[发明专利]一种低能耗作物蒸散水循环利用系统

说明书

本发明公开了一种低能耗作物蒸散水循环利用系统，涉及能源循环利用技术领域，包括栽培空间，栽培空间内栽培有农作物，栽培空间内部设置有循环换热模组和控制模组，循环换热模组包括第一气泵、第二气泵和热交换管，热交换管首端设置有吸湿增长腔，热交换管末端接通栽培空间，吸湿增长腔上设置有雾化器，热交换管包括集水段，集水段填充有仿生集水模块，仿生集水模块表面设置有仿生涂层并且接触集水段内壁，集水段连接有储液池，储液池用于收集集水段内的液态水，储液池内设置有抽水作业模块，抽水作业模块用于将储液池内收集的液态水投入栽培作业中，控制模组包括环境监测模块和控制模块。本发明具有成本低、节能、集水效率高的优点。

技术领域

本发明涉及能源循环利用技术领域，具体涉及一种低能耗作物蒸散水循环利用系统。

背景技术

全球水资源危机是人类命运共同体当前所面临的重大命题，在全球水资源消耗中，据联合国粮农组织报告，农业用水占全球水资源消耗的70%，因此农业节水是解决全球水资源的必由之路。基于农业能源循环利用，温室植物蒸腾作用产生的气态水分子也叫蒸散水的回收具有较好前景，其主要依据的原理有四种：（1）利用温差驱动气态水向液态水转化，实现蒸散水的回收，例如利用空气压缩机、半导体制冷或利用天然的空气与土壤温差，在温差驱动下使得水分子发生从气态到液态的转变，从而实现对液态部分的回收；（2）利用高压静电驱动，该方法主要高压静电电离空气,产生大量自由电子为水分子荷电,荷电水分子在静电场作用下定向移动,再利用高分子纤维膜对水分子的选择透过作用将水分子与其他易荷电的负电性分子分离,从而实现除湿的目的；（3）利用干燥剂吸水特性驱动气态水被吸附转化为液态，例如硅胶、沸石和金属有机骨架化合物等；（4）利用仿生材料进行气态水分子收集，使得气态水分子由气态变为液态，定向移动形成水滴。

当前，四种技术路径的代表性技术各有其优势和缺陷，其中空气压缩、半导体制冷和高压静电驱动的集水系统具有集水效率高、运行稳定的特点，但其消耗大量电力，运行成本较高，当前只在家居和工业场景中使用；利用干燥剂进行集水虽不需要额外的能源消耗，但干燥剂本身消耗量大，且基本无法对干燥剂进行回收，当前该种措施多用于家居和食品保鲜领域；而利用空气与土壤温差和仿生材料具有不需要制冷过程的能源消耗，也不需要对集水物质进行回收，但其集水效率过低，只有1%-10%左右，其过低的集水效率限制了其在农业领域中的应用。综合来看，利用自然温差和仿生材料在农业领域实现蒸散水循环利用的可行性最大，但如何提高其集水效率和节能水平一直是该领域中的技术难点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种低能耗作物蒸散水循环利用系统。