CN114342712A - 一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于大棚领域，提供了一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统及其工作方法。该系统包括：除湿蒸发单元、集热散热单元、储热水箱和智能终端，除湿蒸发单元的一侧通过高温蒸汽管道连接所述储热水箱，高温蒸汽管道上设有风道阀门，风道阀门控制散风口的开启或关闭；除湿蒸发单元的另一侧连接吸风机；集热散热单元通过循环管道连接储热水箱；智能终端依据湿度值大于设定阈值，控制吸风机、除湿蒸发单元和风道阀门启动，开启除湿模式；依据光照强度大于设定阈值，控制集热散热单元、除湿蒸发单元和储热水箱启动，开启储热模式；依据温度值小于设定阈值，控制储热水箱和集热散热单元开启，开启散热模式。

Description

一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统及其工作方法

技术领域

本发明属于大棚技术领域，具体涉及一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

温室大棚项目近几年以其投入小、产出高的特点被越来越多的广大农民朋友所接受。但实际使用中如何选择热源能，保证冬天能让蔬菜在大棚中正常生长，是一个比较突出问题。大棚内的温度、湿度应该在一个植物生长正常的范围内，一般的情况都是用煤或电进行加温、除湿，这样浪费能源，同时也产生热效应，对环境不利，虽然采取以上措施，也只能使温室内温度12℃左右、湿度在60％左右，阴天、夜间温度6℃左右、湿度在90％以上，怎样利用清洁能源创造各种作物需要的适宜温度及湿度，降低蔬菜生产成本让普通农户买得起，用得起大棚加温除湿产品是本发明要解决问题。

发明内容

本发明提出了一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统及其工作方法，利用清洁能源太阳能，利用计算机技术，结合成熟廉价产品及材料，解决冬季温室大棚湿度过高、夜间及阴天温度过低影响作物正常生长问题，创造出各种作物需要的适宜温度及湿度，降低蔬菜生产成本，让人们买得起吃得起健康的蔬菜。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统。

一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，包括：除湿蒸发单元、集热散热单元、储热水箱和智能终端，除湿蒸发单元的一侧通过高温蒸汽管道连接所述储热水箱，高温蒸汽管道上设有风道阀门，风道阀门控制散风口的开启或关闭；除湿蒸发单元的另一侧连接吸风机；集热散热单元通过循环管道连接储热水箱；

智能终端依据湿度值大于设定阈值，控制吸风机、除湿蒸发单元和风道阀门启动，开启除湿模式；依据光照强度大于设定阈值，控制集热散热单元、除湿蒸发单元和储热水箱启动，开启储热模式；依据温度值小于设定阈值，控制储热水箱和集热散热单元开启，开启散热模式。执行日常工作做到真正无人值守。

进一步地，所述大棚内设有第一温度传感器和光照传感器，所述第一温度传感器和光照传感器均与智能终端连接。

进一步地，所述循环管道包括集热散热单元进水主管和集热散热单元回水主管。

进一步地，所述除湿蒸发单元包括：太阳能联箱、真空管、进风管三通、排风管接口、进风管接口和托管架，所述进风管三通、排风管接口和进风管接口均设置在太阳能联箱内，所述进风管接口、排风管接口均与若干个进风管三通连成一排，每个所述进风管三通连接一个真空管，所述真空管设置在托管架上。

进一步地，所述真空管包括氧化铝颗粒、进风管、真空管插孔、密封圈和发泡料，所述真空管内设有氧化铝颗粒，所述真空管顶上设有真空管插孔，所述进风管通过真空管插孔套设在真空管内，所述密封圈设置在进风管与进风管三通的连接位置处，所述发泡材料用于保护进风管。

进一步地，所述进风管上设有若干个排风孔。

进一步地，所述真空管内设有湿度传感器，所述湿度传感器连接智能终端。

进一步地，所述集热散热单元包括毛细管网、进水口和回水口，进水口连接循环管道中的集热散热单元进水主管，回水口连接循环管道中的集热散热单元回水主管。

进一步地，所述储热水箱内设有加热器、循环水泵和第二温度传感器，所述加热器连接循环水泵，所述加热器、循环水泵和第二温度传感器均连接智能终端。

第二个方面，本发明提供了一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的工作方法。

一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的工作方法，采用第一个方面所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，包括：

当湿度传感器的湿度值大于设定的阈值时，通过吸风机将潮湿空气经打入到除湿蒸发单元中，除湿蒸发单元内的氧化铝颗粒会吸附潮湿空气中水分子，在风压作用下把干燥空气送到高温蒸汽管道中，经已打开风道阀门在散风口排出，进入除湿模式；

当光照传感器的光照强度值大于设定阈值时，将集热散热单元中的热水存入储热水箱中，关闭风道阀门，除湿蒸发单元中氧化铝颗粒开始蒸发水分，使产生的高温高湿蒸汽进入储热水箱中，进入储热模式；

当第一温度传感器的温度值小于预定值时，使储热水箱中热水进入集热散热单元，吸风机同时开启，进入散热模式。

本发明具有以下创新点：

1、每个真空管内预先填充2公斤氧化铝颗粒作为干燥剂为大鹏除湿。

2、利用吸风机讲潮湿空气经打入到真空管(内，真空管内填充氧化铝颗粒会吸附潮湿空气中水分子，在风压作用下会把干燥空气，从散风口排出。

3、白天太阳升起，在太阳光照射下真空管内温度升高，在高温作用下已经吸附饱和的氧化铝颗粒开始蒸发水分，在烘干氧化铝颗粒的同时生产出大量高温蒸汽，通过高温蒸汽管道打入储热水箱中。

4、进风管均匀分布若干排风孔，进风管需沿着真空管壁插入到底部后填充氧化铝颗粒，保证氧化铝颗粒吸湿均衡。

5、集热散热单元与市面上使用的毛细管网不同，本系统采用是特殊黑色亚光ppr材料制作的毛细管网，吸光能力强，集热散热面积大、壁薄导热性好、换热均匀。

6、当低温环境下，智能终端具备在用电低谷时段启动磁能集热器功能，将50度温水注入到供水主管内，为温室大棚补充热能。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明利用清洁能源太阳能，利用计算机技术，结合成熟廉价产品及材料，解决冬季温室大棚湿度过高、夜间及阴天温度过低影响作物正常生长问题，创造出各种作物需要的适宜温度及湿度，降低蔬菜生产成本，让人们买得起吃得起健康的蔬菜。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明示出的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统的结构图；

图2是本发明示出的除湿蒸发单元的结构图；

图3是本发明示出的集热散热单元的结构图；

图4是本发明示出的储热水箱的结构图；

其中，1、除湿蒸发单元，2、集热散热单元，3、吸风机，4、散风口，5、风道阀门，6、储热水箱，7、集热散热单元回水主管，8、集热散热单元进水主管，9、高温蒸汽管道，10、智能终端，a、第一温度传感器，b、光照传感器，1-1、太阳能联箱，1-2、真空管，1-3、氧化铝颗粒，1-4、进风管，1-5、排风孔，1-6、托管架，1-7、进风管三通，1-8、排风管接口，1-9、进风管接口，1-10、真空管插孔，1-11、密封圈，1-12、发泡料，1-13、湿度传感器，2-1、进水口，2-2回水口，2-3、毛细管网，6-1、集热散热单元回水主管，6-2、集热散热单元进水主管，6-3、循环水泵，6-4、加热器，6-5、高温蒸汽管道，6-6、第二温度传感器。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明中，术语如“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

实施例一

本实施例提供了一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统。

一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，包括：除湿蒸发单元1、集热散热单元2、储热水箱6和智能终端10，除湿蒸发单元1的一侧通过高温蒸汽管道9连接所述储热水箱+，高温蒸汽管道9上设有风道阀门5，风道阀门5控制散风口4的开启或关闭；除湿蒸发单元1的另一侧连接吸风机3；集热散热单元2通过循环管道连接储热水箱6；

智能终端10依据湿度值大于设定阈值，控制吸风机3、除湿蒸发单元1和风道阀门5启动，开启除湿模式；依据光照强度大于设定阈值，控制集热散热单元2、除湿蒸发单元1和储热水箱6启动，开启储热模式；依据温度值小于设定阈值，控制储热水箱6和集热散热单元2开启，开启散热模式。

如图1所示，本系统包括智能终端10、除湿蒸发单元1、集热散热单元2、吸风机3、散风口4、风道阀门5、储热水箱6、集热散热单元回水主管7、集热散热单元进水主管8、高温蒸汽管道9、第一温度传感器a、光照传感器b。

智能终端10用来监视温室大棚温度、湿度变化并及时调度控制，调节大棚温度、控制吸风机，从而降低大棚湿度。

如图2所示，除湿蒸发单元1包括：太阳能联箱1-1、真空管1-2、氧化铝颗粒1-3、进风管1-4、排风孔1-5、托管架1-6、进风管三通1-7、排风管接口1-8、进风管接口1-9、真空管插孔1-10、密封圈1-11、发泡料1-12真空管内湿度传感器1-13等。

在太阳能联箱1-1内，进风管接口1-9与若干个进风管三通1-7连成一排，三通1-7空闲口与真空管插孔1-10一一对应，注入发泡料1-12，装配密封圈1-11形成一个完整太阳能联箱。其它部分需在现场实地组装，方法：将进风管1-4一一螺装到联箱内进风管三通1-7上，进风管1-4沿着真空管1-2内侧插入，待真空管1-2口接近真空管插孔1-10口时，将2公斤氧化铝颗粒1-3注入到真空管1-2内，真空管1-2插入真空管插孔1-10中，按照上述方法把所有剩余真空管1-2安装到位后，装配托管架一套除湿蒸发单元1组装完成。

如图2所示，太阳能除湿、增温是在不同时间段进行的，夜间大棚内温度降低，湿度增大时，利用吸风机3经管道、经进风管接口1-9将潮湿空气经打入到除湿蒸发单元1中，其中进风管1-4上均匀分布若干个排风孔1-5，会把潮湿空气送人到真空管1-2各个角落。真空管1-2内填充氧化铝颗粒1-3会吸附潮湿空气中水分子，在风压作用下会把干燥空气，通过排风管接口1-8送到高温蒸汽管道9中，经已打开风道阀门5在散风口4排出，有效降低大棚湿度。白天太阳升起，在太阳光照射下真空管1-2内温度升高，在高温作用下已经吸附饱和氧化铝颗粒1-3开始蒸发水分，这时需关闭风道阀门5，将高温蒸汽通过高温蒸汽管道9储存到储热水箱6中。

如图3所示，集热散热单元2是采用特殊黑色亚光ppr材料制作的毛细管网2-2，尺寸：高1.5米宽1米，毛细管直径为4.3mm，管与管间距为20mm每单元50根或10mm每单元100根，含水量为600g或1200g，集热散热单元2进水口2-1、回水口2-3分别与集热散热单元进水主管8、集热散热单元回水主管7连接，100米温室大棚内需要安装30-50个集热散热单元2，由于黑色亚光ppr材料吸光能力强，集热散热面积大、壁薄导热性好、换热均匀、“面大壁薄”是毛细管网用于集热散热的核心部分。

如图3所示，集热散热单元2也是分两个时间段工作的，白天太阳升起，在太阳光照射下毛细管网内水温升高，系统会开启循环水泵6-3，将集热散热单元2中热水导入到储热水箱中。夜间大棚内温度降低，湿度增大时，系统会开启循环水泵6-3及吸风机3，将储热水箱6中的热水循环输送到每一个集热散热单元2上，通过集热散热单元2将热量散发到大棚内，吸风机3开启不仅除湿还将补温干燥后空气通过散风口4散发到大棚各个角落，实现大棚补温工作。

为了大棚内温度、湿度分布更均匀，晚上散热补温除湿同时进行，散热补温是打开吸风机3，将补温空气潮湿吸入到除湿蒸发单元1，干燥空气通过散风口4输出，由于每4个单元配备一个吸风机及3散风口4，散风口4输出的是补温除湿后空气会很均匀飘落到各角落。

如图4所示，加热器6-4选择磁能即热器，主要是能耗低，只需消耗传统金属加热装置需要电能的60％即可达到同样的加热效果。其次是高效率、反应速度快，且热辐射主要集中于回旋式水流管道，使水流始终保持受均匀热辐射的状态，达到了即开即用的效果。系统根据第二温度传感器6-6的温度值与第一传感器a的温度值的数据分析给出2个开启磁能即热器原则，当在低谷供电时段低电费储热水箱6热量释放后达不到温室大棚规定温度需开启磁能即热器，或温室大棚温度已经低于规定温度时开启磁能即热器。

智能终端10根据日光强度及储热箱6水温与集热散热单元温差开启集热模式，根据温室大棚温度或定时开启散热模式，根据湿度开启吸风机3调节大棚湿度。

当气温极低或阴天，储热水箱6储存的热量无法达到温室大棚温度标准时，智能终端10会自动开启电磁即热装置在农村优惠电价期间，电磁加热装置比普通加热装置更省电；这种清洁廉价、适合大规模推广的冬季补温产品，不仅节省大量能源，设备成本也不高，且在用电低谷时段开启，是真正买得起，用得起农用产品。

实施例二

本实施例提供了一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的工作方法。

一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的工作方法，采用实施例一所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，包括：

当湿度传感器1-13的湿度值大于设定的阈值时，通过吸风机3将潮湿空气经打入到除湿蒸发单元1中，除湿蒸发单元1内的氧化铝颗粒1-3会吸附潮湿空气中水分子，在风压作用下把干燥空气送到高温蒸汽管道9中，经已打开风道阀门5在散风口4排出，进入除湿模式；

当光照传感器b的光照强度值大于设定阈值时，将集热散热单元2中的热水存入储热水箱6中，关闭风道阀门5，除湿蒸发单元1中氧化铝颗粒1-3开始蒸发水分，使产生的高温高湿蒸汽进入储热水箱6中，进入储热模式；

当第一温度传感器a的温度值小于预定值时，使储热水箱6中热水进入集热散热单元2，吸风机3同时开启，进入散热模式。

具体地，智能终端10根据预先设置参数执行日常工作：智能终端10通过WIFI实时采集各个传感器的数据，根据采集数据确定循环水泵6-3、吸风机3及风道阀门5开启和关闭，开启、关闭条件如下：

条件1：当光照传感器b的阳光强度值达到预定上线时，开启循环水泵6-3，将集热散热单元2热水通过集热散热单元回水主管7存入储热水箱6中，系统进入储热模式；

条件2：当光照传感器b的光照强度值达到预定上线时，关闭风道阀门4，除湿蒸发单元1中氧化铝颗粒1-3开始蒸发水分，产生高温高湿蒸汽通过高温蒸汽管道9打入储热水箱6中，系统进入储热模式；

条件3：当第一温度传感器a的温度值小于预定值时开启水泵6-3，将储热水箱中热水通过集热散热单元进水主管8进入集热散热单元2，吸风机3同时开启，系统进入除湿、散热模式；

条件4：当温室大棚内温度过低，通过对第二温度传感器6-6的温度值与第一温度传感器a的温度值进行计算，储存热量不足以达到温室温度标准需开启电磁即热装置、同时开启循环水泵6-3、吸风机3开启，进入除湿、散热模式；

条件5：系统定时开启、关闭循环水泵6-3自动启动水循环系统，智能终端10根据参数，在不同时段进入集热模式或除湿、散热模式。

条件6：在集热模式时水循环速度是由储热水箱中第二温度传感器6-6的温度值与第一温度传感器a的温度值之间的差值大小确定的，当冬季早上8:30～9:30时段、15:30-16:30时段光线弱，两个传感器差值小，这时循环水泵6-3低速运行，当9:30-15:30时段光线强时循环水泵6-3高速运行，将集热散热单元2中热量及时存入到储热水箱6中。

条件7：在散热模式时水循环速度也是由储热水箱内的第二温度传感器6-6的温度值与第一温度传感器a的温度值之间的差值大小确定的，只是反差值，当冬季晚上19:30～21:30时段，两个传感器差值小，这是循环水泵6-3低速运行，随着夜里温度降低两个传感器差值变大，循环水泵6-3调高速度运行，将储热水箱热水输送到每组集热散热单元2中，通过散热幕帘上方散风口4将热量传递到大棚各个角落，大棚迅速升温。

智能终端10数据采集及控制均通过无线WIFI完成，数据采集各传感器部件及循环水泵控制均通过esp8266wifi模组+传感器+充电电池完成与智能终端10信息交换或控制，减少安装布线，施工简单易现场安装。

通过移动终端设置智能终端10所需的数据参数，移动终端在大棚内直接控制智能终端10，当智能终端10与有网路由器连接时，移动终端可以远程控制智能终端10。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，包括：除湿蒸发单元、集热散热单元、储热水箱和智能终端，除湿蒸发单元的一侧通过高温蒸汽管道连接所述储热水箱，高温蒸汽管道上设有风道阀门，风道阀门控制散风口的开启或关闭；除湿蒸发单元的另一侧连接吸风机；集热散热单元通过循环管道连接储热水箱；

智能终端依据湿度值大于设定阈值，控制吸风机、除湿蒸发单元和风道阀门启动，开启除湿模式；依据光照强度大于设定阈值，控制集热散热单元、除湿蒸发单元和储热水箱启动，开启储热模式；依据温度值小于设定阈值，控制储热水箱和集热散热单元开启，开启散热模式。

2.根据权利要求1所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述大棚内设有第一温度传感器和光照传感器，所述第一温度传感器和光照传感器均与智能终端连接。

3.根据权利要求1所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述循环管道包括集热散热单元进水主管和集热散热单元回水主管。

4.根据权利要求1所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述除湿蒸发单元包括：太阳能联箱、真空管、进风管三通、排风管接口、进风管接口和托管架，所述进风管三通、排风管接口和进风管接口均设置在太阳能联箱内，所述进风管接口、排风管接口均与若干个进风管三通连成一排，每个所述进风管三通连接一个真空管，所述真空管设置在托管架上。

5.根据权利要求4所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述真空管包括氧化铝颗粒、进风管、真空管插孔、密封圈和发泡料，所述真空管内设有氧化铝颗粒，所述真空管顶上设有真空管插孔，所述进风管通过真空管插孔套设在真空管内，所述密封圈设置在进风管与进风管三通的连接位置处，所述发泡材料用于保护进风管。

6.根据权利要求5所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述进风管上设有若干个排风孔。

7.根据权利要求5所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述真空管内设有湿度传感器，所述湿度传感器连接智能终端。

8.根据权利要求1所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述集热散热单元包括毛细管网、进水口和回水口，进水口连接循环管道中的集热散热单元进水主管，回水口连接循环管道中的集热散热单元回水主管。

9.根据权利要求1所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，其特征在于，所述储热水箱内设有加热器、循环水泵和第二温度传感器，所述加热器连接循环水泵，所述加热器、循环水泵和第二温度传感器均连接智能终端。

10.一种大棚太阳能除湿、增温综合利用的工作方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的大棚太阳能除湿、增温综合利用的系统，包括：

当湿度传感器的湿度值大于设定的阈值时，通过吸风机将潮湿空气经打入到除湿蒸发单元中，除湿蒸发单元内的氧化铝颗粒会吸附潮湿空气中水分子，在风压作用下把干燥空气送到高温蒸汽管道中，经已打开风道阀门在散风口排出，进入除湿模式；

当光照传感器的光照强度值大于设定阈值时，将集热散热单元中的热水存入储热水箱中，关闭风道阀门，除湿蒸发单元中氧化铝颗粒开始蒸发水分，使产生的高温高湿蒸汽进入储热水箱中，进入储热模式；

当第一温度传感器的温度值小于预定值时，使储热水箱中热水进入集热散热单元，吸风机同时开启，进入散热模式。

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