双源耦合太阳能温室集热调温调湿系统及环控方法技术方案

本发明专利技术公开了双源耦合太阳能温室集热调温调湿系统及环控方法，包括内水循环系统、外水循环系统、温湿调控系统，内水循环系统和外水循环系统与温湿调控系统连接；本发明专利技术利用温室效应集热，水气换热和水地源热泵耦合增强的集热、加温、降温和除湿等功能有机结合起来，集成创新为多功能集热调温调湿系统，同时具备了湿帘风机、空气内循环风机、太阳能集热器、换热器、除湿机等多种设备功能。极大地节约了温室温湿度调控的投资成本和运行成本。温湿度调控的投资成本和运行成本。温湿度调控的投资成本和运行成本。

【技术实现步骤摘要】
双源耦合太阳能温室集热调温调湿系统及环控方法


[0001]本专利技术涉及温室大棚控制装置
，具体涉及双源耦合太阳能温室集热调温调湿系统及环控方法。

技术介绍

[0002]园艺温室大棚所占空间和面积巨大，通过消耗煤、天然气和电力来加温和调控环境不仅难度大、成本过高，还造成环境污染和过高的温室气体排放，全球每年农业生产能耗量的35%被用于温室加温，温室环境调控费用约占温室生产总费用的15%～40%。
[0003]专利技术201910573039.5提出了一种利用温室效应集热和风机盘管换热的智能温室及环控方法，该所阐述的风机盘管系统为大风量低风压风机和具内外水循环水气换热器相结合的装置，同时具有集热、释热、加湿功能。但没有涉及除湿的功能，原方案除湿主要依靠传统温室相同的方法进行间隙通风，而通风也会导致室内外冷热空气对流，热量耗散，不通风时段室内依然有湿度过高的风险。尽管夜间强度大幅下降，但植物的蒸腾作用是昼夜均在进行，表现夜间湿度控制和温度控制矛盾突出，被动的通风除湿是目前自控加温温室普遍采用的除湿方式。通过将外界含湿量低的低温空气导入温室来降低空气温度，必须以降低温度和内外空气流动损失热量为代价，由于采用间隙通风，仍然存在温室局部和一定时间湿度过高而诱发病害的风险。在遇到寒潮、连续阴雨甚至下雪时，太阳能利用也受影响，需要额外热源及时补充。单纯依水气换热器时，换热效率会因温差变小而下降。太阳能热量分散，而温室大棚面积体积巨大，同样要求巨大的集热面积、收集足够的太阳能来与其巨大的散热面积和散热量相匹配，太阳能的利用不只是解决加温问题，而是要以太阳能为主要能量来源，系统解决温室加温，降温，加湿，除湿、二氧化碳补充等应对不良环境条件和实现作物生产潜力最大化的一系列问题。因此本专利技术提出了双源耦合太阳能温室集热调温调湿系统及环控方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种双源耦合太阳能温室集热调温调湿系统及环控方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种太阳能温室双源耦合集热温湿调控系统，包括内水循环系统、外水循环系统、温湿调控系统，内水循环系统和外水循环系统与温湿调控系统连接；温湿调控系统包括安装在大棚内的水地源热泵1、水气换热器2和风机3，水气换热器2的管程与水地源热泵1的蒸发器壳程连接，风机3安装在水气换热器2前端吸取大棚内空气经过水气换热器2形成风口，水气换热器2后端为进风口；内水循环系统包括安装在大棚内地上或地下的冷水箱4和热水箱5，热水箱5设置在冷水箱4上方且与冷水箱4连通，所述热水箱5通过管路与水气换热器2的管程连接，通过管路与蒸发器的壳程连接，通过管路与冷凝器的壳程连接；所述冷水箱4通过管路与水气换
热器的管程2连接，通过管路与蒸发器的壳程连接，通过管路与冷凝器的壳程连通；外水循环系统包括安装在大棚外的雨水收集池6和安装在大棚内的加湿装置7，加湿装置7安装在风机3的前侧的吹气端，包括喷淋管道、翅片和集水槽，喷淋管道设置在翅片正上方，集水槽设置在翅片正下方与大棚的天沟连接并与雨水收集池6连通，雨水收集池6通过管路与喷淋管道连接，通过管路与水气换热器2的管程连接。
[0006]进一步地，所述温湿调控系统设置有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器。
[0007]进一步地，所述雨水收集池6底铺设有黑色打底膜。
[0008]进一步地，所述太阳能温室双源耦合集热温湿调控系统，其特征在于：具体包括以下控制方法：A.集热降温：雨水收集池6向水汽换热器2输送冷水，风机3启动使高温空气通过水汽换热器2，高温空气通过水汽换热器2与水汽换热器2管程内的冷水换热后从风机3吹出冷风，同时水汽换热器2内的冷水被加热进入热水箱5进行保温储存热量；B.增强集热降温：水地源热泵1启动，冷水箱4或雨水收集池6的冷水进入水地源热泵1蒸发器的壳程，与蒸发器内的制冷剂换热被加热后进入水汽换热器2循环换热，同时水汽换热器2的热水通过热水箱5进入水地源热泵1冷凝器的壳程与冷凝器内的制冷剂换热后回到热水箱5，使冷水更冷，热水更热，水汽换热器2通过与蒸发器循环换热，降低水汽换热器2换热管中流体温度，从而增加水气换热的换热温差，风机3启动使高温空气通过水汽换热器2，高温空气通过水汽换热器2与水汽换热器2管程内的冷水换热后从风机3吹出冷风；C.集热降温加湿：密闭大棚，在模式A的基础上，雨水收集池6向加湿装置7的喷管道送水，风机3吹出的风经过加湿装置7将水汽吹向棚内进行降温加湿的同时进行集热；D.降温加湿：开放大棚，关闭二氧化碳气肥阀门雨水收集池6向加湿装置7的喷管道送水，风机3与大棚内外空气循环换风降温，风机3吸取的风经过水汽换热器2后吹向和加湿装置7将水汽吹向棚内进行加湿，同时翅片表面水份蒸发能够进行降温；E.除湿加温：密闭大棚启动风机3，启动水地源热泵1，雨水收集池6或冷水箱4向水汽换热器2输送冷水，冷水箱4向冷凝器输送冷水换热后进入热水箱5，水汽换热器2与蒸发器循环换热，水汽换热器2内的冷水经过蒸发器吸热后产生过冷水回到水汽换热器2，风机3抽气使低温空气经过水汽换热器2，潮湿低温空气通过水汽换热器2后水汽被过冷水液化，对低温空气进行除湿，当大棚湿度降至70%左右时，通过模式A或模式B，对大棚加温，实现大棚内温暖干燥；F.夜间增强加温：反向启水地源热泵1水气换器后端为冷凝器，冷水箱4向水气换热器2输送冷水后电磁阀关闭，热水箱5向蒸发器输送的热水换热后进入冷水箱4，水气换热器2与冷凝器换热，水气换热器2内的冷水经过冷凝器被加热后再次进入水气换热器2，风机3启动使低温空气经过水气换热器2，低温空气通过水气换热器2换热后从风机3吹出暖风对大棚进行加温；G.外源冷能加温：雨水收集池6向水气换热器2输送过冷水，反向启动水地源热泵1水气换热器2后端为冷凝器，热水箱5向蒸发器输送热水换热后进入冷水箱4，水气换热器2与冷凝器循环换热，水气换热器2内的过冷水经过冷凝器放热被加热后再次进入水气换热器2，风机3启动使低温空气经过水气换热器2，低温空气通过水气换热器2换热后从风机3吹
出暖风对大棚进行加温。
[0009]本专利技术的有益效果：本专利技术利用温室效应集热，通过水气换热和水地源热泵耦合实现温湿的集热、加温、降温和除湿等功能，节约了温室温湿度调控的投资成本和运行成本，通过水地源热泵和水气换热器进行互相协作、优势互补，白天和夜间均提升了空气与水气换热器的温差，提升了集热和换热效率，夜间则提高了系统的加温和除湿能力，耦合效果显著；本专利技术将太阳能利用和水体冷能利用有机结合起来，太阳能为主，水体冷能为辅，弥补了太阳能的分散性和不稳定性的缺点，又避免了打井开采地下水，过度改变水体温度等危害环境不利于环保的问题；本专利技术在调控过程中处于物理隔离的密闭条件，减少了外界病虫害入侵机会，物理防虫防病效果非常显著，同时二氧化碳气肥泄漏大幅度降低，气肥利用率较常规温室提升，植物无效蒸腾显著降低，节水抗旱效果显著，提升了作物产量和品质。
附图说明
[0010]图1是集热温湿调控系统的系统框本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能温室双源耦合集热温湿调控系统，其特征在于：包括内水循环系统、外水循环系统、温湿调控系统，内水循环系统和外水循环系统与温湿调控系统连接；温湿调控系统包括安装在大棚内的水地源热泵（1）、水气换热器（2）和风机（3），水气换热器（2）的管程与水地源热泵（1）的蒸发器壳程连接，风机（3）安装在水气换热器（2）前端吸取大棚内空气经过水气换热器（2）形成进风口，水气换热器（2）后端为进风口；内水循环系统包括安装在大棚内地上或地下的冷水箱（4）和热水箱（5），热水箱（5）设置在冷水箱（4）上方且与冷水箱（4）连通，所述热水箱（5）通过管路与水气换热器（2）的管程连接，通过管路与蒸发器的壳程连接，通过管路与冷凝器的壳程连接；所述冷水箱（4）通过管路与水气换热器的管程（2）连接，通过管路与蒸发器的壳程连接，通过管路与冷凝器的壳程连通；所述外水循环系统包括安装在大棚外的雨水收集池（6）和安装在大棚内的加湿装置（7），加湿装置（7）安装在风机（3）的前侧的吹气端，包括喷淋管道、翅片和集水槽，喷淋管道设置在翅片正上方，集水槽设置在翅片正下方与大棚的天沟连接并与雨水收集池（6）连通，雨水收集池（6）通过管路与喷淋管道连接，通过管路与水气换热器（2）的管程连接。2.根据权利要求1所述太阳能温室双源耦合集热温湿调控系统，其特征在于：所述温湿调控系统设置有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器。3.根据权利要求1所述太阳能温室双源耦合集热温湿调控系统，其特征在于：所述雨水收集池（6）底铺设有黑色打底膜。4.根据权利要求1
‑
3所述太阳能温室双源耦合集热温湿调控系统，其特征在于：具体包括以下控制方法：A.集热降温：雨水收集池（6）向水汽换热器（2）输送冷水，风机（3）启动使高温空气通过水汽换热器（2），高温空气通过水汽换热器（2）与水汽换热器（2）管程内的冷水换热后从风机（3）吹出冷风，同时水汽换热器（2）内的冷水被加热进入热水箱（5）进行保温储存热量；B.增强集热降温：水地源热泵（1）启动，冷水箱（4）或雨水收集池（6）的冷水进入水地源热泵（1）蒸发器的壳程，与蒸发器内的制冷剂换热被加热后进入水汽换热器（2）循环换热，同时水汽换热器（2）的热水通过热水箱（5）进入水地源热泵（1）冷凝器的壳程与冷凝器内的制冷剂换热后回到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金泽，刘庆阳，刘关所，苏艳，张艺萍，
申请(专利权)人：云南旭滇农业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：