CN110447440A - 高寒地区种植保温设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高寒地区种植保温设备及其使用方法，包括加热装置、分程箱体，所述分程箱体与加热装置之间设有注入管，注入管的下方设有回流管，注入管和回流管的两端分别与加热装置和分程箱体固定连接并且内部连通，分程箱体内设有分程隔板并将分程箱体内部分隔为上下互不相通的两个部分，分程箱体的侧面设有管束，管束与分程箱体之间设有连接组件，连接组件的两端分别与管束和分程箱体固定连接并且内部连通，并通过挖掘基坑且覆盖管束的方式使用本设备；通过管束对土壤进行换热，并通过加热装置烧制的热流体对管束供热，管束的换热能力有效的使得本发明能够通过对高寒地区农作物土壤温度的控制，有效的在冬季进行农作物的生产保障了年产量的提高。

Description

高寒地区种植保温设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及高寒地区生产种植辅助设备领域，具体是高寒地区种植保温设备及其使用方法。

背景技术

由于高寒地区所在区域的海拔和纬度影响，高寒地区拥有温度较低、降水较少以及气压偏低的缺点，所以在高寒地区的生产种植一直都面临着巨大的挑战。我国的高寒地区主要包括青藏高原、云贵高原、内蒙古高原、黄土高原、黑龙江北部和四川甘孜阿坝等地区，由于高寒地区的外界气温偏低，农作物生长时间短，再加上很大一部分农民对农作物的栽培管理以粗放型管理为主，所以高寒地区农作物产量普遍较低，但是高寒地区的日照时间较为充足，太阳辐射量巨大，使得高寒地区能够产出品质优良的农产品。

现代农业的生产，在保障基本的生产量的前提下对农产品的品质要求越来越高，而高寒地区的日照时间较为充足，太阳辐射量巨大的优点恰好是产出优质农产品所必需的条件，但是高寒地区的缺点也是明显的，我国高寒地区的主要气候特点就是寒冷，尤其是冬季，不仅寒冷而且持续时间较长，春季则主要以大风和干旱灾害天气为主。所以现有技术中在高寒地区种植的大都为抗寒能力较强的农作物，而更多种类的农作物由于无法适应高寒地区的温度而无法进行栽种，我国高寒地区占地面积辽阔，并且部分区域拥有大片连续的适宜耕作的土地，而抗寒能力较强的农作物需求量远不足以将这类区域完全填充，导致高寒地区大片土地处于荒废的状态，并且高寒地区的农作物大都是在夏季和秋季生长，春季和冬季由于温度过低一般设定为休耕期，特别是冬季由于温度特别低，很多抗寒农作物也不能进行耕种，这样导致冬季耕地空闲，农作物的年产量大大减少。

以四川甘孜阿坝高寒地区的农产品生产为例，四川甘孜阿坝的平均海拔在3000～4000m左右，四川甘孜阿坝的气候特点为气温低、生育期短、光照强，一般四川甘孜阿坝的高寒地区全年严寒期为85天到103天，为了迎合当地气候，一般选用生育期在90天到105天的农产品进行种植，而播种时间一般选在5月，使得农产品的生育期保持在5月到10月温度适宜的时间内，而11月至次年4月之间由于气温严寒、土地冻结，导致不能有效的进行农产品的生产，浪费了大量的土地使用时间，极大的影响了农产品的年产量。

综上所述，高寒地区的农作物生产产量的瓶颈主要在于气温过低导致土地被迫休耕，所以如何在高寒地区低温时期保障农作物的高效生长便成为高寒地区生产种植辅助设备领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术高寒地区农作物由于气温过低形成冻土而不能在冬季进行农业生产而被迫休耕的不足，提供了一种高寒地区种植保温设备及其使用方法，通过土壤的热量的控制而对高寒地区农作物土壤温度进行控制，有效的在冬季进行农作物的生产，保障了年产量的提高。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

高寒地区种植保温设备，包括加热装置、分程箱体，所述分程箱体与加热装置之间设有注入管，注入管的下方设有回流管，注入管和回流管的两端分别与加热装置和分程箱体固定连接，并且注入管、加热装置和分程箱体的内部连通，回流管、加热装置和分程箱体的内部连通，分程箱体内设有分程隔板，分程隔板位于注入管和回流管之间并将分程箱体内部分隔为上下互不相通的两个部分，分程箱体远离加热装置的侧面设有管束，管束与分程箱体之间设有连接组件，连接组件的两端分别与管束和分程箱体固定连接并且内部连通。

现有技术中，在高寒地区进行农产品的种植时，为了尽量保存环境热量，通常会采用搭建大棚，在大棚内进行种植的方式，在搭建了大棚后，春季、夏季和秋季的温度由于通过大棚避免了热量的散失，能够达到种植农产品的温度要求，但是冬季时由于外界温度过低，在大棚内往往也不能保障达到适宜的温度，并且，冬季时大棚内的土壤由于外界温度影响多会形成冻土，不利于农作物的种植，本发明从解决土壤冻结的角度出发，通过将管束埋设于耕地土壤下，再通过加热装置对管束内的流体进行加热，通过管束与土壤的热交换，有效的通过直接向被冻土壤传递热量的方式升高土壤温度，来使得土壤解冻，本发明中将加热的热流体与回流的冷流体通过分不同管道进出加热装置以及通过分程隔板隔离的方式将热流体与冷流体区分开来，并通过流体的流动加快了热传递的速度，同时由于热量的传递效率在介质不变的情况下主要与换热面积和介质间的温度差这两个变量有关，而本发明中通过流动的热流体保持管束中的流体长期处于高效率的热量传输中，并通过管束全面的接触土壤，有效的加强了热传递的效率，本发明中的加热装置可以选择锅炉、电热炉、太阳能热水器以及废热/余热热水器等，而且虽然土壤由于温度过低而冻结，但土壤中仍有大量水分子，土壤中的水分子传热效率较好且比热容较大，所以土壤中温度扩散较快而升温较慢，在此前提下，本发明能够及时的通过加热装置的调整而避免将土壤温度加热至过高，所以本发明中加热装置输出的热流体的温度完全能够根据所测得的土壤温度进行调节，以避免过度加热，而且由于在本发明所述的高寒地区种植保温设备中流体处于流动状态，流体在循环一圈的过程中热量散失有限，回流至加热装置内时并未完全冷却，加热装置内并不需要对流体持续性的进行剧烈的加热，而可以根据土壤温度变化的实际情况而间歇性的对流体进行加热，这样有效的节约了加热能源，也有效的减少了改变土壤温度的成本，本发明可以选择在裸露空间状态下使用或配合大棚进行使用，当在裸露空间下使用时，能够有效保障土壤热量得到足够供给，足够农产品种植的基础温度的供给，当配合大棚进行使用时，由于大棚具有避免热量散失的功能，热量传递通过土壤进一步逸散于大棚内的空间中，在持续一段时间的加热后大棚内的温度就会上升到适宜种植的温度，能够得到更加优良的效果，所以本发明主要还是配合大棚进行使用，如果涉及的耕地面积较大，还可以通过设置多个本发明所述高寒地区种植保温设备来对土壤进行加热，这些高寒地区种植保温设备仅需配备一台加热装置共用即可，通过有限的成本增加达到了扩大加热面积的效果，本发明通过直接控制向土壤进行热传递的方式对高寒地区农作物土壤温度的控制，有效的在冬季进行农作物的生产保障了年产量的提高。

进一步的，所述管束包括分程管板，分程管板上的中心处开有水平的隔板槽，在隔板槽上下对称的两侧开有两排管孔，两排管孔的数量及位置互相对应，分程管板远离分程箱体的一侧设有若干U形换热管，U形换热管的数量与单排管孔数量一致，U形换热管的管口插入管孔中并与管孔的内壁固定连接。本发明中的管束分布与分程箱体内分程隔板分隔的形式相同，流体都为上进下出的形式，流体通过U形换热管内部直接回流回到加热装置中，有效通过减少需要密封处的数量，减小了过程中流体泄露的风险，分程管板上的管孔平行并列的排列为上下两排，U形换热管平行并列的排列为一排，流体进入U形换热管以及回流均是单层设置，单层的换热管能够快速有效的将热量逸散于土壤之中，并且不会重复的对同一区域的土壤进行加热，尽管水分子比热容较高，但重复的进行加热也会导致土壤水分的散失，避免了对于土壤的过度加热而造成土壤水分的散失与对农作物根系的破坏，通过单层U形换热管的设置，有效的在保护较高的换热效率的基础上，对农作物的根系和土壤内的水分进行了保护。

进一步的，所述连接组件包括法兰，法兰大小与分程管板对应，法兰上设有若干环形均匀分布的螺栓孔，所述分程管板对应的设有若干环形均匀分布的螺栓孔，法兰与分程管板之间通过螺栓固定连接，法兰背离分程管板的一侧设有连接管，连接管一端与法兰固定连接，另一端与分程箱体固定连接，分程箱体、连接管与法兰的内部连通，所述分程隔板穿过连接管与法兰延伸至分程管板处，并与分程管板上的隔板槽固定连接。当管束被置于土壤之下时，土壤中的化学物质和微生物都会对管束造成腐蚀，而且土壤中还会存在一些体型较小的生物有可能对管束造成破坏，面对管束的损坏一般采用的方式为使用耐腐蚀的材料进行管束的制造，如使用不锈钢材进行管束的制造，但仅仅如此仍不足够完全克服管束的损坏，本发明中除了采用不锈钢材制造管束之外，还考虑了定期检修、修补或是更换损坏的管束，现有技术中埋地设备通常采用直接焊接的方式固定连接连接管与管板，本发明中通过法兰和连接管连接分程箱体与管束，法兰与分程管板之间通过螺栓进行固定连接，螺栓连接属于可拆卸的固定连接，采用螺栓连接方便了取下管束进行整体的维修，并且能够有效的进行整体或是局部的更换，对持续保障管束的正常使用起到了积极地作用。

进一步的，还包括蒸发筒，所述蒸发筒位于分程箱体的上表面并与分程箱体的上表面固定连接，蒸发筒的上方设有逸散组件，逸散组件与蒸发筒的上端固定连接，分程箱体、蒸发筒和逸散组件的内部连通。在高寒地区进行耕种时，由于土壤的热量逸散速度较慢，不能及时的将热量通过土壤传递到环境空间中，而农作物的生长还要依赖适宜温度的环境空间，在此理念的基础上，本发明在分程箱体的上方设置了蒸发筒和逸散管，本发明中采用可灌溉的水作为流体，当热流体通过分程箱体进入管束之前，在分程箱体内部分过热的水便会通过蒸发筒向上逸散，在蒸发筒和逸散组件处通过与外界的热交换向外传递热量，提升环境空间的温度，又由于本发明所处的场所是大棚内，所以逸散出的温度会被大棚保护住并且不会大量的散失掉，而高寒地区由于温度低海拔高，尤其是在冬天，较低的环境温度会导致空气中的湿度大量减小，而空气中湿度减小使得环境变得干燥，会导致农作物的水分大量的散失，农作物水分散失会极大的影响农产品的质量以及农产品的产量，并且在播种期也会由于水分不足而减小萌芽率，而本发明中的逸散组件会将蒸发筒中蒸发上来的水分逸散于环境空间内，水蒸气在与环境进行充分的热交换后会冷凝成为水珠滴下或是保持逸散于空气中增加环境湿度，通过蒸发筒和逸散组件，有效的在对空间环境进行加热的基础上补充了环境湿度，环境中的湿度增加后会补充农作物散失的水分，并减缓农作物水分散失的速度，有效的提高了农作物成活的概率、农作物的品质以及农作物的产量。

进一步的，所述逸散组件包括逸散盒，逸散盒的下表面与蒸发筒固定连接，逸散盒的侧面设有若干逸散管，逸散管与逸散盒的侧面固定连接并且与逸散盒的内部连通，逸散管的侧面和上表面开设有若干均匀分布的逸散孔。具备逸散功能的组件多种多样，本发明中采用逸散盒集中收集水蒸气，并通过若干逸散管将水蒸气逸散出去，逸散管的下表面无开孔，开孔分布于上表面与侧面，这样分布的逸散孔保障了热量足够的水蒸气从上表面的逸散孔逸散，加强换热效率，同时也避免过多的水凝结后过度浇灌耕地，过多的水蒸气凝结后积蓄于逸散管和逸散盒内，超过逸散管和逸散盒积蓄能力的水回流至分程箱体内，积蓄在逸散管和逸散盒内的水分会逐步逸散至湿度较低的环境中，逸散处的水分达到了增加环境湿度的目的，为环境湿度的增加提供持续的水分供给。

进一步的，所述逸散盒的其中一个侧面设有风机。由于积蓄在逸散盒和逸散管中的水逸散至环境中的速度较慢，所以在逸散盒的侧面设置风机，本发明中的风机为抽风机，当逸散盒与逸散管中的水分积蓄的足够多时，通过风力作用促使逸散盒与逸散管中大量的水分由风机处排出至逸散盒之外，快速的增加附近环境中的湿度，有效的提高水分逸散至空气中的速率，并且由于风机的开启加速了水蒸气的流动，使得水蒸气在排出时能够保持较高的热量，又由于水蒸气排出时的初速度较高，所以排出时的水蒸气快速的与环境接触，有效的增加了其换热效率。

进一步的，所述分程箱体包括箱体外壳，箱体外壳的内部设有能够将分程箱体内部分隔为上下两部分的折叠挡板，折叠挡板位于分程隔板的上方，折叠挡板由三块互相铰接的平板组成，折叠挡板的一端端面与箱体外壳的内壁固定连接，另一端自由，折叠挡板的上方设有与其平行的滑轨，滑轨上设有滑块，滑块上固定连接有连接绳，连接绳的一端与滑块固定连接，另一端与折叠挡板自由的一端固定连接，折叠挡板的中间板靠近铰接处设有连接块，箱体外壳的外表面设有旋钮，旋钮靠近外圆处与连接块固定连接，箱体外壳上开有相应的弧形缺口以供连接块活动。虽然高寒地区由于环境湿度普遍较低，所以需要额外补充水分，但环境湿度应保持在合适的范围内，过度的补充水分对农作物也会带来不利影响，空气湿度过高会对农作物的蒸腾作用会产生影响，空气湿度过大时，蒸腾作用会减弱，农作物运输矿物质的能力就会减弱，并且在蒸腾作用减弱时叶片的散热能力也会减弱，叶片被灼伤的可能性也会增加，空气湿度长期保持在较高的数值时，还可能导致气孔的关闭，农作物的气孔关闭后二氧化碳不能进入叶肉细胞，光合作用也会减慢乃至停止，所以不能一味的增加湿度，要有意识的控制湿度保持在适宜的范围内，本发明通过设置折叠挡板阻挡水蒸气的上升来减慢湿度的增加，同时设置旋钮，通过旋钮转动折叠挡板的中间板，带动端部自由的板转动收纳，从而完成折叠挡板的收纳和展开，为了避免折叠挡板卡住，通过滑轨上的滑块上的连接绳将折叠挡板自由端的板吊起，保障了折叠挡板能够有效的完全展开阻挡住水蒸气的上升，也能有效的收纳来释放水蒸气，水蒸气上升后从逸散组件中逸散到环境空间中。

高寒地区种植保温设备的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：挖掘基坑，自耕地表面向下挖掘70～100cm；

步骤二：将高寒地区种植保温设备放入基坑内；

步骤三：对基坑进行填埋；

步骤四：向加热装置内加水并开启加热装置，开启加热装置后对水进行加热至30℃～50℃，在加热装置内进行超过5min的保温后通过注入管灌入分程箱体内；

步骤五：进行第一次的热水注入后，进行10min的保温，之后向加热装置添加加水进行第二次烧制，第二次烧制中将水加热至60℃～90℃，保温5min后通过注入管灌入分程箱体内，此后持续烧制60℃～90℃的热水至降温后的水通过回流管回流至加热装置，形成水的流动循环，并在加热装置内保持水温在60℃～90℃的范围内。

由于高寒地区种植保温设备中的管束一般高20cm～30cm，而农作物在翻耕时需要约40～50cm的空间，为了保障足够的种植空间，并保护管束不被破坏，应将管束部分埋至地面下足够深处，避免对农作物造成损伤，为了提供足够的空间，步骤一中挖掘基坑深度为70～100cm，由于环境温度较低，在步骤四中通过30℃～50℃的热水对设备进行预热，避免过高水温的热水突然进入设备，造成设备的局部炸裂，此后在步骤五中通过持续阶段性的加入60℃～90℃的热水，由于海拔变化会对沸水温度造成影响的原因，将烧制的最高温度限制于90℃之下，由于高海拔地区存在低气压的问题，在其较低的位置，水温能够达到90℃，设置60℃～90℃的范围有效的囊括了高海拔地区在不同海拔能达到的所有温度，例如在约6500m的海拔高度之下，能够有效的将水加热至77℃，而位于3000m左右较低的高海拔区域能够将水烧制到90℃，而高于6500m的海拔一般不会再进行商品性的农产品的种植，加入60℃～90℃的热水直至降温后的水回流回到加热装置中，停止向加热装置中添加水，停止外部水源的添加之后通过不同温度热水在加热装置内不断地循环混合以及再加热，达到管束中的热水能够提供稳定的热交换。

进一步的，所述步骤二中，将高寒地区种植保温设备放入基坑内后应保障管束的最高点距离地面50～70cm。由于农作物在翻耕时需要约40～50cm的空间，并且大部分农作物由于生长时间较短，并且会及时收获，其根须向下生长的纵深一般不会超过50cm，所以将管束的最高点设置于距离地面50～70cm处，能够在保护农作物根须的前提下尽量靠近地面土壤，有效的在不破坏农作物根须的基础上提高管束与耕作土壤的热交换效率，在管束对土壤进行加热时，位于下方的换热管为换热管的回流程部分，换热管的回流程对土壤的加热并无过多的帮助，而却会散失很多热量，所以可以采用沙土对回流程部分进行保温，沙土具有较好的保热性能，所以用沙土将换热管的回流程处包覆住，在防止换热管的回流程的热量过分散失的基础上，沙土还能够防止上方土壤的热量向下散失，同时在上方土壤损失热量较为严重时，也能够向上方土壤中传递热量，这样在避免散失与反向补偿的双向作用下能够通过铺设沙土有效的辅助高寒地区的耕地进行保温。

进一步的，所述步骤五完成后，在测定土壤和环境湿度过低时打开折叠挡板并开启风机，在测定土壤和环境湿度过高时关闭折叠挡板与风机。农作物在生长的不同阶段需要的环境湿度与土壤湿度是不相同的，以大豆为例，大豆的幼苗期根系生长较快，土壤湿度占田间持水量的60％-65％为宜。分枝期是大豆茎叶开始繁茂，土壤湿度以保持田间持水量的65％-70％为宜。开花结荚期水分不足会造成植株生长受阻，花荚脱落，此期土壤水分不应低于田间持水量的65％-70％，达最大持水量的80％为宜。结荚鼓粒期缺水容易造成秕粒，此期应保持田间持水量的70％-80％。进入鼓粒期后应保持田间持水量的70％-75％。成熟期田间持水量以20％-30％为宜，保证豆叶正常转黄脱落，在此基础上，需要对环境湿度和土壤湿度进行有效的控制，而本发明中提供土壤湿度和环境湿度的主要为蒸发筒和逸散组件，当环境湿度和土壤湿度过低时，通过开启折叠挡板和风机的方式，能够快速有效的对环境进行加湿，而环境湿度得到提升后土壤湿度也会相应得到提升，当环境湿度和土壤湿度过高时，通过关闭折叠挡板和风机的方式，以避免水蒸气的逸散的方式有效的避免了环境湿度的进一步加强，从而避免土壤湿度进一步升高。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明通过管束对土壤进行换热，并通过加热装置烧制的热流体对管束供热，管束的换热能力有效的使得本发明能够通过对高寒地区农作物土壤温度的控制，有效的在冬季进行农作物的生产保障了年产量的提高。

(2)通过蒸发筒和逸散组件，有效的在对空间环境进行加热的基础上补充了环境湿度，环境中的湿度增加后会补充农作物散失的水分，并减缓农作物水分散失的速度，有效的提高了农作物成活的概率、农作物的品质以及农作物的产量。

(3)通过折叠挡板的铰接连接与滑轨的有效连接与滑动，保障了折叠挡板能够有效的完全展开阻挡住水蒸气的上升，也能有效的收纳释放水蒸气的上升。

(4)本发明通过保障管束的最高点距离地面50～70cm，能够在保护农作物根须的前提下尽量靠近地面土壤，有效的在不破坏农作物根须的基础上提高了管束与耕作土壤的热交换效率。

(5)本发明通过沙土防止换热管的回流程的热量过度散失，也防止上方土壤的热量向下散失，同时在上方土壤损失热量较为严重时，也能够向上方土壤中传递热量，通过铺设沙土有效的辅助高寒地区的耕地进行保温。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明正视剖视图；

图3为本发明管板结构示意图；

图4为本发明逸散组件俯视图；

图5为本发明逸散组件仰视图；

1-加热装置，2-分程箱体，3-蒸发筒，4-逸散组件，5-管束，6-连接组件，7-旋钮，8-回流管，9-注入管，10-分程隔板，201-箱体外壳，202-折叠挡板，203-滑轨，401-逸散盒，402-逸散管，501-分程管板，502-U形换热管，601-法兰，602-连接管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1～2所示，高寒地区种植保温设备，包括加热装置1、分程箱体2，所述分程箱体2与加热装置1之间设有注入管9，注入管9的下方设有回流管8，注入管9和回流管8的两端分别与加热装置1和分程箱体2固定连接，并且注入管9、加热装置1和分程箱体2的内部连通，回流管8、加热装置1和分程箱体2的内部连通，分程箱体2内设有分程隔板10，分程隔板10位于注入管9和回流管8之间并将分程箱体2内部分隔为上下互不相通的两个部分，分程箱体2远离加热装置1的侧面设有管束5，管束5与分程箱体2之间设有连接组件6，连接组件6的两端分别与管束5和分程箱体2固定连接并且内部连通。

本发明在实际应用时，先将管束5部分埋于耕地土壤之下，并翻松耕土准备耕种，由于天气寒冷土壤冻结，冻结土壤只需平铺于管束5上即可，铺好土壤后开启加热装置1，通过加热装置1加热流体，并将热流体从注入管9灌入分程箱体2内，注入管9的一端与加热装置1固定连接，另一端与分程箱体2固定连接，热流体从分程隔板10的上方通过连接组件6进入管束5，再从管束5中流出从分程隔板10的下方回流至加热装置1，回流管8的一端与加热装置1固定连接，另一端与分程箱体2固定连接，流体通过回流管8回流至加热装置1，流体再次在加热装置1中加热后便会回流至注入口进行再一次的热循环，本实施例中的流体可以采用水、导热油或其他导热性能良好的无机液体和有机液体进行热循环，通过循环流动的热流体源源不断的对土壤进行热传递，本发明中采用的加热装置1基于型号为CLHS的燃气热水锅炉或是采用CLDRO系列型号的电加热热水设备进行加热，当耕地面积较大时可以通过加长管束5长度以及并列的设置多台本发明所述的高寒地区种植保温设备的方式进行热辐射面积的扩大，当设置多台设备是可以通过共用一台加热装置1的方式节约成本，对于大面积普及本发明有极大的促进作用。

本发明实际测试区域选在四川甘孜阿坝区域，作为高寒地区大豆的年产量提升的实验，采用的试用农产品为优选的本地大豆品种，设置四组实验组，实验组一在裸露环境下进行种植，实验组二在大棚环境下进行种植，实验组三在裸露环境下采用本发明进行种植，实验组四在大棚环境下使用本发明进行种植，这四组除大棚环境与添加本发明所述高寒地区种植保温设备外，其余外界条件均一致，并且所采用的北豆五号均为同一批次的优选种，实验时间选在冬季11月，并在10天内记录6次土壤日平均温度数据和大豆种子萌芽率，记录数据如下：

表1-土壤日平均温度数据

2天

3天

5天

6天

8天

10天

实验组一

-6℃

-1℃

3℃

3℃

1℃

0℃

实验组二

5℃

9℃

12℃

12℃

10℃

11℃

实验组三

15℃

20℃

19℃

22℃

20℃

22℃

实验组四

20℃

25℃

23℃

25℃

25℃

25℃

表2-大豆萌芽率数据

2天

3天

5天

6天

8天

10天

实验组一

0％

0％

1％

3％

2.5％

3％

实验组二

0％

0％

5％

10％

12％

12％

实验组三

0％

3％

20％

35％

53％

68％

实验组四

0％

5％

40％

53％

72％

89％

根据实验结果显示在裸露状态下土壤温度最低，在大棚内能够提高一部分土壤温度，裸露环境下使用本发明时土壤温度便能够接近正常生长温度，在大棚内使用本发明时能够有效保障土壤温度处于合适的水平，就萌芽率而言实验组四明显萌芽率最高，而裸露环境下的萌芽率最低，实验组四在第四天便能够开始大面积的萌芽，而实验组一和实验组二的萌芽期明显延后且萌芽率极低。

实施例2：

如图1～3所示，在实施例1的基础上，作为优选的，所述管束5包括分程管板501，分程管板501上的中心处开有水平的隔板槽，在隔板槽上下对称的两侧开有两排管孔，两排管孔的数量及位置互相对应，分程管板501远离分程箱体2的一侧设有若干U形换热管502，U形换热管502的数量与单排管孔数量一致，U形换热管502的管口插入管孔中并与管孔的内壁固定连接。所述连接组件6包括法兰601，法兰601大小与分程管板501对应，法兰601上设有若干环形均匀分布的螺栓孔，所述分程管板501对应的设有若干环形均匀分布的螺栓孔，法兰601与分程管板501之间通过螺栓固定连接，法兰601背离分程管板501的一侧设有连接管602，连接管602一端与法兰601固定连接，另一端与分程箱体2固定连接，分程箱体2、连接管602与法兰601的内部连通，所述分程隔板10穿过连接管602与法兰601延伸至分程管板501处，并与分程管板501上的隔板槽固定连接。

本实施例中通过U形换热管502进行热流体的循环，有效的在完成热交换的基础上，提高了设备的密封性，同时采用单排排列换热管的方式在避免伤害破坏土壤环境的基础上，完成了最大效率的热交换，有效的提升了本发明的换热效率，本实施例在实际应用时，并未发生漏液现象，并且土壤解冻速度较快，达到适宜种植的温度的时间较短。

实施例3：

如图1～2、图4～5所示，在实施例1的基础上，还包括蒸发筒3，所述蒸发筒3位于分程箱体2的上表面并与分程箱体2的上表面固定连接，蒸发筒3的上方设有逸散组件4，逸散组件4与蒸发筒3的上端固定连接，分程箱体2、蒸发筒3和逸散组件4的内部连通。所述逸散组件4包括逸散盒401，逸散盒401的下表面与蒸发筒3固定连接，逸散盒401的侧面设有若干逸散管402，逸散管402与逸散盒401的侧面固定连接并且与逸散盒401的内部连通，逸散管402的侧面和上表面开设有若干均匀分布的逸散孔。所述逸散盒401的其中一个侧面设有风机。

本发明在实施例1的基础上加设了蒸发筒3和逸散组件4来提高环境温度与环境湿度，本实施例在实际应用时采用水作为热交换的流体，加热后的水在通过分程箱体2时，水蒸气通过上方的蒸发筒3向上升腾，并在经过蒸发筒3后通过逸散组件4逸散至空气中，逸散出的水蒸气迅速的和周围的环境进行热交换，并迅速的增加了环境湿度。

在实施例1中的四组实验的基础上，记录下发芽后50天环境日平均温度的变化，并记录下发芽后50天内的开花率，50天内做6次数据记录，从第20天开始记录，数据记录点取在植株旁，记录数据如下：

表3-环境日平均温度数据

20天

25天

30天

35天

40天

50天

实验组一

-15℃

-13℃

-6℃

0℃

-10℃

-12℃

实验组二

0℃

3℃

3℃

5℃

7℃

4℃

实验组三

12℃

10℃

13℃

10℃

12℃

12℃

实验组四

23℃

22℃

23℃

25℃

25℃

25℃

表4-大豆芽开花率数据

20天

25天

30天

35天

40天

50天

实验组一

0％

0％

1％

3％

0％

0％

实验组二

0％

0％

5％

12％

15％

13％

实验组三

0％

3％

15％

39％

35％

53％

实验组四

0％

5％

35％

49％

73％

85％

根据实验结果显示，在裸露状态下虽然部分大豆开花但很快会在极低的环境温度下全部枯萎，而大棚内的大豆发芽后开花率明显升高，环境温度也有较大的提升，但开花的概率仍旧不理想，最后记录的数据显示经有13％的芽苗开花，而采用本实施例的实验组三和实验组四开花率明显的到较大幅度提升，但由于实验组三处于裸露环境下，开花率也出现了一定的波动，并且最后也只有约一半的芽苗开花，而大棚内的实验组四环境温度得到了较大的提升，并且最后的开花率也达到了85％，开花率在四组实验中达到最高。

实施例4：

如图1～5所示，在实施例3的基础上，所述分程箱体2包括箱体外壳201，箱体外壳201的内部设有能够将分程箱体2内部分隔为上下两部分的折叠挡板202，折叠挡板202位于分程隔板10的上方，折叠挡板202由三块互相铰接的平板组成，折叠挡板202的一端的端面与箱体外壳201的内壁固定连接，另一端自由，折叠挡板202的上方设有与其平行的滑轨203，滑轨203上设有滑块，滑块上固定连接有连接绳，连接绳的一端与滑块固定连接，另一端与折叠挡板202自由的一端固定连接，折叠挡板202的中间板靠近铰接处设有连接块，箱体外壳201的外表面设有旋钮7，旋钮7靠近外圆处与连接块固定连接。

本发明通过设置折叠挡板202阻挡水蒸气的上升来减慢湿度的增加，同时设置旋钮7，通过旋钮7转动折叠挡板202的中间板，带动端部自由的板转动收纳，从而完成折叠挡板202的收纳和展开，为了避免折叠挡板202卡住，通过滑轨203上的滑块上的连接绳将折叠挡板202自由端的板吊起，保障了折叠挡板202能够有效的完全展开阻挡住水蒸气的上升，也能有效的收纳释放水蒸气的上升。

实施例5：

如图1～5所示，本发明中高寒地区种植保温设备的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：挖掘基坑，自耕地表面向下挖掘70cm；

步骤二：将高寒地区种植保温设备放入基坑内；

步骤三：对基坑进行填埋；

步骤四：向加热装置1内加水并开启加热装置1，开启加热装置1后对水进行加热至30℃，在加热装置1内进行超过5min的保温后通过注入管9灌入分程箱体2内；

步骤五：进行第一次的热水注入后，进行10min的保温，之后向加热装置1添加加水进行第二次烧制，第二次烧制中将水加热至60℃，保温5min后通过注入管9灌入分程箱体2内，此后持续烧制热水至降温后的水通过回流管8回流至加热装置1，形成水的流动循环，并在加热装置1内保持水温在60℃的范围内。特别是在所述步骤二中，将高寒地区种植保温设备放入基坑内后应保障管束5的最高点距离地面50cm。同样的在所述步骤五完成后，在测定土壤和环境湿度过低时打开折叠挡板202并开启风机，在测定土壤和环境湿度过高时关闭折叠挡板202与风机。

本实施例中采用的实验位置为四川甘孜阿坝区域，本实施例取用所有范围值的左端点值，在采用70cm深的基坑时，采用的U形换热管的规格相应的应较小，在取到70cm的基坑时是能够保障对土壤传递的热量能够达到耕地表面的最小值，采用30℃的热水进行预热时，是能够保障10min的保温期内能够完成整体设备预热的最低温度，低于此值并不能充分进行预热，此后保持水温在60℃是能够以蒸发筒进行逸散的最低温度，低于此值不能达到对环境湿度和温度进行影响的目的，保障管束最高点绿离地面50cm，是保证不影响翻耕的最浅高度，也能避开所有农作物的主根系，是不会对农作物的生长造成影响的最浅高度，当湿度过高时展开折叠挡板并开启风机，以保持环境和土壤湿度不会过高，当湿度较低时，收拢折叠挡板并关闭风机，以提升环境与土壤的湿度。

实施例6：

如图1～5所示，在实施例5的基础上，与实施例5区别在于自耕地表面向下挖掘的深度设置为80cm，开启加热装置1后对水进行加热至45℃，第二次开始烧制中将水加热至80℃，保障管束5的最高点距离地面60cm，挖掘深度为80cm时，能够采用中等规格大小的管束，能够有效的将热量传递到耕地表面，45℃的水进行预热时，预热效率达到最高，此后保持水温处于69℃时，蒸发筒的逸散效率和管束的换热效率都能够达到较好的水平，保持管束最高点距离地面60cm能够在满足翻耕需求的同时，在避开所有农作物的主根系的前提下，也能有效的避开大部分农作物的所有纵深方向的细小根系，对农作物生长的影响讲到了最低，对管束的保护也达到了较好的程度。

实施例7：

如图1～5所示，在实施例5的基础上，与实施例5区别在于选取的实验位置为位于6000m左右海拔的高原位置，6000m左右海拔的耕地是采用本发明进行商业种植农产品能够产生经济效益的最高海拔位置，自耕地表面向下挖掘的深度设置为80cm，开启加热装置1后对水进行加热至45℃，第二次开始烧制中将水加热至80℃，保障管束5的最高点距离地面60cm，挖掘深度为80cm时，能够采用中等规格大小的管束，能够有效的将热量传递到耕地表面，45℃的水进行预热时，预热效率达到最高，此后保持水温处于77℃时，蒸发筒能够保障在逸散效率较高的同时管束的换热效率也能够达到足够的水平，保持管束最高点距离地面60cm能够在满足翻耕需求的同时，在避开所有农作物的主根系的前提下，也能有效的避开大部分农作物的所有纵深方向的细小根系，对农作物生长的影响讲到了最低，对管束的保护也达到了较好的程度。

本实施例在实际操作时，能够有效的增加农产品在6000m海拔的高寒地区的存活率。

实施例8：

如图1～5所示，在实施例5的基础上，与实施例5区别在于选取四川甘孜阿坝区域中海拔相对较低的高海拔区域位置进行测试，自耕地表面向下挖掘的深度设置为100cm，开启加热装置1后对水进行加热至50℃，第二次开始烧制中将水加热至90℃，保障管束5的最高点距离地面70cm，挖掘深度为100cm时，能够采用最大规格大小的管束，能够将热量传递到耕地表面，并且采用此等规格的管束是能够保持长期对土壤加热也不会使得土壤过热的最大规格，50℃的水进行预热时，是避免管束在温度的刺激下局部破裂的最高预热温度，此后保持水温处于90℃时，蒸发筒的逸散效率较高和管束的换热效率也能够达到较好的水平，并且在绝大多数的高海拔农产品种植地区都能够达到90℃高的水温，但由于此温度接近高海拔下的沸腾温度，所以水分的逸散量较大，管束中的流体流量会急剧减少，流体流量减小后土壤换热效率会降低，保持管束最高点距离地面70cm时能够在满足翻耕需求的同时，在避开所有农作物的主根系的前提下，也能有效的避开大部分农作物的所有纵深方向的细小根系，此距离也是在保障此规格的管束作用下进行热量传递时能够将热量传递至耕地表面的最深的距离。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高寒地区种植保温设备，包括加热装置(1)，其特征在于，还包括分程箱体(2)，所述分程箱体(2)与加热装置(1)之间设有注入管(9)，注入管(9)的下方设有回流管(8)，注入管(9)和回流管(8)的两端分别与加热装置(1)和分程箱体(2)固定连接，并且注入管(9)、加热装置(1)和分程箱体(2)的内部连通，回流管(8)、加热装置(1)和分程箱体(2)的内部连通，分程箱体(2)内设有分程隔板(10)，分程隔板(10)位于注入管(9)和回流管(8)之间并将分程箱体(2)内部分隔为上下互不相通的两个部分，分程箱体(2)远离加热装置(1)的侧面设有管束(5)，管束(5)与分程箱体(2)之间设有连接组件(6)，连接组件(6)的两端分别与管束(5)和分程箱体(2)固定连接并且内部连通。

2.根据权利要求1所述的高寒地区种植保温设备，其特征在于，所述管束(5)包括分程管板(501)，分程管板(501)上的中心处开有水平的隔板槽，在隔板槽上下对称的两侧开有两排管孔，两排管孔的数量及位置互相对应，分程管板(501)远离分程箱体(2)的一侧设有若干U形换热管(502)，U形换热管(502)的数量与单排管孔数量一致，U形换热管(502)的管口插入管孔中并与管孔的内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的高寒地区种植保温设备，其特征在于，所述连接组件(6)包括法兰(601)，法兰(601)大小与分程管板(501)对应，法兰(601)上设有若干环形均匀分布的螺栓孔，所述分程管板(501)对应的设有若干环形均匀分布的螺栓孔，法兰(601)与分程管板(501)之间通过螺栓固定连接，法兰(601)背离分程管板(501)的一侧设有连接管(602)，连接管(602)一端与法兰(601)固定连接，另一端与分程箱体(2)固定连接，分程箱体(2)、连接管(602)与法兰(601)的内部连通，所述分程隔板(10)穿过连接管(602)与法兰(601)延伸至分程管板(501)处，并与分程管板(501)上的隔板槽固定连接。

4.根据权利要求1所述的高寒地区种植保温设备，其特征在于，还包括蒸发筒(3)，所述蒸发筒(3)位于分程箱体(2)的上表面并与分程箱体(2)的上表面固定连接，蒸发筒(3)的上方设有逸散组件(4)，逸散组件(4)与蒸发筒(3)的上端固定连接，分程箱体(2)、蒸发筒(3)和逸散组件(4)的内部连通。

5.根据权利要求4所述的高寒地区种植保温设备，其特征在于，所述逸散组件(4)包括逸散盒(401)，逸散盒(401)的下表面与蒸发筒(3)固定连接，逸散盒(401)的侧面设有若干逸散管(402)，逸散管(402)与逸散盒(401)的侧面固定连接并且与逸散盒(401)的内部连通，逸散管(402)的侧面和上表面开设有若干均匀分布的逸散孔。

6.根据权利要求5所述的高寒地区种植保温设备，其特征在于，所述逸散盒(401)的其中一个侧面设有风机。

7.根据权利要求4所述的高寒地区种植保温设备，其特征在于，所述分程箱体(2)包括箱体外壳(201)，箱体外壳(201)的内部设有能够将分程箱体(2)内部分隔为上下两部分的折叠挡板(202)，折叠挡板(202)位于分程隔板(10)的上方，折叠挡板(202)由三块互相铰接的平板组成，折叠挡板(202)的一端端面与箱体外壳(201)的内壁固定连接，另一端自由，折叠挡板(202)的上方设有与其平行的滑轨(203)，滑轨(203)上设有滑块，滑块上固定连接有连接绳，连接绳的一端与滑块固定连接，另一端与折叠挡板(202)自由的一端固定连接，折叠挡板(202)的中间板靠近铰接处设有连接块，箱体外壳(201)的外表面设有旋钮(7)，旋钮(7)靠近外圆处与连接块固定连接。

8.高寒地区种植保温设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：挖掘基坑，自耕地表面向下挖掘70～100cm；

步骤二：将高寒地区种植保温设备放入基坑内；

步骤三：对基坑进行填埋；

步骤四：向加热装置(1)内加水并开启加热装置(1)，开启加热装置(1)后对水进行加热至30℃～50℃，在加热装置(1)内进行超过5min的保温后通过注入管(9)灌入分程箱体(2)内；

步骤五：进行第一次的热水注入后，进行10min的保温，之后向加热装置(1)添加加水进行第二次烧制，第二次烧制中将水加热至60℃～90℃，保温5min后通过注入管(9)灌入分程箱体(2)内，此后持续烧制60℃～90℃的热水并注入分程箱体(2)至降温后的水通过回流管(8)回流至加热装置(1)，形成水的流动循环，并在加热装置(1)内保持水温在60℃～90℃的范围内。

9.根据权利要求8所述的高寒地区种植保温设备的使用方法，其特征在于，所述步骤二中，将高寒地区种植保温设备放入基坑内后应保障管束(5)的最高点距离地面50～70cm。

10.根据权利要求8所述的高寒地区种植保温设备的使用方法，其特征在于，所述步骤五完成后，在测定土壤和环境湿度过低时打开折叠挡板(202)并开启风机，在测定土壤和环境湿度过高时关闭折叠挡板(202)与风机。