本技術(shù)涉及農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域,具體涉及溫室栽培技術(shù)。
背景技術(shù):
1、在中國不同氣候和市場條件下的現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)可行性,是產(chǎn)業(yè)界非常關(guān)心的問題,大部分溫室項(xiàng)目存在投資大、回收周期長和運(yùn)營成本高,實(shí)現(xiàn)盈利具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性等問題。
2、降低能耗和能源成本是發(fā)展現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的必要條件,現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了大量的能源消耗、溫室氣體排放和農(nóng)業(yè)廢棄物,目前的生產(chǎn)和環(huán)境管理手段對環(huán)境并不友好。
3、由于主要使用天然氣作為能源,以上海崇明的某大型現(xiàn)代化蔬菜溫室項(xiàng)目為例,能耗高、運(yùn)行成本特別是能源成本高、未綜合考慮低碳運(yùn)行方案等問題突出。為了保障蔬菜周年優(yōu)質(zhì)安全生產(chǎn),該項(xiàng)目配置了加溫、降溫、補(bǔ)光等高能耗的設(shè)備,雖然增加了保溫活動(dòng)簾幕、濕簾蒸發(fā)制冷系統(tǒng)、直流無刷風(fēng)機(jī)等節(jié)能技術(shù)和裝備,但采用天然氣供暖、空氣源熱泵制冷和高壓鈉燈補(bǔ)光導(dǎo)致的能源成本和碳排放都巨大,其2022年總用電量達(dá)1,311.90萬kwh(含冷庫和辦公用電),天然氣用量達(dá)240.33萬立方米,不僅影響生產(chǎn)效益,也對設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展不利。
4、經(jīng)初步統(tǒng)計(jì),以燃燒天然氣為主要加熱模式的上海、山東和北京地區(qū)現(xiàn)代化溫室蔬菜生產(chǎn)的能源成本普遍達(dá)到了100-150元/m2,能源成本占據(jù)了溫室生產(chǎn)總成本的30%-40%。在近幾年能源價(jià)格高漲,能源成本越來越高,更有可能給現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來毀滅性打擊。
5、因此降低能耗成本將給現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)業(yè)帶來巨大的收益。
6、一種水源熱泵技術(shù),包括有壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥、制冷管道系統(tǒng)、水源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。在冬季,系統(tǒng)從地下水中吸收熱量,提高溫度后供給室內(nèi)用于采暖;在夏季,則將室內(nèi)的熱量釋放到地下水中,保持地下溫度的均衡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供基于自然界熱能調(diào)配的環(huán)境自適應(yīng)智能溫室,以解決上述至少一種技術(shù)問題。
2、本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
3、基于自然界熱能調(diào)配的環(huán)境自適應(yīng)智能溫室,包括有一智能溫室,智能溫室包括有溫室,以及用于調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫濕度、光照、肥水和二氧化碳的綜合環(huán)境控制系統(tǒng),綜合環(huán)境控制系統(tǒng)包括有濕簾風(fēng)機(jī)、高壓噴霧裝置、屋頂噴淋裝置、以及根際灌溉水裝置,還包括有一地下水源調(diào)溫系統(tǒng);
4、地下水源調(diào)溫系統(tǒng)包括有一從地下含水層里抽取地下水的水泵系統(tǒng)、以及連通地下含水層的回填井,還包括有一空氣換熱器,空氣換熱器設(shè)置在溫室內(nèi);
5、水泵系統(tǒng)的出水連通空氣換熱器的入口,空氣換熱器的出口連通回填井;
6、綜合環(huán)境控制系統(tǒng)信號控制水泵系統(tǒng)的啟動(dòng)開關(guān)。
7、上述設(shè)計(jì)中,地下含水層中的地下水冬暖夏涼,因此在夏、冬兩季通過地下水源調(diào)溫系統(tǒng)從地下含水層抽取地下水送入位于溫室內(nèi)的空氣換熱器中,和溫室中的空氣進(jìn)行換熱,夏季可降低溫室內(nèi)溫度,冬季可升高溫室內(nèi)溫度,其有益效果在于,可低成本的利用地下水的恒溫調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度。
8、進(jìn)一步地,還包括有一送風(fēng)系統(tǒng),送風(fēng)系統(tǒng)包括有一沿溫室上端邊沿設(shè)置的風(fēng)道,風(fēng)道上排布有朝向溫室內(nèi)的出風(fēng)口,風(fēng)道一端設(shè)置有風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口朝向風(fēng)道內(nèi),在風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口前安設(shè)有空氣換熱器。
9、上述設(shè)計(jì)中,風(fēng)道可以將經(jīng)過空氣換熱器調(diào)節(jié)后的空氣更遠(yuǎn)的推送到溫室內(nèi)部,其有益效果在于,可提高調(diào)節(jié)溫室溫度的效率。
10、進(jìn)一步地,空氣換熱器采用板翅式換熱器、管式換熱器中的其中一種。
11、上述設(shè)計(jì)中,板翅式換熱器、管式換熱器和空氣接觸的面積更大,因此換熱效果更高,恒溫地下水通過換熱器的管路,空氣環(huán)繞在管路外周,實(shí)現(xiàn)換熱??諝鈸Q熱器采用板翅式換熱器、管式換熱器中的其中一種的有益效果還在于,板翅式換熱器、管式換熱器的結(jié)構(gòu)簡單,可降低制造成本。
12、進(jìn)一步地,包括采用一和地下水換熱的水源熱泵系統(tǒng),作為地下水源調(diào)溫系統(tǒng);
13、水源熱泵系統(tǒng)包括有載冷劑輸出口和載冷劑輸入口,載冷劑輸出口連通空氣換熱器的入口,空氣換熱器的出口連通載冷劑的輸入口;
14、所述載冷劑采用空氣、水中的其中一種。
15、上述設(shè)計(jì)中,水源熱泵是一種現(xiàn)有技術(shù),一般由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥、制冷管道系統(tǒng)、水源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。水源熱泵系統(tǒng)在夏季將溫室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下水源中,在冬季從地下水源中提取能量,利用熱泵原理通過空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到溫室內(nèi)。其有益效果在于,可以降低能源消耗,得到更多的熱量和冷量。
16、進(jìn)一步地,還包括有太陽能儲熱系統(tǒng),太陽能儲熱系統(tǒng)包括有儲水保溫水箱和吸收太陽能的集熱器;
17、水泵的出水連通儲水保溫水箱,儲水保溫水箱的出水連通回填井;
18、綜合環(huán)境控制系統(tǒng)控制水泵將地下水輸送到儲水保溫水箱中,儲水保溫水箱升溫后,綜合環(huán)境控制系統(tǒng)打開儲水保溫水箱的出水,將熱水通過回填井送回地下含水層。
19、上述設(shè)計(jì)中,太陽能作為自然界的清潔能源,具有更低的使用成本,通過太陽能儲熱系統(tǒng),利用吸收太陽能的集熱器對地下水升溫,再將升溫后的地下水送回地下含水層進(jìn)行儲熱,其有益效果在于,可利用白天的太陽能儲熱用于調(diào)節(jié)晚上的溫室溫度,更可以實(shí)現(xiàn)夏熱冬用,進(jìn)一步降低能源消耗成本。
20、進(jìn)一步地,還包括有一錯(cuò)峰儲熱系統(tǒng);
21、錯(cuò)峰儲熱系統(tǒng)運(yùn)行在錯(cuò)峰時(shí)段,包括有一加熱腔,加熱腔內(nèi)設(shè)置有一電加熱管;
22、水泵從地下含水層抽取地下水進(jìn)入加熱腔,加熱腔出水連通回填井。
23、電網(wǎng)負(fù)荷在時(shí)間上具有不均衡性,是現(xiàn)在電力系統(tǒng)面臨的重大問題,為了鼓勵(lì)用戶錯(cuò)開用電時(shí)間,電網(wǎng)系統(tǒng)推出了分時(shí)電價(jià)方案,在用電低谷時(shí)段降低電價(jià)。上述設(shè)計(jì)中,設(shè)置有加熱腔,加熱腔內(nèi)設(shè)置有電加熱管,利用電網(wǎng)的低谷電價(jià),對地下水升溫,升溫后的地下水再送回地下含水層,從而實(shí)現(xiàn)儲熱。其有益效果在于,利用錯(cuò)峰低電價(jià)時(shí)段加熱地下水,可降低儲熱的用電成本。
24、進(jìn)一步地,智能溫室還包括有綜合降溫增濕系統(tǒng);
25、綜合降溫增濕系統(tǒng)包括有一供水系統(tǒng),供水系統(tǒng)的水源來自地下含水層,供水系統(tǒng)的供水供給濕簾風(fēng)機(jī)、高壓噴霧裝置、屋頂噴淋裝置、以及根際灌溉水裝置。
26、上述設(shè)計(jì)中,利用地下水供水給濕簾風(fēng)機(jī)、高壓噴霧裝置、屋頂噴淋裝置、以及根際灌溉水裝置,其有益效果在于,多管齊下調(diào)節(jié)溫室溫度,提升調(diào)溫效率,還可為溫室增加濕度。
27、進(jìn)一步地,還包括有風(fēng)電儲熱系統(tǒng);
28、風(fēng)電儲熱系統(tǒng)包括有一風(fēng)力發(fā)電機(jī),以及儲水保溫箱,儲水保溫箱內(nèi)設(shè)置有發(fā)熱裝置,發(fā)熱裝置的電源連接風(fēng)力發(fā)電機(jī);
29、水泵出水連通儲水保溫箱,儲水保溫箱出水連通回填井;
30、綜合環(huán)境控制系統(tǒng)控制儲水保溫箱的進(jìn)水和出水。
31、風(fēng)電作為自然界的清潔能源,具有更低的使用成本,上述設(shè)計(jì)中,利用風(fēng)力發(fā)電對地下水進(jìn)行加熱,加熱后的地下水送入地下含水層儲熱,其有益效果在于,進(jìn)一步降低能源消耗成本。
32、本發(fā)明利用自然界的恒溫地下水資源和溫室內(nèi)的空氣進(jìn)行換熱,從而實(shí)現(xiàn)對溫室內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié),其有益效果在于,可低成本的調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫度,降低能源消耗。
33、本發(fā)明還利用太陽能資源、風(fēng)力資源加熱地下水,并將加熱后的地下水回填到地下含水層,以實(shí)現(xiàn)低成本的儲熱,在需要利用地下水調(diào)節(jié)溫室溫度時(shí)再抽取使用,其有益效果在于,充分利用自然界的熱能用于溫室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié),以節(jié)省能源成本,實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的目的。