CN103931442A - 太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温*** - Google Patents

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黄丹枫
余文娟
牛庆良
陈罡晓
杨盈盈
郭斗斗
唐东梅
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Abstract

本发明公开了一种太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，主要通过设置可择一使用或同时使用的空气能加热器和太阳能集热器对用于苗床加温的水进行加热，以及设置智能决策支持和控制***，通过采集导热管温度，并根据采集到的温度适时调节所述水箱向所述导热管的进水，以及所述空气能加热器的开启，来达到自动控制苗床温度的目的。本发明***太阳能耦合空气能加热器的使用保证了冬季连续阴雨/雪天太阳能不足的问题，保证该***的持续运作；***中智能决策支持和控制***，可针对不同作物提供最适宜的加温方案，根据种苗的作物种类和生育阶段，对苗床进行分布式管理，智能控制温度。

Description

太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***
技术领域
本发明涉及温室育苗技术领域，特别涉及一种太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能温度控制***。
背景技术
保护地育苗具有节约用地，节省种子，便于精细管理，有利于培育壮苗，并可以提早成熟，增加复种指数，提高经济效益等特点，所以温室育苗所占比例逐年增长。由于冬季温度较低，温室内一般会采用加温装置来提高温室内温度，目前广泛采用锅炉连接暖气片的加温方式，这种方式采用的能源主要为煤或者电，造成能源浪费，导致育苗成本较高。且这种加温方式，空气流通性较差，造成室内空气浑浊且不流通，不利于温室内工作人员的身体健康。室内温度由锅炉控制，温度控制滞后，且暖气片管理面积有限，温度均匀度差，加温效果不理想；夏季设备闲置，降温效果差。
发明内容
本发明提供一种太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能温度控制***，以解决现有技术中常规锅炉连接暖气片加温，导致能耗大、污染大，且加温不均匀的缺陷。本***亦可在夏季育苗中使用，通过水泵打入冷水，直接对苗床降温，解决了传统湿帘降温造成的温室内高湿的状况。
本发明的技术方案如下：
一种太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，包括
提供用于苗床控温的热水或冷水的水箱；
用于在需要时给所述水箱提供加热热水的空气能加热器和太阳能集热器；
用于输送热水或冷水用于苗床控温的导热管；
智能决策支持和控制***，用于采集导热管温度，并根据采集到的温度适时调节所述水箱向所述导热管的进水，以及所述空气能加热器的开启；
其中，所述水箱和所述导热管组成水循环通路，该通路上还设有提供水循环动力的至少一个水泵。
在本发明的一实施例中，上述***还包括一个集水池，所述集水池设置在导热管与太阳能集热器之间，用于为所述太阳能集热器输入待加热的冷水，以及回收储存由导热管流出的冷水。
在本发明的一实施例中，所述太阳能集热器与所述水箱串联，由所述太阳能集热器加热后的热水流入所述水箱；所述空气能加热器与所述水箱并联；所述太阳能集热器和所述空气能加热器为择一使用或同时使用。
在本发明的一实施例中，所述智能决策支持和控制***分为执行机构和专家数据库，其中
执行机构由若干探头及启动器组成，所述探头用于捕获所述导热管或所述水箱的温度信息，所述启动器连接水泵或空气能加热器，用于根据所述智能决策支持和控制***的指令促使所述水泵的水循环阀门开启或关闭，或促使所述空气能加热器的开启或关闭；所述专家数据库用于根据种苗的作物种类和生育阶段，对苗床进行分布式管理，智能控制苗床温度。
在本发明的一实施例中，所述探头捕获的所述导热管处的温度信息与所述专家数据库中设定的不同作物所需温度数据表匹配，当捕获的导热管中温度低于所述温度数据表中设定温度时，启动器启动水泵，将热水压入导热管中，热水在导热片中停留，直至温度再次低于设定温度，导热管中水流出至水循环通路中。
在本发明的一优选实施例中，所述导热管安装在苗床下方。
在本发明的一实施例中，所述导热管由管道本体和设置管道本体周围的导热片构成，所述导热片上设有用于与苗床固定的多个小孔。
在本发明的一实施例中，所述水箱设有隔热保温层。
在本发明的一实施例中，所述水泵设置有两个，其中一个水泵设置在所述水箱与所述导热管的大循环通路上，另一个水泵设置在所述空气能热水器与所述水箱构成的小循环通路上。
在本发明的一实施例中，本***用于温室降温时，不开启所述空气能热水器和所述太阳能集热器，直接通过水泵向所述导热管中打入冷水，对苗床降温。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一．本发明的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，采用电能、太阳能为热源，取代了传统以煤或全部用电能作为热源，即节约了成本又保护了环境；
第二．本发明***中空气能加热器的耦合使用保证了冬季连续阴雨/雪天太阳能不足的问题，保证该***的持续运作； 
第三．本发明***中智能决策支持和控制***，针对不同作物提供最适宜的加温方案，根据种苗的作物种类和生育阶段，对苗床进行分布式管理，智能控制温度；
第四．本发明的***中导热管直接设置于苗床下方，解决了传统技术加热不均匀的技术屏障；
第五．本发明储热水箱设有隔热保温层，能有效保持水温，可用于夜晚温室苗床加热；
第六，本发明的***可用于冬季加温或夏季降温。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明一实施例中太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***的结构示意图；
图2为本发明一实施例中太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***的导热管示意图。
具体实施方式
本发明提供一种太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，主要用于苗床加温，亦可用于夏季苗床降温，其摈弃常规锅炉连接暖气片或电加温方式，通过水箱对太阳能集热器转化的热能进行收集，并短时间保存，为夜间温室加温提供热能，当太阳能不足时，如水箱中温度低于设定温度时，启动空气能加热器为水箱中的水补充加热；智能决策支持和控制***通过其执行机构的启动器连接水箱和导热管之间的水泵、空气能加热器和水箱之间的水泵以及空气能加热器，通过其执行机构的探头采集数据并反馈给其专家数据库，决策后启动相应水泵或空气能加热器；导热管直接安装在苗床下方，可直接对苗床上的幼苗进行低温加温，减少热量向周围环境散失，降低调控育苗***空气温度能耗。以下将结合具体实施例对本发明做进一步的描述。但下面描述的实施例只用于进一步解释本发明的方案，而不用于对本发明的保护范围进行限定。
实施例1
请参见图1所示，本实施例提供的一种太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，包括：
集水池1，太阳能集热器2，水箱3，空气能加热器4，智能决策支持和控制***5，第一水泵7和第二水泵6，导热管8，其中
太阳能集热器2的进水口与集水池1的出水口相连通，太阳能集热器2的出水口与水箱3的进水口相连通，由太阳能集热器2加热后的热水导入水箱3中保存，水箱3的出水口接导热管8，导热管8的出水口接集水池1的进水口，在集水池1、太阳能集热器2、水箱3、导热管8组成的大循环通路上，设有第一水泵7；空气能加热器4与水箱3并联，并且在空气能加热器4与水箱3组成的小循环通路上设有第二水泵6；上述各装置之间由导热系数小的材料如塑料布水管连接。水箱3用于收集加热后的热水，并恒定对苗床进行加温的水温，具体地，可通过在水箱3的外面设置隔热保温层达到保温的目的；集水池1用于收集与存储大循环通路中的水。其中，集水池1、水箱3的大小规格可根据苗床加热面积确定。
智能决策支持和控制***5作为该***的中枢，分为执行机构和专家数据库，其中专家数据库，能根据种苗的作物种类和生育阶段，对苗床进行分布式管理，智能控制温度；执行机构由若干探头及三个启动器组成，探头可按照苗床规模设置多个，用于探测导热管8或水箱3中的温度，探头所获的导热管8的温度信息与专家数据库中设定的不同作物所需温度数据表匹配，当导热管8中温度低于温度数据表中设定温度时，一启动器Ⅰ启动第一水泵7，将水箱3中的热水压入导热管8中，之后热水在导热管8中停留，直至导热管8的温度再次低于设定温度，此时导热管8中的冷水流回集水池；在连续阴雨/雪天，太阳能不足的情况下，由空气能加热器4对水箱3中的水进行加热，智能决策支持和控制***5的执行机构中包括一个连接水箱的探头，当探头检测到水箱3中的水温无法供应苗床所需温度时，一启动器Ⅱ启动第二水泵6，同时一启动器Ⅲ启动空气能加热器4对水箱3中水进行加温；导热管8设置在苗床下方，导热管8进水口连接水箱3的出水口，导热管8的出水口连接集水池3的进水口，当第一水泵7运行时，导热管8中温度较低的水被压入集水池1中，从而构成一个循环***。本发明的智能决策支持和控制***5可以根据大规模苗床中种苗的作物种类和生育阶段实现苗床温度的分区智能控制。
 请参见图2所示，导热管8由管道本体9和设置管道本体9周围的导热片10构成，导热片10上设有多个用于与苗床固定的小孔11，导热管8的管道本体9的两端通过螺母12与其他管道相连。导热管8的大小可根据苗床大小定制。
该***在夏季亦可使用，夏季使用只需用管将集水池与储热水箱直接相连即可，不需开启太阳能集热器2和空气能加热器4。
本发明的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其热源为电能和太阳能，在阳光充足的时候，该***热源为太阳能，当太阳光不足的时候，该***的热源为太阳能耦合空气能，其中所使用的空气能加热器，通过电能驱动，利用压缩机工作，把从空气中吸收的热量加压变热，再传递给水，其具有热效率高，加温不受天气影响等优点。耦合太阳能集热器与空气能加热器可以减少煤炭、电的使用，节约能源、减少温室效应，有利于保护环境。
本***由太阳能对水进行加温，并储存于水箱，水箱由隔热材料制成，并并联空气能加热器，当水箱中水温度不足时，由空气能加热器对其进行加热，保证了冬季夜间苗床加热的充足热能，从而节约了冬季育苗成本，保温的水箱还保证了夜晚正常供热。
本***通过空气能加热器与太阳能集热器耦合使用，克服了直接使用太阳能受天气影响大，热效率低的缺点，空气能加热器与太阳能集热器的耦合使用保证连续阴天、雨天或雪天，太阳能不足情况下，该***的正常运行。
本***的智能决策支持和控制***根据种苗的作物种类和生育阶段，对苗床进行分布式管理，对苗床温度进行智能自动控制，减少劳动力，降低了成本，提高了管理的精准度。
本***导热管设置在苗床下方，解决传统温室加温不均匀的问题。
本***亦可在夏季用于温室降温使用，通过水泵打入冷水，直接对苗床降温，其解决了传统湿帘降温造成的温室内湿度较高的状况。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。 

Claims (10)

1.一种太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，包括
提供用于苗床控温的热水或冷水的水箱；
用于在需要时给所述水箱提供加热热水的空气能加热器和太阳能集热器；
用于输送热水或冷水用于苗床控温的导热管；
智能决策支持和控制***，用于采集导热管温度，并根据采集到的温度适时调节所述水箱向所述导热管的进水，以及所述空气能加热器的开启；
其中，所述水箱和所述导热管组成水循环通路，该通路上还设有提供水循环动力的至少一个水泵。
2.如权利要求1所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，还包括一个集水池，所述集水池设置在导热管与太阳能集热器之间，用于为所述太阳能集热器输入待加热的冷水，以及回收储存由导热管流出的冷水。
3.如权利要求1所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，所述太阳能集热器与所述水箱串联，由所述太阳能集热器加热后的热水流入所述水箱；所述空气能加热器与所述水箱并联；所述太阳能集热器和所述空气能加热器为择一使用或同时使用。
4.如权利要求1所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，所述智能决策支持和控制***分为执行机构和专家数据库，其中
执行机构由若干探头及启动器组成，所述探头用于捕获所述导热管或所述水箱的温度信息，所述启动器连接水泵或空气能加热器，用于根据所述智能决策支持和控制***的指令促使所述水泵的水循环阀门开启或关闭，或促使所述空气能加热器的开启或关闭；所述专家数据库用于根据种苗的作物种类和生育阶段，对苗床进行分布式管理，智能控制苗床温度。
5.如权利要求4所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，所述探头捕获的所述导热管处的温度信息与所述专家数据库中设定的不同作物所需温度数据表匹配，当捕获的导热管中温度低于所述温度数据表中设定温度时，启动器启动水泵，将热水压入导热管中，热水在导热片中停留，直至温度再次低于设定温度，导热管中水流出至水循环通路中。
6.如权利要求1所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，所述导热管安装在苗床下方。
7.如权利要求6所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，所述导热管由管道本体和设置管道本体周围的导热片构成，所述导热片上设有用于与苗床固定的多个小孔。
8.如权利要求1所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，所述水箱设有隔热保温层。
9.如权利要求1或2或3所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，所述水泵设置有两个，其中一个水泵设置在所述水箱与所述导热管的大循环通路上，另一个水泵设置在所述空气能热水器与所述水箱构成的小循环通路上。
10.如权利要求6所述的太阳能耦合空气能温室苗床水循环智能控温***，其特征在于，本***用于温室降温时，不开启所述空气能热水器和所述太阳能集热器，直接通过水泵向所述导热管中打入冷水，对苗床降温。
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