CN114258806B - 一种日光温室植物局部co2浓度控制的通风***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,包括土壤‑空气换热机构,土壤‑空气换热机构铺设在日光温室的地面以下,并位于土壤温度恒定区;新风管竖向设置在土壤‑空气换热机构的进风口处;若干送风管竖向设置在土壤‑空气换热机构的出风口处,回风管竖向设置在土壤‑空气换热机构的回风口处,风机设置在土壤‑空气换热机构中,并靠近土壤‑空气换热机构的出风口与回风口之间;新风管上设置有CO2补充口,CO2储存罐的出口端与新风管的CO2补充口相连;本发明满足对日光温室内CO2的高效补充,有效促进植物的光合作用,且不影响植物种植区域外的CO2浓度,确保了作业人员的安全性。
Description
技术领域
本发明属于日光温室技术领域,特别涉及一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***及方法。
背景技术
日光温室可采用人工设施来调节室内的光照、温度、湿度及CO2浓度等,已经成为现代农业的主要形式之一;日光温室通过室内环境的调控,可以提高农作物的产量和品质;目前,主要使用的日光温室为单坡形式,其一面墙体为蓄热墙;另一面设置薄膜作为采光面,夜晚采用保温材料覆盖;上述温室的环境调控主要依靠人工经验调控,不能实现精准控制。
植物进行光合作用吸收CO2进行固碳,是实现碳达峰和碳中和不可缺少的一个环节;并且CO2作为植物进行光合作用的核心原料,是影响作物生长发育的主要因素之一;日光温室为了保温效果,风口开口小且通风时间短,会造成温室内CO2的亏空,影响光合作用;植物生长的最适CO2浓度为800-1000ppm,而日光温室内白天的CO2浓度仅为100-250 ppm.因此,CO2气肥的补充及调控机制对日光温室内的植物生长起了重要作用。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题,本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***及方法,以解决目前日光温室的环境调控主要依靠人工经验调控,现有的通风方式易造成温室内CO2的亏空,影响光合作用的技术问题
为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,包括土壤-空气换热机构、新风管、若干送风管、回风管、风机及CO2储存罐;土壤-空气换热机构铺设在日光温室的地面以下,并位于土壤温度恒定区;
土壤-空气换热机构延伸至日光温室的外侧,土壤-空气换热机构的延伸端设置有进风口;土壤-空气换热机构上还设置有若干出风口及回风口;其中,若干出风口沿日光温室内的植物行间均匀布设;所述回风口靠近日光温室的采光面下端内侧设置;
新风管竖向设置在土壤-空气换热机构的进风口处,新风管的上端与外界大气连通,下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构的进风口相连;若干送风管竖向设置在土壤-空气换热机构的出风口处,送风管的上端与日光温室内的空气连通;送风管的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构的出风口相连;回风管竖向设置在土壤-空气换热机构的回风口处,回风管的上端与日光温室内的空气连通;回风管的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构的回风口相连;风机设置在土壤-空气换热机构中,并位于土壤-空气换热机构的出风口与回风口之间;新风管上设置有CO2补充口,CO2储存罐的出口端与新风管的CO2补充口相连。
进一步的,还包括若干送风装置;若干送风装置对应设置在位于日光温室中间若干排的送风管上端;送风装置,用于将经过土壤-空气换热机构换热后的新风空气均匀输送至日光温室内。
进一步的,送风装置包括送风支管及若干送风条;送风支管设置在送风管的顶端,送风支管的下端与送风管的上端连通,送风支管的上端延伸至日光温室中的植物冠层上方;若干送风条呈伞形结构均匀设置在送风支管的上端;送风条的一端与送风支管连通,另一端设置有送风口。
进一步的,送风支管采用可伸缩风管。
进一步的,送风条为中空管状结构,并呈向下弧形;所述送风条的下侧均匀设置有若干送风口;其中,送风口处的送风方向与送风条的切线方向之间的夹角为锐角,且所述送风方向朝送风支管一侧设置。
进一步的,土壤-空气换热机构包括两根换热主管及若干换热支管;
两根换热主管相互平行设置,分别位于日光温室的宽度方向两端;换热主管的一端延伸至日光温室的外侧,另一端延伸至日光温室的蓄热墙的内侧;所述进风口设置在其中一根换热主管的延伸端;
若干换热支管沿日光温室内的植物行间平行设置,且位于两根换热主管之间;换热支管的一端与其中一根换热主管连通,另一端与另一根换热主管连通;换热支管上均匀设置有若干出风口;靠近日光温室采光面下端内侧的换热支管上设置有一个回风口;所述回风口靠近设置有进风口的换热主管设置;风机设置在换热主管上,且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
进一步的,还包括静压箱;静压箱设置在新风管与CO2储存罐之间;静压箱的进口端与CO2储存罐的出口端相连,静压箱的出口端与新风管的CO2补充口相连;其中,静压箱的出口端为节流元件。
进一步的,新风管与CO2储存罐之间通过管路相连;其中,所述管路上设置有CO2补充阀。
本发明还提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法,利用所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,具体包括以下步骤:
所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式;
其中,全新风通风模式,具体为:
关闭回风管,打开新风管,以使进入土壤-空气换热机构内的空气全部为新风空气;所述新风空气为日光温室外的空气;
全回风通风模式,具体为:
打开回风管,关闭新风管,以使进入土壤-空气换热机构内的空气全部为回风空气;所述回风空气为日光温室内的空气;
混合送风模式,具体为:
同时打开回风管及新风管,以使进入土壤-空气换热机构内的空气为混合空气;所述混合空气包括日光温室内的空气及日光温室外的空气;
CO2补充通风模式,具体为:
打开新风管上设置有CO2补充口,以使CO2储存罐内的CO2进入土壤-空气换热机构内;所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行。
进一步的,通风过程具体如下:
所述日光温室在冬季夜间运行条件下,当日光温室内部的温度低于18℃时,关闭日光温室的保温帘后,采用全回风通风模式,进行通风;
所述日光温室在冬季上午运行条件下,开启日光温室的保温帘,并关闭日光温室的顶部通风口时,若日光温室内部的CO2浓度低于800ppm,且温度低于18℃时,采用CO2补充通风模式+全回风通风模式,进行通风;若日光温室内部的CO2浓度高于1000ppm且温度高于18℃时,则采用全新风通风模式,进行通风;若日光温室内部的CO2浓度处于800-1000 ppm时,则采用混合送风模式,进行通风;
所述日光温室在冬季中午运行条件下,在日光温室的冬季通风时段,打开温室顶部通风口,采用CO2补充通风模式+全新风通风模式,进行通风;
所述日光温室在冬季下午运行条件下,在关闭通风口后关闭保温帘前时,采用CO2补充通风模式+混合送风模式,进行通风。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,将土壤-空气换热机构铺设在日光温室地面以下的土壤温度恒定区,并将新风管、送风管及回风管与土壤-空气换热机构相连,利用土壤换热机构实现对日光温室的送风温度的有效调节;同时,将CO2储存罐与新风管相连,满足对日光温室内CO2的高效补充,有效促进植物的光合作用,避免了对日光温室内作业操作人员活动空间大面积占用;且不影响植物种植区域外的CO2浓度,确保了作业人员的安全性。
进一步的,通过设置送风装置,实现对新风空气及CO2补充的精准输送,避免了的CO2浪费和泄漏,补充效率较高。
进一步的,送风装置采用送风支管与送风条的组合,若干呈伞形布设的送风条形成包裹式送风结构,确保补充的CO2充分围绕在植物叶片附近,实现CO2的有效利用,防止CO2泄漏,减少CO2排放。
进一步的,送风支管采用可伸缩风管,满足不同植物的送风及对CO2的补充,扩大了通风***的使用范围。
进一步的,将送风条呈向下弧形,送风口处的送风方向与送风条的切线方向之间的夹角为锐角,且所述送风方向朝送风支管一侧设置,形成伞形送风口,保证伞形送风口送出气流形成以送风支管为中心的包裹型气流,在给植物补充CO2时,可使CO2被充分利用,减少CO2泄露。
进一步的,通过在新风管与CO2储存罐之间设置静压箱,利用静压箱对压力控制效果,实现对CO2补充过程的持续控制,确保了CO2补充过程的稳定性。
进一步的,通过在新风管与CO2储存罐之间仅设置CO2补充阀,通过对CO2补充阀的启闭控制,实现对CO2补充过程的间歇性控制,提高了CO2补充过程的灵活性。
本发明还提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法,通过对所述的通风***中各个管路的开闭控制,实现全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式的四种不同送风模式,满足日光温室不同运行条件的通风需求,操作方便,适用范围广,且针对性强。
附图说明
图1为实施例1所述的通风***中的土壤-空气换热机构的结构示意图;
图2为实施例1所述的通风***的纵向剖视图;
图3为实施例2所述的通风***的纵向剖视图。
其中,1土壤-空气换热机构,2新风管,3送风管,4回风管,5送风装置,6风机,7静压箱,8 CO2补充阀,9CO2储存罐,10换热主管,11换热支管,12日光温室,13送风支管,14送风条。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题,技术方案及有益效果更加清楚明白,以下具体实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,包括土壤-空气换热机构1、新风管2、若干送风管3、回风管4、若干送风装置5、风机6及CO2储存罐9。
土壤-空气换热机构1铺设在日光温室12的地面以下,并位于土壤温度恒定区;土壤-空气换热机构1延伸至日光温室12的外侧,土壤-空气换热机构1的延伸端设置有进风口;所述进风口位于日光温室12的采光面下端外侧;土壤-空气换热机构1上还设置有若干出风口及回风口;其中,若干出风口沿日光温室12内的植物行间均匀布设;回风口靠近日光温室12的采光面下端内侧设置。
新风管2竖向设置在土壤-空气换热机构1的进风口处,新风管2的上端与外界大气连通,下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构1的进风口相连;若干送风管3竖向设置在土壤-空气换热机构1的出风口处,送风管3的上端与日光温室12内的空气连通;送风管3的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构1的出风口相连;回风管4竖向设置在土壤-空气换热机构1的回风口处,回风管4的上端与日光温室12内的空气连通;回风管4的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构1的回风口相连。
若干送风装置5对应设置在位于日光温室12中间若干排的送风管上端;送风装置5,用于将经过土壤-空气换热机构1换热后的新风空气均匀输送至日光温室12内;通过设置送风装置5,实现对新风空气及CO2补充的精准输送,避免了的CO2浪费和泄漏,补充效率较高;风机6设置在土壤-空气换热机构1中,并靠近土壤-空气换热机构1的出风口与回风口之间;新风管2上设置有CO2补充口,CO2储存罐9的出口端与新风管2的CO2补充口相连。
本发明中,土壤-空气换热机构1包括两根换热主管10及若干换热支管11;两根换热主管10相互平行设置,分别位于日光温室12的宽度方向两端;换热主管10的一端延伸至日光温室12的外侧,另一端延伸至日光温室12的蓄热墙的内侧;所述进风口设置在其中一根换热主管10的延伸端;若干换热支管11沿日光温室12内的植物行间平行设置,且位于两根换热主管10之间;换热支管11的一端与其中一根换热主管10连通,另一端与另一根换热主管10连通;换热支管11上均匀设置有若干出风口;靠近日光温室12采光面下端内侧的换热支管11上设置有一个回风口;所述回风口靠近设置有进风口的换热主管10设置;风机6设置在换热主管10上,且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
送风装置包括送风支管13及若干送风条14;送风支管13设置在送风管3的顶端,送风支管13的下端与送风管3的上端连通,送风支管13的上端延伸至日光温室12中的植物冠层上方;优选的,送风支管13采用可伸缩风管,满足不同植物的送风及对CO2的补充,扩大了通风***的使用范围;若干送风条14呈伞形结构均匀设置在送风支管13的上端;送风条14的一端与送风支管13连通,另一端设置有送风口;优选的,送风条14中空的管状结构,并呈向下弧形;所述送风条14的下侧均匀设置有若干送风口;其中,送风口处的送风方向与送风条14的切线方向之间的夹角为锐角,且所述送风方向朝靠近送风支管13一侧设置;本发明中,送风装置采用送风支管与送风条的组合,若干呈伞形布设的送风条形成包裹式送风结构,确保补充的CO2充分围绕在植物叶片附近,实现CO2的有效利用,防止CO2泄漏,减少CO2排放。
本发明中,为实现CO2补充的持续控制,所述通风***还包括静压箱7,静压箱7设置在新风管2与CO2储存罐9之间;静压箱7的进口端与CO2储存罐9的出口端相连,静压箱7的出口端与新风管2的CO2补充口相连;其中,静压箱7的出口端为节流元件。
或者,为实现CO2补充的间歇性控制时,所述通风***还包括CO2补充阀8;新风管2与CO2储存罐9之间通过管路相连;CO2补充阀8设置在所述管路上。
通风方法及工作原理:
利用本发明所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,进行通风时,具体如下:所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风方法包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式;
其中,全新风通风模式,具体为:
关闭回风管4,打开新风管2,以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为新风空气;所述新风空气为日光温室12外的空气。
全回风通风模式,具体为:
打开回风管4,关闭新风管2,以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为回风空气;所述回风空气为日光温室12内的空气。
混合送风模式,具体为:
同时打开回风管4及新风管,以使进入土壤-空气换热机构1内的空气为混合空气;所述混合空气包括日光温室12内的空气及日光温室12外的空气。
CO2补充通风模式,具体为:
打开新风管2上设置有CO2补充口,以使CO2储存罐9内的CO2进入土壤-空气换热机构1内;所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行。
所述日光温室12在冬季夜间运行条件下,当日光温室12内部的温度低于18℃时,关闭日光温室12的保温帘后,采用全回风通风模式,进行通风;
所述日光温室12在冬季上午运行条件下,开启日光温室12的保温帘,并关闭日光温室12的顶部通风口时,若日光温室12内部的CO2浓度低于800ppm,且温度低于18℃时,采用CO2补充通风模式+全回风通风模式,进行通风;若日光温室12内部的CO2浓度高于1000ppm且温度高于18℃时,则采用全新风通风模式,进行通风;若日光温室12内部的CO2浓度处于800-1000 ppm时,则采用混合送风模式,进行通风;
所述日光温室12在冬季中午运行条件下,在日光温室12的冬季通风时段,打开温室顶部通风口,采用CO2补充通风模式+全新风通风模式,进行通风;
所述日光温室12在冬季下午运行条件下,在关闭通风口后关闭保温帘前时,采用CO2补充通风模式+混合送风模式,进行通风。
本发明中,将土壤-空气换热机构铺设在日光温室地面以下的土壤温度恒定区,并将新风管、送风管及回风管与土壤-空气换热机构相连,利用土壤换热机构实现对日光温室的送风温度的有效调节;同时,将CO2储存罐与新风管相连,满足对日光温室内CO2的高效补充,有效促进植物的光合作用,避免了对日光温室内作业操作人员活动空间大面积占用;且不影响植物种植区域外的CO2浓度,确保了作业人员的安全性;通过对所述的通风***中各个管路的开闭控制,实现全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式的四种不同送风模式,满足日光温室不同运行条件的通风需求,操作方便,适用范围广,且针对性强。
实施例1
如附图1-2所示,本实施例1提供了一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,包括土壤-空气换热机构1、新风管2、回风管4、若干送风装置5、风机6、静压箱7、CO2补充阀8、CO2储存罐9、空气温湿度传感器、CO2浓度传感器及土壤温度传感器。
土壤-空气换热机构1铺设在日光温室12的地面以下,并位于地面2m以下的土壤温度恒定区;土壤-空气换热机构1延伸至日光温室12的外侧,土壤-空气换热机构1的延伸端设置有进风口;所述进风口位于日光温室12的采光面下端外侧;土壤-空气换热机构1上还设置有若干出风口及若干回风口;其中,若干出风口沿日光温室12内的植物行间均匀布设;回风口并靠近日光温室12的采光面下端内侧设置。
新风管2竖向设置在土壤-空气换热机构1的进风口处,新风管2的上端与外界大气连通,下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构1的进风口相连;若干送风管3竖向设置在土壤-空气换热机构1的出风口处,送风管3的上端与日光温室12内的空气连通;送风管3的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构1的出风口相连;回风管4竖向设置在土壤-空气换热机构1的回风口处,回风管4的上端与日光温室12内的空气连通;回风管4的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构1的回风口相连。
本实施例中,土壤-空气换热器的回风入口的高度与植物高度相匹配,位置在靠近南侧位置,即附图2中的日光温室内的右侧;新风入口及CO2充注口设置在日光温室南侧外,即附图2中的日光温室外的右侧。
若干送风装置5对应设置在位于日光温室12中间排的送风管上端;送风装置5,用于将经过土壤-空气换热机构1换热后的新风空气均匀输送至日光温室12内;通过设置送风装置5,实现对新风空气及CO2补充的精准输送,避免了的CO2浪费和泄漏,补充效率较高;风机6设置在土壤-空气换热机构1中,并靠近土壤-空气换热机构1的出风口与回风口之间;新风管2上设置有CO2补充口,CO2储存罐9的出口端与新风管2的CO2补充口相连。
土壤-空气换热机构1包括两根换热主管10及三根换热支管11;两根换热主管10相互平行设置,分别位于日光温室12的宽度方向两端;换热主管10的一端延伸至日光温室12的外侧,另一端延伸至日光温室12的蓄热墙的内侧;所述进风口设置在其中一根换热主管10的延伸端;三根换热支管11沿日光温室12内的植物行间平行设置,且位于两根换热主管10之间;换热支管11的一端与其中一根换热主管10连通,另一端与另一根换热主管10连通;换热支管11上均匀设置有若干出风口;靠近日光温室12采光面下端内侧的一根的换热支管11上设置有一个回风口;所述回风口靠近设置有进风口的换热主管10设置;风机6设置在换热主管10上,且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
送风装置包括送风支管13及三根送风条14;送风支管13设置在送风管3的顶端,送风支管13的下端与送风管3的上端连通,送风支管13的上端延伸至日光温室12中的植物冠层上方10cm位置处;其中,送风支管13采用可伸缩风管。
三根送风条14呈伞形结构均匀设置在送风支管13的上端;送风条14的一端与送风支管13连通,另一端设置有送风口;送风条14中空的管状结构,并呈向下弧形;所述送风条14的下侧均匀设置有若干送风口;其中,送风口处的送风方向与送风条14的切线方向之间的夹角为锐角,且所述送风方向朝靠近送风支管13一侧设置;即可保证送风***露,也可防止送风装置遮光影响植物光合作用。
静压箱7设置在新风管2与CO2储存罐9之间;静压箱7的进口端与CO2储存罐9的出口端相连,静压箱7的出口端与新风管2的CO2补充口相连;其中,静压箱7的出口端为节流元件;静压箱7与CO2储存罐9还设置有CO2补充阀8;在静压箱7工作时,所述CO2补充阀8处于常开状态。
本实施例1中,空气温湿度传感器设置在日光温室12的中央位置处,并处于植物冠层高度的上方10cm位置处;所述空气温湿度传感器,用于每10min监测一次,日光温室12内的空气温度和湿度;CO2浓度传感器设置在植物冠层上方位置;所述CO2浓度传感器,用于每10min监测一次日光温室12内植物冠层附近的CO2浓度;土壤温湿度传感器设置在地面以下10cm位置处,并位于植物旁侧;所述土壤温湿度传感器,用于每1h监测一次土壤的温度及湿度信息;本实施例1中,通过在上述预设时间段内,分别获取日光温室12内的空气温度和湿度、植物冠层附近的CO2浓度及土壤的温度及湿度信息,为工作人员调节通风方式提供参数依据。
工作原理:
本实施例1中,将土壤-空气换热机构1铺设在日光温室12的地面以下,并位于地面2m以下的土壤温度恒定区;由于2m深的土壤温度基本恒定,将土壤-空气换热机构埋深2m;因此冬季可利用土壤中的热量加热空气通入日光温室,进而提高日光温室内的温度,夏季可降低日光温室中的温度。
送风装置采用送风支管13及三根送风条14组合,形包裹式送风装置;通过所述的包裹式送风装置对植物进行送风,能够使CO2围绕在植物叶片附近,形成高浓度CO2气流膜,促进光合作用,增加农作物产量;同时,呈伞型分布的送风条的中心靠近竖直轴送风口采用向下沿送风支管13贴附送风,围绕植物形成了一个涡流,保证高浓度CO2区域且CO2***露,保证高效补充CO2,确保不影响远离植物区域CO2浓度,保障人员舒适性和安全性。
新风中CO2浓度约为300ppm,难以达到植物的最适CO2浓度,需要通过CO2补充口补充CO2通入日光温室的包裹式送风装置中。当监测点的CO2浓度低于800ppm时,打开CO2补充,当监测点CO2浓度高于1000ppm时,停止补充CO2。
压力控制,CO2补充口与一个静压箱相连,静压箱与补充口直接设置一个孔径为d的节流小孔,静压箱的总体积为V,静压箱另外一端与CO2补充罐相连,当静压箱内压力低于P 1时,补充静压箱内的CO2,当静压箱内的压力高于P2时,停止补充;其中静压箱的压力P与静压箱的总体积V、节流小孔的直径d、新风流量Q以及CO2浓度n四个参数相关,关系式为P=f(V,d,Q,n);在固定工况下,静压箱的总体积V、节流小孔的直径d及新风流量Q为定值,此时P 1的值与n 1=800ppm的静压箱压力相对应,P 2的值与n 2=1000ppm的静压箱压力相对应,具体数值可由现场通过有限实验拟合得到。
通风方法:
在冬季运行时,当夜间关闭通风口后,日光温室12内的CO2浓度会逐渐升高;次日上午,日光温室12内CO2浓度达到最大值接近900ppm;早晨打开保温帘时,CO2浓度达到植物生长的最适CO2浓度区间,可以不补充CO2;随后由于植物光合作用,日光温室内的CO2浓度逐渐降低;打开日光温室的自身通风口后,日光温室内CO2浓度迅速降低降至最低点,直至关闭自身通风口;此时,日光温室12内存在CO2亏空现象,影响植物光合作用,进而影响农作物产量;若现有的采用全局补充CO2的方式对日光温室进行补充,会造成一定程度的CO2浪费及泄漏,且对日间在温室的工作人员的健康造成影响。
本实施例1中所述的日光温室***局部CO2浓度控制的通风***,其运行模式包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式;其中,全新风通风模式,具体为:关闭回风管4,打开新风管2,以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为新风空气;所述新风空气为日光温室12外的空气;全回风通风模式,具体为:打开回风管4,关闭新风管2,以使进入土壤-空气换热机构1内的空气全部为回风空气;所述回风空气为日光温室12内的空气;混合送风模式,具体为:同时打开回风管4及新风管,以使进入土壤-空气换热机构1内的空气为混合空气;所述混合空气包括日光温室12内的空气及日光温室12外的空气;CO2补充通风模式,具体为:打开新风管2上设置有CO2补充口,以使CO2储存罐9内的CO2进入土壤-空气换热机构1内;所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行。
冬季夜间运行,当空气温湿度传感器监测到温室内部温度低于18℃时,则关闭保温帘,采用全回风模式,采用土壤-空气换热器使用回风对温室加热;
冬季上午开启保温帘,顶部通风口关闭时,若CO2浓度低于800 ppm,且温度低于18℃,则开启土壤空气换热器***的CO2补充通风模式+全回风模式,进行通风;若CO2浓度高于1000 ppm且温度高于18℃,则采用全新风模式,进行通风;其余采用混合送风模式,进行通风;
冬季中午通风时段,打开温室顶部通风口,采用CO2补充模式+全新风模式,对日光温室内的植物进行CO2补充,使用包裹式送风装置,使CO2围绕在植物叶片附近,实现CO2的有效利用,防止CO2泄漏,减少CO2排放;
冬季下午关闭通风口后关闭保温帘前,温度采用CO2补充模式+混合送风模式,进行通风,以补充日光温室内CO2浓度。
实施例2
如附图3所示,本实施例2与实施例1的结构和原理基本相同,不同之处在与,本实施例2中,未设置静压箱7;即,新风管2与CO2储存罐9之间直接通过管路相连,并将CO2补充阀8设置在所述管路上;通过在新风管与CO2储存罐之间设置CO2补充阀,通过对CO2补充阀的启闭控制,实现对CO2补充过程的间歇性控制,提高了CO2补充过程的灵活性。
在CO2充注口安装启闭阀门,初始启闭阀的间歇时长是5s,两个监测期后,若监测浓值低于800ppm,则阀的间隙性时常增加[(800-x)/100]s;两个监测期后,若监测浓值高于1000ppm,则阀的间隙性时长减小[(x-1000)/100]s;其中,[*]为取整函数。
本发明所述的通风***及方法,能够实现全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式的四种通风模式,以满足不同的通风条件进行选择调控;本发明既可给植物补充充足的CO2并保证送风温度,又可以不影响日光温室操作人员活动的其余空间的CO2浓度。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一,本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制,还包括在本发明所公开的技术范围内,任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。
Claims (4)
1.一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,其特征在于,包括土壤-空气换热机构(1)、新风管(2)、若干送风管(3)、回风管(4)、风机(6)及CO2储存罐(9);土壤-空气换热机构(1)铺设在日光温室(12)的地面以下,并位于土壤温度恒定区;
土壤-空气换热机构(1)延伸至日光温室(12)的外侧,土壤-空气换热机构(1)的延伸端设置有进风口;土壤-空气换热机构(1)上还设置有若干出风口及回风口;其中,若干出风口沿日光温室(12)内的植物行间均匀布设;所述回风口靠近日光温室(12)的采光面下端内侧设置;
新风管(2)竖向设置在土壤-空气换热机构(1)的进风口处,新风管(2)的上端与外界大气连通,下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构(1)的进风口相连;若干送风管(3)竖向设置在土壤-空气换热机构(1)的出风口处,送风管(3)的上端与日光温室(12)内的空气连通;送风管(3)的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构(1)的出风口相连;回风管(4)竖向设置在土壤-空气换热机构(1)的回风口处,回风管(4)的上端与日光温室(12)内的空气连通;回风管(4)的下端延伸至土壤中,并与土壤-空气换热机构(1)的回风口相连;风机(6)设置在土壤-空气换热机构(1)中,并位于土壤-空气换热机构(1)的出风口与回风口之间;新风管(2)上设置有CO2补充口,CO2储存罐(9)的出口端与新风管(2)的CO2补充口相连;
还包括若干送风装置(5);若干送风装置(5)对应设置在位于日光温室(12)中间若干排的送风管上端;送风装置(5),用于将经过土壤-空气换热机构(1)换热后的新风空气均匀输送至日光温室(12)内;
送风装置包括送风支管(13)及若干送风条(14);送风支管(13)设置在送风管(3)的顶端,送风支管(13)的下端与送风管(3)的上端连通,送风支管(13)的上端延伸至日光温室(12)中的植物冠层上方;若干送风条(14)呈伞形结构均匀设置在送风支管(13)的上端;送风条(14)的一端与送风支管(13)连通,另一端设置有送风口;
送风条(14)为中空管状结构,并呈向下弧形;所述送风条(14)的下侧均匀设置有若干送风口;其中,送风口处的送风方向与送风条(14)的切线方向之间的夹角为锐角,且所述送风方向朝送风支管(13)一侧设置;
还包括静压箱(7);静压箱(7)设置在新风管(2)与CO2储存罐(9)之间;静压箱(7)的进口端与CO2储存罐(9)的出口端相连,静压箱(7)的出口端与新风管(2)的CO2补充口相连;其中,静压箱(7)的出口端为节流元件;
静压箱(7)与CO2补充口之间设置一个孔径为d的节流小孔,静压箱(7)的总体积为V;当静压箱(7)内压力低于P 1时,补充静压箱(7)内的CO2,当静压箱(7)内的压力高于P2时,停止补充;
其中,静压箱(7)的压力P与静压箱(7)的总体积V、节流小孔的直径d、新风流量Q以及CO2浓度n四个参数相关,关系式为P=f(V,d,Q,n);
在固定工况下,静压箱(7)的总体积V、节流小孔的直径d及新风流量Q为定值,此时P 1的值与n 1=800ppm的静压箱压力相对应,P 2的值与n 2=1000ppm的静压箱压力相对应;
所述的日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***的通风方法包括全新风通风模式、全回风通风模式、混合送风模式及CO2补充通风模式;
其中,全新风通风模式,具体为:
关闭回风管(4),打开新风管(2),以使进入土壤-空气换热机构(1)内的空气全部为新风空气;所述新风空气为日光温室(12)外的空气;
全回风通风模式,具体为:
打开回风管(4),关闭新风管(2),以使进入土壤-空气换热机构(1)内的空气全部为回风空气;所述回风空气为日光温室(12)内的空气;
混合送风模式,具体为:
同时打开回风管(4)及新风管,以使进入土壤-空气换热机构(1)内的空气为混合空气;所述混合空气包括日光温室(12)内的空气及日光温室(12)外的空气;
CO2补充通风模式,具体为:
打开新风管(2)上设置有CO2补充口,以使CO2储存罐(9)内的CO2进入土壤-空气换热机构(1)内;所述CO2补充通风模式与全新风通风模式、全回风通风模式和混合送风模式中的一种共同运行;
其中,通风过程具体如下:
所述日光温室(12)在冬季夜间运行条件下,当日光温室(12)内部的温度低于18℃时,关闭日光温室(12)的保温帘后,采用全回风通风模式,进行通风;
所述日光温室(12)在冬季上午运行条件下,开启日光温室(12)的保温帘,并关闭日光温室(12)的顶部通风口时,若日光温室(12)内部的CO2浓度低于800ppm,且温度低于18℃时,采用CO2补充通风模式+全回风通风模式,进行通风;若日光温室(12)内部的CO2浓度高于1000ppm且温度高于18℃时,则采用全新风通风模式,进行通风;若日光温室(12)内部的CO2浓度处于800-1000 ppm时,则采用混合送风模式,进行通风;
所述日光温室(12)在冬季中午运行条件下,在日光温室(12)的冬季通风时段,打开温室顶部通风口,采用CO2补充通风模式+全新风通风模式,进行通风;
所述日光温室(12)在冬季下午运行条件下,在关闭通风口后关闭保温帘前时,采用CO2补充通风模式+混合送风模式,进行通风。
2.根据权利要求1所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,其特征在于,送风支管(13)采用可伸缩风管。
3.根据权利要求1所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,其特征在于,土壤-空气换热机构(1)包括两根换热主管(10)及若干换热支管(11);
两根换热主管(10)相互平行设置,分别位于日光温室(12)的宽度方向两端;换热主管(10)的一端延伸至日光温室(12)的外侧,另一端延伸至日光温室(12)的蓄热墙的内侧;所述进风口设置在其中一根换热主管(10)的延伸端;
若干换热支管(11)沿日光温室(12)内的植物行间平行设置,且位于两根换热主管(10)之间;换热支管(11)的一端与其中一根换热主管(10)连通,另一端与另一根换热主管(10)连通;换热支管(11)上均匀设置有若干出风口;靠近日光温室(12)采光面下端内侧的换热支管(11)上设置有一个回风口;所述回风口靠近设置有进风口的换热主管(10)设置;风机(6)设置在换热主管(10)上,且靠近设置有回风口的换热支管的一端设置。
4.根据权利要求1所述的一种日光温室植物局部CO2浓度控制的通风***,其特征在于,新风管(2)与CO2储存罐(9)之间通过管路相连;其中,所述管路上设置有CO2补充阀(8)。
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