[发明专利]一种用于小麦种植的高效率的光热资源利用装置

说明书

本发明公开了一种用于小麦种植的高效率的光热资源利用装置，包括大棚本体，大棚本体分为上方的吸热区和下方的种植区两部分，在白天温度较高时，通过在吸热区内喷洒水雾，水雾在蒸发成为水蒸汽时带走了大量热量，且蒸发产生的低压蒸汽被蒸汽喷射泵中太阳能集热蒸发器所产生的高压蒸汽所吸收，进一步在冷凝箱中被喷洒出的水雾冷凝并放出大量热后与其混合成为高温热水，热水通过横埋管换热器后对土壤进行循环加热，在夜晚温度较低时，重力热管可以将土壤内储存的热量带向种植区内，使得小麦全天都能生长在一个适宜的温度之下，使光照资源能做到日存夜用，高效循环。

技术领域

本发明涉及农业生产技术领域，具体为一种用于小麦种植的高效率的光热资源利用装置。

背景技术

小麦种子一般在4～37℃时都可以发芽，发芽最快的温度是20～25℃，日平均气温在16～18℃时播种最适宜。小麦发芽的最低温度为0℃，最高温度为30～35℃。现代种植常采用温室大棚的种植方式降低气候影响，但大棚一般是针对冬天的寒冷气候而设置的，当白天光照时间过长或温度较高时，大棚反而由于热量不易流失而使得棚内温度超过农作物生长所能耐受的最高温度。大棚在使用过程中就面临这样的一种问题：白天能量过高时要采用降温手段 ，夜晚温度过低时又要采用升温手段，如此一来白天富余的能量无法做到收集利用就被排到大气中，夜晚又因为使用煤炭加热等方式产生额外的经济成本，如何能使白天大棚内富余的能量被收集起来并可以在夜晚时再次释放，使得大棚内种植环境持续维持在一个适宜的生长温度下，对我国农业发展来说是一个相当重要的问题。

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源的高效节能环保型能源利用技术，通过输入少量的高品位电能，即可使能量从低温热源向高温热源转移，实现夏季供冷，冬季供热，将地源热泵系统运用于温室大棚，可节省40%的能源消耗，如专利号201420351785.2公开的一种基于PLC的太阳能温室大棚与地源热泵联合控制系统，其利用太阳能供能与热泵供能结合的方式来控制棚内温度，夏季高温时通过地源热泵与比棚内空气温度低的地底土壤进行热交换，形成一条空调回路，对棚内温度进行制冷，冬季低温时地源热泵向太阳能储热水箱提供地热能，通过换热片提高棚内室温，保证植物生长温度，该系统一定程度上将夏季富余的热能转移到地底土壤中保存起来，冬季的时候又可以利用土壤中的热能使大棚升温，是一种节能环保的新能源系统，但该系统也存在一些弊端，首先，地源热泵系统前期的安装成本太过高昂，与温室大棚的匹配度不高，而且其对于当地的地形与地下结构要求上有着诸多限制，又会在一定程度上对地下水造成污染，不适合在种植业上进行大量推广，再次，在昼夜温差大的地区，该系统就无法做到将白天富余的热量留到夜晚使用，而使得大量光热资源白白流失，而且其无法使得棚内的土壤温度始终达到热量平衡的状态，不利于小麦根部的生长。

专利号201510175434.X公开了一种土壤源热泵温室大棚供热系统及控制方法，白天将太阳能储存至温室大棚的土壤中，提高了土壤温度，一方面有利于提高大棚夜间温度，另一方面提高了植物根系温度，有利于植物生长；在夜间和阴雨雪天气，系统可以提取储存于地下土壤的热量经过热泵提升后对温室大棚内空气进行加热，保证温室大棚内空气温度在植物适宜生长的范围内；在晴天正午前后，温室大棚内空气温度过高时，系统能将温室大棚内多余热量抽取并储存至地下土壤，保证温室大棚内空气温度在植物适宜生长的范围内；实现了温室大棚内空气和土壤温度的双重控制。该发明利用了地源热泵的原理，在白天时将太阳能光热资源转移到地下土壤中进行储存，在夜晚温度较低时通过空气循环系统将这部分热量再释放出来，使棚内温度全天保持在相对平衡的状态，而且保证了植物根系部的温度平衡。该发明虽较好的保证了土壤温度的维持，但其升温降温的方式均是通过空调系统来完成的，光热资源仅仅是作为土壤的蓄热源来使用，并不能使光照资源做到充分利用，而且人工依赖程度高，必须通过准确设置大量的温度传感器才能使该系统发挥作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于小麦种植的高效率的光热资源利用装置，以解决上述背景技术中提出的问题。