一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，包括通过管路依次连接的水箱、水冷散热装置以及营养液散热器，所述水冷散热装置安装在LED面板的背面，所述营养液散热器安装在营养液箱体的底部；其中，所述水冷散热装置的出口处设置有连接室外散热系统的旁路；所述营养液散热器并联连接有室内散热器。本实用新型专利技术系统结构科学合理，可以将LED产生的热能及时散失，保证LED的发光效率，降低光衰速率；同时，将LED散失的热能加以置换回收利用，输送至营养液中，提供一种营养液增温的方法，保证植物处于适宜的根系温度环境及辅助人工生长室内部增温，降低了人工生长室控温能耗。本实用新型专利技术通过控制器实现调节，智能环保。

An adaptive system for heating nutrient solution by using LED chip to generate heat

The utility model discloses a LED chip is used to heat the heating nutrient solution adaptive system, which comprises a water tank, which are sequentially connected by a pipeline water cooling device and nutrient liquid radiator, the back of the water cooling device is installed in the LED panel, the nutrient solution in the nutrient solution the radiator is installed at the bottom of the box body; wherein, the exit the water cooling device is provided with bypass connecting outdoor cooling system; the radiator is connected in parallel with the nutrient solution indoor radiator. The utility model has reasonable structure, can be produced by LED in heat loss, ensure the luminous efficiency of LED, reduce the failure rate; at the same time, the heat dissipation of the LED to the replacement of recycling, transported to the nutrient solution, provides a method for increasing temperature of nutrient solution, ensure plant in temperature environment and artificial auxiliary the growth chamber temperature increase root suitable, reduce the artificial growth of room temperature control, energy consumption. The utility model realizes the regulation through the controller, and is intelligent and environmental friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统
本技术属于智能农业装备和节能管理领域，特别涉及一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode)是一种将电能转化为光能的电子元件，如果光谱、光通量密度配置合适，是最节能的栽培植物的人工光源。LED作为光电器件，有近80％-90％的电能几乎都转换成热能，致使小面积的芯片累积过多的热量，且功率越大积累的热量越多。结温是衡量LED封装散热性能的一个重要技术指标，当结温上升超过最大允许温度时(通常为150℃)，大功率LED会因过热而损坏，散热处理是必要的措施。相较风冷、热电制冷、热管制冷等其他制冷方式，液体冷却有利于热能的回收利用。一种循环水冷式植物工厂LED面光源的散热管理系统及方法(专利号ZL201310414346.1)很好地利用了LED散失的热量。营养液栽培是植物栽培的一种重要的栽培类型，营养液温度对植物生长的影响是综合的，植物生长对根系温度特别敏感，根部温度变化1℃就能引起植物生长和养分吸收的明显变化，对其水分代谢、矿物质吸收、植物激素代谢、生长发育、光合作用等具有显著影响。营养液温度应当设置为植物适宜根系生长的温度。一般喜温蔬菜根系的适宜温度范围为18-25℃，耐寒和半耐寒作物的根系适宜温度一般为15-22℃。如果按季节分夏季植物根系温度不超过28℃，冬季根系温度不低于15℃。所以，在冬季对营养液进行加温是保证植物根系处于适宜温度，促进植物生长的重要措施。
技术实现思路
本技术针对人工生长室营养液栽培系统冬季温度较低，有加温的需求，本着节约能耗的目的，提出将LED光源散失的热量用于营养液加温，使LED光源结温较低，延缓光衰，并降低人工生长室的运行能耗的一种系统。本技术的技术方案是：一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，包括水箱(17)、水冷散热装置(7)、营养液散热器(13)、LED面板(8)、营养液箱体(14)以及室内散热器(12)；其中，水箱(17)、水冷散热装置(7)、营养液散热器(13)通过管路依次连接的；所述水冷散热装置(7)安装在LED面板(8)的背面，所述水冷散热装置(7)的出口处设置有连接室外散热系统的旁路；所述营养液散热器(13)安装在营养液箱体(14)的底部，所述营养液散热器(13)并联连接有室内散热器(12)。上述利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，将水冷散热装置安装在LED面板的背面，将LED芯片产生的热能置换至水，达到散热和置换热能的目的；将营养液散热器安装在营养液箱体的底部，一方面达到对营养液的加温作用，另一方面由于安装在箱体底部远离植物根部，达到充分的加温保护作用。优选的，所述营养液散热器的出口与水箱连接，形成回路。由此实现水路循环利用，节能环保。进一步优选的，所述水箱上设置有回水口，所述营养液散热器的出口通过单向阀与水箱的回水口连接，形成回路。进一步优选的，所述营养液散热器为热镀锌材料的S型管路。使得置换的LED芯片产生的热能能够充分用于加热营养液。优选的，所述LED面板为高功率的LED制作。优选的，所述水冷散热装置为S型回流的箱式结构，材料为热镀锌。优选的，所述水冷散热装置的进、出水口管路上安装有测温仪，所数据营养液散热器的进、出水口管路上安装有测温仪，所述营养液箱体内的营养液中安装有测温仪。同时，在室内和室外也配制有温度仪，用于监测室、内外温度。优选的，所述水箱上设有用于连接外部水源的进水口和用于排污的出水口，所述的水箱内还安装有过滤器，水箱内的水经由过滤器过滤后，通过过滤器出水口与恒流泵的进水口相连，然后恒流泵的出水口通过输水管道连接水冷散热装置。优选的，所述水冷散热装置的出口处通过设置二位三通阀实现连接室外散热系统的旁路，所述营养液散热器的进出口分别设置二位三通阀实现并联连接有室内散热器。进一步优选的，本技术的自适应系统还包括用于控制水流方向的控制器。本技术的控制器控制水路循环系统各阀门工作状态并采集7个位置的实时工作水温及室、内外的温度，比较室内设定温度与实时室内温度，决定置换的热量配置于室外还是室内，并根据营养液设定温度控制水的流向。当室温高于室内设定温度加最大正偏差时，热水置换于室外散热系统，通过风冷散热后再回送至水箱；当室温不大于室内设定温度加最大正偏差时，将热水置换于室内。当营养液的温度小于营养液设定温度时，将热水分流于营养液散热管路，后回流于水箱；否则，分流至散热器将热量散至人工生长室，然后回流于水箱。当人工生长室处于加温状态时，水冷散热置换的热能处于增温方案的第一优先级。有益效果：本技术系统结构科学合理，可以将LED产生的热能及时散失，保证LED的发光效率，降低光衰速率；同时，将LED散失的热能加以置换回收利用，输送至营养液中，提供一种营养液增温的方法，保证植物处于适宜的根系温度环境及辅助人工生长室内部增温，降低了人工生长室控温能耗。本技术通过控制器实现调节，智能环保。附图说明图1为本技术的一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统构成示意图；图2为图1中1-1的截面图。图中：1过滤器，2进水口，3恒流泵，4输水管道，5单向阀，6测温仪，7水冷散热装置，8LED面板，9顺序阀，10第1二位三通阀，11第2二位三通阀，12散热器，13营养液散热管路，14营养液箱体，15第3二位三通阀，16去污水口，17水箱。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示的一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，包括通过输水管道4依次连接的水箱17、水冷散热装置7以及营养液散热器13，其中，水箱17上设置有进水口2和出水口16，水箱17内还设置有过滤器1，过滤器1的出口连接有恒流泵3，恒流泵3的出口连接单向阀5，然后连接至水冷的散热装置7；水冷散热装置7安装在LED面板8的背面，用于将LED芯片产生的热能置换至水，达到散热和置换热能的目的；水冷散热装置7出口连接第1二位三通阀10，实现设置连接室外散热系统的旁路；营养液散热器13安装在营养液箱体14的底部，一方面达到对营养液的加温作用，另一方面由于安装在营养液箱体14底部远离植物根部，达到充分的加温保护作用；营养液散热器13的进出口分别连接第2二位三通阀11和第3二位三通阀15，实现并联连接室内散热器12；营养液散热器13的出口通过回水单向阀与水箱的回水口连接，形成回路，实现水路循环利用，节能环保。其中，营养液散热器为热镀锌材料的S型管路，便于置换的LED芯片产生的热能能够充分用于加热营养液；所述LED面板8为高功率的LED制作；水冷散热装置7为S型回流的箱式结构，材料为热镀锌。另外，上述利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统还布置了7个测温仪，分别包括其中2个用来测量水冷散热装置的进、出水口温度，用来计算置换于水的热量；2个用来测量营养液散热管路的进、出水口温度，用来计算用于营养液加温的热量，另外3个用来测量营养液温度、人工生长室内温度和室外温度，其中测温仪6用来测量水冷散热装置的进水口温度。上述自适应系统还包括用于控制水流方向的控制器，所述控制器通过控制水路循环系统的各阀门工作状态，并采集7个位置的实时工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，其特征在于，包括水箱(17)、水冷散热装置(7)、营养液散热器(13)、LED面板(8)、营养液箱体(14)以及室内散热器(12)；其中，水箱(17)、水冷散热装置(7)、营养液散热器(13)通过管路依次连接的；所述水冷散热装置(7)安装在LED面板(8)的背面，所述水冷散热装置(7)的出口处设置有连接室外散热系统的旁路；所述营养液散热器(13)安装在营养液箱体(14)的底部，所述营养液散热器(13)并联连接有室内散热器(12)。

【技术特征摘要】
1.一种利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，其特征在于，包括水箱(17)、水冷散热装置(7)、营养液散热器(13)、LED面板(8)、营养液箱体(14)以及室内散热器(12)；其中，水箱(17)、水冷散热装置(7)、营养液散热器(13)通过管路依次连接的；所述水冷散热装置(7)安装在LED面板(8)的背面，所述水冷散热装置(7)的出口处设置有连接室外散热系统的旁路；所述营养液散热器(13)安装在营养液箱体(14)的底部，所述营养液散热器(13)并联连接有室内散热器(12)。2.根据权利要求1所述的利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，其特征在于，所述营养液散热器(13)的出口与水箱(17)连接形成回路。3.根据权利要求1所述的利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，其特征在于，所述营养液散热器(13)为热镀锌材料的S型管路。4.根据权利要求1所述的利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，其特征在于，所述LED面板(8)为高功率的LED制作。5.根据权利要求1所述的利用LED芯片发热量加热营养液的自适应系统，其特征在于，所述水冷散热装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓英，焦学磊，徐志刚，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32