CN204540244U - 地源热泵型植物工厂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地源热泵型植物工厂系统，它包括育苗用营养液罐、营养母液罐、输送泵、植物床、栽培用营养液罐、营养液集中罐与地源热泵，本实用新型实现了标准化生产的需要，生产计划易调控，生产效率提高，综合生产成本低，有利于节省水资源和环境保护，可避免土壤连作障碍和生态环境的污染，有利于可持续发展。

Description

地源热泵型植物工厂系统

技术领域

本实用新型涉及一种植物培育系统，本实用新型尤其是涉及一种工厂化地源热泵型植物工厂系统。

背景技术

21世纪，世界农业的迅速发展对资源和环境造成的影响不容忽视。人口增长过快、资源短缺、耕地日益减少、环境恶化、自然灾害频繁的现实，使得农业面临新的挑战。

如何利用有限的资源满足人们日益增长的对食物和纤维的需求，保障食物供给、食品安全和生态安全，实现农业的可持续发展，是人类社会生存与发展所面临的重要课题。

设施农业作为资源集约型生产的重要方式，可以大幅度提高土地的利用率、产出率和经济效益，因此将成为21世纪食物增产、园林园艺生产的重要手段。如何利用设施农业技术以最少的能源、原料和人力，进行低成本化高品质植物的大规模生产将是设施农业研究的重点。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以实现标准化生产、生产计划易调控，可以提高生产效率、综合生产成本低并有利于可持续发展的植物工厂系统。

按照本实用新型提供的技术方案，所述地源热泵型植物工厂系统，它包括育苗用营养液罐、营养母液罐、输送泵、植物床、栽培用营养液罐、营养液集中罐与地源热泵，每个栽培用营养液罐具有支进水管与支出水管，栽培用营养液罐内设置有温度探测器与冷凝式热交换器；其特征是：在育苗用营养液罐与营养液集中罐上均连接有输送泵，营养母液罐的输出端通过输液管道连接育苗用营养液罐的输入端，营养液集中罐的输入端连接营养母液罐的输出端，营养液集中罐的输出端连接栽培用营养液罐的输入端，栽培用营养液罐的输出端通过输液管道连接植物床的输入端；所述地源热泵具有进水接口与出水接口，在地源热泵的进水接口上连接有主进水管，在地源热泵的出水接口上连接有主出水管，主进水管与支出水管相连，支出水管与冷凝式热交换器的出口端相连，主出水管与支进水管相连，支进水管与冷凝式热交换器的进口端相连；输电线与温度探测器相连，温度探测器与循环泵相连，循环泵与植物床相连。

还设有电导度控制器，在所述育苗用营养液罐和营养液集中罐内均设置有浓度探头，且育苗用营养液罐内的浓度探头和营养液集中罐内的浓度探头连接，营养液集中罐内的浓度探头和电导度控制器连接。

在所述栽培用营养液罐的回流输入端和植物床的回流输出端上连接有循环泵。

在所述支进水管上设有冷热水控制阀。

在输电线与温度探测器之间设有控制阀。

本实用新型的植物工厂系统能够保证种子萌芽快、出苗快、苗齐苗壮，移栽定植后缓苗快，容易做到周年生产，同时加快了新品种的应用，实现了标准化生产的需要，生产计划易调控，生产效率提高，综合生产成本低，营养液采用循环供液系统，没有多余的营养液向外排出，有利于节省水资源和环境保护，可避免土壤连作障碍和生态环境的污染，有利于可持续发展。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

该地源热泵型植物工厂系统，它包括育苗用营养液罐1、营养母液罐2、输送泵3、植物床4、栽培用营养液罐5、营养液集中罐6与地源热泵10，每个栽培用营养液罐5具有支进水管15与支出水管25，栽培用营养液罐5内设置有温度探测器16与冷凝式热交换器17；在育苗用营养液罐1与营养液集中罐6上均连接有输送泵3，营养母液罐2的输出端通过输液管道连接育苗用营养液罐1的输入端，营养液集中罐6的输入端连接营养母液罐2的输出端，营养液集中罐6的输出端连接栽培用营养液罐5的输入端，栽培用营养液罐5的输出端通过输液管道连接植物床4的输入端；所述地源热泵10具有进水接口与出水接口，在地源热泵10的进水接口上连接有主进水管13，在地源热泵10的出水接口上连接有主出水管14，主进水管13与支出水管25相连，支出水管25与冷凝式热交换器17的出口端相连，主出水管14与支进水管15相连，支进水管15与冷凝式热交换器17的进口端相连；输电线30与温度探测器16相连，温度探测器16与循环泵9相连，循环泵9与植物床4相连。

所述植物床4内的幼苗设置在育苗盆内，所述育苗盆的底部焊有网状物，育苗室内部还设有岩棉层；育苗盆底部焊有网状物，这样能够保证植物根不会穿透到网外面，而营养液可以透过网进入花盆中白色物质的岩棉，岩棉透气性强，保温性能也很好。

还设有电导度控制器8，在所述育苗用营养液罐1和营养液集中罐6内均设置有浓度探头7，且育苗用营养液罐1内的浓度探头7和营养液集中罐6内的浓度探头7连接，营养液集中罐6内的浓度探头7和电导度控制器8连接。

在所述栽培用营养液罐5的回流输入端和植物床4的回流输出端上连接有循环泵9。

在所述支进水管15上设有冷热水控制阀19。

在输电线30与温度探测器16之间设有控制阀18。

还设有电导度控制器8，在所述育苗用营养液罐1和营养液集中罐6内均设置有浓度探头7，且育苗用营养液罐1内的浓度探头7和营养液集中罐6内的浓度探头7连接，营养液集中罐6内的浓度探头7和电导度控制器8连接。如果营养母液罐2的电导度设置在1.0和3.0之间，在电导度控制器8内设置的电导度传感器可以测定目前的电导度状态，一旦超过设定的最大值或低于设定的最小值，就会发生报警，此时将营养母液罐2中的营养母液输入育苗用营养液罐1和营养液集中罐6，此采用电导度控制器8能够及时调节营养液的电导度或酸碱值，使得植物生长在最适宜的电导度值内。

还包括冷热水控制阀19，所述冷热水控制阀19连接在栽培用营养液罐5上，冷热水控制阀19与支进水管15连接。冷热水控制阀19能够对栽培用营养液罐5内部的冷热水进行切换控制。进一步地，在夏季冷凝式热交换器17中的冷凝管能够降低液温，保证蔬菜生长在20~25℃；冬季冷凝式热交换器17中的冷凝管能够提高液温，保证蔬菜生长在17~20℃，保证栽培用营养液罐5内部营养液温度的适宜。

在所述栽培用营养液罐5的回流输入端和植物床4的回流输出端上连接有循环泵9；栽培用营养液通过循环泵9和输液管道在栽培用营养液罐5和植物床4之间循环流动。

本实用新型的植物工厂系统在实际应用时具有以下优势：

一、工厂化育苗能够保证种子萌芽快、出苗快、苗齐苗壮，移栽定植后缓苗快，容易做到周年生产，同时加快了新品种的应用，实现了标准化生产的需要；

二、成苗率明显提高，便于机械化操作，移植后缓苗期短，生产计划易调控，生产效率提高，综合生产成本低；

三、推动农业科技成果的转化和应用，提高我国农业综合水平；

四、增强了果蔬国际竞争力；

五、促进农村经济可持续发展和农民增收，采用无土栽培，耗水量只有土壤栽培的1/4~1/10，营养液采用循环供液系统，没有多余的营养液向外排出，有利于节省水资源和环境保护；

六、有利于实现无害化生产，保持工厂内的清洁度，病虫害少，可避免土壤连作障碍和生态环境的污染，有利于可持续发展。

本实用新型中的地源热泵10的工作原理如下：

地源热泵10可利用地下水或地热尾水资源，借助压缩机系统，通过消耗部分电能，以实现冬季供暖、夏季制冷。在冬季工况下，热泵系统工质在蒸发器中吸收地下水或地热尾水热量，由低压湿蒸汽变成低压蒸汽，经压缩机，抽吸压缩成高温高压过热蒸汽，此气体工质在冷凝器内冷凝液化为饱和液体（或过冷液体）释放热量，传递给供暖循环水系统，达到供暖目的。当工质经过膨胀阀降压节流后，又变成低压湿蒸汽。在夏季工况下，热泵系统工质在蒸发器中吸收空调系统循环水热量，由低压湿蒸汽变成低压气体，经压缩机，抽吸压缩成高温高压过饱和气体，此气体工质在冷凝器内冷凝液化为常温高压液体把释放热量释放到地下水中，当工质经过膨胀阀降压节流后，又变成低压湿蒸汽。如此循环，使室内热量由地下水带到地层中，以达到制冷的目的。

地源热泵10的优点如下：

① 环保、安全、可靠

冬季供热时省去了市政热力系统，地源热泵10没有燃烧过程，避免了烟尘的排放及有害物质；供冷时省去了传统供冷方式必备的冷却塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。

无燃烧设备，从而不存在爆炸、燃烧的隐患。机组的运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度变化的影响。

② 高效节能

地温一年四季基本稳定，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率。冬季，投入1KW电能，可以得到4kW左右的热能；夏季，投入1KW的电能，可以得到5kW以上的冷量。系统的高效率，压缩机的低能耗，使运行费用大幅减少，只有传统方式的2/3。

③ 节省占地空间

冬季采暖和夏季制冷使用一套系统，对比传统的市政热力＋冷水机组空调系统，节约了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象。

④ 免费提供生活热水

夏季制冷的同时，热泵机组通过热回收方式可免费提供生活热水，机组不用地下水作为热源，减少了地下水的抽取量，节省了电能；冬季利用机组的产热量与建筑实际热负荷需求的差值来解决生活热水。这样大大减少了系统的运行成本，带来了极大的经济效益。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种地源热泵型植物工厂系统，其特征是：它包括育苗用营养液罐（1）、营养母液罐（2）、输送泵（3）、植物床（4）、栽培用营养液罐（5）、营养液集中罐（6）与地源热泵（10），每个栽培用营养液罐（5）具有支进水管（15）与支出水管（25），栽培用营养液罐（5）内设置有温度探测器（16）与冷凝式热交换器（17）；在育苗用营养液罐（1）与营养液集中罐（6）上均连接有输送泵（3），营养母液罐（2）的输出端通过输液管道连接育苗用营养液罐（1）的输入端，营养液集中罐（6）的输入端连接营养母液罐（2）的输出端，营养液集中罐（6）的输出端连接栽培用营养液罐（5）的输入端，栽培用营养液罐（5）的输出端通过输液管道连接植物床（4）的输入端；所述地源热泵（10）具有进水接口与出水接口，在地源热泵（10）的进水接口上连接有主进水管（13），在地源热泵（10）的出水接口上连接有主出水管（14），主进水管（13）与支出水管（25）相连，支出水管（25）与冷凝式热交换器（17）的出口端相连，主出水管（14）与支进水管（15）相连，支进水管（15）与冷凝式热交换器（17）的进口端相连；输电线（30）与温度探测器（16）相连，温度探测器（16）与循环泵（9）相连，循环泵（9）与植物床（4）相连。

2.如权利要求1所述的地源热泵型植物工厂系统，其特征是：还设有电导度控制器（8），在所述育苗用营养液罐（1）和营养液集中罐（6）内均设置有浓度探头（7），且育苗用营养液罐（1）内的浓度探头（7）和营养液集中罐（6）内的浓度探头（7）连接，营养液集中罐（6）内的浓度探头（7）和电导度控制器（8）连接。

3.如权利要求1所述的地源热泵型植物工厂系统，其特征是：在所述栽培用营养液罐（5）的回流输入端和植物床（4）的回流输出端上连接有循环泵（9）。

4.如权利要求1所述的地源热泵型植物工厂系统，其特征是：在所述支进水管（15）上设有冷热水控制阀（19）。

5.如权利要求1所述的地源热泵型植物工厂系统，其特征是：在输电线（30）与温度探测器（16）之间设有控制阀（18）。