CN114711063A - 一种温室光热水一体化调控装置、方法及温室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温室光热水一体化调控装置、方法及温室，调控装置包括设置在温室腔体顶部的遮阳凝水板，遮阳凝水板内设置有空腔，遮阳凝水板上还设置有均连通于空腔的进水口以及出水口，还包括供能系统以及散热装置，供能系统能够通过进水口向空腔内注入冷源，供能系统还能够将热源输送至散热装置，散热装置能够将热源的热量散发至温室内，且遮阳凝水板的表面温度低于温室内空气的露点温度时，空气中的水分会凝结在所述遮阳凝水板的表面，对该水分可进行回收利用，例如重新应用于温室植物的灌溉。本发明的调控装置可在对温室进行遮阳降温的同时实现对温室内水分的循环利用。

Description

一种温室光热水一体化调控装置、方法及温室

技术领域

本发明涉及温室技术领域，特别地，涉及一种温室光热水一体化调控装置、方法及温室。

背景技术

温室是我国设施农业的主要组成部分，在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。在保障蔬菜周年均衡供应、增加就业和促进增收方面发挥了巨大作用。

在我国一些地区，如新疆，白天具有充足的光照，非常适合瓜果类蔬菜的生长，且封闭的温室空间内温度快速上升，往往需要采取降温措施，但夜间温度急剧降低，往往需要额外加温。此外，温室内作物的耗水量极高，如采收期单株番茄的日耗水量达到了1.5L左右，每平米温室空间内的日耗水量超过了5L。这些水分多数通过植物的蒸腾作用和底面蒸发作用进入了空气中，使得温室内的湿度急剧增加。为了降低白天高温时段温室内的温度和湿度，目前都是采用外遮阳配合强制通风或自然通风的方法，使温室内外气体交换，从而排除温室内多余的水气和热量，如此造成了水资源的浪费；而在夜间低温时段，则需要通过加温措施防止温室内温度过低。

如果在这些地区利用温室开展农业种植，同时有效调节并利用进入温室的太阳能，并收集温室空间内的水分循环利用，则可以充分利用这些地区的光照资源生产高品质农产品。

发明内容

本发明的第一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种温室光热水一体化调控装置。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：

一种温室光热水一体化调控装置，包括设置在温室盖顶下方的遮阳凝水板，所述遮阳凝水板内设置有空腔，所述遮阳凝水板上还设置有均连通于所述空腔的进水口以及出水口，还包括供能系统以及散热装置，所述供能系统能够通过所述进水口向所述空腔内注入冷源，当所述遮阳凝水板的表面温度低于温室内空气的露点温度时，空气中的水分会凝结在所述遮阳凝水板的表面，所述空腔内的冷源经阳光加热后通过所述出水口返回所述供能系统，以将热量储存于所述供能系统，所述供能系统还能够将该部分热量输送至所述散热装置，所述散热装置能够将热量散发至温室内。

通过上述技术方案，在白天温室内的温度过高时，可控制供能系统通过进水口向空腔内注入冷源，冷源使得遮阳凝水板具有低温，从而可对整个温室进行降温，且冷源本身也具有一定的遮光效果，如此可避免出现阳光直射温室导致温室温度急剧升高的情况。此外，由于此时遮阳凝水板在冷源的作用下具有低温，如此温室内的空气温度则必然低于遮阳凝水板的温度，可以理解的是，当温室内高温、高湿度的空气接触遮阳凝水板时，空气会到达露点温度随后将水分凝结在遮阳凝水板的表面上，对该水分进行回收即可实现温室空间内水分的循环利用。

与现有技术相比，本调控装置有效结合了通过冷源对温室进行降温以及通过冷源对空气水分进行凝结的两个构思，从而实现了对温室光热水一体化的调控。

优选的，所述遮阳凝水板倾斜设置在温室腔体的顶部，且所述遮阳凝水板的底部设置有集水槽，所述集水槽用以承接凝结在所述遮阳凝水板底面上的水分。

通过上述技术方案，凝结在遮阳凝水板底面上的水分会沿着遮阳凝水板的倾斜角度流向集水槽一侧，集水槽对该水分进行承接与收纳，如此工作人员可较为便捷的从集水槽内取水并重新用于灌溉。且由于此时凝结的水分具有流动性，如此遮阳凝水板的底面能够更为快速的恢复待以凝结水分的状态，换句话说，遮阳凝水板对空气水分的凝结速率更高，温室内水循环利用的效果更佳。

优选的，所述遮阳凝水板的底面上设置有若干亲水凸起。

通过上述技术方案，亲水凸起具有亲水性，即空气内的水分更易凝结在亲水凸起的表面上，进而提高了遮阳凝水板对空气水分的凝结速率。

优选的，若干所述亲水凸起阵列排布在所述遮阳凝水板的底面上，且所述遮阳凝水板的底面位于每一相邻两列所述亲水凸起之间均开设有导流槽，所述导流槽通过连接槽与相邻两列的每一所述亲水凸起相互连通，所述连接槽向所述集水槽一侧倾斜设置，所述导流槽连通于所述集水槽。

通过上述技术方案，凝结在亲水凸起上的水分会在连接槽的引导下汇入导流槽内，而导流槽会将水分导流至集水槽内进行储存，从而便于工作人员的取水利用。此外，基于上述设置，亲水凸起也更易恢复待以凝结水分的状态，遮阳凝水板凝结空气水分的速率进一步提高。

优选的，所述空腔具有相对设置的制冷端与导热端，所述制冷端位于所述导热端的下方，且所述空腔的顶面与所述空腔的底面之间的距离自所述制冷端向所述导热端逐渐减小，所述进水口与所述制冷端相连通，所述出水口与所述导热端相连通。

通过上述技术方案，冷源注入空腔后具有不同的厚度，具体地说，制冷端一侧的冷源厚度会大于导热端一侧的冷源厚度。可以理解的是，此时遮阳凝水板靠近制冷端一侧的温度将低于靠近导热端一侧的温度，进而使得空气中的水分更易凝结在遮阳凝水板靠近制冷端一侧，如此在一定程度上提高了遮阳凝水板对水分的凝结速率。同时，由于冷源位于导热端一侧具有较小的厚度，如此阳光更易对该部分冷源进行加热，而加热后的冷源会通过出水口直接返回供能系统内进行储存，以便于在温室温度降低时为散热装置提供热源。显然，基于空腔的特殊构造，遮阳凝水板能够同时满足对空气中水分进行高效凝结以及对空腔内冷源进行快速加热的需求，进而使得调控装置对光热水一体化控制的效果得到提升。

优选的，所述供能系统包括热泵系统，所述热泵系统包括冷端、热端与热泵本体，所述冷端包括蒸发器以及冷水罐，所述蒸发器能够对所述冷水罐内的水进行制冷，所述进水口与所述出水口均通过管道连通于所述冷水罐，以使得所述空腔与所述冷水罐之间形成有可循环的冷源流路，所述热端包括冷凝器与热水罐，所述冷凝器能够对所述热水罐内的水进行制热，所述热水罐与所述散热装置之间通过管道连通形成有可循环的热源流路，所述热泵本体能够将所述冷端内储存的热量输送至所述热端。

通过上述技术方案，蒸发器使得冷水罐的水具有低温，而将冷水注入空腔内即可实现遮阳凝水板的使用功能，经过阳光加热的冷水则会通过出水口流入冷水罐内，并通过热泵本体可将冷水吸收自阳光的热量输送至热水罐内进行储存。且在温室温度降低时，该部分热量会经由热源流路向温室内散发，从而实现调控装置对温室的增温功能。

优选的，所述散热装置包括设置在温室内的散热管道，所述散热管道连通于所述热水罐。

通过上述技术方案，在温室温度降低时，供能系统可将热源输送至散热管道内，热源的热量会透过散热管道散发至温室内，从而提高温室内的空气温度。

优选的，所述进水口与所述冷水罐之间还连通设置有冷水调色装置，所述冷水调色装置能够向流经的冷水中注入不同颜色的颜料。

通过上述技术方案，冷水调色装置能够改变冷水的颜色，将具有颜色的冷水注入空腔内可改变温室整体的光环境，而选用不同颜色的冷水可满足不同植物的生长需求，从而提高温室的植物产量。

综上所述，本发明的调控装置包括以下至少一种有益技术效果：

1、在温室盖顶的下方设置遮阳凝水板，并通过供能系统向空腔内注入冷源，以实现对温室的遮阳降温功能；同时，温室内的水分会凝结在遮阳凝水板的表面，对该部分水分可进行回收利用，而空腔内经过阳光加热的冷源可通过冷源流路返回供能系统内进行热量的储存，以供散热装置对温室的增温所需；此外，在冷源流路中设置冷水调色装置，以改变冷源的透光率和热量吸收速率，并为温室内的植物提供更适合植物需求光质的光照环境。以上，体现了调控装置同时具备调光、集水与蓄热的多功能性。

2、空腔具有相对设置的制冷端与导热端，进而使得冷源流入空腔后能够同时满足遮阳凝水板冷凝水分的高效率与冷源吸收阳光热量的高效率。

本发明的第二个目的是提供温室光热水一体化调控方法。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：

一种温室光热水一体化调控方法，包括上述的温室光热水一体化调控装置，还包括以下步骤；

S1、在白天过于猛烈的阳光照射温室时，控制所述供能系统将冷源注入所述遮阳凝水板的所述空腔内，以降低进入温室的光照强度，期间，所述空腔内经过阳光照射加热的冷源返回所述供能系统内进行热量的储存，同时，温室内空气接触温度较低的所述遮阳凝水板会将水分凝结在所述遮阳凝水板的表面，对水分进行收集并重新应用于灌溉；

S2、在温室内的温度较低时，控制所述供能系统将储存的热量输送至所述散热装置，所述散热装置将热量散发至温室内部，以对温室进行增温。

通过上述技术方案，根据温室内不同的温度状态，切换调控装置不同的使用状态，从而实现了温室内光热水一体化的调控。经由本发明调控的温室能够在对温室温度进行调控的同时，实现温室内水分的循环利用，温室的使用可靠性更高。

本发明的第三个目的是提供一种温室。

本发明的第三个目的是通过以下技术方案来实现的：

一种温室，包括上述的温室光热水一体化调控装置。

通过上述技术方案，温室通过调控装置可实现光热水一体化的调控，并能够在对温室内温度进行调控的同时实现温室内水分的循环利用，温室的使用可靠性较高。

附图说明

图1为实施例一供能系统、遮阳凝水板以及散热装置的连接示意图；

图2为实施例一遮阳凝水板与温室的分布示意图；

图3为实施例一遮阳凝水板的结构示意图；

图4为实施例一遮阳凝水板的结构剖视示意图 。

附图标记：1、遮阳凝水板；2、空腔；3、进水口；4、出水口；5、供能系统；6、散热装置；7、集水槽；8、亲水凸起；9、导流槽；10、连接槽；11、制冷端；12、导热端；13、热泵系统；14、冷端；15、热端；16、蒸发器；17、冷水罐；18、冷凝器；19、热水罐；20、散热管道；21、冷水调色装置；22、温室；23、盖顶；24、集水管；25、调控装置；26、热泵本体；27、冷源流路；28、热源流路。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示。一种温室光热水一体化调控装置25，包括设置在温室22腔体顶部的遮阳凝水板1。

如图1至图4所示，具体地，遮阳凝水板1倾斜设置在温室22的腔体顶部，例如，温室22的顶部可构造有倾斜设置的盖顶23，遮阳凝水板1设置在盖顶23的下方。其中，遮阳凝水板1由高透光材料制成且内部开设有空腔2，遮阳凝水板1上还设置有均连通于空腔2的进水口3以及出水口4。而为了平衡温室22内的温度，调控装置25还包括供能系统5以及散热装置6，供能系统5能够向空腔2内注入冷源，以使得温室22的温度得到降低；供能系统5还能够向散热装置6输送热源，散热装置6则能够将热源的热量散发至温室22内部，进而使得温室22内的温度得到提升。

在白天阳光强烈、温室22需要降温时，可控制供能系统5向空腔2内注入冷源，充有冷源的遮阳凝水板1可在一定程度上对阳光进行隔绝，以降低照射在温室内植物上的光照强度，从而使得温室22在维持有较为适宜的光照环境的同时并降低内部的温度。值得一提的是，由于遮阳凝水板1在冷源的作用下具有较低的温度，如此当温室22内高温、高湿的空气触碰遮阳凝水板1时，空气中的水分会凝结在遮阳凝水板1的表面，对该水分进行回收则可实现对温室22内水分的循环利用。而经过阳光照射加温的冷源会通过出水口4返回供能系统5进行热量的储存，在温室22需要保温时，供能系统5能够将该部分热量输送至散热装置6以提供温室22的增温所需。

为了加强遮阳凝水板1对空气中水分的冷凝效果，遮阳凝水板1的底面上设置有若干亲水凸起8，亲水凸起8具有亲水性，如此使得水分能够更高效的凝结在亲水凸起8的表面上。而为了便于收集凝结的水分，遮阳凝水板1的底部设置有集水槽7，凝结的水分会在重力的作用下流入集水槽7内进行收纳，工作人员可较为便捷的对水分进行取用。更具体地，若干亲水凸起8阵列排布在遮阳凝水板1的底面上，遮阳凝水板1的底面位于每一相邻两列的亲水凸起8之间均开设有连通于集水槽7的导流槽9，导流槽9则通过连接槽10与相邻两列的每一亲水凸起8相连通，且导流槽9内涂覆有疏水性涂层。可以想象的是，当水分凝结在亲水凸起8上时，水分会通过连接槽10汇入导流槽9内，导流槽9会将水分引导至集水槽7内进行收纳，此时亲水凸起8更易恢复待以凝结水分的使用状态，从而使得遮阳凝水板1对水分的凝结效率得到提高。

此外，为了兼顾遮阳凝水板1冷凝水分的效率与冷源吸收阳光热量的效率，上述空腔2具有相对设置的制冷端11与导热端12，且空腔2的壁厚从制冷端11向导热端12一侧逐渐减小（即空腔2的顶面与空腔2的底面之间的距离自制冷端11向导热端12一侧逐渐减小）。更具体地，制冷端11位于遮阳凝水板1的底部，导热端12则位于遮阳凝水板1的顶部，上述进水口3与制冷端11相连通，而出水口4则与导热端12相连通。可以理解的是，当供能系统5将冷源通过进水口3注入空腔2时，冷源在空腔2内会具有不同的厚度，即制冷端11一侧的冷源厚度会大于导热端12一侧的冷源厚度，进而使得遮阳凝水板1在制冷端11一侧具有更低的温度，如此空气更易将水分凝结在与之相对的表面处。同时，阳光能够更为快速的对位于导热端12一侧的冷源进行加热，经过加热后的冷源可直接通过出水口4返回供能系统5进行热量的储存。显然，基于上述方案，遮阳凝水板1在具备对空气中水分进行高效凝结的同时还能够使得阳光对空腔2内冷源进行有效加热，调控装置25光热水一体化调控的效果更佳。

上述供能系统5包括热泵系统13，热泵系统13包括冷端14、热端15以及热泵本体26，其中冷端14包括蒸发器16以及冷水罐17，冷水罐17包覆蒸发器16，基于蒸发器16的使用特性，蒸发器16运作时可对冷水罐17内的水进行制冷；而热端15则包括冷凝器18与热水罐19，热水罐19包覆冷凝器18，基于冷凝器18的使用特性，冷凝器18运作时可对热水罐19内的水进行制热。可以理解的是，此时冷水罐17内的冷水即为遮阳凝水板1所需的冷源，而热水罐19内的热水则为散热装置6所需的热源。更具体地，上述进水口3与出水口4均通过管道连通于冷水罐17，进而使得空腔2与冷水罐17之间形成有可循环的冷源流路27，热水罐19与散热装置25则通过管道连通形成有可循环的热源流路28。空腔2内经过阳光加热的冷源通过出水口4与管道返回冷水罐17内，热泵本体26会将该部分热量输送至热水罐19进行热量的储存，以作为散热装置6的热量所需。

而上述散热装置6可以包括设置在温室22内的散热管道20，当温室需要增温时，可将热水罐19内的热水通过管道泵入散热管道20内，此时热水的热量可透过散热管道20进入温室22内部，从而实现散热装置6对温室22的增温功能。

其中，上述进水口3与冷水罐17之间还连通设置有冷水调色装置21，冷水调色装置21能够调配不同颜色的颜料，并将颜料注入流经的冷水中，从而改变冷水的颜色，而具有颜色的冷水注入空腔2时能够改变温室22整体的光环境，以此为温室22内的植物提供了更适合植物需求光质的光照环境，从而提高温室22植物的产量。此外，通过调控注入冷水中颜料的浓度，还可以改变冷水的透光率和热量吸收速率，从而进一步协同调控温室22内的光照和温度。

且上述集水槽7上设置有连通于内部的集水管24，如此集水槽7内收纳的水分可直接通过集水管24输送至地面进行循环利用，调控装置25的使用便捷性较高。

实施例二：

一种温室光热水一体化调控方法，包括实施例一中的温室光热水一体化调控装置，还包括如下步骤：

S1、在白天过于猛烈的阳光照射温室时，控制所述供能系统将冷源注入所述遮阳凝水板的所述空腔内，以降低进入温室的光照强度，期间，所述空腔内经过阳光照射加热的冷源返回所述供能系统内进行热量的储存，同时，温室内空气接触温度较低的所述遮阳凝水板会将水分凝结在所述遮阳凝水板的表面，对水分进行收集并重新应用于灌溉；

S2、在温室内的温度较低时，控制所述供能系统将储存的热量输送至所述散热装置，所述散热装置将热量散发至温室内部，以对温室进行增温。

通过本实施例中的调控方法，可根据温室内不同的温度状态，切换调控装置不同的使用状态，从而实现了温室内光热水一体化的调控。且经由本实施例调控的温室能够在对温室温度进行调控的同时，实现温室内水分的循环利用，温室的使用可靠性更高。

实施例三：

一种温室，包括实施例一中的温室光热水一体化调控装置。

本实施例的温室通过调控装置可实现光热水一体化的调控，并能够在对温室内温度进行调控的同时实现温室内水分的循环利用，温室的使用可靠性较高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：包括设置在温室盖顶下方的遮阳凝水板(1)，所述遮阳凝水板(1)内设置有空腔(2)，所述遮阳凝水板(1)上还设置有均连通于所述空腔(2)的进水口(3)以及出水口(4)，还包括供能系统(5)以及散热装置(6)，所述供能系统(5)能够通过所述进水口(3)向所述空腔(2)内注入冷源，当所述遮阳凝水板(1)的表面温度低于温室内空气的露点温度时，空气中的水分会凝结在所述遮阳凝水板(1)的表面，所述空腔(2)内的冷源经阳光加热后通过所述出水口(4)返回所述供能系统(5)，以将热量储存于所述供能系统(5)，所述供能系统(5)还能够将该部分热量输送至所述散热装置(6)，所述散热装置(6)能够将热量散发至温室内。

2.根据权利要求1所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：所述遮阳凝水板(1)倾斜设置在温室腔体的顶部，且所述遮阳凝水板(1)的底部设置有集水槽(7)，所述集水槽(7)用以承接凝结在所述遮阳凝水板(1)底面上的水分。

3.根据权利要求2所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：所述遮阳凝水板(1)的底面上设置有若干亲水凸起(8)。

4.根据权利要求3所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：若干所述亲水凸起(8)阵列排布在所述遮阳凝水板(1)的底面上，且所述遮阳凝水板(1)的底面位于每一相邻两列所述亲水凸起(8)之间均开设有导流槽(9)，所述导流槽(9)通过连接槽(10)与相邻两列的每一所述亲水凸起(8)相互连通，所述连接槽(10)向所述集水槽(7)一侧倾斜设置，所述导流槽(9)连通于所述集水槽(7)。

5.根据权利要求2所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：所述空腔(2)具有相对设置的制冷端(11)与导热端(12)，所述制冷端(11)位于所述导热端(12)的下方，且所述空腔(2)的顶面与所述空腔(2)的底面之间的距离自所述制冷端(11)向所述导热端(12)逐渐减小，所述进水口(3)与所述制冷端(11)相连通，所述出水口(4)与所述导热端(12)相连通。

6.根据权利要求1所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：所述供能系统(5)包括热泵系统(13)，所述热泵系统(13)包括冷端(14)、热端(15)与热泵本体(26)，所述冷端(14)包括蒸发器(16)以及冷水罐(17)，所述蒸发器(16)能够对所述冷水罐(17)内的水进行制冷，所述进水口(3)与所述出水口(4)均通过管道连通于所述冷水罐(17)，以使得所述空腔(2)与所述冷水罐(17)之间形成有可循环的冷源流路(27)，所述热端(15)包括冷凝器(18)与热水罐(19)，所述冷凝器(18)能够对所述热水罐(19)内的水进行制热，所述热水罐(19)与所述散热装置(6)之间通过管道连通形成有可循环的热源流路(28)，所述热泵本体(26)能够将所述冷端内(14)储存的热量输送至所述热端(15)。

7.根据权利要求6所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：所述散热装置(6)包括设置在温室内的散热管道(20)，所述散热管道(20)连通于所述热水罐(19)。

8.根据权利要求6所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：所述进水口(3)与所述冷水罐(17)之间还连通设置有冷水调色装置(21)，所述冷水调色装置(21)能够向流经的冷水中注入不同颜色的颜料。

9.一种温室光热水一体化调控方法，采用根据权利要求1至8任一项所述的一种温室光热水一体化调控装置，其特征是：包括以下步骤，

S1、在白天过于猛烈的阳光照射温室时，控制所述供能系统(5)将冷源注入所述遮阳凝水板(1)的所述空腔(2)内，以降低进入温室的光照强度，期间，所述空腔(2)内经过阳光照射加热的冷源返回所述供能系统(5)内进行热量的储存，同时，温室内空气接触温度较低的所述遮阳凝水板(1)会将水分凝结在所述遮阳凝水板(1)的表面，对水分进行收集并重新应用于灌溉；

S2、在温室内的温度较低时，控制所述供能系统(5)将储存的热量输送至所述散热装置(6)，所述散热装置(6)将热量散发至温室内部，以对温室进行增温。

10.一种温室，包括：根据权利要求1至8任一项所述的一种温室光热水一体化调控装置。

Images