CN112889544A - 一种低耗能的双膜增压大棚 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增压大棚技术领域，特别涉及一种低耗能的双膜增压大棚。包括由内膜和外膜组成的大棚本体，设于大棚本体一端的供气部，所述内膜和外膜将大棚内部分隔为内部栋和外部栋，所述供气部将外界空气供给到内部栋内，使内部栋内的气压大于外界气压；所述外膜的顶部设有排气窗，所述内膜的顶部和底部均设有排气机构，所述排气机构的空气流动方向为由内部栋至外部栋。本发明可明显改善作物生长环境、家畜生长环境，增强棚内保温效果，有效降低作物病虫害，显著提高作物、家畜的品质与产量。
Description
技术领域
本发明涉及增压大棚技术领域，特别涉及一种低耗能的双膜增压大棚。
背景技术
温室因能够促成栽培与抑制栽培而终年可生产农作物，也能种植在露地栽培不了的特殊农作物，从而在一定的面积上提高大大收益。温室因能自由自在在地调节许多农作物的生育阶段而广泛利用于交配育种，调节温度、湿度、光线而研究作物的反应，能够研究环境与作物生育关系。
选择建筑温室的场所时应该考虑太阳光线的利用可能性、地下水位的高度、水质、通风情况以及各种工作上的便利性等。温室一般建于东西长方或南北长方，东西栋有利于利用太阳热而适合针对于低温季节的栽培，南北栋有利于低温气的保温与高温气的通风以及冷气设施，于是适合于终年栽培。
然而，一般温室对暴雨、暴雪以及台风等气象灾害很脆弱。当大棚规模较大后，无法自行进行换气，需要增加送气排气设备，每天消耗费用巨大，因此不适于实际应用。小型大棚内部空间较小，大型设备机械无法进入，只能依靠人力进行耕种，生产效率低下。
因冬季大棚具有保暖效果，且内部种植新鲜的蔬菜水果，极易吸引各类昆虫，因此，病虫害是目前大棚普通存在的问题，为抑制病虫害的发生，需喷洒大量农药和化肥。目前人们大都提倡绿色健康饮食，种植喷洒农药的蔬菜水果不仅消耗人力财力，而且生产出的蔬菜水果价格低销量差，经济收益下降。
因此目前亟需一种成本低、耗能低、稳定性高且生态安全的大棚。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种能明显改善作物生长环境、增强棚内保温、降低作物病虫害、提高作物产量品质的低耗能双膜增压大棚。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种低耗能的双膜增压大棚，包括由内膜和外膜组成的大棚本体，设于大棚本体一端的供气部，所述内膜和外膜将大棚内部分隔为内部栋和外部栋，所述供气部将外界空气供给到内部栋内，使内部栋内的气压大于外界气压；
所述外膜的顶部设有排气窗，所述内膜的顶部和底部均设有排气机构，所述排气机构的空气流动方向为由内部栋至外部栋。
进一步的，设于内膜顶部的所述排气机构开启所需压力大于设于内膜底部的排气机构。
进一步的，所述排气机构为止回阀或电动排气阀。
进一步的，所述大棚内部还设有两层用于支撑内膜和外膜的支撑骨架。
进一步的，所述供气部的出风口处设有排气管，所述排气管固定于大棚内部栋的顶端，在排气管的下端面还设有若干排气孔，用于向下排气。
进一步的，所述排气机构分别在内膜的顶部和底部两侧均匀间隔设置。
进一步的，所述内部栋的顶端还设有M型支撑架，所述排气管与M型支撑架固定连接。
进一步的，所述M型支撑架上还铺设有遮阳网或保暖布。
进一步的，所述供气部内设有供气扇，所述供气部的进风口处设有给水部。
进一步的，所述给水部包括框架本体，设于框架本体的侧壁内的滤器，以及设于框架本体上的给水线；所述滤器布满孔洞，所述滤器的孔洞在平面上以互相交叉的方向为形成，滤器能吸收从给水线棹下的水并淸除外部空气中的异物；在所述框架本体下部设置能回收从给水线掉下的水的排水线。
本发明低耗能的双膜增压大棚的有益效果是：
大棚内部采用密闭，设有供气部向棚内增压，使棚内气体密度高且均匀，创新了传统棚内1个大气压的生产模式。棚内气压增大，能够明显提高棚内二氧化碳浓度，增加土壤含氧量，改善种植物生长环境，增加蔬菜、果实等产品紧实度，提高种植物产量，改善产品品质。由于大棚处于增压模式，高海拔使用该新型大棚，可彻底改变棚内低于1个大气压的现实局面，达到与低海拔地区同样的棚内生长环境，双膜及支撑骨架的设置使大棚保温性能，抗击自然灾害的性能显著提升。
棚内是一个密闭的高压洁净空间，高气压可有效地抑制病虫害的发生，从而大幅减少农药、化肥的使用量，降低生产成本，进行绿色生产，作物品质得到提高。此外，棚内地温高于普通大棚，高气压环境使得蓬松的土壤含氧量高，令作物根部发达，适合育苗等高产值的生产项目。
本发明可明显改善作物生长环境、家畜生长环境，增强棚内保温效果，有效降低作物病虫害，显著提高作物、家畜的品质与产量。
附图说明
图1为本发明实施例1、2的立体结构示意图；
图2为本发明实施例1、2的纵向剖面结构示意图；
图3为本发明实施例1、2的横向剖面结构示意图；
图4为本发明实施例2给水部的内部结构示意图；
图5为本发明实施例1、2排气管的仰视结构示意图；
图6为本发明4的总体结构示意图；
图7为图6的侧面图；
图8为图6实施例4的纵剖面图；
图9为图6实施例的4横截面图；
图10为按本发明实施例4、5的雾化供给管配置情况图；
图11为按本发明实施例4、5的给水部构造组成图；
图12为本发明实施例2、4、5滤器的立体结构图；
图13为本发明实施例2、4、5滤器平面图；
图14为本发明实施例2、4、5滤器通气情况示意图；
图15是本发明实施例5的纵剖面结构示意图；
图16是本发明实施例大棚种出的黄瓜与普通大棚种植出的黄瓜对比图；
图17是本发明实施例3的横剖面结构示意图；
图18是本发明实施例同时检测大棚内外温度的曲线对比图；
图19是本发明实施例大棚种出的蔬菜与普通大棚蔬菜的根系对比图；
图20是本发明实施例同一时间大棚内外的二氧化碳，湿度和温度的检测图；
图21为本发明实施例6的立体结构示意图；
附图中各部件标记如下：
内膜1；外膜2；排气窗3；止回阀4；支撑骨架5；M型支撑架6；排气管7；排气孔8；中膜9；大棚本体10；内部栋10a；外部栋10b；外一部栋10c；外二部栋10d；出入口11；塑料胶卷12；排气部13；排风器(13a,13b)；供气部14；供气扇15；排气线16；送风线17；框架本体20；排水线21；保护网25；滤器(30包括30a,30b)；第一部材31；曲面(31a,31b)；第二部材32；第一孔洞36；第二孔洞37；雾化供给管50；分歧管(51,52,53)；主管55；给水部60；给水线70；给水电机80；供给管81；控制阀V1；雾化扇100；热交换管600。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；
实施例1：
如图1-3所示的一种低耗能的双膜增压大棚，包括由内膜1和外膜2组成的大棚本体10，设于大棚本体10一端的供气部14，设于大棚本体10另一端的出入口11，所述内膜1和外膜2将大棚内部分隔为内部栋10a和外部栋10b，所述供气部14将外界空气供给到内部栋10a内，使内部栋10a内的气压大于外界气压；
内膜1和外膜2均采用高分子环保可降解材料，使用年限可达8年左右，防滴流、消雾效果与膜寿命同步，透光性好、韧性强，双膜之间的高气压空气带作为热量传递缓冲带，替代了传统意义上的草帘和棉被，可有效降低热量的损耗。冬季夜间在大棚无增温、保温措施下，棚内外温差可达10℃以上，土壤温度高。因大棚夹层外部栋10b空气方量远远少于棚内内部栋10a空气方量，满足高附加值蔬菜、瓜果、花卉等种植需求，大幅降低冬季能耗开支和生产成本。
所述外膜2的顶部设有电动排气窗3，所述内膜1的顶部和底部两侧均设有止回阀4，所述止回阀4的空气流动方向为由内部栋10a至外部栋10b，设于内膜1顶部的所述止回阀4开启所需压力大于设于内膜1底部的止回阀4。所述止回阀4分别在内膜1的顶部和底部两侧均匀间隔设置。
供气部14向内部栋10a进行供气，使内部栋10a的压力大于外部栋10b，在压力的作用下止回阀4打开，高压气体通过止回阀4进入外部栋10b，当大棚内压力足够，停止供气，内外压差相等，止回阀4关闭，外部栋10b的高气压空气带作为热量传递缓冲带，减少大棚热量损失。
当打开外膜2的排气窗3时，由于棚内外压差，空气迅速排出，此时外部栋10b压力变小，内部栋10a压力较大，迫使止回阀4自动打开，内部栋10a空气通过止回阀4进入外部栋10b，再通过外膜2的排气窗3排出，当棚内外压差达到60帕时，排气窗3全部打开，风速可达5m/s。可在20分钟内将棚内8500立方米的空气全部换新，大棚操控性强，可解放劳动力，节省工作时间和人工时数。棚内空气均匀，可增加使用臭氧发生器等普通大棚无法使用的科技技术。
排湿时，可将排气窗3打开少许，这时空气流速慢，内部栋10a与外部栋10b压差不大，由于热空气密度小，因此热空气大多集中于大棚顶部，又因为底部两侧止回阀4开启所需压力小于顶部止回阀4，因此，此时只有底部两侧的止回阀4在压力的作用下自动开启，顶部的止回阀4无法自动开启，可更好的保存棚顶部的热量，排出湿气，这在天冷季节尤为重要；夏天排热排湿时，加大排气窗3开启程度，增大排气量，这时内部栋10a与外部栋10b压差增大，可使内膜1顶部与底部两侧的止回阀4全部开启，由于大棚内热量大多集中在大棚上层部位，因此通过压强的作用使顶部止回阀4迅速排出大棚内的热量，达到降温排湿的效果。
所述大棚内部还设有两层用于支撑内膜1和外膜2的支撑骨架5。所述内部栋10a的顶端还设有M型支撑架6。所述M型支撑架6上还铺设有遮阳网或保暖布。保温布或遮阳布的设置不受外界环境影响，降雨或降雪不会淋湿，能够保证保温性能和遮阳性能，延长使用年限的同时，也不会额外增加大棚棚面载荷。由于无立柱结构，设施内空间利用率明显提高，也更有利于进行大、小型机械化作业，大棚最高点7米，可实施平面或立体栽培。保暖布或遮阳网可设置为电动，可根据太阳走向设置覆盖面积，保证作物正常进行光合作用及保暖效果。
所述供气部14内设有供气扇15，所述供气部14的出风口处设有排气管7，所述排气管7固定于大棚内部栋10a的顶端，与M型支撑架6固定连接。如图5所示，排气管7上设有多个分支管，在分支管的下端面还设有若干排气孔8，用于向下排气。通过设置供气部14，可使棚内采用高气压支撑棚膜，抗风抗压能力强。1栋大棚规模可为3亩，棚长100米、跨度20米、高7米，在支撑骨架5和高气压的支撑下，即使如此大规模的大棚，也不易倾塌。
大棚内部采用密闭、风机增压模式，棚内气体密度高且均匀，创新了传统棚内1个大气压的生产模式。棚内气压增大，能够明显增加CO2与O2的浓度，充足的CO2至关重要，可以保证作物高效率的光合作用，促进有机物质的生成。充足的氧气通过高气压能够有效进入土壤，在疏松土壤提高地温的同时，增加土壤含氧量，满足作物根部需要，使植物根系更粗更长，保证作物高效健康生长。
在高气压作用下，有利于作物运输水分养分，使作物更坚韧，密度更大，增加蔬菜、果实等产品的紧实度，提高种植物产量，改善产品品质，缩短生长周期，能够达到提前上市等优点。增加土壤含氧量，改善种植物生长环境，增加蔬菜、果实等产品紧实度，提高种植物产量，改善产品品质。图16为在本发明增压大棚和正常条件下种植的黄瓜对比图，其中图中上部为普通黄瓜，下部为增压大棚中种植的黄光，增压大棚中种植的黄瓜更大，且果肉更加密实。由于大棚处于增压模式，棚内氧气浓度增加，人体通过高压，呼吸效率提高，可增加人体或动物血液携氧量，加快新陈代谢改善体质。高海拔使用该新型大棚，可彻底改变棚内低于1个大气压的现实局面，达到与低海拔地区同样的棚内生长环境。
由于棚内空气压强大，空气中分子大量增加，分子相互碰撞产生能量的机会增加，从而达到保温效果，所以在密闭的空间中，气压越高，温度就会随之增高，保温效果高于普通温室大棚。
本发明增压大棚的建立原理为：植物在长期进化过程中，大都是在标准大气压下的平原物种。如果生长环境加以改变，植物会自组织的进行调整以适应环境的变化，这就是生态的适应性。如果环境的长期变化持续刺激植物，那么就会为适应这种环境而渐渐转化为可遗传的基因，这就是新物种产生的过程。而在环境偶变的情况下，形成的适应性只能在某个阶段表现。但不管哪种适应性的形成，都必须在环境给予一定的刺激，特别是胁迫刺激时，才会形成新的适应性跃变。从物理学角度讲，它是一个混沌而有序的过程，是植物对外界环境的刺激产生的自组织调整的过程，所以在高气压环境刺激下，生产出的作物的品质、口感是不一样的，这是植物顺应自然规律而产生的生态自适应性的表现。
图18是同时检测大棚内外温度的曲线对比图，可以看出，大棚内外温差在10度以上，图19是增压大棚种出的蔬菜与普通大棚蔬菜的根系对比图，其中左图为增压大棚，右图为普通大棚，增压大棚种植的蔬菜根系粗长，菜叶厚实；图20是同一时间大棚内外的二氧化碳，湿度和温度的检测图，其中上图为增压大棚，下图为普通大棚，棚内二氧化碳浓度远高于棚外，为植物的光合作用提供充足的二氧化碳。
实施例2：
如图4所示，本实施例与实施例1相同，不同之处在于：需要向大棚内浇水时，所述供气部14的进风口处还设有给水部60。所述给水部60的作用为降低或升高供气部14进风口处空气的温度。
所述给水部60包括框架本体20，所述框架本体20包围住供气部14的进风口，设于框架本体20的侧壁内的滤器30，以及设于框架本体20上的给水线70；所述滤器30布满孔洞，所述滤器30的孔洞在平面上以互相交叉的方向为形成，滤器30能吸收从给水线70掉下的水并淸除外部空气中的异物；在所述框架本体20下部设置能回收从给水线70掉下的水的排水线21。而此水储藏于水箱，再循环重复利用。给水线70设置于框架本体20的滤器30的正上方，使供应的清水掉在滤器30上渗入，夏天给水线70供给凉水，供气部14吸入的空气经过凉水降温，可降低空气温度，降温后的空气经过排气管7自上而下向内部栋10a吹入，因凉空气的密度大，因此向下沉降，将整个大棚的空气降温。冬季可将给水线70供给温水，增加空气温度。框架本体20的滤器30全面安装保护网25,以免害虫的进入。
如图12及图13，滤器(30a,30b)由第一部材31与第二部材32多数互相交叉叠层组成，具体第一部材31形状为具有高低差的一定幅度的多数曲面(31a,31b)的连续形成，此曲面在平面上以斜线方向为形成，第二部材32状态与第一部材相似，具有高低差的曲面形状，第二部材曲面与第一部材曲面斜线交叉。因此，第一部材31与第二部材32结合时在平面上形成交叉的很多第一孔洞36和第二孔洞37，此时孔洞贯通的角度互相交叉，第一孔洞36与第二孔洞37具有互相相反的斜线方向，并且，滤器材质为纸，吸收从给水线70掉下的清水的状态进行过滤。
参见图14，在吸收入外部空气(图中箭头所示气流方向)的过程中，通过各不相同方向的孔洞(36、37)吸入的空气(33、34)的流速，加长吸入到吸水的滤器的空气的停留时间，同时，因滤器在吸水的状态而空气存在的异物容易吸附在滤器的各个孔洞面。从而，有效地滤过外部空气的异物。
实施例3：
如图17所示，本实施例与实施例1相同，不同之处在于，大棚除了内膜1和外膜2之外，还在内膜1和外膜2之间设有中膜9，所述中膜9将外部栋10b分隔为外一部栋10c和外二部栋10d，所述内膜1和中膜9的顶端和底端两侧设有止回阀4，外膜2上设有排气窗3。
增加一层中膜9后，可多增加一层高气压空气带作为热量传递缓冲带，可进一步有效降低热量的损耗。
实施例4：
如图6与图7,本发明总体上的基本形状为将塑料胶卷12覆盖在大棚本体10，前方具有排气部13，后方具有供气部14。
并且，大棚本体10前方有出入口11,出入口11前方两侧设置排风器(13a,13b)。此排风器(13a,13b)构造以多数的送风扇保持一定距离为叠层，将大棚内部的空气迅速排放到外部，以免大棚本体10内部空气的停留或在出入口11涡流。
大棚本体10可分为内部栋10a与外部栋10b。内部栋10a是作业者栽培作物或干活的空间，外部栋10b是形成而顶住大棚本体10的空间。
外部栋10b如图3及图4，多数胶卷层保持一定距离而叠运形成的构造。并且，外部栋10b各个连接供气部14的送风线17与排气部13的排气线16,从外部吸收的空气吹入到外部栋10b各层(A，B,C),保持外部栋10b充气的状态，而通过排气部13的排气线16排出到外部。
供气部14与排气部13设置于互相对向的位置(图7中大棚本体的两端)，让通到内部栋10a与外部栋10b的空气具有一致的空气流，将空气迅速排放到外部，能够顺畅通风。
如图7-图10,供气部14设有供气扇15。给水部60连接雾化供给管50，此雾化供给管50的一半部分埋在地层，上部露出于内部栋10a。如图6，雾化供给管50的多个分歧管(51,52,53)的一部分可埋在地里，分歧管(51,52,53)具有一定距离的孔洞，使排出供给的空气。
雾化供给管50联通到给水部60与供气部14。因此雾化供给管50通过主管55将通过供气部14从外部吸收的空气供气到各个分歧管(51,52,53)。并且，雾化供给管50通过给水部60将定量的清水持续供给到雾化供给管50，在雾化供给管50内进行汽化成雾化状态提供内部栋10a。
如此，雾化供给管50喷射的水可淸除进入内部的花粉、灰尘等异物，使提供淸爽淸洁的工作环境。
另外，雾化供给管50喷射的水可迅速降低内部栋10a的温度，可避免大棚本体10意外升温。本发明通过一部分埋在地里的雾化供给管50内部栋10a,在雾化状态下提供湿气，通过埋在地层的雾化供给管(50，51,52,53)调节内部的湿度，从而维持适当的生育温度及湿度。
参见图11，本发明冷暖通风空气大棚的给水部60包括框架本体20、给水线70滤器30、以及排水线21。
框架本体20上部封闭、侧面开放，此侧面安装滤器(30，包括30a,30b)，并且，中心部安装雾化扇100，按雾化扇100的运行，外部空气可吸入到热交换管600，该热交换管600与雾化供给管50的主管55连接。框架本体20具备给水线，此给水线70具有多数喷管，通过给水电机80可供给到给水线，因此，通过给水线70清水流到下部，此时供给管81具有控制阀V1使调节供应量以及开闭。
给水线70的下部设有排水线21，此排水线21回收从给水线70掉下来未被吸入的清水而此水储藏于水箱，再循环重复利用。
给水线70设置于框架本体20的滤器(30a,30b)的正上方，使供应的清水掉在滤器上渗入，此时的清水是凉水或温水，如供应温水从滤器排放暖风，相反，供应凉水从滤器排放凉风。框架本体的滤器全面安装保护网25,以免害虫的进入。
如图12及图13，滤器(30a,30b)由第一部材31与第二部材32多数互相交叉叠层组成，具体第一部材31形状为具有高低差的一定幅度的多数曲面(31a,31b)的连续形成，此曲面在平面上以斜线方向为形成，第二部材32状态与第一部材相似，具有高低差的曲面形状，第二部材曲面与第一部材曲面斜线交叉。因此，第一部材31与第二部材32结合时在平面上形成交叉的很多第一孔洞36和第二孔洞37，此时孔洞贯通的角度互相交叉，第一孔洞36与第二孔洞37具有互相相反的斜线方向，并且，滤器材质为纸，吸收从给水线70掉下的清水的状态进行过滤。
参见图14，在吸收入外部空气(图中箭头所示气流方向)的过程中，通过各不相同方向的孔洞(36、37)吸入的空气(33、34)的流速，加长吸入到吸水的滤器的空气的停留时间，同时，因滤器在吸水的状态而空气存在的异物容易吸附在滤器的各个孔洞面。从而，有效地滤过外部空气的异物，通过埋在的地层的热交换管600流入清洁空气进行热交换。
实施例5：
参见图15，本实施例与实施例3相同，不同的是其外部栋10b只有两层。
实施例6：
参见图21，本实施例与实施例1相同，不同的是在大棚宽度方向的外膜两侧各设有两个排气窗3，排气窗3的高度与设于内膜两侧上的止回阀的高度相同，使止回阀排出的空气更顺畅的排出棚外。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低耗能的双膜增压大棚，包括由内膜和外膜组成的大棚本体，设于大棚本体一端的供气部，其特征在于：所述内膜和外膜将大棚内部分隔为内部栋和外部栋，所述供气部将外界空气供给到内部栋内，使内部栋内的气压大于外界气压；
所述外膜的顶部设有排气窗，所述内膜的顶部和底部均设有排气机构，所述排气机构的空气流动方向为由内部栋至外部栋。
2.根据权利要求1所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：设于内膜顶部的所述排气机构开启所需压力大于设于内膜底部的排气机构。
3.根据权利要求1所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述排气机构为止回阀或电动排气阀。
4.根据权利要求1所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述大棚内部还设有两层用于支撑内膜和外膜的支撑骨架。
5.根据权利要求1所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述供气部的出风口处设有排气管，所述排气管固定于大棚内部栋的顶端，在排气管的下端面还设有若干排气孔，用于向下排气。
6.根据权利要求1所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述排气机构分别在内膜的顶部和底部两侧均匀间隔设置。
7.根据权利要求5所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述内部栋的顶端还设有M型支撑架，所述排气管与M型支撑架固定连接。
8.根据权利要求1所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述M型支撑架上还铺设有遮阳网或保暖布。
9.根据权利要求1所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述供气部内设有供气扇，所述供气部的进风口处设有给水部。
10.根据权利要求9所述的低耗能的双膜增压大棚，其特征是：所述给水部包括框架本体，设于框架本体的侧壁内的滤器，以及设于框架本体上的给水线；所述滤器布满孔洞，所述滤器的孔洞在平面上以互相交叉的方向为形成，滤器能吸收从给水线掉下的水并淸除外部空气中的异物；在所述框架本体下部设置能回收从给水线掉下的水的排水线。
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