CN115004990A - 一种樱桃种植温度监测联控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种樱桃种植温度监测联控系统，包括：大棚；地源换热系统，从浅层土壤带走冷量或热量，并在所述大棚内释放冷量或热量；沼气池系统；燃气加热系统，能够燃烧所述沼气池系统产生的沼气，为所述地源换热系统提供热量；空气源冷热调节系统，能够制冷或制热，为所述地源换热系统提供冷量或热量。本发明解决了现有樱桃大棚只能充分利用阳光提升大棚内的温度，却不能降温，不利于樱桃休眠，不能灵活调控大棚内的温度，实用性差的问题。

Description

一种樱桃种植温度监测联控系统

技术领域

本发明属于樱桃种植领域，特别涉及一种樱桃种植温度监测联控系统。

背景技术

樱桃是一种深受人们喜爱的水果。樱桃可以制作成樱桃酱、樱桃汁、樱桃罐头和果脯、露酒等。但是，由于樱桃种植过程中对环境要求高，容易受到环境的影响，因此现有的樱桃种植方式产量较低，无法满足人们的日常需求。

我国发明专利CN202011337419.8，公开了一种高产樱桃种植大棚，第一储能层和第二储能层可以接受阳光照射，其表面可以具有黑色吸热层，因此更利于吸收热量，且可以储存热量。当气流从顶棚流向向阳棚时，在向阳棚内的向阳棚和第一斜板之间，以及第一斜板和第二斜板之间流动时，可以进一步接受光照，从而具有给气流加热的作用。第一风道和第二风道折叠设置的方式增加了空气流动的路径，也就增加了给气流加热的路径，从而可以保证气流温度达到需要的温度，进而确保樱桃在适宜的温度下生长，从而提高产量。然而该大棚只能充分利用阳光提升大棚内的温度，却不能降温，不利于樱桃休眠，不能灵活调控大棚内的温度，实用性差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有樱桃大棚只能充分利用阳光提升大棚内的温度，却不能降温，不利于樱桃休眠，不能灵活调控大棚内的温度，实用性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种樱桃种植温度监测联控系统，包括：

大棚；

地源换热系统，从浅层土壤带走冷量或热量，并在所述大棚内释放冷量或热量；

沼气池系统；

燃气加热系统，能够燃烧所述沼气池系统产生的沼气，为所述地源换热系统提供热量；

空气源冷热调节系统，能够制冷或制热，为所述地源换热系统提供冷量或热量。

所述地源换热系统包括：

地下换热管网，设置于浅层土壤中；

第一截止阀，设置于所述地下换热管网出口端的下游；

第二截止阀，下游连接有

第一变频循环泵，所述第二截止阀和所述第一变频循环泵串联后与所述第一截止阀并联；所述第一变频循环泵和所述第一截止阀的下游交汇后连接有

换热母管，所述换热母管用于与所述燃气加热系统和所述空气源冷热调节系统换热；

第三截止阀，连接于所述换热母管的下游；

换热风道，连接于所述第三截止阀的下游，与所述第三截止阀组成第一换热支路；

第一调节阀，连接于所述换热母管的下游；

大棚土壤换热管网，连接于所述第一调节阀的下游，与所述第一调节阀组成第二换热支路；所述第一换热支路与所述第二换热支路并联后交汇，并连接有

第四截止阀，下游与所述地下换热管网的入口连接；

风机，出口与所述换热风道连接；

所述沼气池系统包括：

沼气池换热管网，分布于沼气池内；所述沼气池换热管网的入口和出口分别连接于所述地源换热系统的所述第四截止阀的上游和下游；

第二调节阀，设置于所述沼气池换热管网的入口管线上。

采用上述技术方案，利用地源冷量和热量调控大棚温度，节约能耗；既可提供热量，又能提供冷量，既能调节气温，又能调节土壤温度，为樱桃创造适宜环境，既可促进生长，又可促进根系休眠；根据樱桃生物学特性，精准控制土壤及空气温度，在头年八月底提前让果树进入休眠期，后期人工升温，可将樱桃采收期提前至春节前后，大幅度提高农户种植大樱桃的经济效益；利用载冷剂回流的热量，促进沼气的生产，并利用沼气为系统补充热量，能源利用充分；利用载冷剂间接输送冷量或热量，温和调节，不至冻伤或热伤樱桃。

进一步，所述地源换热系统采用乙二醇作为换热介质。

进一步，所述大棚包括：

一层双向透光膜；

一层单向透光隔热膜，所述单向透光隔热膜可以卷收起来。

采用上述技术方案，单向透光隔热膜可以极大增强大棚内的光照水平，配合铺设反光膜能够产生不同方向的光照，有助于樱桃成熟；两层膜，加上两层膜之间夹有一层空气，能够起到很好的隔热效果，减少大棚内冷量或热量的流失，节约能源。

进一步，所述燃气加热系统包括：

燃气加热器，用于加热所述燃气加热系统内的水；

第二变频循环泵，连接于所述燃气加热器的出水口；

第一换热盘管，连接于所述第二变频循环泵的下游；所述第一换热盘管盘旋于所述地源换热系统的所述换热母管上，用于加热所述换热母管；所述第一换热盘管的下游与所述燃气加热器的进水口连接。

进一步，所述空气源冷热调节系统包括：

压缩机；

外机换热器，连接于所述压缩机的下游；

膨胀阀，连接于所述外机换热器的下游；

第二换热盘管，连接于所述膨胀阀的下游；所述第二换热盘管盘旋于所述地源换热系统的所述换热母管上，用于与所述换热母管交换冷量或热量；所述第二换热盘管的下游连接于所述压缩机的入口。

进一步，所述风机为变频风机。

进一步，所述大棚内侧、所述大棚外侧、所述大棚土壤内、沼气池内侧和浅层土壤内均设置有温度传感器。

附图说明

图1为本发明实施例一种樱桃种植温度监测联控系统的示意图。

图中：100-大棚、101-双向透光膜、102-单向透光隔热膜、200-地源换热系统、201-地下换热管网、202-第一截止阀、203-第二截止阀、204-第一变频循环泵、205-换热母管、206-第三截止阀、207-换热风道、208-第一调节阀、209-大棚土壤换热管网、210-第四截止阀、211-风机、300-沼气池系统、301-沼气池换热管网、302-第二调节阀、400-燃气加热系统、401-燃气加热器、402-第二变频循环泵、403-第一换热盘管、500-空气源冷热调节系统、501-压缩机、502-外机换热器、503-膨胀阀、504-第二换热盘管。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

参照图1，本发明实施例公开了一种樱桃种植温度监测联控系统，包括大棚100、地源换热系统200、沼气池系统300、燃气加热系统400、空气源冷热调节系统500。大棚100包括一层双向透光膜101和一层单向透光隔热膜102，其中单向透光隔热膜102只允许光线从外部进入，内部的光线则大部分被反射回去，单向透光隔热膜102可以卷收起来；地源换热系统200用于浅层土壤和大棚100之间换热；地源换热系统200还用于为沼气池加热，沼气池产生的沼气供燃气加热系统400燃烧，从而为地源换热系统200提供热量；空气源冷热调节系统500用于为地源换热系统200提供热量或冷量。

地源换热系统200包括地下换热管网201，地下换热管网201的出口端并联有第一截止阀202和第二截止阀203，其中第二截止阀203的下游连接有第一变频循环泵204。第一变频循环泵204和第一截止阀202的下游交汇，并连接有换热母管205，换热母管205的下游分为两条支路，其中一条支路依次经过第三截止阀206和换热风道207，另一条支路依次经过第一调节阀208和大棚土壤换热管网209，之后两条支路重新交汇，经第四截止阀210后回到地下换热管网201的入口，形成闭合回路。换热风道207旁设置有风机211，风机211出风口连接换热风道207，优选的，采用变频风机211，通过控制变频风机211的功率，调整风量大小，进而调节换热风道207的换热效率。通过控制第一调节阀208的开度，调整大棚土壤换热管网209中换热介质的流量，从而调节大棚100土壤温度。通过调整第一变频循环泵204的功率，调节地源换热系统200的整体换热效率。优选的，地源换热系统200采用乙二醇作为换热介质，相比于常用的换热介质冷冻盐水，乙二醇对金属的腐蚀性低，载热或载冷量大，并且冷热媒为同一介质，简化系统。

沼气池系统300包括分布在沼气池内的沼气池换热管网301，沼气池换热管网301的入口和出口分别连通于地源换热系统200的第四截止阀210的上游和下游，其中入口管线上还设置有第二调节阀302，用于调整沼气池换热管网301内换热介质的流量。沼气池产生的沼气可用于日常生活用气，也可以为燃气加热系统400供气。

燃气加热系统400包括燃气加热器401，燃气加热器401对系统内的水进行加热。燃气加热器401的出水口连接有第二变频循环泵402，第二变频循环泵402的下游连接有第一换热盘管403，第一换热盘管403盘旋于地源换热系统200的换热母管205上，对换热母管205进行加热。第一换热盘管403的出口与燃气加热器401的进水口相连，形成闭合回路。通过控制第二变频循环泵402的功率，调节燃气加热系统400的加热功率。

空气源冷热调节系统500为闭环系统，依次包括压缩机501、外机换热器502、膨胀阀503、第二换热盘管504。第二换热盘管504盘旋于地源换热系统200的换热母管205上，与换热母管205进行热交换。空气源冷热调节系统500原理与空调相同，能够提供冷量或热量。

进一步，樱桃种植温度监测联控系统还包括温度监测系统，在大棚100内侧、大棚100外侧、大棚100土壤内、沼气池内侧、浅层土壤内均设置有温度传感器，监测大棚100生态温度变化、沼气池温度以及外界温度，从采取最优供暖或制冷方案。

本发明的原理如下：

伴随着季节的变化，浅层土壤的温度波动相比于气温波动，幅度极其有限，利用浅层土壤温度波动不大的特性，将其作为夏季的冷源，冬季的热源。地源换热系统200以乙二醇等载冷剂作为媒介，将浅层土壤的冷量或热量运送至大棚100内，风机211将冷量或热量吹进大棚100的空气中，大棚土壤换热管网209将冷量或热量带到大棚100土壤中，作用于根部。在气温较低时，浅层土壤作为热源，此时利用热流自身的上升力，打开第一截止阀202，关闭第二截止阀203，地源换热系统200即可形成自循环。当需要提高换热量或者浅层土壤作为冷源时，关闭第一截止阀202，打开第二截止阀203，启动第一变频循环泵204，从而加速媒介循环。控制第一变频循环泵204的功率，即可控制地源换热系统200的整体换热量；控制变频风机211的功率，即可调节大棚100内气体的温度；控制第一调节阀208的开度，即可调节大棚100土壤的温度。

当浅层土壤的冷量或热量无法满足大棚100需求时，可以启动燃气加热系统400为地源换热系统200提供热量，也可以启动空气源冷热调节系统500为地源换热系统200提供冷量或热量。燃气加热系统400和空气源冷热调节系统500中流动的介质温度过高或过低，若直接作用于大棚100，会对大棚100生态产生冲击，不利于樱桃生长。通过乙二醇载冷剂将冷量或热量间接输送到大棚100中，对大棚100生态产生温和的影响，有益于樱桃生长。控制燃气加热器401或压缩机501的功率，即可控制输出的冷量或热量。

在冬季，地源换热系统200要为大棚100输送热量，大棚100温度显著高于外界温度，此时从大棚100出来的载冷剂的温度依然明显高于外界气温；而在夏季，地源换热系统200要为大棚100输送冷量，由于大棚100直接受阳光照射，其内温度通常要高于阴暗的沼气池低，因此，多数情况下，地源换热系统200中从大棚100回流至浅层土壤的介质的温度要高于沼气池内的温度，因此可以关闭第四截止阀210，打开第二调节阀302，让介质流经沼气池，为沼气池加热，加速沼气的产生。控制第二调节阀302的开度，即可调节沼气池内的温度。

在放下大棚100的单向透光隔热膜102时，光线既要穿过双向透光膜101，还要穿过单向透光隔热膜102，会有一定的衰减，但单向透光隔热膜102可以将大部分光留在大棚100内，此时如果再在大棚100内铺设反光膜，可以极大增强大棚100内的光照水平，同时也能够产生不同方向的光照，有助于樱桃成熟。另一方面，两层膜，加上两层膜之间夹有一层空气，能够起到很好的隔热效果，减少大棚100内冷量或热量的流失，节约能源。在需要借助外界空气温度调节大棚100温度时，收起单向透光隔热膜102即可。

上仅对本发明的较佳实施例进行了详细叙述，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种樱桃种植温度监测联控系统，包括大棚，其特征在于，还包括：

地源换热系统；

沼气池系统；

燃气加热系统；

空气源冷热调节系；

所述地源换热系统包括：

地下换热管网，设置于浅层土壤中；

第一截止阀，设置于所述地下换热管网出口端的下游；

第二截止阀，下游连接有

第一变频循环泵，所述第二截止阀和所述第一变频循环泵串联后与所述第一截止阀并联；所述第一变频循环泵和所述第一截止阀的下游交汇后连接有

换热母管，所述换热母管用于与所述燃气加热系统和所述空气源冷热调节系统换热；

第三截止阀，连接于所述换热母管的下游；

换热风道，连接于所述第三截止阀的下游，与所述第三截止阀组成第一换热支路；

第一调节阀，连接于所述换热母管的下游；

大棚土壤换热管网，连接于所述第一调节阀的下游，与所述第一调节阀组成第二换热支路；所述第一换热支路与所述第二换热支路并联后交汇，并连接有

第四截止阀，下游与所述地下换热管网的入口连接；

风机，出口与所述换热风道连接；

所述沼气池系统包括：

沼气池换热管网，分布于沼气池内；所述沼气池换热管网的入口和出口分别连接于所述地源换热系统的所述第四截止阀的上游和下游；

第二调节阀，设置于所述沼气池换热管网的入口管线上。

2.根据权利要求1所述的樱桃种植温度监测联控系统，其特征在于，所述地源换热系统采用乙二醇作为换热介质。

3.根据权利要求1所述的樱桃种植温度监测联控系统，其特征在于，所述大棚包括：

一层双向透光膜；

一层单向透光隔热膜，所述单向透光隔热膜可以卷收起来。

4.根据权利要求1所述的樱桃种植温度监测联控系统，其特征在于，所述燃气加热系统包括：

燃气加热器，用于加热所述燃气加热系统内的水；

第二变频循环泵，连接于所述燃气加热器的出水口；

第一换热盘管，连接于所述第二变频循环泵的下游；所述第一换热盘管盘旋于所述地源换热系统的所述换热母管上，用于加热所述换热母管；所述第一换热盘管的下游与所述燃气加热器的进水口连接。

5.根据权利要求1所述的樱桃种植温度监测联控系统，其特征在于，所述空气源冷热调节系统包括：

压缩机；

外机换热器，连接于所述压缩机的下游；

膨胀阀，连接于所述外机换热器的下游；

第二换热盘管，连接于所述膨胀阀的下游；所述第二换热盘管盘旋于所述地源换热系统的所述换热母管上，用于与所述换热母管交换冷量或热量；所述第二换热盘管的下游连接于所述压缩机的入口。

6.根据权利要求1所述的樱桃种植温度监测联控系统，其特征在于，所述风机为变频风机。

7.根据权利要求1所述的樱桃种植温度监测联控系统，其特征在于，所述大棚内侧、所述大棚外侧、所述大棚土壤内、沼气池内侧和浅层土壤内均设置有温度传感器。

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