CN114258806B - 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
- CN114258806B CN114258806B CN202111605017.6A CN202111605017A CN114258806B CN 114258806 B CN114258806 B CN 114258806B CN 202111605017 A CN202111605017 A CN 202111605017A CN 114258806 B CN114258806 B CN 114258806B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- heat exchange
- pipe
- soil
- air supply
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 142
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 91
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 44
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 12
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 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
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 abstract description 11
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 50
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 230000001276 controlling effect 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
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical class O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
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
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100-250 ppm.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温室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，送风支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浓度控制的通风系统，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800-1000 ppm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，8 CO2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温室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，送风支管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2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2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800-1000 ppm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温室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，送风支管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2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2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P 1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P 1的值与n 1=800ppm的静压箱压力相对应，P 2的值与n 2=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800 ppm，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1000 ppm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 (4)
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；
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温室（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；
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，送风支管（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；
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；
还包括静压箱（7）；静压箱（7）设置在新风管（2）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（2）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补充口之间设置一个孔径为d的节流小孔，静压箱（7）的总体积为V；当静压箱（7）内压力低于P 1时，补充静压箱（7）内的CO2，当静压箱（7）内的压力高于P2时，停止补充；
其中，静压箱（7）的压力P与静压箱（7）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（7）的总体积V、节流小孔的直径d及新风流量Q为定值，此时P 1的值与n 1=800ppm的静压箱压力相对应，P 2的值与n 2=1000ppm的静压箱压力相对应；
所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风系统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；
其中，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800-1000 ppm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。
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，送风支管（13）采用可伸缩风管。
3.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。
4.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）。
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 CN114258806A (zh) | 2022-04-01 |
| CN114258806B true 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,2017,第274-275页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114258806A (zh) | 2022-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101917789B1 (ko) | 비용 효율적인 식량생산을 위한 환경 조정형 온실의 개선 | |
| CN104267768A (zh) | 一种温室大棚智能化调控装置及方法 | |
| US20080014857A1 (en) | System for improving both energy efficiency and indoor air quality in buildings | |
| EP1908809A1 (en) | Assembly of a horticultural facility and a livestock-breeding facility | |
| JP5515118B2 (ja) | 植物育成用施設 | |
| CN105494069B (zh) | 一种拼接式自动给水立体绿化装置及其灌溉系统 | |
| TW201633900A (zh) | 高密度無土植物生長系統及方法 | |
| CN206821448U (zh) | 用于车厘子种植的大棚 | |
| CN103718893B (zh) | 一种适用于菌类作物生长的恒温种植大棚 | |
| JP6221334B2 (ja) | 植物栽培システム | |
| CN208387437U (zh) | 一种大棚用的太阳能温度及光照补充和调整系统 | |
| CN114258806B (zh) | 一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风系统及方法 | |
| CN101049069A (zh) | 大型室内展示区种植雨林植物的技术方法 | |
| CN203896898U (zh) | 一种大棚温度湿度调节装置 | |
| CN113661910A (zh) | 种植环境控制系统 | |
| CN209845815U (zh) | 一种冬天自动控制植物生长的控制系统 | |
| Nederhoff | Technical aspects, management and control of CO2 enrichment in greenhouses-refereed paper | |
| CN110140557B (zh) | 一种利用地下泥土调节温度的育种室 | |
| CN208874994U (zh) | 一种培育双孢菇温室自动调节湿度装置 | |
| CN208113504U (zh) | 双屋面温室大棚 | |
| KR20170001282A (ko) | 지열에 의한 비닐하우스 보온장치 | |
| CN103017276B (zh) | 生态建筑节能系统及其使用方法 | |
| CN202035339U (zh) | 一种温室换热通风系统 | |
| CN209660063U (zh) | 一种大棚种植养殖互补共养系统 | |
| KR100215732B1 (ko) | 버섯 재배사용 배양, 발이 생육실 내의 공기정화 및 온도, 습도 조절장치 |
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 |