CN116724791A - 一种智能控温育苗温室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能控温育苗温室，由主体结构、降温系统、增温系统、地下蓄水池、控制系统组成。本发明的智能控温育苗温室，不仅有降温系统，还有增温系统，当室内温度高于设定温度时，控制系统启动喷淋漫流降温装置和可伸缩风筒外排风降温装置，两者协同作用，迅速降低室内温度；当室内温度低于设定温度，启动增温系统，提高室内温度。本发明的智能控温育苗温室，不仅可以快速有效降温，同时也能增温，炎热夏季和寒冷冬季均可使用。本发明充分考虑农作物幼苗株形矮小、高度密集便于全封闭的产业特点，利用水吸热‑蓄热‑放热和便于循环流动使用特性，实现了育苗温室节能、省工和智能化管理，对农作物育苗的安全高效有重要科学意义和实践价值。

Description

一种智能控温育苗温室

技术领域

本发明属于育苗技术领域，特别涉及一种智能控温育苗温室。

背景技术

“苗好三成收”，育苗是农作物栽培重要环节。为了将田间种植期或产品器官形成期安排在温、光、热等气候条件最适宜的春季和秋季，育苗通常在寒冷冬季、炎热夏季进行，因此，必须采用连栋温室、日光温室、塑料拱棚等保温、防寒、避风、保湿保护性设施。目前，由于缺乏育苗专用温室，常采用与栽培相同的保护性设施，造成加温降温能耗高、管理用工多、病虫害防控难、育苗安全性差等严重问题(田雅楠，曹彩红，赵立群，张松阳，王忠义，曹玲玲.北京地区日光温室番茄夏季育苗"一控、三防"技术[J].长江蔬菜，2023(8)：7-9.DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2023.08.003.；陆岱鹏，张端喜，徐华晨，陶建平，陈凯，唐玉新.设施蔬菜穴盘育苗环境管理技术规范[J].上海农业学报，2019，35(6)：118-122.DOI:10.15955/j.issn1000-3924.2019.06.21.)。

中国专利“自雨式钢架塑料大棚降温系统”(ZL201520578345.5)公开了在大棚顶部设置自雨管、控制器和温度计，当遇到高温时，温度测得高温信号传给控制器，控制器发生电信号，开动水泵，自雨管上的喷淋孔喷水形成水幕，起到自动控制大棚内温度的效果。中国专利“塑料大棚夏季育苗自动化降温装置”公开了在棚架顶部排布连接带喷水孔的喷水管，喷水管通过输水管连接水泵，温控仪和温度探头组成温控器连接水泵……棚架顶部开排气孔。上述两个专利，均比较简单，且解决了夏季大棚降温，在冬季的白天，大棚内温度同样可以达到40℃，晚间由于气温较低，大棚温度又降至10℃以下，骤升骤降的温度，对育苗蔬菜的生长非常不利。

发明内容

针对上述育苗设施存在的加温降温能耗高、管理用工多、病虫害防控难、育苗安全性差等严重问题，本发明提出一种智能控温育苗温室，利用水吸热-蓄热-放热和便于循环流动使用的特性，实现了育苗温室节能、省工和智能化管理，对农作物育苗安全高效有重要科学意义和实践价值。

一种智能控温育苗温室，主要由主体结构、降温系统、增温系统、蓄水池和控制系统组成；

所述主体结构为封闭型结构，包括地下基础、四周墙裙、两侧墙和全封闭圆拱形钢架，所述圆拱形钢架上固定有透明塑料薄膜形成圆拱形采光面；所述两侧墙位于温室长度方向两端，并设置有出入门和湿帘；

所述降温系统包括喷淋漫流降温装置和可伸缩风筒外排风降温装置，所述喷淋漫流降温装置由固定于圆拱形采光面脊部外侧的耐高压输水管、高压喷嘴、和位于圆拱形采光面基部的喷淋漫流水收集槽组成，所述耐高压输水管沿温室长度方向延伸，所述高压喷嘴与耐高压输水管连通，且间隔排列，所述高压喷嘴通过带高压水泵的供水管与蓄水池连通，所述喷淋漫流水收集槽通过回水管与蓄水池连接；所述可伸缩风筒外排风降温装置间隔固定排列在耐高压输水管的两侧。所述可伸缩风筒外排风降温装置由底座、排风机、透明塑料风筒组成，其中底座与圆拱形钢架结构固定连接，排风机固定在底座上，塑料风筒与排风机连接并向外伸出；

所述增温系统包括位于苗床下部的循环增温管路和保温被，所述循环增温管路的进水端通过循环水泵与蓄水池连接，循环管路出水端位于蓄水池上方；所述保温被覆盖于圆拱形采光面上，所述保温被连接有卷帘机。

所述控制系统包括位于温室内的热敏传感器和PLC控制元器件，所述PLC控制元器件与降温系统和增温系统电连接。热敏传感器将探测到的室内温度传输到PLC控制元器件，进而发出增温或降温指令，启动或关闭增温或降温系统。

所述高压水泵和循环水泵为同一个潜水泵，所述潜水泵连接于伸入蓄水池的主管路一端，主管路另一端与增温循环管路连通，所述耐高压输水管通过供水管与主管路另一端连通；所述供水管和增温循环管路上有电磁阀。蓄水池和水泵可以设计为降温系统和增温系统共用。降温时，可以输出高压水，供喷淋漫流降温；降温时，可以输出温水，通过循环管路为温室增温。

所述主管路和回水管上连接有过滤装置。

所述喷淋漫流水收集槽呈U型，安装在温室墙裙上部、圆拱形钢架基部外侧。

所述温室基础由砖砌或混凝土浇铸而成，上面有预埋件，预埋件与圆拱形钢架基部焊接或通过固定件固定。

所述蓄水池为地下式，位于温室内部长度方向一侧，所述蓄水池连接有加温装置和降温装置。蓄水池中的水，可以通过昼间温室采光面漫流吸热加温，还可以通过圆拱形采光面自然加热，也可以通过辅助装置加温和降温。

所述两侧墙采用隔热彩钢板或砖砌而成。

本发明的智能控温育苗温室，不仅有降温系统，还有增温系统，当昼间外界太阳辐射强，控制系统热敏传感器探测到室内温度高于设定温度，启动喷淋漫流降温装置和可伸缩风筒外排风降温装置。蓄水池中冷水在水泵作用下，经主管路、耐高压水管从高压喷嘴喷出，从温室脊部向两侧漫流到塑料薄膜采光面，形成水膜，反射太阳辐射，吸收辐射热量，之后，经收集槽和回水管回流至蓄水池。外排风装置将室内热空气向外排出，并通过负压作用自动将室外空气经侧墙湿帘降温后进入室内，形成冷热空气交换。喷淋漫流降温装置和可伸缩风筒外排风降温装置协同作用，迅速降低室内温度。当控制系统热敏传感器探测到室内温度低于设定温度，启动增温系统，蓄水池中增温后的水在水泵作用下进入安装于苗床底部的循环管路，散发热量，提高苗床和室内温度。夜间还可以启动卷帘机放下保温被，覆盖保温。本发明的智能控温育苗温室，不仅可以快速有效降温，同时也能升温，不仅炎热夏季可以使用，寒冷冬季也能够使用。

本发明的主体结构包括地下基础、四周墙裙、两侧墙和全封闭圆拱形钢架，基础可由砖砌或混凝土浇铸而成，上面有预埋件，预埋件与拱架基部焊接或组装，用于固定拱架；圆拱形采光面由圆拱形金属拱架以及覆盖物组成，覆盖物包括透明塑料薄膜和保温被，透明塑料薄膜通过压膜线和拱架基部卡槽、卡簧固定在拱架上面，保温被通过卷帘机覆盖在透明塑料薄膜外面；温室两个侧墙采用隔热彩钢板或砖砌而成，并设置有出入门和湿帘。保温被适于冬季夜间保温，湿帘可以辅助降温。

本发明提出的一种智能控温育苗温室，特点是：(1)主体为全封闭圆拱形钢架结构，包括基础、四周墙裙、圆拱形采光面和两个侧墙，与现有日光温室相比增加了采光面，改善了温室内部太阳光入射量和均匀度，并有利于提高冬季室内温度，全封闭有利于防止病原菌和害虫进入室内；(2)圆拱形采光面由圆拱形金属拱架以及上面覆盖物组成，覆盖物包括透明塑料薄膜和保温被；(3)圆拱形采光面脊部外侧设有喷淋漫流装置和可伸缩风筒风筒外排风装置，当夏季或昼间外界太阳辐射强、室内温度高于设定温度，喷淋漫流装置和外排风装置启动，喷淋水漫流到整个塑料薄膜采光面，形成水膜，反射和吸收太阳辐射，外排风装置将室内热空气向外排出，喷淋漫流装置和外排风装置协同降低室内温度，省去传统育苗设施顶部和侧部放风降温、外遮阳覆盖降温等，管理更加简单、省工，且实现智能化控制，降温效果更好；(4)温室内部设有水循环增温系统，是一与蓄水池连接的循环管路，当冬季或夜间室内温度低于设定温度，蓄水池中昼间采光面漫流吸热增温的水或经加温装置加温后的水，在水泵作用下，流经安装于苗床下循环管路，释放热量，提高苗床和室内温度，省去传统温室燃煤、燃油或电加温，节约能耗，并智能控制，减少加热用工。

本发明装置适用于蔬菜、花卉、烟草、中药材、林木、玉米、棉花等各种农作物育苗。本发明充分考虑农作物幼苗株形矮小、高度密集便于全封闭的产业特点，利用水吸热-蓄热-放热和便于循环流动使用特性，实现了育苗温室节能、省工和智能化管理，对农作物育苗安全高效有重要科学意义和实践价值。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1为本发明立体示意图，

图2为本发明的剖面示意图，

图3为本发明的水循环原理图，

图中各标号列示如下：1-基础，2-墙裙，3-圆拱形钢架，4-塑料薄膜，5-外排风降温装置，6-输水管，7-喷嘴，8-水收集槽，9-回水管，10-供水管，11-潜水泵，12-电磁阀，13-过滤装置，14-循环管路，15-蓄水池，16-苗床，17-门，18-湿帘，19-侧墙，20-主管路。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种智能控温育苗温室，温室主要由主体结构、降温系统、增温系统、蓄水池15和控制系统组成。

所述主体结构包括地下基础1、四周墙裙2、两侧墙19和全封闭圆拱形钢架3，所述圆拱形钢架3上固定有透明塑料薄膜4，形成圆拱形采光面。

圆拱形钢架3，东西向，南北延长，长度40m，内跨12m，脊高1.8m，肩高1.2m。基础1是混凝土浇铸圈梁结构，高度40cm，宽度24cm，上部中线1.5m等间距安装预埋件。圆拱形钢架的拱架采用管径28mm、壁厚2mm内外热镀锌钢管，基部与基础1预埋件套管固定，拱间距1.5m，脊部和肩部设置3道管径20mm、壁厚2mm内外热镀锌钢管作横拉杆。拱架和拉杆十字铰接。拱架上面覆盖0.15mm厚聚乙烯塑料薄膜4和0.5cm厚轻质保温被(未示出)。

温室内部下挖30cm，内跨12m，用砖砌成墙裙2，位于基础1上方。墙裙2上方，圆拱形钢架3基部外侧安装宽10cm、深10cm的U型喷淋漫流水收集槽8。

南北两个侧墙19采用20cm厚隔热彩钢板，每面墙体安设高1m、宽8m湿帘18作为辅助降温系统，其中侧墙上还开有门17，方便进出操作。

蓄水池15呈长方体，建于温室内部地下，砖砌而成，长5m，宽1.5m，深1.5m，内部防渗处理，上沿高出室内地面10cm，上加盖板。潜水泵11置于蓄水池15底部。

所述降温系统位于圆拱形采光面脊部外侧，所述降温系统包括喷淋漫流降温装置和可伸缩风筒外排风降温装置5。

所述喷淋漫流降温装置由固定于圆拱形采光面脊部外侧的耐高压输水管6、高压喷嘴7、和位于圆拱形采光面底部的喷淋漫流水收集槽8组成，所述耐高压输水管6沿温室长度方向延伸，所述高压喷嘴7与高压输水管6连通，且间隔排列，所述高压喷嘴7通过带潜水泵11和供水管10与蓄水池15连通，所述喷淋漫流水收集槽8通过回水管9与蓄水池15连接。

所述可伸缩风筒外排风降温装置5间隔排列在高压输水管6的两侧。可伸缩风筒外排风降温装置为市售产品。所述可伸缩风筒外排风降温装置由底座、排风机、透明塑料风筒组成，其中底座与圆拱形钢架结构固定连接，排风机固定在底座上，排风机安装在温室内部脊线两侧，外侧与0.15mm厚软质塑料筒紧密连接，塑料风筒与排风机连接并向外伸出。

所述增温系统包括位于苗床16下部的增温循环管路14和位于圆拱形采光面的保温被(未示出)，循环管路14是3cm内外热镀锌钢管，“回”形状置于苗床底部。

所述增温循环管路14的进口端通过潜水泵11与蓄水池15连接，

所述潜水泵11连接于伸入蓄水池15的主管路20一端，主管路20另一端与增温循环管路14的进口端连通，循环管路14出水端置于位于蓄水池15上方。同时主管路20另一端采用一个三通管通过供水管10与所述耐高压输水管6连通；所述供水管10和增温循环管路14上有电磁阀12，控制循环水进入增温系统还是降温系统。

在主管路20和回水管9均连接有过滤装置13，防止潜水泵11和管路的堵塞。

所述控制系统包括安装于温室内的热敏传感器和PLC控制元器件，热敏传感器将探测到的室内温度，传输到PLC控制元器件，进而发出增温或降温指令，启动或关闭降温或增温系统。比如PLC控制元器件控制降温系统的潜水泵11，供水管10上的电磁阀12，开启喷淋；控制可伸缩风筒外排风降温装置等。

控制系统为常规的自动控制系统，图中未视示。采用本发明的控制系统，增温和降温系统均可自动控制，减少劳力。

图3为本发明的水循环原理图，蓄水池中的冷水，经由喷淋漫流降温装置后，吸收热量，再回流到蓄水池中变成温水，温水经苗床下部增温装置即增温循环管路后，放出热量，给苗床或温室增温，再返回到蓄水池中，实现吸热-蓄热-放热的水循环，充分利用自然热源，实现了育苗温室节能降耗管理。

实施例1

2022年夏季，6月15日～7月20日，在中国农业科学院蔬菜花卉研究所试验农场进行了测试。当温室内气温超过35℃，同时启动喷淋漫流降温装置和可伸缩风筒外排风降温装置。潜水泵启动，蓄水池的水经耐高压输水管、顶部喷嘴，均匀喷洒在温室覆盖塑料薄膜外表面，反射太阳辐射，并吸收塑料薄膜表面热量，阻止了温室内部气温升高，吸热后的水被墙裙上部聚乙烯U型收集槽收集，经滤网回流至蓄水池，循环使用；可伸缩风筒外排风降温装置和湿帘降温系统同时启动，外面空气经温室侧墙湿帘降温后进入室内，室内热空气经软质塑料筒及其烟囱效应排出。采用本发明技术，温室内温度仅用30分钟左右，快速降至29℃，试验期间温室内最高气温始终低于29℃，有效防止了番茄、辣椒、黄瓜幼苗热害。

实施例2

2022年冬季，1月10日～2月15日，在中国农业科学院蔬菜花卉研究所试验农场进行了测试。中午光照良好，当温室内气温超过32℃，启动喷淋漫流降温装置。潜水泵启动，蓄水池的水经耐高压输水管、顶部喷嘴，均匀喷洒在温室塑料薄膜覆盖外表面，反射太阳辐射，并吸收塑料薄膜表面热量，吸热后被墙裙上部聚乙烯U型收集槽收集，经滤网回流至蓄水池，循环使用降温，温室内温度在30分钟左右，快速降至26℃；夜间，温室外表面覆盖轻质保温被，当室内气温低于12℃，潜水泵和增压泵启动，蓄水池中经昼间加温的水，进入设于苗床底部的循环管路，释放热量，40分钟左右提升温室内气温至16℃以上。采用本发明技术，试验期间温室内日最高气温不高于28.6℃，日最低气温不低于16℃，保证了结球甘蓝、黄瓜、甜瓜壮苗育成。

Claims (7)

1.一种智能控温育苗温室，主要由主体结构、降温系统、增温系统、蓄水池和控制系统组成；

所述主体结构为封闭型结构，包括地下基础、四周墙裙、两侧墙和全封闭圆拱形钢架，所述圆拱形钢架上固定有透明塑料薄膜形成圆拱形采光面；所述两侧墙为温室长度方向两端面，设置有出入门和湿帘；

所述降温系统包括喷淋漫流降温装置和可伸缩风筒外排风降温装置，所述喷淋漫流降温装置由固定于圆拱形采光面脊部外侧的耐高压输水管、高压喷嘴、和位于圆拱形采光面基部的喷淋漫流水收集槽组成，所述耐高压输水管沿温室长度方向延伸，所述高压喷嘴与耐高压输水管连通，且间隔排列，所述高压喷嘴通过带高压水泵的供水管与蓄水池连通，所述喷淋漫流水收集槽通过回水管与蓄水池连接；所述可伸缩风筒外排风降温装置间隔固定在耐高压输水管的两侧；

所述增温系统包括位于苗床下部的循环增温管路和保温被，所述循环增温管路的进水端通过循环水泵与蓄水池连接，循环管路出水端位于蓄水池上方；所述保温被覆盖于圆拱形采光面上，所述保温被连接有卷帘机；

所述控制系统包括位于温室内的热敏传感器和PLC控制元器件，所述PLC控制元器件与降温系统/增温系统电连接。

2.根据权利要求1所述的智能控温育苗温室，所述高压水泵和循环水泵为同一个潜水泵，所述潜水泵连接于伸入蓄水池的主管路一端，主管路另一端与增温循环管路连通，所述耐高压输水管通过供水管与主管路另一端连通；所述供水管和增温循环管路上有电磁阀。

3.根据权利要求2所述的智能控温育苗温室，所述主管路和回水管上连接有过滤装置。

4.根据权利要求1所述的智能控温育苗温室，所述喷淋漫流水收集槽呈U型，安装在温室墙裙上部、圆拱形钢架基部外侧。

5.根据权利要求1所述的智能控温育苗温室，所述温室基础由砖砌或混凝土浇铸而成，上面有预埋件，预埋件与圆拱形钢架基部焊接或通过固定件固定。

6.根据权利要求1所述的智能控温育苗温室，所述蓄水池为地下式，位于温室内部长度方向一侧，所述蓄水池连接有加温装置和降温装置。

7.根据权利要求1所述的智能控温育苗温室，所述两侧墙采用隔热彩钢板或砖砌而成。