CN211378909U - 一种土壤升温树箱系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种土壤升温树箱系统，其中，该树箱系统包括树箱本体、太阳能集热模块和热交换模块；太阳能集热模块包括太阳能加热板和集热管，集热管包括进水口和出水口，太阳能加热板用于为流经集热管中的导热介质加热；热交换模块包括进水管、换热管、出水管和导热介质，进水管和出水管分别与换热管的两端相连，导热介质储存在换热管中；其中，太阳能集热模块位于树箱本体外，且进水口位于出水口下方；热交换模块位于树箱本体内部，进水管穿过树箱本体外壁与出水口连接，出水管穿过树箱本体外壁与进水口连接，且出水管位于进水管下方。本公开的土壤升温树箱系统可以适当提高树箱内部的土壤温度以适宜植物生长。

Description

一种土壤升温树箱系统

技术领域

本公开涉及城市绿化树箱技术领域，具体涉及一种土壤升温树箱系统。

背景技术

高寒高海拔地区的土壤温度低，昼夜温差变化大，容易导致植物根系冻伤、根系发育不良和植物生长周期短等问题。在高寒高海拔地区利用树箱栽培植物，并改善树箱中的土壤温度可以缓解上述问题。

传统的树箱土壤温度改善方法有：在冬季或早春时节，将栽培有植物的树箱整体埋在冻土层下，使植物根系免受冻害，气温回暖后再挖出树箱；或者，用草木灰覆盖树箱土壤表面，不仅保温效果好，而且对植物没有副作用；或者，利用保暖物包裹或覆盖幼嫩枝干和树箱。

然而，传统的树箱土壤温度改善方法，不能提升树箱土壤温度，无法改善高寒高海拔地区的低温气候造成的土壤温度低对植物生长造成的影响。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种土壤升温树箱系统，该树箱系统能提升树箱内部土壤温度，以促进植物生长。

为了实现上述目的，本公开提供一种土壤升温树箱系统，其中，该树箱系统包括树箱本体、太阳能集热模块和热交换模块；所述太阳能集热模块包括太阳能加热板和集热管，所述集热管包括进水口和出水口，所述太阳能加热板用于为流经所述集热管中的导热介质加热；所述热交换模块包括进水管、换热管、出水管和导热介质，所述进水管和出水管分别与所述换热管的两端相连，所述导热介质储存在所述换热管中；

其中，所述太阳能集热模块位于所述树箱本体外，且所述进水口位于所述出水口下方；所述热交换模块位于所述树箱本体内部，所述进水管穿过所述树箱本体外壁与所述出水口连接，所述出水管穿过所述树箱本体外壁与所述进水口连接，且所述出水管位于所述进水管下方。

可选地，所述集热管从进水口至出水口、由下至上呈连续“Z”字形折叠，每次折叠后所述集热管向上倾斜的角度为3-7度。

可选地，所述换热管呈螺旋形，并沿螺旋延伸方向竖直设置在所述树箱本体内部；所述换热管的一端从螺旋上部延伸出并与所述进水管连接，所述换热管的另一端从螺旋下部延伸出并与所述出水管连接。

可选地，所述换热管每两层螺旋管的间距为10～15cm。

可选地，所述导热介质为水和/或防冻液。

优选地，所述导热介质为汽车防冻液。

可选地，所述换热管外还包裹有隔热层，所述隔热层与所述换热管之间填充有隔热填料。

可选地，该树箱系统还包括自动补水装置；

所述自动补水装置包括水箱和微润管，所述水箱设置在所述树箱本体上部空间内，所述微润管与所述水箱内部连通地设置在所述水箱下方，并向下伸入所述树箱本体内部。

可选地，所述自动补水装置的数量为两个，对称设置在所述树箱本体上部空间内，两个所述水箱的相对面呈弧形。

可选地，所述水箱上表面设有开口，所述开口上设置有盖板；

所述开口用于收集雨水和/或添加肥料。

通过上述技术方案，本公开的土壤升温树箱系统包括树箱本体、太阳能集热模块和热交换模块，通过太阳能集热模块和热交换模块的共同作用，可以适当提高树箱内部的土壤温度以适宜植物生长。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例提供的一种土壤升温树箱系统的侧视图。

图2是本公开实施例提供的一种土壤升温树箱系统的正视图。

图3是本公开实施例提供的一种土壤升温树箱系统的俯视图。

图4是本公开实施例提供的一种土壤升温树箱系统中集热管的结构示意图。

图5是本公开实施例提供的一种土壤升温树箱系统中热交换模块的结构示意图。

图6是本公开实施例提供的一种土壤升温树箱系统中换热管的截面图。

图7是本公开实施例提供的一种土壤升温树箱系统中自动加水装置的结构示意图。

图8是本公开实施例提供的又一种土壤升温树箱系统的侧视图。

图9是本公开实施例提供的又一种土壤升温树箱系统的俯视图。

附图标记说明

1 树箱本体 2 太阳能集热模块

3 热交换模块 4 自动补水装置

21 太阳能加热板 22 集热管

221 进水口 222 出水口

31 进水管 32 换热管

33 出水管 34 导热介质

35 隔热层 36 隔热填料

41 水箱 42 微润管

411 水箱开口

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指树箱系统正常使用状态下定义的，“内、外”是指相应轮廓的内外，具体可参考图1所示的图面方向。

如图1-4所示，本公开提供一种土壤升温树箱系统，其中，该树箱系统包括树箱本体1、太阳能集热模块2和热交换模块3；所述太阳能集热模块2包括太阳能加热板21和集热管22，所述集热管22包括进水口221和出水口222，所述太阳能加热板21用于为流经所述集热管22中的导热介质34加热；所述热交换模块3包括进水管31、换热管32、出水管33和导热介质34，所述进水管31和出水管33分别与所述换热管32的两端相连，所述导热介质34储存在所述换热管32中；

其中，所述太阳能集热模块2位于所述树箱本体1外，且所述进水口221位于所述出水口222下方；所述热交换模块3位于所述树箱本体1内部，所述进水管31穿过所述树箱本体1外壁与所述出水口222连接，所述出水管33穿过所述树箱本体1外壁与所述进水口221连接，且所述出水管33位于所述进水管31下方。

在上述技术方案中，太阳能加热板21可以固定在树箱本体1的一侧，集热管22可以安装在太阳能加热板21与树箱本体1的侧壁之间，方便太阳能加热版21为流经集热管22中的导热介质34加热。集热管22、进水管31、换热管32和出水管33形成封闭的循环回路，流经集热管22的导热介质被太阳能加热板21加热后，经进水管31继续流入换热管32，换热管32与树箱中的土壤进行热交换，冷却后的导热介质经出水管33流入集热管22后被太阳能加热板21加热，如此循环往复。为了具有较好的换热功能，集热管22和换热管32均使用导热散热性能好的铜质材料制成。

利用重力和水压差实现导热介质在封闭循环回路中的循环，不同温度的导热介质存在密度差，导热介质的温度越高，密度越小，因此温度低的导热介质质量较大，在重力的作用下往低处流动，温度高的导热介质质量较小，在低温导热介质产生的水压的作用下而往高处流动。本公开的树箱系统中，集热管22、进水管31、换热管32和出水管33形成封闭的循环回路中充满导热介质，经太阳能加热板21加热后，集热管22、进水管31和换热管32上部中的导热介质温度较高，换热管32下部和出水管33中的导热介质温度较低，且出水管33位于进水管31下方，因此，换热管32中温度较低的导热介质在重力的作用下向下流动，从而在封闭循环回路中产生一个水压差，水压差驱使集热管22、进水管31和换热管32中温度较高的导热介质继续向前流动。

本公开的土壤升温树箱系统利用太阳能集热模块2对导热介质加热，利用热交换模块3将导热介质中的热量交换给土壤，可以适当提高树箱内部的土壤温度以适宜植物生长。

如图4所示，所述集热管22从进水口221至出水口222、由下至上呈连续“Z”字形折叠，每次折叠后所述集热管22向上倾斜的角度可以为3-7度。集热管22呈连续“Z”字形向上倾斜折叠，且折叠角度较小，使加热后的导热介质更容易在水压差的作用下在集热管22中由下至上地流动。

如图1、2和5所示，所述换热管32呈螺旋形，并沿螺旋延伸方向竖直设置在所述树箱本体1内部；所述换热管32的一端从螺旋上部延伸出并与所述进水管31连接，所述换热管32的另一端从螺旋下部延伸出并与所述出水管33连接。换热管32呈螺旋形，可以增加换热的有效长度，从而充分提升土壤温度；螺旋形的换热管32从上到下铺设在树箱本体1内部，可以使树箱内上下部的土壤均匀受热。

根据本公开，换热管32的任意两层螺旋管之间的间距可以在较大的范围内变化，例如，所述换热管32每两层螺旋管的间距可以为10～15cm。在上述间距范围内，可以使任意两层螺旋管之间的土壤均匀受热。在实际运用中，可以根据树箱本体1的实际高度，适当增加或减少换热管的螺旋圈数。

根据本公开，导热介质34的物料种类可以在较宽的范围内选择，例如，所述导热介质34可以为水和/或防冻液。优选地，所述导热介质34可以为汽车防冻液，在此优选情况下，导热介质34在气温低于-25℃时仍不会冻结，不会堵塞管道。

如图6所示，所述换热管32外还可以包裹有隔热层35，所述隔热层35与所述换热管32之间可以填充有隔热填料36。隔热层35和隔热填料36可以防止植物根系直接接触换热管32而导致高温损伤。本领域内具有隔热作用的材料均可作为本公开的隔热层35和/或隔热填料36使用，作为本公开一种优选的具体实施方式，所述隔热层35可以为锡箔纸，所述隔热填料36可以为木屑、棉絮等材料。

如图7-9所示，本公开的土壤升温树箱系统还可以包括自动补水装置4；所述自动补水装置4包括水箱41和微润管42，所述水箱41设置在所述树箱本体1上部空间内，所述微润管42与所述水箱41内部连通地设置在所述水箱41下方，并向下伸入所述树箱本体1内部。

高寒高海拔地区冬、春季降水较少，土壤含水量低，而且高寒高海拔地区的大风会带走土壤中的水分，进一步降低土壤的含水量，需要人工间浇水以改善土壤湿度。树箱中设置自动补水装置4，可以及时补充土壤的含水量，促进植物更好生长的同时，可以节省人力物力。

微润管42可以以微量水连续供水方式不断地向土壤供水，使土壤长期保持湿润。微润管42是具有双层结构的软管，内管为用高分子材料制成的管状薄膜，外有一层透水性保护套。微润管42的薄膜状内管壁上有大量微小的孔，孔径为10900nm，孔径分布在半透膜孔径范围内。这样的孔径允许水分子或盐离子透过，而不允许较大的分子团和悬浮颗粒透过。当微润管42内充满水后，水分子穿越管壁缓慢地向外渗透。从管壁渗出的水首先使接触管壁的土壤润湿。在土水势的驱动下，水分沿着土粒表面或土壤的毛细管逐渐向外迁移，最终形成一个以微润管42为轴的圆柱状润湿体，使根系处于润湿体内的植物受到灌溉。

如图8和9所示，所述自动补水装置4的数量可以为两个，对称设置在所述树箱本体1上部空间内，两个所述水箱41的相对面呈弧形。两个水箱41的相对面呈弧形，可以将树干合围在中间，最大程度地利用树箱本体1的上部空间。

如图9所示，所述水箱41上表面可以设有开口411，所述开口411上可以设置有盖板；所述开口411用于收集雨水和/或添加肥料。正常使用时盖上盖板，减少水分蒸发，雨雪天气将盖板打开，通过开口311收集降水，节约水资源；同时，可以根据需要通过开口411将肥料稀释到水中，满足植物对水肥的需求。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种土壤升温树箱系统，其中，该树箱系统包括树箱本体(1)、太阳能集热模块(2)和热交换模块(3)；所述太阳能集热模块(2)包括太阳能加热板(21)和集热管(22)，所述集热管(22)包括进水口(221)和出水口(222)，所述太阳能加热板(21)用于为流经所述集热管(22)中的导热介质(34)加热；所述热交换模块(3)包括进水管(31)、换热管(32)、出水管(33)和导热介质(34)，所述进水管(31)和出水管(33)分别与所述换热管(32)的两端相连，所述导热介质(34)储存在所述换热管(32)中；

其中，所述太阳能集热模块(2)位于所述树箱本体(1)外，且所述进水口(221)位于所述出水口(222)下方；所述热交换模块(3)位于所述树箱本体(1)内部，所述进水管(31)穿过所述树箱本体(1)外壁与所述出水口(222)连接，所述出水管(33)穿过所述树箱本体(1)外壁与所述进水口(221)连接，且所述出水管(33)位于所述进水管(31)下方。

2.根据权利要求1所述的树箱系统，其中，所述集热管(22)从进水口(221)至出水口(222)、由下至上呈连续“Z”字形折叠，每次折叠后所述集热管(22)向上倾斜的角度为3-7度。

3.根据权利要求1所述的树箱系统，其中，所述换热管(32)呈螺旋形，并沿螺旋延伸方向竖直设置在所述树箱本体(1)内部；所述换热管(32)的一端从螺旋上部延伸出并与所述进水管(31)连接，所述换热管(32)的另一端从螺旋下部延伸出并与所述出水管(33)连接。

4.根据权利要求3所述的树箱系统，其中，所述换热管(32)每两层螺旋管的间距为10～15cm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的树箱系统，其中，所述换热管(32)外还包裹有隔热层(35)，所述隔热层(35)与所述换热管(32)之间填充有隔热填料(36)。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的树箱系统，其中，该树箱系统还包括自动补水装置(4)；

所述自动补水装置包括水箱(41)和微润管(42)，所述水箱(41)设置在所述树箱本体(1)上部空间内，所述微润管(42)与所述水箱(41)内部连通地设置在所述水箱(41)下方，并向下伸入所述树箱本体(1)内部。

7.根据权利要求6所述的树箱系统，其中，所述自动补水装置(4)的数量为两个，对称设置在所述树箱本体(1)上部空间内，两个所述水箱(41)的相对面呈弧形。

8.根据权利要求7所述的树箱系统，其中，所述水箱(41)上表面设有开口(411)，所述开口(411)上设置有盖板；

所述开口(411)用于收集雨水和/或添加肥料。

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