[发明专利]水气膜换热耦合空气能的双效太阳能温室及环控方法

说明书

本发明公开了一种水气膜换热耦合空气能的双效太阳能温室及环控方法，包括内水循环系统、水气膜温室大棚、温湿调控系统，水气膜温室大棚包括种植区和换热区，换热区安装缓冲膜、水气膜、卷帘膜和齿条开窗，温湿调控系统包括安装在种植区的水地源热泵、水气换热器和风机，内水循环系统包括冷水箱、热水箱、喷淋装置和集水槽，本发明通过水源热泵和水气膜换热系统的耦合，建立了新的连接和循环方法。该系统以水源热泵为增益辅助手段，实现温室效应太阳能的补充集热，提升了水气膜换热效率和温室加温能力，大幅提升了温室集热能力和水源热泵的能效比，主动除湿能力和应对阴雨不良天气的能力，应用范围广泛。

技术领域

发明涉及温室大棚控制装置技术领域，具体涉及水气膜换热耦合空气能的双效太阳能温室及环控方法。

背景技术

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%。

发明201910573039.5提出了一种利用温室效应集热和水气膜换热的智能温室及环控方法，该发明所阐述的水气膜换热太阳能温室，同时具有集热、释热、加湿和降温等功能。但没有涉及主动除湿的功能，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。在密闭环境下，白天有空气流通不够充分会降低植物光合速率，并可能使叶温过度升高，在阴雨天气过多的地区，太阳能利用也受影响，需要额外热源及时补充。目前商用空气能已经应用于高档花卉和种苗等价值作物的生产，但存在夜晚时段COP值过低、蒸发器结霜，天气越冷，越需要加温时，加温能力越低的情况。而国外引进半封闭温室，夏天主要依靠蒸发降温来降温，在我国南方平原地区应用困难。低海拔亚热带和温带大陆性气候下，夏季会同时出现夜温、昼温和湿度均过高的情况，此时湿帘降温、自然通风均难以奏效。为此，本发明提出了水气膜换热耦合空气能的双效太阳能温室及环控方法。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种利用温室效应集热和水气膜换热的智能温室及环控方法。

水气膜换热耦合空气能的双效太阳能温室及环控方法，包括多单元的连体棚1，连体棚1内的每个单元顶部安装有天窗14，连体棚1横梁安装在天沟水槽下0.5-1.5米的位置，连体棚1内的每个单元顶部安装有承水通风的水气膜内拱棚2，水气膜内拱棚2将连体棚1分为顶部的换热区11和下部的种植区12，换热区11安装有与连体棚1顶部固定的喷淋装置111，水气膜内拱棚2两侧的低端下沿安装有承接喷淋装置淋水的汇水槽13，种植区12一端设置有空气能热泵调温区3和种植区12下方设置保温水箱4，保温水箱4通过地埋管道与连体棚1外的雨水收集池连接，保温水箱4通过供水管道6和水泵与喷淋装置111装置连接。

进一步地，所述空气能热泵调温区3前端与种植区12隔开，顶部与换热区11连通，后端通过卷帘膜与室外相隔，空气能热泵调温区3前端上方设置有风机33与种植区12连通，空气能热泵调温区3安装有空气能热泵31，空气能热泵31蒸发器的出风口与伸入种植区12底部的风筒32连接，进风口与风机33连接，空气能热泵31冷凝器的进风口通过两根带电磁阀的管道分别与换热区11和室外连通，出风口通过管道与室外连通。

进一步地，所述所述内拱棚2截面呈扇形结构21或楔形结构22或双三角形结构23；扇形结构的水气膜内拱棚，横切面为中间高位一块扇形拱膜211，由一个钢管短圆拱支撑，两侧低位两块防水透气膜212，由一个长圆拱支撑的结构，高位短圆拱垂直投影与低位两个防水透气膜内侧部分重叠，上下两个圆拱之间为通风区213，扇形拱膜211两侧底端和防水透气膜212内侧顶端安装调控棚体换热区11与种植区12闭合或连通的卷帘膜214，汇水槽13安装在两个防水透气膜212的外侧低端，使用扇形结构21的水气膜内拱棚2时天窗14为30%卷帘膜开窗结构；