CN110028162A - 人工湿地和用于控制人工湿地进行保温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人工湿地领域，公开了一种人工湿地和用于控制人工湿地进行保温的方法。该人工湿地包括多个人工湿地单元，各人工湿地单元包括壳体，与壳体相连通的用于对壳体内充入或排出水的给排水装置，以及位于壳体的顶部的导温组件。其中，导温组件的导热性能高于位于壳体内的水的导热性能，从而当导温组件与壳体内的水接触时，导温组件至少能够在外部环境温度小于等于零摄氏度时利于使与导温组件接触的水形成冰层。本发明的人工湿地能够具有更好的保温效果。

Description

人工湿地和用于控制人工湿地进行保温的方法

技术领域

本发明涉及人工湿地领域，尤其涉及一种人工湿地和用于控制人工湿地进行保温的方法。

背景技术

人工湿地在冬季或寒冷地区运行时，需要保证湿地内的水具有一定的温度，以减少人工湿地的热量消耗。人工湿地主要是由多个湿地单元格组成。当环境温度低于零度时，各湿地单元格内的水的顶层常会形成有一定厚度的冰层，通过该冰层可对各湿地单元格内的水起到一定的保温效果。

然而，上述冰层是水在零度以下的环境温度下自然形成的，由于环境温度的不固定性，冰层的厚度常存在较薄或较厚的情况，因此自然形成的冰层一般有以下几个缺点：第一，仅靠环境温度的作用，冰层成型所需的时间较长，不利于快速的对湿地单元格进行有效的保温；第二，冰层的厚度较薄时，不仅对湿地单元格的保温效果较差，其强度也较低，因此，在人工湿地正常运行时，在水和冰层的黏性作用下，流动的水容易造成冰层的脱落；第三，冰层的厚度较厚时，虽然具有良好的保温效果，但较厚的冰层容易直接影响到人工湿地的正常运行。

针对现有技术的不足，本领域的技术人员急需寻求一种具有更好的保温效果的人工湿地。

发明内容

为了能够具有更好的保温效果，本发明提出了一种人工湿地。

根据本发明的人工湿地，包括多个人工湿地单元，各人工湿地单元包括壳体，与壳体相连通的用于对壳体内充入或排出水的给排水装置，以及位于壳体的顶部的导温组件。其中，导温组件的导热性能高于位于壳体内的水的导热性能，从而当导温组件与壳体内的水接触时，导温组件至少能够在外部环境温度小于等于零摄氏度时利于使与导温组件接触的水形成冰层。

进一步地，给排水装置设置成当形成冰层后控制壳体内的水部分排出壳体，以使冰层的内表面与壳体内的水面之间形成空气保温层。

进一步地，导温组件包括多条金属丝，各金属丝构造成在同一水平面上相互平行和/或交错。

进一步地，导温组件还包括固定在壳体的侧壁上的多个锁扣部件，金属丝的两端分别与两个锁扣部件可拆卸式固定。

进一步地，金属丝相对于锁扣部件的位置可调，以使金属丝延伸进入壳体内部的高度可调。

进一步地，金属丝的用于与壳体内的水接触的部分构造为波浪形，或金属丝的用于与壳体内的水接触的部分形成有凸起。

进一步地，人工湿地单元还包括与导温组件相连的加热部件和/或制冷部件。

本发明还提出了一种用于控制上述人工湿地进行保温的方法，包括：控制给排水装置对壳体内充入水，以使水在外部环境温度小于等于零摄氏度时与导温组件接触；在与导温组件接触的水形成冰层后，控制给排水装置排出壳体内的部分水，以在冰层的内表面与水平面之间形成空气保温层。

进一步地，还包括控制制冷部件开启，以调节冰层的厚度。

进一步地，还包括控制加热部件开启，以在需要时利于冰层的融化。

与现有技术相比，本发明的人工湿地具有以下几方面的优点：

1)通过导温组件与水的接触能够提高形成冰层的速度，使得本发明的人工湿地能够快速的利用冰层对壳体内的水进行保温；

2)水在导温组件上形成冰层，使导温组件能够形成为冰层的骨架结构，从而能够有效的加强冰层的强度，以避免现有技术中的由于水和冰层的黏性作用造成冰层的脱落而导致无法对人工湿地内的水进行保温的现象发生；

3)通过空气保温层使水与冰层之前形成有一定的距离，能够进一步的减少外部环境温度或冰层的温度与水之间的热量交换，从而能够进一步的提高人工湿地的保温效果；

4)通过形成的空气保温层还避免了因外部环境的温度过低而造成冰层的厚度较厚而造成人工湿地无法正常的运行的问题发生；

5)导温组件在加热部件和制冷部件的作用下能够直接改变导温组件的温度，从而使得本发明的人工湿地可在需要时进一步的提高冰层的形成速度，或快速的将冰层融化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为根据本发明的人工湿地的人工湿地单元的结构示意图；

图2为根据本发明的用于控制图1所示的人工湿地进行保温的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的人工湿地的人工湿地单元100的结构。如图1所示，本发明的人工湿地包括多个人工湿地单元100，各人工湿地单元100包括壳体1，与壳体1相连通的用于对壳体1内充入或排出水11的给排水装置(图中未示出)，以及位于壳体1的顶部12的导温组件2。其中，导温组件2的导热性能高于位于壳体1内的水11的导热性能，从而当导温组件2与壳体1内的水11接触时，导温组件2至少能够在外部环境温度小于等于零摄氏度时利于使与导温组件2接触的水11形成冰层13。

本发明的人工湿地在使用时，在外部环境温度小于等于零摄氏度时，可通过控制给排水装置(图中未示出)使人工湿地单元100内的水11的水位上升。上升的水位与导温组件2接触后，由于导温组件2的导热性高于水11的导热性，使得导温组件2能够将外部环境的较低温度快速的传导到与导温组件2接触的水11中，以快速的降低接触部分的温度，从而加快了水11形成冰层13的速度，以使本发明的人工湿地单元100的顶部12处快速的形成为保温冰盖。

通过上述设置，与现有技术相比，本发明的人工湿地具有以下几方面的优点：一方面，通过导温组件2与水11的接触能够提高形成冰层13的速度，使得本发明的人工湿地能够快速的利用冰层13对壳体1内的水11进行保温，从而提高了人工湿地的保温效果；另一方面，水11在导温组件2上形成冰层13，使导温组件2形成为冰层13的骨架结构，从而能够有效的加强冰层13的强度，以避免现有技术中的由于水和冰层的黏性作用造成冰层的脱落，而导致无法对人工湿地内的水进行保温的现象发生。

优选地，导温组件2的材料可选自铜、铁、钢等大部分金属材料。

在一个优选地实施方式中，给排水装置(图中未示出)可设置成当形成冰层13后控制壳体1内的水11部分排出壳体1，以使冰层13的内表面与壳体1内的水面之间形成空气保温层3(如图1所示)。通过该设置，一方面，可通过空气保温层3使水11与冰层13之前形成有一定的距离，以进一步的减少外部环境温度或冰层13的温度与水11之间的热量交换，从而能够进一步的提高本发明的人工湿地对水11的保温效果；另一方面，通过形成的空气保温层3，还避免了因外部环境的温度过低而造成冰层13的厚度较厚而造成人工湿地无法正常的运行的问题发生。优选地，空气保温层3的厚度范围可为10cm至20cm之间。

在如图1所示的优选地实施例中，导温组件2可包括多条金属丝21，各金属丝21可构造成在同一水平面上相互平行和/或交错。通过该设置，可使导温组件2构造为由多条金属丝21组成的金属网状结构，金属网状结构的导温组件2不仅能够具有与壳体1内的水11更大的接触范围和接触面积，以更利于提高形成冰层13的速度；还具有更优的结构强度，以进一步的提高冰层13的整体强度，使冰层13不易脱落。当然，各金属丝21还可构造成在不同的水平面上相互平行和/或交错的金属网格状结构，这里不再赘述。

优选地，导温组件2构造为金属网状结构可形成有多个网眼，即由多条金属丝21相互平行和/或交错而成的孔隙，孔隙的直径范围可为0.5m至1m之间。具体地孔隙的大小可根据人工湿地单元的大小进行调整。这里需要说明的是，孔隙的形状可以是矩形或圆形，也可以是其他形状，孔隙的直径可理解为当该孔隙近似为圆形时的直径。

在如图1所示的优选地实施例中，导温组件2还可包括固定在壳体1的侧壁上的多个锁扣部件22，金属丝21的两端分别与两个锁扣部件22可拆卸式固定。通过该设置，冰层13可在必要时通过可拆卸的金属丝21将其整体拿出壳体1的外部，从而能够使本发明的人工湿地快速的恢复到正常的运行状态。优选地，锁扣部件22可设置为带有锁扣功能的金属环，以便于其安装和使用。

在一个优选地实施方式中，金属丝21相对于锁扣部件22的位置可调，以使金属丝21延伸进入壳体1内部的高度可调。通过该设置，一方面，能够直接控制金属丝21与水11的接触量，从而不仅能够便于控制冰层13的厚度，以提高人工湿地的保温效果，还能够控制金属丝21的位于冰层13内的部分的量，以控制冰层13的强度；另一方面，当壳体1内的水11的水位较低时，还可通过调整金属丝21的高度以保证金属丝21与水11的接触，从而利于提高冰层13的形成速度。

在一个优选地实施方式中，金属丝21的用于与壳体1内的水11接触的部分可构造为波浪形，或金属丝21的用于与壳体1内的水11接触的部分可形成有凸起。通过该设置，可增加金属丝21与水11的接触面积，从而能够更有利于金属丝21与水11之间的温度传递。值得注意是，金属丝21的用于与壳体1内的水11接触的部分还可构造为板状结构，这里不再赘述。

在一个优选地实施方式中，人工湿地单元100还可包括与导温组件2相连的加热部件(图中未示出)和/或制冷部件(图中未示出)。优选地，人工湿地单元100可包括与导温组件2同时相连的加热部件和制冷部件。通过该设置，可使导温组件2在加热部件和制冷部件的作用下能够直接改变导温组件2的温度，从而使得本发明的人工湿地可在需要时进一步的提高冰层13的形成速度，或快速的将冰层13融化。优选地，加热部件可为电加热器，制冷部件可为制冷压缩机。

图2示出了根据本发明的一种用于控制上述人工湿地进行保温的方法的流程图。如图2所示，该用于控制上述人工湿地进行保温的方法包括：步骤1，控制给排水装置对壳体1内充入水11，以使水11在外部环境温度小于等于零摄氏度时与导温组件2接触；步骤2，在与导温组件2接触的水11形成冰层13后，控制给排水装置排出壳体1内的部分水11，以在冰层13的内表面与水平面之间形成空气保温层3。通过上文可知，本发明的用于控制上述人工湿地进行保温的方法能够在导温组件2的作用下提高形成冰层13的速度，以使人工湿地的顶部12能够快速的形成保温冰盖。而空气保温层3能够进一步提高人工湿地的保温效果，同时还能够避免由于冰层13的厚度过厚而造成的人工湿地无法正常运行的问题发生。

优选地，可通过给排水装置控制壳体1内的水11的水位上升至高于导温组件2的位置的5cm至10cm范围，以保证冰层13的厚度。

优选地，用于控制上述人工湿地进行保温的方法还可包括控制制冷部件(图中未示出)开启，以快速的降低导温组件2的温度，从而进一步的提高与导温组件2接触的水11形成冰层13的速度。

优选地，用于控制上述人工湿地进行保温的方法还可包括控制加热部件(图中未示出)开启，以快速的提高导温组件2的温度，使得形成冰层13后的人工湿地可在需要时快速的将冰层13进行融化。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种人工湿地，其特征在于，包括多个人工湿地单元，各所述人工湿地单元包括壳体，与所述壳体相连通的用于对所述壳体内充入或排出水的给排水装置，以及位于所述壳体的顶部的导温组件，其中，所述导温组件的导热性能高于位于壳体内的水的导热性能，从而当所述导温组件与所述壳体内的水接触时，所述导温组件至少能够在外部环境温度小于等于零摄氏度时利于使与所述导温组件接触的水形成冰层。

2.根据权利要求1所述的人工湿地，其特征在于，所述给排水装置设置成当形成所述冰层后控制所述壳体内的水部分排出所述壳体，以使所述冰层的内表面与所述壳体内的水面之间形成空气保温层。

3.根据权利要求1或2所述的人工湿地，其特征在于，所述导温组件包括多条金属丝，各所述金属丝构造成在同一水平面上相互平行和/或交错。

4.根据权利要求3所述的人工湿地，其特征在于，所述导温组件还包括固定在所述壳体的侧壁上的多个锁扣部件，所述金属丝的两端分别与两个所述锁扣部件可拆卸式固定。

5.根据权利要求4所述的人工湿地，其特征在于，所述金属丝相对于所述锁扣部件的位置可调，以使所述金属丝延伸进入所述壳体内部的高度可调。

6.根据权利要求3所述的人工湿地，其特征在于，所述金属丝的用于与所述壳体内的水接触的部分构造为波浪形，或所述金属丝的用于与所述壳体内的水接触的部分形成有凸起。

7.根据权利要求1或2所述的人工湿地，其特征在于，所述人工湿地单元还包括与所述导温组件相连的加热部件和/或制冷部件。

8.一种用于控制根据权利要求1至7中任一项所述的人工湿地进行保温的方法，其特征在于，包括：

控制所述给排水装置对所述壳体内充入水，以使水在外部环境温度小于等于零摄氏度时与所述导温组件接触；

在与所述导温组件接触的水形成所述冰层后，控制所述给排水装置排出所述壳体内的部分水，以在所述冰层的内表面与水平面之间形成空气保温层。

9.根据权利要求8所述的用于控制人工湿地进行保温的方法，其特征在于，还包括：

控制制冷部件开启，以调节所述冰层的厚度。

10.根据权利要求8所述的用于控制人工湿地进行保温的方法，其特征在于，还包括：

控制加热部件开启，以在需要时利于所述冰层的融化。