面由导气通道排出。通过调整空气导流罩6可调整导气通道，从而改变气体的流动方向。

本实施例中，空气导流罩6固定在集水装置5上，空气导流罩6与冷凝管31间隔，设置在冷凝管31外。其中，该温室蒸腾水再利用系统还包括：导流管7和排液管4。导流管7通过导气通道与集水装置5的排气口连通，排液管4穿过集水装置5的排液口，固定在集水装置5内。导流管7末端的位置不指定，可以将装置放置在温室北端，导流管7末端在温室南端，也可以将装置放置在温室中间，导流管7末端在温室四周，从而可调整温室内的气体对流。

本实施例中，空气导流罩6套在集水装置5上，冷凝管31设置在空气导流罩6的中部，集水装置5的排气口设置在集水装置5的顶部，沿冷凝管31的周向分布，可根据气量调整排气口的数量。本实施例中，该温室蒸腾水再利用系统还包括：端盖，端盖设置在冷凝装置3的排气口上，以在该温室蒸腾水再利用系统不使用时闭合端盖，从而减少清洗次数。

该温室蒸腾水再利用系统工作过程中，先打开鼓风装置2，向冷凝管31内进行鼓风，空气通过冷凝管31经由冷凝单元32的制冷面的作用在冷凝管31内发生液化反应。空5，经过集水装置5的排气口进入导气通道，再经过冷凝单元32的制热面由导流管7排出。利用鼓风装置2，通过冷凝作用，将高湿空气液化，液体收集再利用，气体通过导流管7排放在温室四周，一方面，大量节约了水资源，另一方面，压力分布的钧一性有助于在温室内形成主动空气对流，调节植株周围小环境，促进植株生长，且具有显著的节能效果。

为保证热湿空气进入该温室蒸腾水再利用系统后，能够充分冷凝，每个温室蒸腾水再利用系统中均设有多个冷凝单元32，冷凝单元32沿空气的流动方向均匀布置在冷凝管31的外壁面上。

其中，每个冷凝单元32均包括：半导体322和散热片321。半导体322的制冷面与冷凝管31接触，半导体322的制热面与散热片321连接。

气流通过鼓风装置2进入冷凝管31，经过冷凝以后的冷气流会由于导流管7末端气压较低而自由地通过集水装置5的排气口，通过散发热量的散热片321及导流管7而排放至装置之外。导流管7末端的位置不指定，可以将装置放置在温室北端，导流管7末端在温室南端，也可以将装置放置在温室中间，导流管7末端在温室四周。进一步地，从导流管7末端出来的热气流在冬天的时候还可以通入无土栽培栽培槽底部，用于对营养液进行微加温效果。

为实现温室蒸腾水再利用系统的自动化控制，本实施例中，集水装置5内设有上浮球开关51、下浮球开关52和潜水泵53。上浮球开关51设置在下浮球开关52上方，上浮球开关51与下浮球开关52间隔预设距离，预设距离可根据实际使用过程中温室蒸腾水再利用系统的功率及冷凝效率调整。排液管4通过潜水泵53与集水装置5连通。

本发明实施例提供一种温室蒸腾水再利用系统，通过冷凝作用将高湿空气液化，液体收集再利用，气体通过导流管排放在四周，一方面，大量节约了水资源，另一方面，通过空气导流罩形成的导气通道，压力分布的钧一性有助于在温室内形成主动空气对流，调节植株周围小环境，促进植株生长，且具有显著的节能效果。

基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图1所示，该温室蒸腾水再利用系统还包括：温湿度传感器1和控制器8。

其中，如图2所示，控制器8上设有传感器接口84、浮球接口85、水泵接口86、风机接口87和串行接口83。控制器8通过传感器接口84与温湿度传感器1电连接，控制器8通过浮球接口85分别与上浮球开关51和下浮球开关52电连接，控制器8通过水泵接口86与潜水泵53电连接，控制器8通过风机接口87与鼓风装置2电连接。控制器8通过串行接口83与智能设备电连接，以通过智能设备读取控制器8中的数据。

此外，为便于用户使用，还可在控制器8上设置显示屏88、电源盒82和设置开关。显示屏88用于显示当前环境温度值、湿度值，温度值、湿度值可通过温湿度传感器1来实时获取，显示屏88还用于显示上浮球开关51和下浮球开关52、潜水泵53与鼓风装置2的工作状态。电源盒82则用于提供控制器8所需的电量。设置开关用于调整控制器8内置的参数阈值，包括：拨码开关81、数字加键89、光标右移键810及设置键811。拨码开关81为用于调整操作控制的地址开关。长按设置键811可以进入参数设置界面，由数字加键89及光标右移键810设定温湿度阈值。

如图3所示，控制器8内部设有信号控制芯片、信号采集芯片、存储芯片、风机继电器、水泵继电器及电源。信号采集芯片与温湿度传感器1电连接，当温湿度传感器1检测到环境温度较低、湿度较大时，该系统执行第一控制逻辑，信号控制芯片打开风机继电器，向该温室蒸腾水再利用系统内鼓风。信号控制芯片实时检测上浮球开关51和下浮球开关52的通断，当上浮球信号由常闭变为常开，信号断路时，表示集水装置5满水，该系统执行第一控制逻辑，信号控制芯片打开潜水泵53，将水抽走，当下浮球开关52的信号由常闭变为常开，信号断路时，表示集水装置5空置，信号控制芯片关闭潜水泵53。存储芯片定间隔存储温室环境信息与装置运行信息。

基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图4所示，冷凝管31包括：冷凝管入口段、冷凝管中间段和冷凝管出口段。鼓风装置2、冷凝管入口段、冷凝管中间段、冷凝管出口段和集水装置5依次连通，冷凝管入口段的直径沿气体流动方向逐渐增大，目的是使更多空气进入冷凝管31中。冷凝管出口段的直径沿气体流动方向逐渐减小，以通过细小口径的设置，减少集水装置5中存储水的蒸发作用。冷凝管中间段可根据冷凝效果进行调整，一般可选用平直段。

基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图1所示，冷凝管31内设有挡板311，挡板311与水平面呈45度角斜向下固定在冷凝管31的内壁上，目的是使空气尽量慢速地通过冷凝管31，发生液化反应，同时液体沿挡板311边缘滴入集水装置5。

在其他实施例中，如图5和图6所示，冷凝管31内设有挡板311，挡板311与水平面呈90度角垂直向下固定在冷凝管31的内壁上。冷凝管31为圆柱体，挡板311与水平面垂直且与冷凝管31壁垂直安装，从而增加空气在冷凝管31中运行的阻力，加快冷凝效果。

综上所述，本发明实施例提供一种温室蒸腾水再利用系统，充分利用温室的蒸发蒸腾水，是一种有效的节水方法，同时能够大幅度降低温室湿度，减少病虫害发生的概率，利用植物生长。主动的空气对流，利于形成温室小环境，促进植株气孔打开，增强蒸腾作用，促进长势。半导体制冷最大的问题在于会在另一端产生热量，如果依靠风扇等装置去给散热片降温，电能消耗太大，不符合可持续发展理念。本实施例中，利用冷凝过程中产生的冷空气给散热片降温，充分能利用了热传递，能耗为零，节能环保。本发明实施例将通过散热片产生的热气流通入无土栽培槽底部，来实现营养液的加温，可行性较高，又不增加成本。

此外，本发明实施例还提供一种温室蒸腾水再系统进行取水方法，包括如下步骤：

步骤S1：打开鼓风装置2，向冷凝管31内进行鼓风，空气通过冷凝管31经由冷凝单元32的制冷面的作用在冷凝管31内发生液化反应。

步骤S2：空气中的液体通过集水装置5的入口进入集水装置5，再经过集水装置5的排液口排出。

步骤S3：空气中的气体通过集水装置5的入口进入集水装置5，经过集水装置5的排气口进入导气通道，再经过冷凝单元32的制热面由导气通道排出。

具体地，参阅图1～图6，先打开鼓风装置2，向冷凝管31内进行鼓风，空气通过冷凝管31经由冷凝单元32的制冷面的作用在冷凝管31内发生液化反应。空气中的液体通过集水装置5的入口进入集水装置5，再经过集水装置5的排液口由排液管4排出。空气中的气体通过集水装置5的入口进入集水装置5，经过集水装置5的排气口进入导气通道，再经过冷凝单元32的制热面由导流管7排出。利用鼓风装置2，通过冷凝作用，将高湿空气液化，液体收集再利用，气体通过导流管7排放在温室四周，一方面，大量节约了水资源，另一方面，压力分布的钧一性有助于在温室内形成主动空气对流，调节植株周围小环境，促进植株生长，且具有显著的节能效果。

其中，导流管7末端的位置不指定，可以将装置放置在温室北端，导流管7末端在温室南端，也可以将装置放置在温室中间，导流管7末端在温室四周。进一步地，从导流管7末端出来的热气流在冬天的时候还可以通入无土栽培栽培槽底部，用于对营养液进行微加温效果。

需要说明是，温室蒸腾水再系统具体的结构可参阅上述图1～图6相关的文字描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供一种温室蒸腾水再系统进行取水方法，通过冷凝作用将高湿空气液化，液体收集再利用，气体通过导流管排放在四周，一方面，大量节约了水资源，另一方面，通过空气导流罩形成的导气通道，压力分布的钧一性有助于在温室内形成主动空气对流，调节植株周围小环境，促进植株生长，且具有显著的节能效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，包括：

鼓风装置、冷凝装置、空气导流罩和集水装置；

所述冷凝装置包括：冷凝管和至少一个冷凝单元；所述鼓风装置通过所述冷凝管与所述集水装置的入口连通，所述空气导流罩配合所述冷凝管形成导气通道，所述鼓风装置的排气口与所述导气通道连通，所述冷凝单元设置在所述导气通道内，且所述冷凝单元的制冷面紧挨所述冷凝管的外壁，所述冷凝单元的制热面设置在所述导气通道内气体流动的路径上；还包括导流管，所述导流管通过所述导气通道与所述集水装置的排气口连通，所述导流管的末端在温室四周；

所述冷凝管内设有挡板，所述挡板与水平面呈45度角斜向下固定在所述冷凝管的内壁上，或所述挡板与水平面呈90度角垂直向下固定在所述冷凝管的内壁上。

2.根据权利要求1所述的温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，还包括：排液管；所述排液管穿过所述集水装置的排液口，固定在所述集水装置内。

3.根据权利要求1所述的温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，所述冷凝单元包括：半导体和散热片；所述半导体的制冷面与所述冷凝管接触，所述半导体的制热面与所述散热片连接。

4.根据权利要求2所述的温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，所述集水装置内设有上浮球开关、下浮球开关和潜水泵；所述上浮球开关设置在所述下浮球开关上方，所述上浮球开关与所述下浮球开关间隔预设距离，所述排液管通过所述潜水泵与所述集水装置连通。

5.根据权利要求4所述的温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，还包括：温湿度传感器和控制器；所述控制器上设有传感器接口、浮球接口、水泵接口、风机接口和串行接口；所述控制器通过所述传感器接口与所述温湿度传感器电连接，所述控制器通过所述浮球接口分别与所述上浮球开关和所述下浮球开关电连接，所述控制器通过所述水泵接口与所述潜水泵电连接，所述控制器通过所述风机接口与所述鼓风装置电连接，所述控制器通过所述串行接口与智能设备电连接。

6.根据权利要求5所述的温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，所述控制器上还设有显示屏、电源盒、设置开关；所述显示屏用于显示当前环境温度值、湿度值，还用于显示所述上浮球开关和所述下浮球开关、所述潜水泵与所述鼓风装置的工作状态；所述电源盒用于提供所述控制器所需的电量；所述设置开关用于调整所述控制器内置的参数阈值。

7.根据权利要求1所述的温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，所述冷凝管包括：冷凝管入口段、冷凝管中间段和冷凝管出口段；所述鼓风装置、所述冷凝管入口段、所述冷凝管中间段、所述冷凝管出口段和所述集水装置依次连通，所述冷凝管入口段的直径沿气体流动方向逐渐增大，所述冷凝管出口段的直径沿气体流动方向逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的温室蒸腾水再利用系统，其特征在于，还包括：端盖，所述端盖设置在所述冷凝装置的排气口上。

9.一种利用如权利要求1～8中任一项所述的温室蒸腾水再利用系统进行取水方法，其特征在于，包括如下步骤：

打开所述鼓风装置，向所述冷凝管内进行鼓风，空气通过所述冷凝管经由所述冷凝单元的制冷面的作用在所述冷凝管内发生液化反应；

空气中的液体通过所述集水装置的入口进入所述集水装置，再经过所述集水装置的排液口排出；

空气中的气体通过所述集水装置的入口进入所述集水装置，经过所述集水装置的排气口进入所述导气通道，再经过所述冷凝单元的制热面由所述导气通道排出。

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