CN114258806A - 一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风系统及方法 - Google Patents
一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114258806A CN114258806A CN202111605017.6A CN202111605017A CN114258806A CN 114258806 A CN114258806 A CN 114258806A CN 202111605017 A CN202111605017 A CN 202111605017A CN 114258806 A CN114258806 A CN 114258806A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- heat exchange
- pipe
- soil
- sunlight greenhouse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 149
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 92
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 5
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 abstract description 11
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 abstract description 10
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 39
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008844 regulatory mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses
Landscapes
- Greenhouses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，包括土壤‑空气换热机构，土壤‑空气换热机构铺设在日光温室的地面以下，并位于土壤温度恒定区；新风管竖向设置在土壤‑空气换热机构的进风口处；若干送风管竖向设置在土壤‑空气换热机构的出风口处，回风管竖向设置在土壤‑空气换热机构的回风口处，风机设置在土壤‑空气换热机构中，并靠近土壤‑空气换热机构的出风口与回风口之间；新风管上设置有CO2补充口，CO2储存罐的出口端与新风管的CO2补充口相连；本发明满足对日光温室内CO2的高效补充，有效促进植物的光合作用，且不影响植物种植区域外的CO2浓度，确保了作业人员的安全性。
Description
技术领域
本发明属于日光温室技术领域，特别涉及一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统及方法
背景技术
日光温室可采用人工设施来调节室内的光照、温度、湿度及CO2浓度等，已经成为现代农业的主要形式之一；日光温室通过室内环境的调控，可以提高农作物的产量和品质；目前，主要使用的日光温室为单坡形式，其一面墙体为蓄热墙；另一面设置薄膜作为采光面，夜晚采用保温材料覆盖；上述温室的环境调控主要依靠人工经验调控，不能实现精准控制。
植物进行光合作用吸收CO2进行固碳，是实现碳达峰和碳中和不可缺少的一个环节；并且CO2作为植物进行光合作用的核心原料，是影响作物生长发育的主要因素之一；日光温室为了保温效果，风口开口小且通风时间短，会造成温室内CO2的亏空，影响光合作用；植物生长的最适CO2浓度为800-1000ppm，而日光温室内白天的CO2浓度仅为100-250ppm.因此，CO2气肥的补充及调控机制对日光温室内的植物生长起了重要作用。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统及方法，以解决目前日光温室的环境调控主要依靠人工经验调控，现有的通风方式易造成温室内CO2的亏空，影响光合作用的技术问题
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，包括土壤-空气换热机构、新风管、若干送风管、回风管、风机及CO2储存罐；土壤-空气换热机构铺设在日光温室的地面以下，并位于土壤温度恒定区；
土壤-空气换热机构延伸至日光温室的外侧，土壤-空气换热机构的延伸端设置有进风口；土壤-空气换热机构上还设置有若干出风口及回风口；其中，若干出风口沿日光温室内的植物行间均匀布设；所述回风口靠近日光温室的采光面下端内侧设置；
新风管竖向设置在土壤-空气换热机构的进风口处，新风管的上端与外界大气连通，下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构的进风口相连；若干送风管竖向设置在土壤-空气换热机构的出风口处，送风管的上端与日光温室内的空气连通；送风管的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构的出风口相连；回风管竖向设置在土壤-空气换热机构的回风口处，回风管的上端与日光温室内的空气连通；回风管的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构的回风口相连；风机设置在土壤-空气换热机构中，并位于土壤-空气换热机构的出风口与回风口之间；新风管上设置有CO2补充口，CO2储存罐的出口端与新风管的CO2补充口相连。
进一步的，还包括若干送风装置；若干送风装置对应设置在位于日光室温中间若干排的送风管上端；送风装置，用于将经过土壤-空气换热机构换热后的新风空气均匀输送至日光温室内。
进一步的，送风装置包括送风支管及若干送风条；送风支管设置在送风管的顶端，送风支管的下端与送风管的上端连通，竖向送分管的上端延伸至日光温室中的植物冠层上方；若干送风条呈伞形结构均匀设置在送风支管的上端；送风条的一端与送风支管连通，另一端设置有送风口。
进一步的，送风支管采用可伸缩风管。
进一步的，送风条为中空管状结构，并呈向下弧形；所述送风条的下侧均匀设置有若干送风口；其中，送风口处的送风方向与送风条的切线方向之间的夹角为锐角，且所述送风方向朝送风支管一侧设置。
进一步的，土壤-空气换热机构包括两根换热主管及若干换热支管；
两根换热主管相互平行设置，分别位于日光温室的宽度方向两端；换热主管的一端延伸至日光温室的外侧，另一端延伸至日光温室的蓄热墙的内侧；所述进风口设置在其中一根换热主管的延伸端；
若干换热支管沿日光温室内的植物行间平行设置，且位于两根换热主管之间；换热支管的一端与其中一根换热主管连通，另一端与另一根换热主管连通；换热支管上均匀设置有若干出风口；靠近日光温室采光面下端内侧的换热支管上设置有一个回风口；所述回风口靠近设置有进风口的换热主管设置；风机设置在换热主管上，且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
进一步的，还包括静压箱；静压箱设置在新风管与CO2储存罐之间；静压箱的进口端与CO2储存罐的出口端相连，静压箱的出口端与新风管的CO2补充口相连；其中，静压箱的出口端为节流元件。
进一步的，新风管与CO2储存罐之间通过管路相连；其中，所述管路上设置有CO2补充阀。
本发明还提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法，利用所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风装置，具体包括以下步骤：
所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式；
其中，全新风通风模式，具体为：
关闭回风管，打开新风管，以使进入土壤-空气换热机构内的空气全部为新风空气；所述新风空气为日光温室外的空气；
全回风通风模式，具体为：
打开回风管，关闭新风管，以使进入土壤-空气换热机构内的空气全部为回风空气；所述回风空气为日光温室内的空气；
混合送风模式，具体为：
同时打开回风管及新风管，以使进入土壤-空气换热机构内的空气为混合空气；所述混合空气包括日光温室内的空气及日光温室外的空气；
CO2补充通风模式，具体为：
打开新风管上设置有CO2补充口，以使CO2储存罐内的CO2进入土壤-空气换热机构内；所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行。
进一步的，通风过程具体如下：
所述日光温室在冬季夜间运行条件下，当日光温室内部的温度低于18℃时，关闭日光温室的保温帘后，采用全回风通风模式，进行通风；
所述日光温室在冬季上午运行条件下，开启日光温室的保温帘，并关闭日光温室的顶部通风口时，若日光温室内部的CO2浓度低于800ppm，且温度低于18℃时，采用CO2补充通风模式+全回风通风模式，进行通风；若日光温室内部的CO2浓度高于1000ppm且温度高于18℃时，则采用全新风通风模式，进行通风；若日光温室内部的CO2浓度处于800-1000ppm时，则采用混合送风模式，进行通风；
所述日光温室在冬季中午运行运行条件下，在日光温室的冬季通风时段，打开温室顶部通风口，采用CO2补充通风模式+全新风通风模式，进行通风；
所述日光温室在冬季下午运行运行条件下，在关闭通风口后关闭保温帘前时，采用CO2补充通风模式+混合送风模式，进行通风。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，将土壤-空气换热机构铺设在日光温室地面以下的土壤温度恒定区，并将新风管、送风管及回风管与土壤-空气换热机构相连，利用土壤换热机构实现对日光温室的送风温度的有效调节；同时，将CO2储存罐与新风管相连，满足对日光温室内CO2的高效补充，有效促进植物的光合作用，避免了对日光温室内作业操作人员活动空间大面积占用；且不影响植物种植区域外的CO2浓度，确保了作业人员的安全性。
进一步的，通过设置送风装置，实现对新风空气及CO2补充的精准输送，避免了的CO2浪费和泄漏，补充效率较高。
进一步的，送风装置采用送风支管与送风条的组合，若干呈伞形布设的送风条形成包裹式送风结构，确保补充的CO2充分围绕在植物叶片附近，实现CO2的有效利用，防止CO2泄漏，减少CO2排放。
进一步的，送风支管采用可伸缩风管，满足不同植物的送风及对CO2的补充，扩大了通风系统的使用范围。
进一步的，将送风条呈向下弧形，送风口处的送风方向与送风条的切线方向之间的夹角为锐角，且所述送风方向朝送风支管一侧设置，形成伞形送风口，保证伞形送风口送出气流形成以送风支管为中心的包裹型气流，在给植物补充CO2时，可使CO2被充分利用，减少CO2泄露。
进一步的，通过在新风管与CO2储存罐之间设置静压箱，利用静压箱对压力控制效果，实现对CO2补充过程的持续控制，确保了CO2补充过程的稳定性。
进一步的，通过在新风管与CO2储存罐之间仅设置CO2补充阀，通过对CO2补充阀的启闭控制，实现对CO2补充过程的间歇性控制，提高了CO2补充过程的灵活性。
本发明还提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法，通过对所述的通风系统中各个管路的开闭控制，实现全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式的四种不同送风模式，满足日光温室不同运行条件的通风需求，操作方便，适用范围广，且针对性强。
附图说明
图1为实施例1所述的通风系统中的土壤-空气换热机构的结构示意图；
图2为实施例1所述的通风系统的纵向剖视图；
图3为实施例2所述的通风系统的纵向剖视图。
其中，1土壤-空气换热机构，2新风管，3送风管，4回风管，5送风装置，6风机，7静压箱，8CO2补充阀，9CO2储存罐，10换热主管，11换热支管，12日光温室，13送风支管，14送风条。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，包括土壤-空气换热机构1、新风管2、若干送风管3、回风管4、若干送风装置5、风机6及CO2储存罐9。
土壤-空气换热机构1铺设在日光温室12的地面以下，并位于土壤温度恒定区；土壤-空气换热机构1延伸至日光温室12的外侧，土壤-空气换热机构1的延伸端设置有进风口；所述进风口位于日光温室12的采光面下端外侧；土壤-空气换热机构1上还设置有若干出风口及回风口；其中，若干出风口沿日光温室12内的植物行间均匀布设；回风口靠近日光温室12的采光面下端内侧设置。
新风管2竖向设置在土壤-空气换热机构1的进风口处，新风管2的上端与外界大气连通，下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构1的进风口相连；若干送风管3竖向设置在土壤-空气换热机构1的出风口处，送风管3的上端与日光温室12内的空气连通；送风管3的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构1的出风口相连；回风管4竖向设置在土壤-空气换热机构1的回风口处，回风管4的上端与日光温室12内的空气连通；回风管4的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构1的回风口相连。
若干送风装置5对应设置在位于日光室温12中间若干排的送风管上端；送风装置5，用于将经过土壤-空气换热机构1换热后的新风空气均匀输送至日光温室12内；通过设置送风装置5，实现对新风空气及CO2补充的精准输送，避免了的CO2浪费和泄漏，补充效率较高；风机6设置在土壤-空气换热机构1中，并靠近土壤-空气换热机构1的出风口与回风口之间；新风管2上设置有CO2补充口，CO2储存罐9的出口端与新风管2的CO2补充口相连。
本发明中，土壤-空气换热机构1包括两根换热主管10及若干换热支管11；两根换热主管10相互平行设置，分别位于日光温室12的宽度方向两端；换热主管10的一端延伸至日光温室12的外侧，另一端延伸至日光温室12的蓄热墙的内侧；所述进风口设置在其中一根换热主管10的延伸端；若干换热支管11沿日光温室12内的植物行间平行设置，且位于两根换热主管10之间；换热支管11的一端与其中一根换热主管10连通，另一端与另一根换热主管10连通；换热支管11上均匀设置有若干出风口；靠近日光温室12采光面下端内侧的换热支管11上设置有一个回风口；所述回风口靠近设置有进风口的换热主管10设置；风机6设置在换热主管10上，且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
送风装置包括送风支管13及若干送风条14；送风支管13设置在送风管3的顶端，送风支管13的下端与送风管3的上端连通，竖向送分管13的上端延伸至日光温室12中的植物冠层上方；优选的，送风支管13采用可伸缩风管，满足不同植物的送风及对CO2的补充，扩大了通风系统的使用范围；若干送风条14呈伞形结构均匀设置在送风支管13的上端；送风条14的一端与送风支管13连通，另一端设置有送风口；优选的，送风条14中空的管状结构，并呈向下弧形；所述送风条14的下侧均匀设置有若干送风口；其中，送风口处的送风方向与送风条14的切线方向之间的夹角为锐角，且所述送风方向朝靠近送风支管13一侧设置；本发明中，送风装置采用送风支管与送风条的组合，若干呈伞形布设的送风条形成包裹式送风结构，确保补充的CO2充分围绕在植物叶片附近，实现CO2的有效利用，防止CO2泄漏，减少CO2排放。
本发明中，为实现CO2补充的持续控制，所述通风系统还包括静压箱7，静压箱7设置在新风管3与CO2储存罐9之间；静压箱7的进口端与CO2储存罐9的出口端相连，静压箱7的出口端与新风管3的CO2补充口相连；其中，静压箱7的出口端为节流元件。
或者，为实现CO2补充的间歇性控制时，所述通风系统还包括CO2补充阀8；新风管2与CO2储存罐9之间通过管路相连；CO2补充阀8设置在所述管路上。
通风方法及工作原理：
利用本发明所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，进行通风时，具体如下：所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式；
其中，全新风通风模式，具体为：
关闭回风管4，打开新风管2，以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为新风空气；所述新风空气为日光温室12外的空气。
全回风通风模式，具体为：
打开回风管4，关闭新风管2，以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为回风空气；所述回风空气为日光温室12内的空气。
混合送风模式，具体为：
同时打开回风管4及新风管，以使进入土壤-空气换热机构1内的空气为混合空气；所述混合空气包括日光温室12内的空气及日光温室12外的空气。
CO2补充通风模式，具体为：
打开新风管2上设置有CO2补充口，以使CO2储存罐9内的CO2进入土壤-空气换热机构1内；所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行。
所述日光温室12在冬季夜间运行条件下，当日光温室12内部的温度低于18℃时，关闭日光温室12的保温帘后，采用全回风通风模式，进行通风；
所述日光温室12在冬季上午运行条件下，开启日光温室12的保温帘，并关闭日光温室12的顶部通风口时，若日光温室12内部的CO2浓度低于800ppm，且温度低于18℃时，采用CO2补充通风模式+全回风通风模式，进行通风；若日光温室12内部的CO2浓度高于1000ppm且温度高于18℃时，则采用全新风通风模式，进行通风；若日光温室12内部的CO2浓度处于800-1000ppm时，则采用混合送风模式，进行通风；
所述日光温室12在冬季中午运行运行条件下，在日光温室12的冬季通风时段，打开温室顶部通风口，采用CO2补充通风模式+全新风通风模式，进行通风；
所述日光温室12在冬季下午运行运行条件下，在关闭通风口后关闭保温帘前时，采用CO2补充通风模式+混合送风模式，进行通风。
本发明中，将土壤-空气换热机构铺设在日光温室地面以下的土壤温度恒定区，并将新风管、送风管及回风管与土壤-空气换热机构相连，利用土壤换热机构实现对日光温室的送风温度的有效调节；同时，将CO2储存罐与新风管相连，满足对日光温室内CO2的高效补充，有效促进植物的光合作用，避免了对日光温室内作业操作人员活动空间大面积占用；且不影响植物种植区域外的CO2浓度，确保了作业人员的安全性；通过对所述的通风系统中各个管路的开闭控制，实现全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式的四种不同送风模式，满足日光温室不同运行条件的通风需求，操作方便，适用范围广，且针对性强。
实施例1
如附图1-2所示，本实施例1提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，包括土壤-空气换热机构1、新风管2、回风管4、若干送风装置5、风机6、静压箱7、CO2补充阀8、CO2储存罐9、空气温湿度传感器、CO2浓度传感器及土壤温度传感器。
土壤-空气换热机构1铺设在日光温室12的地面以下，并位于地面2m以下的土壤温度恒定区；土壤-空气换热机构1延伸至日光温室12的外侧，土壤-空气换热机构1的延伸端设置有进风口；所述进风口位于日光温室12的采光面下端外侧；土壤-空气换热机构1上还设置有若干出风口及若干回风口；其中，若干出风口沿日光温室12内的植物行间均匀布设；回风口并靠近日光温室12的采光面下端内侧设置。
新风管2竖向设置在土壤-空气换热机构1的进风口处，新风管2的上端与外界大气连通，下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构1的进风口相连；若干送风管3竖向设置在土壤-空气换热机构1的出风口处，送风管3的上端与日光温室12内的空气连通；送风管3的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构1的出风口相连；回风管4竖向设置在土壤-空气换热机构1的回风口处，回风管4的上端与日光温室12内的空气连通；回风管4的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构1的回风口相连。
本实施例中，土壤-空气换热器的回风入口的高度与植物高度相匹配，位置在靠近南侧位置，即附图2中的日光温室内的右侧；新风入口及CO2充注口设置在日光温室南侧外，即附图2中的日光温室外的右侧。
若干送风装置5对应设置在位于日光室温12中间排的送风管上端；送风装置5，用于将经过土壤-空气换热机构1换热后的新风空气均匀输送至日光温室12内；通过设置送风装置5，实现对新风空气及CO2补充的精准输送，避免了的CO2浪费和泄漏，补充效率较高；风机6设置在土壤-空气换热机构1中，并靠近土壤-空气换热机构1的出风口与回风口之间；新风管2上设置有CO2补充口，CO2储存罐9的出口端与新风管2的CO2补充口相连。
土壤-空气换热机构1包括两根换热主管10及三根换热支管11；两根换热主管10相互平行设置，分别位于日光温室12的宽度方向两端；换热主管10的一端延伸至日光温室12的外侧，另一端延伸至日光温室12的蓄热墙的内侧；所述进风口设置在其中一根换热主管10的延伸端；三根换热支管11沿日光温室12内的植物行间平行设置，且位于两根换热主管10之间；换热支管11的一端与其中一根换热主管10连通，另一端与另一根换热主管10连通；换热支管11上均匀设置有若干出风口；靠近日光温室12采光面下端内侧的一根的换热支管11上设置有一个回风口；所述回风口靠近设置有进风口的换热主管10设置；风机6设置在换热主管10上，且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
送风装置包括送风支管13及三根送风条14；送风支管13设置在送风管3的顶端，送风支管13的下端与送风管3的上端连通，竖向送分管13的上端延伸至日光温室12中的植物冠层上方10cm位置处；其中，送风支管13采用可伸缩风管。
三根送风条14呈伞形结构均匀设置在送风支管13的上端；送风条14的一端与送风支管13连通，另一端设置有送风口；送风条14中空的管状结构，并呈向下弧形；所述送风条14的下侧均匀设置有若干送风口；其中，送风口处的送风方向与送风条14的切线方向之间的夹角为锐角，且所述送风方向朝靠近送风支管13一侧设置；即可保证送风不泄露，也可防止送风装置遮光影响植物光合作用。
静压箱7设置在新风管3与CO2储存罐9之间；静压箱7的进口端与CO2储存罐9的出口端相连，静压箱7的出口端与新风管3的CO2补充口相连；其中，静压箱7的出口端为节流元件；静压箱7与CO2储存罐9还设置有CO2补充阀8；在静压箱7工作时，所述CO2补充阀8处于常开状态。
本实施例1中，空气温湿度传感器设置在日光温室12的中央位置处，并处于植物冠层高度的上方10cm位置处；所述空气温湿度传感器，用于每10min监测一次，日光温室12内的空气温度和湿度；CO2浓度传感器设置在植物冠层上方位置；所述CO2浓度传感器，用于每10min监测一次日光温室12内植物冠层附近的CO2浓度；土壤温湿度传感器设置在地面以下10cm位置处，并位于植物旁侧；所述土壤温湿度传感器，用于每1h监测一次土壤的温度及湿度信息；本实施例1中，通过在上述预设时间段内，分别获取日光温室12内的空气温度和湿度、植物冠层附近的CO2浓度及土壤的温度及湿度信息，为工作人员调节通风方式提供参数依据。
工作原理：
本实施例1中，将土壤-空气换热机构1铺设在日光温室12的地面以下，并位于地面2m以下的土壤温度恒定区；由于2m深的土壤温度基本恒定，将土壤-空气换热机构埋深2m；因此冬季可利用土壤中的热量加热空气通入日光温室，进而提高日光温室内的温度，夏季可降低日光温室中的温度。
送风装置采用送风支管13及三根送风条14组合，形包裹式送风装置；通过所述的包裹式送风装置对植物进行送风，能够使CO2围绕在植物叶片附近，形成高浓度CO2气流膜，促进光合作用，增加农作物产量；同时，呈伞型分布的送风条的中心靠近竖直轴送风口采用向下沿送风支管13贴附送风，围绕植物形成了一个涡流，保证高浓度CO2区域且CO2不泄露，保证高效补充CO2，确保不影响远离植物区域CO2浓度，保障人员舒适性和安全性。
新风中CO2浓度约为300ppm，难以达到植物的最适CO2浓度，需要通过CO2补充口补充CO2通入日光温室的包裹式送风装置中。当监测点的CO2浓度低于800ppm时，打开CO2补充，当监测点CO2浓度高于1000ppm时，停止补充CO2。
压力控制，CO2补充口与一个静压箱相连，静压箱与补充口直接设置一个孔径为d的节流小孔，静压箱的总体积为V，静压箱另外一端与CO2补充罐相连，当静压箱内压力低于P1时，补充静压箱内的CO2，当静压箱内的压力高于P2时，停止补充；其中静压箱的压力P与静压箱的总体积V、节流小孔的直径d、新风流量Q以及CO2浓度n四个参数相关，关系式为P＝f(V，d，Q，n)；在固定工况下，静压箱的总体积V、节流小孔的直径d及新风流量Q为定值，此时P1与P2的值分别为n1＝800ppm与n2＝1000ppm的静压箱压力相对应，具体数值可由现场通过有限实验拟合得到。
通风方法：
在冬季运行时，当夜间关闭通风口后，日光温室12内的CO2浓度会逐渐升高；次日上午，日光温室12内CO2浓度达到最大值接近900ppm；早晨打开保温帘时，CO2浓度达到植物生长的最适CO2浓度区间，可以不补充CO2；随后由于植物光合作用，日光温室内的CO2浓度逐渐降低；打开日光温室的自身通风口后，日光温室内CO2浓度迅速降低降至最低点，直至关闭自身通风口；此时，日光温室12内存在CO2亏空现象，影响植物光合作用，进而影响农作物产量；若现有的采用全局补充CO2的方式对日光温室进行补充，会造成一定程度的CO2浪费及泄漏，且对日间在温室的工作人员的健康造成影响。
本实施例1中所述的日光温室系统局部CO2浓度控制的通风系统，其运行模式包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式；其中，全新风通风模式，具体为：关闭回风管4，打开新风管2，以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为新风空气；所述新风空气为日光温室12外的空气；全回风通风模式，具体为：打开回风管4，关闭新风管2，以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为回风空气；所述回风空气为日光温室12内的空气；混合送风模式，具体为：同时打开回风管4及新风管，以使进入土壤-空气换热机构1内的空气为混合空气；所述混合空气包括日光温室12内的空气及日光温室12外的空气；CO2补充通风模式，具体为：打开新风管2上设置有CO2补充口，以使CO2储存罐9内的CO2进入土壤-空气换热机构1内；所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行。
冬季夜间运行，当空气温湿度传感器监测到温室内部温度低于18℃时，则关闭保温帘，采用全回风模式，采用土壤-空气换热器使用回风对温室加热；
冬季上午开启保温帘，顶部通风口关闭时，若CO2浓度低于800ppm，且温度低于18℃，则开启土壤空气换热器系统的CO2补充通风模式+全回风模式，进行通风；若CO2浓度高于1000ppm且温度高于18℃，则采用全新风模式，进行通风；其余采用混合送风模式，进行通风；
冬季中午通风时段，打开温室顶部通风口，采用CO2补充模式+全新风模式，对日光温室内的植物进行CO2补充，使用包裹式送风装置，使CO2围绕在植物叶片附近，实现CO2的有效利用，防止CO2泄漏，减少CO2排放；
冬季下午关闭通风口后关闭保温帘前，温度采用CO2补充模式+混合送风模式，进行通风，以补充日光温室内CO2浓度。
实施例2
如附图3所示，本实施例2与实施例1的结构和原理基本相同，不同之处在与，本实施例2中，未设置静压箱7；即，新风管2与CO2储存罐9之间直接通过管路相连，并将CO2补充阀8设置在所述管路上；通过在新风管与CO2储存罐之间设置CO2补充阀，通过对CO2补充阀的启闭控制，实现对CO2补充过程的间歇性控制，提高了CO2补充过程的灵活性。
在CO2充注口安装启闭阀门，初始启闭阀的间歇时长是5s，两个监测期后，若监测浓值低于800ppm，则阀的间隙性时常增加[(800-x)/100]s；两个监测期后，若监测浓值高于1000ppm，则阀的间隙性时长减小[(x-1000)/100]s；其中，[*]为取整函数。
本发明所述的通风系统及方法，能够实现全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式的四种通风模式，以满足不同的通风条件进行选择调控；本发明既可给植物补充充足的CO2并保证送风温度，又可以不影响日光温室操作人员活动的其余空间的CO2浓度。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。
Claims (10)
1.一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，包括土壤-空气换热机构(1)、新风管(2)、若干送风管(3)、回风管(4)、风机(6)及CO2储存罐(9)；土壤-空气换热机构(1)铺设在日光温室(12)的地面以下，并位于土壤温度恒定区；
土壤-空气换热机构(1)延伸至日光温室(12)的外侧，土壤-空气换热机构(1)的延伸端设置有进风口；土壤-空气换热机构(1)上还设置有若干出风口及回风口；其中，若干出风口沿日光温室(12)内的植物行间均匀布设；所述回风口靠近日光温室(12)的采光面下端内侧设置；
新风管(2)竖向设置在土壤-空气换热机构(1)的进风口处，新风管(2)的上端与外界大气连通，下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构(1)的进风口相连；若干送风管(3)竖向设置在土壤-空气换热机构(1)的出风口处，送风管(3)的上端与日光温室(12)内的空气连通；送风管(3)的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构(1)的出风口相连；回风管(4)竖向设置在土壤-空气换热机构(1)的回风口处，回风管(4)的上端与日光温室(12)内的空气连通；回风管(4)的下端延伸至土壤中，并与土壤-空气换热机构(1)的回风口相连；风机(6)设置在土壤-空气换热机构(1)中，并位于土壤-空气换热机构(1)的出风口与回风口之间；新风管(2)上设置有CO2补充口，CO2储存罐(9)的出口端与新风管(2)的CO2补充口相连。
2.根据权利要求1所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，还包括若干送风装置(5)；若干送风装置(5)对应设置在位于日光室温(12)中间若干排的送风管上端；送风装置(5)，用于将经过土壤-空气换热机构(1)换热后的新风空气均匀输送至日光温室(12)内。
3.根据权利要求2所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，送风装置包括送风支管(13)及若干送风条(14)；送风支管(13)设置在送风管(3)的顶端，送风支管(13)的下端与送风管(3)的上端连通，竖向送分管(13)的上端延伸至日光温室(12)中的植物冠层上方；若干送风条(14)呈伞形结构均匀设置在送风支管(13)的上端；送风条(14)的一端与送风支管(13)连通，另一端设置有送风口。
4.根据权利要求3所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，送风支管(13)采用可伸缩风管。
5.根据权利要求3所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，送风条(14)为中空管状结构，并呈向下弧形；所述送风条(14)的下侧均匀设置有若干送风口；其中，送风口处的送风方向与送风条(14)的切线方向之间的夹角为锐角，且所述送风方向朝送风支管(13)一侧设置。
6.根据权利要求1所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，土壤-空气换热机构(1)包括两根换热主管(10)及若干换热支管(11)；
两根换热主管(10)相互平行设置，分别位于日光温室(12)的宽度方向两端；换热主管(10)的一端延伸至日光温室(12)的外侧，另一端延伸至日光温室(12)的蓄热墙的内侧；所述进风口设置在其中一根换热主管(10)的延伸端；
若干换热支管(11)沿日光温室(12)内的植物行间平行设置，且位于两根换热主管(10)之间；换热支管(11)的一端与其中一根换热主管(10)连通，另一端与另一根换热主管(10)连通；换热支管(11)上均匀设置有若干出风口；靠近日光温室(12)采光面下端内侧的换热支管(11)上设置有一个回风口；所述回风口靠近设置有进风口的换热主管(10)设置；风机(6)设置在换热主管(10)上，且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
7.根据权利要求1所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，还包括静压箱(7)；静压箱(7)设置在新风管(3)与CO2储存罐(9)之间；静压箱(7)的进口端与CO2储存罐(9)的出口端相连，静压箱(7)的出口端与新风管(3)的CO2补充口相连；其中，静压箱(7)的出口端为节流元件。
8.根据权利要求1所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统，其特征在于，新风管(2)与CO2储存罐(9)之间通过管路相连；其中，所述管路上设置有CO2补充阀(8)。
9.一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法，其特征在于，利用权利要求1-8任意一项所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风装置，具体包括以下步骤：
所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式；
其中，全新风通风模式，具体为：
关闭回风管(4)，打开新风管(2)，以使进入土壤-空气换热机构(1)内的空气全部为新风空气；所述新风空气为日光温室(12)外的空气；
全回风通风模式，具体为：
打开回风管(4)，关闭新风管(2)，以使进入土壤-空气换热机构(1)内的空气全部为回风空气；所述回风空气为日光温室(12)内的空气；
混合送风模式，具体为：
同时打开回风管(4)及新风管，以使进入土壤-空气换热机构(1)内的空气为混合空气；所述混合空气包括日光温室(12)内的空气及日光温室(12)外的空气；
CO2补充通风模式，具体为：
打开新风管(2)上设置有CO2补充口，以使CO2储存罐(9)内的CO2进入土壤-空气换热机构(1)内；所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行。
10.根据权利要求9所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法，其特征在于，通风过程具体如下：
所述日光温室(12)在冬季夜间运行条件下，当日光温室(12)内部的温度低于18℃时，关闭日光温室(12)的保温帘后，采用全回风通风模式，进行通风；
所述日光温室(12)在冬季上午运行条件下，开启日光温室(12)的保温帘，并关闭日光温室(12)的顶部通风口时，若日光温室(12)内部的CO2浓度低于800ppm，且温度低于18℃时，采用CO2补充通风模式+全回风通风模式，进行通风；若日光温室(12)内部的CO2浓度高于1000ppm且温度高于18℃时，则采用全新风通风模式，进行通风；若日光温室(12)内部的CO2浓度处于800-1000ppm时，则采用混合送风模式，进行通风；
所述日光温室(12)在冬季中午运行运行条件下，在日光温室(12)的冬季通风时段，打开温室顶部通风口，采用CO2补充通风模式+全新风通风模式，进行通风；
所述日光温室(12)在冬季下午运行运行条件下，在关闭通风口后关闭保温帘前时，采用CO2补充通风模式+混合送风模式，进行通风。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111605017.6A CN114258806B (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111605017.6A CN114258806B (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114258806A true CN114258806A (zh) | 2022-04-01 |
| CN114258806B CN114258806B (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=80830382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111605017.6A Active CN114258806B (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114258806B (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102210247A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-10-12 | 武汉凯迪控股投资有限公司 | 利用电厂烟气为蔬菜和/或藻类提供热量和二氧化碳的方法及设备 |
| CN103039280A (zh) * | 2011-10-17 | 2013-04-17 | 孔才春 | 一种气肥施放装置 |
| CN104145783A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-11-19 | 昆明理工大学 | 一种可调的伞形喷滴灌一体机 |
| CN204518683U (zh) * | 2015-02-03 | 2015-08-05 | 长春市农业机械研究院 | 一种温室加热和二氧化碳气体补充装置 |
| CN204560431U (zh) * | 2015-02-10 | 2015-08-19 | 山东鲁丰食品科技股份有限公司 | 大棚用二氧化碳供应辅助装置 |
| CN105475008A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-13 | 北京市农业机械试验鉴定推广站 | 日光温室太阳能高效二氧化碳补充系统 |
| CN205408864U (zh) * | 2016-03-03 | 2016-08-03 | 安徽有机良庄农业科技发展有限公司 | 一种温室用温度控制风袋 |
| CN207400020U (zh) * | 2017-10-23 | 2018-05-25 | 上海莘阳新能源科技股份有限公司 | 一种用于农业温室大棚的新型空气处理系统 |
| CN207720878U (zh) * | 2018-01-15 | 2018-08-14 | 陶雪凝 | 一种农业用节水灌溉装置 |
| CN109673339A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-26 | 太原理工大学 | 基于土壤-空气换热的日光温室用热湿处理系统 |
| CN110214605A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-10 | 刁久新 | 一种温室大棚土壤温度和土壤空气含氧量的调控装置 |
| CN213847930U (zh) * | 2020-12-02 | 2021-08-03 | 江西丰凯农业科技有限公司 | 一种蔬菜大棚可调控温度装置 |
-
2021
- 2021-12-24 CN CN202111605017.6A patent/CN114258806B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102210247A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-10-12 | 武汉凯迪控股投资有限公司 | 利用电厂烟气为蔬菜和/或藻类提供热量和二氧化碳的方法及设备 |
| CN103039280A (zh) * | 2011-10-17 | 2013-04-17 | 孔才春 | 一种气肥施放装置 |
| CN104145783A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-11-19 | 昆明理工大学 | 一种可调的伞形喷滴灌一体机 |
| CN204518683U (zh) * | 2015-02-03 | 2015-08-05 | 长春市农业机械研究院 | 一种温室加热和二氧化碳气体补充装置 |
| CN204560431U (zh) * | 2015-02-10 | 2015-08-19 | 山东鲁丰食品科技股份有限公司 | 大棚用二氧化碳供应辅助装置 |
| CN105475008A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-13 | 北京市农业机械试验鉴定推广站 | 日光温室太阳能高效二氧化碳补充系统 |
| CN205408864U (zh) * | 2016-03-03 | 2016-08-03 | 安徽有机良庄农业科技发展有限公司 | 一种温室用温度控制风袋 |
| CN207400020U (zh) * | 2017-10-23 | 2018-05-25 | 上海莘阳新能源科技股份有限公司 | 一种用于农业温室大棚的新型空气处理系统 |
| CN207720878U (zh) * | 2018-01-15 | 2018-08-14 | 陶雪凝 | 一种农业用节水灌溉装置 |
| CN109673339A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-26 | 太原理工大学 | 基于土壤-空气换热的日光温室用热湿处理系统 |
| CN110214605A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-10 | 刁久新 | 一种温室大棚土壤温度和土壤空气含氧量的调控装置 |
| CN213847930U (zh) * | 2020-12-02 | 2021-08-03 | 江西丰凯农业科技有限公司 | 一种蔬菜大棚可调控温度装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李青主编: "平板显示基板玻璃技术概论", 石家庄：河北科学技术出版社, pages: 274 - 275 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114258806B (zh) | 2023-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203965979U (zh) | 一种智能温室大棚控制系统 | |
| CN204540145U (zh) | 一种智能控温夏栽香菇大棚 | |
| Coomans et al. | Monitoring and energetic performance of two similar semi-closed greenhouse ventilation systems | |
| CN107926375A (zh) | 一种可实现氧气、二氧化碳和热量等在内部循环利用的复合大棚 | |
| CN202285705U (zh) | 一种温室大棚 | |
| CN205897383U (zh) | 暖棚空气除湿节能装置 | |
| CN110214605A (zh) | 一种温室大棚土壤温度和土壤空气含氧量的调控装置 | |
| CN208258470U (zh) | 一种带换气系统的节能马铃薯储藏室 | |
| CN209845815U (zh) | 一种冬天自动控制植物生长的控制系统 | |
| CN212464270U (zh) | 一种大棚内部通风系统 | |
| JP6221334B2 (ja) | 植物栽培システム | |
| CN202842008U (zh) | 大棚布湿通风调节装置 | |
| CN114258806A (zh) | 一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风系统及方法 | |
| JP2023006344A (ja) | 植物の微小環境を制御する環境制御システム | |
| CN203206886U (zh) | 低屋面横向通风牛舍 | |
| CN215223933U (zh) | 自然调控小气候环境的蛋鸡养鸡房 | |
| CN108990621A (zh) | 一种小麦玉米的保优栽培方法 | |
| CN212910967U (zh) | 一种智能植物加代育种舱 | |
| CN114667871A (zh) | 一种自由拼搭式智慧大棚装置 | |
| CN210406415U (zh) | 一种温室大棚土壤温度和土壤空气含氧量的调控装置 | |
| CN103210808A (zh) | 一种用于温室的带雨水收集利用功能的通风装置 | |
| CN206078336U (zh) | 一种自动调节育苗环境参数的装置 | |
| JP5669404B2 (ja) | 建屋の局所送風機と、その局所送風方法 | |
| CN206728644U (zh) | 一种新型食用菌设施化周年生产温室大棚 | |
| CN206294603U (zh) | 一种草莓越夏育苗大棚 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |