一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统

专利2025-07-26  33


本发明属于园艺,具体为一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统。


背景技术:

1、大跨度外保温大棚为南北走向,虽然有投资成本低、土地利用率高优势,但是由于室内缺少蓄热媒介,且空间尺度较大,仅利用室内土壤被动蓄放热调控是无法在高纬度严寒区域进行茄果类蔬菜越冬生产的,目前仅能种植白菜、芹菜等耐低温叶类蔬菜,在经济效益营收方面受到制约,也减少了园艺设施生产周期,此外保温大棚的保温被在冰雪天气下易发生变形,保温被无法完全对棚面进行密闭,尤其在屋面前底脚位置时常发生冷风渗透,严重影响了大棚保温性能。

2、现有技术中如中国专利公开号为cn107409853a的发明专利公开了《一种除湿蓄热降温大棚》,利用拱形储水骨架作为循环水蓄热单元,采用双层薄膜夹棉被方式加强保温效果,虽然该技术方案采用风冷除湿单元对湿热或湿冷空气进行冷却或加热,但是主要适用于夏季通风环境条件,同时布置在骨架下方的蓄热水管构件与双层薄膜会降低太阳辐射透光率,因而影响设施太阳辐射能的截获。

3、现有技术的多种操作往往会增加茄果类蔬菜越冬生产的难度,因此急需一种新的可以匹配北方日照和温差的大跨度外保温大棚的系统,以满足日益增长茄果类蔬菜越冬生产需求。


技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题,本发明提供了一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,利用风机盘管换热器单元和集热水管联合集放热,不仅能够收集更多富余空气热能和辐射能,同时低矮墙体也能够防止屋面与土壤相互衔接位置由于冷风渗透而出现的热量损失,而且易于均匀地改善大棚夜间室内温湿环境,技术方案为:包括:大棚骨架、山墙、东侧矮墙、西侧矮墙、风机盘管换热器组、储水箱、东侧集热水管、西侧集热水管、储水箱温度传感器、东侧空气温度传感器、西侧空气温度传感器、东侧水管温度传感器、西侧水管温度传感器、系统控制箱和外保温被;

2、东侧矮墙和西侧矮墙分别安装于大棚骨架东西两侧的底脚,两山墙分别安装于大棚骨架的南北两侧,大棚骨架的屋脊下方悬挂有至少一组风机盘管换热器组,每组风机盘管换热器中包括至少两个朝向盘管换热器的风机;

3、盘管换热器的水管出入两端分别通过换热器入水潜水泵和换热器出水阀门与储水箱相连,东侧集热水管的出入两端分别通过东侧入水驱动泵和东侧出水阀门与集水箱相连,西侧集热水管的出入两端分别通过西侧入水驱动泵和西侧出水阀门与集水箱相连;

4、储水箱温度传感器、东侧空气温度传感器、西侧空气温度传感器、东侧水管温度传感器、西侧水管温度传感器、风机盘管换热器组中的两个风机、换热器入水阀门、换热器出水阀门、东侧入水阀门、东侧出水阀门、西侧入水阀门和西侧出水阀门均与安装于系统控制箱中的系统控制器相连。

5、所述系统控制器中包括侧墙集热模块、盘管换热器集热模块和放热模块;

6、其中在外保温被卷起时段,侧墙集热模块分别与东侧水管温度传感器、西侧水管温度传感器、东侧入水驱动泵、东侧出水阀门、西侧入水驱动泵和西侧出水阀门相连,当东侧水管温度传感器或西侧水管温度传感器中的温度大于侧墙温度收集阈值的时候,所对应的入水驱动泵和出水阀门打开,在所对应一侧的集热水管中完成换水;

7、盘管换热器集热模块分别与储水箱温度传感器、东侧空气温度传感器、西侧空气温度传感器、风机盘管换热器组中的两个朝向的风机、换热器入水潜水泵和换热器出水阀门相连,当储水箱温度传感器与东侧空气温度传感器的温差或西侧空气温度传感器的温差大于集热设计温度差、且东侧空气温度传感器或西侧空气温度传感器温度大于等于集热阈值时,盘管换热器集热模块打开风机、换热器入水潜水泵和换热器出水阀门,将符合集热设计温度差一侧的气体吹至盘管换热器上进行集热;

8、盘管换热器放热模块分别与换热器入水潜水泵、换热器出水阀门、风机盘管换热器组中的两个风机相连,当储水箱温度传感器和东侧空气温度传感器的温差或储水箱温度传感器和西侧空气温度传感器的温差大于等于放热设计温度差、且储水箱温度传感器检测温度大于放热阈值时,同时开启换热器入水潜水泵、换热器出水阀门、风机盘管换热器组中的两个风机对大棚内进行放热,其中东西两个方向上至少有一个风机工作。

9、风机吹风方向与屋脊方向垂直;东侧空气温度传感器和西侧空气温度传感器的安装位置分别为东西两侧种植区域中心,其水平高度为距离作物冠层高度0.5m;不设置在风机吹风方向上。

10、当风机盘管换热器组有多组时,各组风机盘管换热器组与储水箱之间采用同程式供水。

11、所述侧墙集热模块在外保温被卷起后开启,在外保温被卷落后关闭。

12、所述盘管换热器集热模块在每日的10:00~16:30开启。

13、所述集热设计温度差为2℃,所述集热阈值为10℃。

14、所述盘管换热器放热模块在每日的2:00~9:00开启。

15、所述放热设计温度差为4℃,所述放热阈值为8℃。

16、所述储水箱内设有电加热装置,同时系统控制器中设置有极端天气保障模块,电加热装置和储水箱温度传感器均与系统控制器中的模块相连,当储水箱温度传感器检测到温度低于加温阈值时,激活系统控制器中的极端天气保障模块发送信号给电加热装置启动,当储水箱温度传感器检测到温度高于加温阈值时,激活控制器中的极端天气保障模块发送信号给电加热装置关闭。

17、本发明的有益效果在于:

18、1.本发明通过系统控制器中的侧墙集热模块和盘管换热器集热模块从低矮墙体内和屋脊下方的集热装置集热,然后通过系统控制器中的盘管换热器放热模块周期性均匀地梯度放热以改善室内温湿环境的能力,实现了大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控。

19、2.在大跨度外保温塑料大棚两侧底脚布置储水管和低矮墙体,能够显著提高大棚保温蓄热性能,克服了因外保温被铺放末端不充分而引起的冷风渗透热量损失,系统具有较高集热效率,施工成本低,便于安装与维护。



技术特征:

1.一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,包括:大棚骨架(1)、山墙(2)、东侧矮墙(3)、西侧矮墙(4)、风机盘管换热器组(5)、储水箱(6)、东侧集热水管(7)、西侧集热水管(8)、储水箱温度传感器(9)、东侧空气温度传感器(10)、西侧空气温度传感器(11)、东侧水管温度传感器(12)、西侧水管温度传感器(13)、系统控制箱(14)和外保温被(15);

2.根据权利要求1所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,所述系统控制器中包括侧墙集热模块、盘管换热器集热模块和放热模块;

3.根据权利要求2所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,风机吹风方向与屋脊方向垂直;东侧空气温度传感器和西侧空气温度传感器的安装位置分别为东西两侧种植区域中心,其水平高度为距离作物冠层高度0.5m;不设置在风机吹风方向上。

4.根据权利要求2所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,当风机盘管换热器组有多组时,各组风机盘管换热器组与储水箱之间采用同程式供水。

5.根据权利要求2~4之一所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,所述侧墙集热模块在外保温被卷起后开启,在外保温被卷落后关闭。

6.根据权利要求2~4之一所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,所述盘管换热器集热模块在每日的10:00~16:30开启。

7.根据权利要求6所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,所述集热设计温度差为2℃,所述集热阈值为10℃。

8.根据权利要求2~4之一所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,所述盘管换热器放热模块在每日的2:00~9:00开启。

9.根据权利要求8所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,所述放热设计温度差为4℃,所述放热阈值为8℃。

10.根据权利要求2~4之一所述的一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统,其特征在于,所述储水箱内设有电加热装置,同时系统控制器中设置有极端天气保障模块,电加热装置和储水箱温度传感器均与系统控制器中的模块相连,当储水箱温度传感器检测到温度低于加温阈值时,激活系统控制器中的极端天气保障模块发送信号给电加热装置启动,当储水箱温度传感器检测到温度高于加温阈值时,激活控制器中的极端天气保障模块发送信号给电加热装置关闭。


技术总结
本发明公开了一种大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控系统;包括:大棚骨架、山墙、东侧矮墙、西侧矮墙、风机盘管换热器组、储水箱、东侧集热水管、西侧集热水管、储水箱温度传感器、东侧空气温度传感器、西侧空气温度传感器、东侧水管温度传感器、西侧水管温度传感器、系统控制箱和外保温被;东侧矮墙和西侧矮墙分别安装于大棚骨架东西两侧的底脚,两山墙分别安装于大棚骨架的南北两侧,大棚骨架的屋脊下方悬挂有至少一组风机盘管换热器组,每组风机盘管换热器中包括至少两个朝向盘管换热器的风机。本发明通过系统控制器从低矮墙体内和屋脊下方的集热装置集热,然后均匀地放热改善室内温湿环境的能力,实现了大跨度外保温塑料大棚温湿环境调控。

技术研发人员:宋卫堂,李赫,程博,李刚
受保护的技术使用者:中国农业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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