CN217136210U - 一种水循环利用型温室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水循环利用型温室，包括温室本体，温室本体内设置有集水装置，集水装置具有进风口以及出风口，且集水装置内设置有冷凝部与再热部，还包括供能系统。温室本体内的空气可从进风口中灌入集水装置，并依次流经冷凝部与再热部，最后从出风口重新排入温室本体内。期间，冷凝部在供能系统的供冷下具有低温，湿度较高的空气流经冷凝部时会将水分凝结在冷凝部的表面，从而实现集水装置对温室空气的取水功能；而经过除湿、温度较低的空气流经再热部时，由于再热部在供能系统的供热下具有高温，如此再热部可对流经的空气进行加热，加热后的空气重新排入温室本体内时不易造成温室温度的降低，植物的正常生长不易受到影响。

Description

一种水循环利用型温室

技术领域

本实用新型涉及温室技术领域，特别地，涉及一种水循环利用型温室。

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，具有充足的光照，非常适合瓜果类蔬菜的生长，但这些地区往往干旱少雨，缺水成为制约这些地区农业发展的关键因素。而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。

目前，现有技术中存在一些在空气中取水的技术手段，从技术途径说来，可分为3种技术：吸附法、聚雾取水法和冷凝结露法，其中应用最广泛的便是冷凝结露法。冷凝结露法是通过压缩制冷或者半导体制冷，将制冷板冷却，带有水分的空气流过温度较低的制冷板，温度下降后便会在制冷板的表面结露析出水珠，尽管技术原理简单，但存在着能耗高、水回收效率低的问题。因此，冷凝结露法很少见用于温室的空气取水，且简单的应用冷凝结露法会导致温室内空气温度的降低，进而不利于植物的生长。显然，如何高效的利用冷凝结露法对温室空气进行取水的同时也能够平衡温室内的温度成了亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水循环利用型温室。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种水循环利用型温室，包括温室本体，所述温室本体内设置有集水装置，所述集水装置具有进风口以及出风口，且所述集水装置内设置有冷凝部与再热部，所述温室本体内的空气从所述进风口灌入并依次流经所述冷凝部、所述再热部以及所述出风口，还包括供能系统，所述供能系统能够向所述冷凝部提供冷源，以使得空气流经所述冷凝部将水分凝结，所述供能系统还能够向所述再热部提供热源，以使得所述再热部对流经的空气进行升温，还包括抽风装置，所述抽风装置与所述集水装置分别位于所述温室本体相对的两侧，所述抽风装置能够将所述温室本体内的空气抽入所述进风口，以使得所述温室本体内的空气在所述集水装置与所述抽风装置之间循环。

通过上述技术方案，温室本体内设置有集水装置与抽风装置，抽风装置将温室本体内的空气抽入集水装置的进风口中，随后空气会依次流经冷凝部与再热部，最后从出风口重新排入温室本体内。期间，冷凝部在供能系统的供冷下具有低温，湿度较高的空气流经冷凝部时会将水分凝结在冷凝部的表面，从而实现集水装置对温室空气的取水功能；而经过除湿、温度较低的空气流经再热部时，由于再热部在供能系统的供热下具有高温，如此再热部可对流经的空气进行加热，加热后的空气重新排入温室本体内时不易造成温室温度的降低，植物的正常生长不易受到影响。

此外，集水装置还能作为温室温度的调控使用。例如，当温室温度需要降低时，可控制供能系统不向再热部提供热源，此时经过除湿、温度较低的空气重新流入温室本体内即可使得温室的温度得到降低；而当温室温度需要升高时，控制供能系统向再热部提供大量的热源，此时排入温室本体内的空气可使得温室的温度得到升高。可以理解的是，供能系统向再热部提供热源的大小可控制集水装置排出空气的具体温度，从而精准的调节温室内的温度高低，以满足植物的快速生长。

与现有技术相比，本实用新型的水循环利用型温室，可在对温室空气进行取水的同时对温室的温度进行调控，水循环利用型温室具有较高的适用性。

优选的，所述抽风装置包括设置在所述温室本体侧壁处的轴流风机以及连通于所述轴流风机的回风管道，所述回风管道的送风口连通于所述进风口，所述轴流风机用以将所述温室本体内的空气抽入所述回风管道。

通过上述技术方案，轴流风机可将温室本体内的空气高效的抽入回风管道内，回风管道将空气导入集水装置的进风口，如此使得集水装置的取水作业效率进一步提升。

优选的，所述回风管道位于所述温室本体的外部，并埋藏在地下土层内。

通过上述技术方案，可利用低温的土壤对流经回风管道的空气进行降温，进而可降低冷凝部的冷源负载，使得集水装置的能耗在一定程度上得到降低。

优选的，所述冷凝部包括若干阵列设置的冷凝器，所述冷凝器内设置有制冷空腔，且所述冷凝器的顶端设置有连通于所述制冷空腔的冷源进口，所述冷凝器的底端设置有连通于所述制冷空腔的冷源出口，所述供能系统能够向每一所述冷源进口注入冷源，冷源从所述冷源出口返回所述供能系统。

通过上述技术方案，供能系统可向每一冷源进口注入冷源，冷源使得冷凝器具有低温，且冷源会从冷源出口返回供能系统，即冷源在制冷空腔内具有循环流路，也即冷凝器能够维持有稳定的低温状态，从而使得流经的空气将水分高效的凝结在冷凝器的表面，集水装置对温室空气的取水效率得到提高。

优选的，所述冷凝器为柱状冷凝器，所述集水装置位于所述冷凝部的下方设置有集水出口，所述冷凝器的表面设置有若干亲水凸条，若干所述亲水凸条的大小不同，且若干所述亲水凸条的大小沿所述冷凝器的轴向向所述集水出口一侧逐渐增大。

通过上述技术方案，当空气流经冷凝部时，基于亲水凸条的亲水性，空气更易将水分凝结在亲水凸条上，凝结的水分可沿着柱状的冷凝器向下滴落并从集水出口中排出，从而实现对水分的快速收集。且由于亲水凸条的大小是沿冷凝器的轴向逐渐增大的，如此分布的亲水凸条可以在促进水分凝结成核和水滴聚集转移之间取得平衡，底部更大的亲水凸条能够聚集直径更大的凝结水滴，该部分水滴也更易汇集在一起并向下流入集水出口排出，而水分的加速排出使得冷凝器的表面能够恢复待以凝结水分的使用状态，从而进一步加快了冷凝器对温室空气的取水效率，即集水装置能够高效的对温室空气进行取水。

优选的，所述亲水凸条纵截面的长宽比为3:1-4:1。

通过上述技术方案，亲水凸条凝结温室空气水分的效率更高。

优选的，所述冷凝器的横截面具有相对的钝端以及尖端，所述钝端与所述尖端之间采用圆弧过渡，所述钝端朝向所述进风口一侧，且所述钝端与所述尖端的轴线平行于所述进风口的空气流向。

通过上述技术方案，温室空气从进风口进入集水装置，由于冷凝器的具有平行进风口空气流向的轴线，如此空气更易通过冷凝器并将水分附着。冷凝器具有独特的横截面构造，使得空气会先接触冷凝器的钝端，随后缓慢通过冷凝器的表面，如此构造的冷凝器有利于空气内的水分更为快速、高效的凝结在冷凝器的表面，进而提高了取水装置的取水效率。

优选的，所述冷凝器横截面的长宽比为4:1-2:1。

通过上述技术方案，空气流经冷凝器变得更为缓慢，空气中的水分更易凝结在冷凝器表面，取水装置的取水效率进一步提高。

优选的，所述再热部包括若干沿竖直方向阵列设置的散热翅片，所述散热翅片内设置有制热空腔，所述散热翅片的一端设置有连通于所述制热空腔的热源进口，所述散热翅片的另一端设置有连通于所述制热空腔的热源出口，所述供能系统能够向每一所述热源进口注入热源，热源从所述热源出口返回所述供能系统。

通过上述技术方案，供能系统可向每一热源进口注入热源，热源使得冷凝器具有高温，且热源会从热源出口返回供能系统，即热源在制热空腔内具有循环流路，也即散热翅片能够维持有稳定的高温状态，从而使得流经的空气能够得到稳定的升温，温室本体的内温度不易出现降低的情况。

优选的，所述集水装置内还设置有分风部以及集雾网，所述分风部位于所述进风口与所述冷凝部之间，且所述分风部的两端分别连通于所述进风口以及所述冷凝部，所述分风部用以将进入所述进风口的空气导流至所述冷凝部，所述集雾网位于所述冷凝部与所述再热部之间。

通过上述技术方案，分风部能够将空气均匀地导流向冷凝部一侧，进而使得空气与冷凝部能够得到最大程度上的接触，冷凝部对水分的凝结速率因此得到提高。且当空气流经集雾网时也会将水分凝结在集雾网上，取水装置对水分的凝结速率进一步提高。

附图说明

图1为集水装置与抽风装置的分布示意图；

图2为集水装置的结构示意图；

图3为供能系统与集水装置之间冷热源的流路示意图；

图4为集水装置纵截面的剖视示意图；

图5为集水装置横截面的剖视示意图；

图6为冷凝器的结构示意图；

图7为亲水凸条纵截面的剖视示意图

图8为集雾网的结构示意图。

附图标记：1、温室本体；2、集水装置；3、进风口；4、出风口；5、冷凝部；6、再热部；7、供能系统；8、抽风装置；9、抽风口；10、送风口；11、轴流风机；12、回风管道；13、冷凝器；14、制冷空腔；15、冷源进口；16、冷源出口；17、集水出口；18、亲水凸条；19、钝端；20、尖端；21、散热翅片；22、制热空腔；23、热源进口；24、热源出口；25、分风部；26、分风器；27、热泵系统；28、流量阀；29、集雾网；30、冷端；31、热端。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种水循环利用型温室，包括温室本体1。

如图1至图8所示，温室本体1相对的两侧分别设置有抽风装置8以及集水装置2，其中，集水装置2具有进风口3以及出风口4，抽风装置8能够将温室本体1内的空气抽入集水装置2的进风口3内，集水装置2可对空气进行取水作业，并将干燥后的空气从出风口4中排出。

具体地，集水装置2包括依次设置的进风口3、分风部25、冷凝部5、再热部6以及出风口4，抽风装置8将温室本体1的内空气抽入进风口3内，空气经由分风部25流向冷凝部5进行水分的凝结，随后经过冷凝部5除湿、温度较低的空气会流向再热部6，再热部6可对空气进行升温，升温后的空气通过出风口4重新排入温室本体1，进而实现集水装置2进行冷凝取水的同时不易造成温室温度降低的使用效果。当然，温室还包括供能系统7，供能系统7可向冷凝部5提供冷源，同时也能够向再热部6提供热源，进而满足冷凝部5与再热部6的使用效果。

更具体地，分风部25包括若干依次连接的分风器26，且分风器26的流通口直径大小向进风口3一侧逐渐缩小，而向冷凝部5一侧逐渐增大，如此分风部25可接收来自进风口3的空气并将空气均匀地导流向冷凝部5一侧，冷凝部5与空气进行充分的接触，进而提高取水作业的效率；

冷凝部5包括若干沿垂直于分风部25分风流向阵列设置的冷凝器13，空气经由分风部25导流并从若干冷凝器13之间流通，从而将水分凝结在冷凝器13的表面。其中，冷凝器13内设置有制冷空腔14，且冷凝器13的底端设置有连通于制冷空腔14的冷源进口15，而冷凝器13的顶端设置有连通于制冷空腔14的冷源出口16。上述供能系统7可向每一冷源进口15注入冷源，从而使得冷凝器13的表面具有低温可对空气中的水分进行凝结，且进入制冷空腔14的冷源可通过冷源出口16重新返回供能系统7，换句话说，制冷空腔14内的冷源在供能系统7的驱动下具有循环流动性，如此可使得冷凝器13维持有稳定的低温状态，进而提高集水装置2的取水效率；

再热部6包括若干沿竖直方向阵列设置的散热翅片21，散热翅片21内设置有制热空腔22，且散热翅片21的一端设置有连通于制热空腔22的热源进口23，而散热翅片21的另一端设置有连通于制热空腔22的热源出口24。上述供能系统7可向每一热源进口23注入热源，从而使得散热翅片21的表面具有高温可对流经的空气进行升温，且进入制热空腔22的热源可通过热源出口24重新返回供能系统7，换句话说，制热空腔22内的热源在供能系统7的驱动下具有循环流动性，如此可使得散热翅片21维持有稳定的高温状态，从而保证对流经空气的升温效果，温室内因此不易出现温度降低的情况；

供能系统7包括热泵系统27，热泵系统27可外置于温室本体1的外部，热泵系统27为现有技术，在本实施例中不做详述。具体地，热泵系统27通过管路与集水装置2相连通，且热泵系统27的冷端30与冷凝部5之间形成冷源的循环流路，热泵系统27的热端31则与再热部6之间形成热源的循环流路，其中，冷源可为冷水，而热源可为热水。且热泵系统27的热端31的输出口上设置有流量阀28，调节流量阀28可控制热水进入再热部6（即每一散热翅片21）的流量大小，从而实现再热部6对空气不同程度的升温，不同温度的空气进入温室本体1内后可调节温室内的温度大小，温室内植物可受到适宜的温度环境，从而提高温室的植物产量；

抽风装置8包括设置在温室本体1侧壁处的轴流风机11以及连通于轴流风机11并置于温室本体1外部的回风管道12，回风管道12埋藏在地下土层内，且具有送风口10与抽风口9，送风口10连通于集水装置2的进风口3。其中，轴流风机11能够将温室本体1内的空气高效的抽入回风管道12的抽风口9内，回风管道12通过送风口10将空气导入进风口3内，随后集水装置2可高效的对空气进行取水作业。且由于抽风装置8与集水装置2是相对设置的，如此在抽风装置8的作用下，温室本体1内的空气具有循环流路，集水装置2能够高效的进行取水作业。

然而，在现有技术中，常规的冷凝器13大都在外形构造上没有特殊的设计，更没有考虑与抽风装置8的配合使用。如此当抽风装置8将大量的空气抽入进风口后，空气会快速的流过冷凝器13，进而造成空气与冷凝器13出现接触不充分的情况，进一步导致空气仍可能携带大量水汽排回至温室本体1内。

因此，为了进一步增强集水装置2的取水效率与取水量，以满足温室本体1高湿度环境下的高通量水分回收，本实施例中的冷凝器13构造为柱状，冷凝器13的表面具有疏水性，且集水装置2位于冷凝部5的下方设置有集水出口17，空气流经冷凝部5时会将水分凝结在冷凝器13的表面，在重力的作用下，凝结的水滴会沿冷凝器13向下流动并汇集通过集水出口17排出，收集起来的水分可重新用于温室的灌溉。其中，冷凝器13的表面设置有若干亲水凸条18，亲水凸条18具有亲水性，如此当空气流经冷凝器13时，水分更容易凝结在亲水凸条18上。更具体地，若干亲水凸条18之间的大小不一，且若干亲水凸条18的大小沿冷凝器13的轴向向集水出口17一侧逐渐增大。换言之，位于冷凝器13上部的亲水凸条18的尺寸大于位于冷凝器13下部的亲水凸条18的尺寸，亲水凸条18采用这种分布可以在促进水分凝结成核和水滴聚集转移之间取得平衡。详细地说，底部更大的亲水凸条18能够凝结直径更大的水滴，直径更大的水滴更易汇集在一起并向下流入集水出口17排出，而水分的加速排出使得冷凝器13的表面能够快速恢复待以凝结水分的使用状态，从而进一步加快了冷凝器13对温室空气的取水效率。且若干亲水凸条18可在轴向与周向两个方向上交错分布或采用随机分布的方式分布，如此当上方的水滴滴落时，向下流动的水滴更易带动其他亲水凸条18上的水滴，从而快速恢复亲水凸条18待以凝结水分的使用状态。

而冷凝器13的横截面具有相对设置的钝端19与尖端20，钝端19之间与尖端20之间采用圆弧过渡，即冷凝器13的横截面具有一端圆滑，另一端尖锐且中间圆滑过渡的瓜子状。其中，钝端19朝向进风口3一侧，且钝端19与尖端20的连接轴线平行于进风口3的空气流向，如此构造的冷凝器13的表面可促进水分凝结，流经冷凝部5的空气会先接触冷凝器13的钝端19，随后缓慢通过冷凝器13的表面，从而将水分快速、高效的凝结在冷凝器13的表面。

在集水装置2实际应用中，发明人发现冷凝器13横截面的长宽比在4:1-2:1、亲水凸条18纵截面长宽比在3:1-4:1时，取水装置具有较高的取水效率。所谓冷凝器13横截面长宽比，即冷凝器13钝端19与尖端20连接轴线的长度与冷凝器13横截面垂直于该连接轴线的最大宽度之间的比例；而所谓亲水凸条18纵截面长宽比，即亲水凸条18纵截面沿竖直方向上的长度与水平方向上最大宽度之间的比例。其中，以30℃、相对湿度80%的空气流经表面温度20℃的冷凝器13，分别在不同的设置参数下测定其集水效率，如下表：

表一：取水装置不同参数集水量变化表

值得说明的是，上部平均当量长度是指位于冷凝器13上半部分亲水凸条18的当量长度平均值，下部平均当量长度是指位于冷凝器13下半部分亲水凸条18的当量长度平均值，其它同理。而正向是指空气从瓜子形冷凝器13的钝端19流向尖端20，逆向相反。

基于表一分析可知，在其余参数相同的情况下，冷凝器13钝端19朝向进风口3一侧的集水量大于冷凝器13尖端20朝向进风口3一侧的集水量。而随着位于冷凝器13下半部分亲水凸条18的逐渐增大，集水装置2的取水量也逐渐增大，且根据试验，当亲水凸条18的长度为0.5-1.5cm，宽度为0.15cm-0.45cm，当量高度（即亲水凸条18的端面与冷凝器13侧壁之间的距离）为0.15cm-0.45cm，相邻亲水凸条18间距为0.15cm-0.45cm时，集水装置2的取水效率较高。

值得一提的是，冷凝部5与再热部6之间还设置有集雾网29，集雾网29为亲水性材料编织成的渔网状结构，网孔当量直径为0.5-1.5cm。集雾网29能够辅助冷凝部5对空气中的水分进行凝结附着，集水装置2的取水效率更高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型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实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水循环利用型温室，包括温室本体(1)，其特征是：所述温室本体(1)内设置有集水装置(2)，所述集水装置(2)具有进风口(3)以及出风口(4)，且所述集水装置(2)内设置有冷凝部(5)与再热部(6)，所述温室本体(1)内的空气从所述进风口(3)灌入并依次流经所述冷凝部(5)、所述再热部(6)以及所述出风口(4)，还包括供能系统(7)，所述供能系统(7)能够向所述冷凝部(5)提供冷源，以使得空气流经所述冷凝部(5)将水分凝结，所述供能系统(7)还能够向所述再热部(6)提供热源，以使得所述再热部(6)对流经的空气进行升温，还包括抽风装置(8)，所述抽风装置(8)与所述集水装置(2)分别位于所述温室本体(1)相对的两侧，所述抽风装置(8)能够将所述温室本体(1)内的空气抽入所述进风口(3)，以使得所述温室本体(1)内的空气在所述集水装置(2)与所述抽风装置(8)之间循环。

2.根据权利要求1所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述抽风装置(8)包括设置在所述温室本体(1)侧壁处的轴流风机(11)以及连通于所述轴流风机(11)的回风管道(12)，所述回风管道(12)的送风口连通于所述进风口(3)，所述轴流风机(11)用以将所述温室本体(1)内的空气抽入所述回风管道(12)。

3.根据权利要求2所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述回风管道(12)位于所述温室本体(1)的外部，并埋藏在地下土层内。

4.根据权利要求1所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述冷凝部(5)包括若干阵列设置的冷凝器(13)，所述冷凝器(13)内设置有制冷空腔(14)，且所述冷凝器(13)的底端设置有连通于所述制冷空腔(14)的冷源进口(15)，所述冷凝器(13)的顶端设置有连通于所述制冷空腔(14)的冷源出口(16)，所述供能系统(7)能够向每一所述冷源进口(15)注入冷源，冷源从所述冷源出口(16)返回所述供能系统(7)。

5.根据权利要求4所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述冷凝器(13)为柱状冷凝器(13)，所述集水装置(2)位于所述冷凝部(5)的下方设置有集水出口(17)，所述冷凝器(13)的表面设置有若干亲水凸条(18)，若干所述亲水凸条(18)的大小不同，且若干所述亲水凸条(18)的大小沿所述冷凝器(13)的轴向向所述集水出口(17)一侧逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述亲水凸条(18)纵截面的长宽比为3:1-4:1。

7.根据权利要求5所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述冷凝器(13)的横截面具有相对的钝端(19)以及尖端(20)，所述钝端(19)与所述尖端(20)之间采用圆弧过渡，所述钝端(19)朝向所述进风口(3)一侧，且所述钝端(19)与所述尖端(20)的轴线平行于所述进风口(3)的空气流向。

8.根据权利要求7所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述冷凝器(13)横截面的长宽比为4:1-2:1。

9.根据权利要求1所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述再热部(6)包括若干沿竖直方向阵列设置的散热翅片(21)，所述散热翅片(21)内设置有制热空腔(22)，所述散热翅片(21)的一端设置有连通于所述制热空腔(22)的热源进口(23)，所述散热翅片(21)的另一端设置有连通于所述制热空腔(22)的热源出口(24)，所述供能系统(7)能够向每一所述热源进口(23)注入热源，热源从所述热源出口(24)返回所述供能系统(7)。

10.根据权利要求1所述的一种水循环利用型温室，其特征是：所述集水装置(2)内还设置有分风部(25)以及集雾网(29)，所述分风部(25)位于所述进风口(3)与所述冷凝部(5)之间，且所述分风部(25)的两端分别连通于所述进风口(3)以及所述冷凝部(5)，所述分风部(25)用以将进入所述进风口(3)的空气导流至所述冷凝部(5)，所述集雾网(29)位于所述冷凝部(5)与所述再热部(6)之间。

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