本发明属于农业工程技术领域，涉及一种为农业大棚植物提供季节性全方位的温控系统和温控方法。
背景技术：
温室或蔬菜大棚(以下简称“大棚”)的功能是在自然环境的反季节条件下，营造适用于果蔬、花卉生长发育的环境条件，进行高效生产。对于农作物生产来说，温度是最重要的环境要素之一。寒冷地区冬季室外温度低于-10℃，为了保证作物的正常生长发育，大棚内必须配置加热设施。我国东北、西北的高寒地区和华北的部分地区，传统系统加热费用约占运行费用的50％～60％。为了降低系统能耗，提高生产效益，减少污染，高效节能的温室供暖系统势在必行。
目前寒冷地区大棚过冬常用的方法有以下几种。一是集中供暖(建立锅炉、地热井等)，大棚内设置暖气系统，由于大棚热损失严重，供暖运行费用高，无法提升地温，棚内温度分布不均。二是热风炉供暖，通过燃烧不同的燃料(如煤、燃油和秸秆等)，释放热量。其热效率低，棚内温度波动大。燃烧后的烟气含有有害气体(如硫和氮氧化物、焦油等)，污染严重。三是电加温系统将电热线埋在地下，用来提高地温。此方法主要是为温室育苗用，只能作为临时短期加温措施使用，不能用于农业大棚过冬。以上三种方法夏季均无法产生降温效果。
大棚供暖的主要目标有二：其一是保持地温，使植物根部处于适当的温区，以利于其生长；其二是保持棚温，使植物的地上部分免于冻伤。传统的大棚供热系统方式均是在棚内地上设置暖气，用于提高棚温，无法保证根部温度，难以实现植物需要的全方位温度控制；另外单一的供热方式也无法实现夏季的降温效果。
现有的常用热泵形式一是采用土壤源热泵系统供暖，但由于冬夏取放热量不平衡，造成土壤温度降低，使用寿命短；二是采用地下水源热泵系统供暖，若长期运行排水无法全部回灌，地下水位下降，破环地下生态系统。由于仅仅采用地面设施布置，不能有效解决植物全方位的温度需求。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种农业大棚植物季节性全方位的温控系统和温控方法，克服现有技术中冬季大棚供暖运行费用高、能源利用率低、地上地下温度差异大、污染严重和夏季无法降温的问题。
本发明所采用的技术方案包括以下步骤：一种农业大棚植物季节性全方位的温控系统，包括空气源热泵机组，空气源热泵机组的冷凝器出口端与主供水管连通，主供水管、主回水管分别设有第一调节阀和第二调节阀，主供水管分别与暖风机的进水端和分水器相连通，分水器和地暖管的进水端相连通，暖风机送风口和布风管连通，分集水器进水端上设有第一电磁阀，暖风机进水端上设有第二电磁阀，暖风机回水端和集水器与主回水管相连通，主回水管设有蓄热水箱，第二调节阀与循环水泵的进口端连通，循环水泵的出口端与空气源热泵机组的冷凝器进口端连通。
一种农业大棚植物季节性全方位的温控方法，采用上述温控系统，冬季时：当大棚内温度达到或低于设定的棚内供暖下限温度时，空气源热泵机组、循环水泵、暖风机启动，第一调节阀、第二调节阀、第一电磁阀、分集水器、第二电磁阀打开；
夏季时：当大棚或温室内的温度达到或超过上限时，空气源热泵机组制冷模式启动，循环水泵和暖风机启动，第一调节阀、第二调节阀和第二电磁阀打开，第一电磁阀和分集水器关闭，循环水通过蓄热水箱、循环水泵、空气源冷水机组、主供水管进入暖风机。
当夏季夜间棚外空气温度低于棚内温度或棚内温度高于作物适宜生长温度时时，适时开启大棚内的通风设施进行降温。
本发明的有益效果是：本发明冬季可以把寒冷地区棚外空气的热量，通过空气源热泵及其连通的地暖管和热风系统转移至大棚中，夏季则将热量排出大棚，实现冬季供热夏季供冷。低温空气源源热泵冬季运行可靠、稳定，能在环境温度为-15℃以下实现大温升制热。并且不需要煤等燃料作为驱动，直接利用空气的能量，营造适宜作物生长的棚内温度，高效节能、无污染。末端采用地暖管散热和布风管送风的形式，解决了传统温室供热系统棚内温度分布不均，土壤温度低的问题。
附图说明
图1农业大棚植物季节性全方位的温控系统结构示意图；
其中：1—空气源热泵；2—循环水泵；3—第一调节阀；4—第二调节阀；5—主供水管；6—主回水管；7—第一电磁阀；8—分集水器；9—地暖管；10—第二电磁阀；11—暖风机；12—布风管；13—蓄热水箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。
本发明系统的原理是：冬季利用空气源热泵从空气中取热，并通过热风系统和地暖管系统，将热量转移至大棚内，从而营造适宜农作物生长的温度条件。在系统末端的布置方面，通过分集水器连接地暖管散热和暖风机连接布风管送风，以确保土壤温度和棚内温度均达到植物生长的要求；夏季利用同一机组，通过热风系统将棚内热量转移至棚外空气中，为植物的成长提供舒适的温度和湿度条件。所述供热机组为低温空气源热泵1机组，机组能实现环境温度-15℃及以下，大温升制热。末端采用地暖管9与土壤进行热交换，结合暖风机11、布风管12与室内空气换热。
将本发明应用于寒冷地区农业大棚，结合图1系统流程图进行说明。所述系统包括空气源热泵(冷水)机组1、循环水泵2、第一调节阀3、第二调节阀4、主供水管5、主供水管6、第一电磁阀7、第二电磁阀10、分集水器8、地暖管9、暖风机11和布风管12。空气源热泵(冷水)机组1的冷凝器出口端与主供水管5连通。主供水管、主回水管分别设有第一调节阀3和第二调节阀4。主供水管5分别与暖风机11的进水端和分水器8相连通、分水器8和地暖管9的进水端相连通，暖风机送风口和布风管12连通，分集水器8进水端上设有第一电磁阀7，暖风机11进水端上设有第二电磁阀10。暖风机11回水端和集水器8与主回水管6相连通，主回水管6设有蓄热水箱13，第二调节阀4与循环水泵2的进口端连通，循环水泵2的出口端与空气源热泵(冷水)机组1的冷凝器进口端连通。
冬季，当大棚内温度达到或低于设定的棚内供暖下限温度时，空气源热泵机组1、循环水泵2、暖风机11启动，第一调节阀3、第二调节阀4、第一电磁阀7、分集水器8、第二电磁阀10打开。在空气源热泵机组1的空气侧，在热泵内部风机的驱动下，空气流经热泵机组1的蒸发器时被吸热降温，降温的空气重新排入大气，升温的空气再进入到热泵机组1的蒸发器与制冷剂换热，把热量传给制冷剂的同时降温，再返回到大气中。周而复始，空气侧作为低温热源，不断地给热泵机组1提供热量。与此同时，在空气源热泵机组1的水侧，在循环水泵2的驱动下，循环水从蓄热水箱13进入热泵机组1，同时由热泵机组1的蒸发器转移过来的热量和空气源热泵机组1耗电转化的能量，通过冷凝器加热高温侧循环水，被加热的水通过主供水管5流入到分集水器8和暖风机11。通过分集水器8将水送入地暖管9，并与棚内的土壤换热，暖风机11内热水加热空气，并将加热的空气通过布风管12送到棚内与其它空气混合，棚内温度上升。管内水与土壤和空气换热后而温度降低，通过主回水管6、蓄热水箱13、第二调节阀4和循环水泵2，再流回到空气源热泵机组1的冷凝器加热升温。循环往复，主循环水泵2不断地把空气源热泵机组1从空气中提取的热量输送给地暖管9和暖风机11，使大棚内部温度不断上升。热风系统(即暖风机11和布风管12)和地暖管系统(即分集水器8和地暖管9)使用可根据实际需求进行调配。由此可见供暖的热量都是取自大棚外部空气的热量和少量热泵耗电转化而来的热量。
夏季，当大棚或温室内的温度达到或超过上限时，冷水机组1、主循环水泵2和暖风机11启动，第一调节阀3、第二调节阀4和第二电磁阀10打开，第一电磁阀7和分集水器8关闭，循环水通过蓄热水箱13、循环水泵2、空气源冷水机组1、主供水管5进入暖风机11。由于棚外空气温度高于棚内的温度，在冷水机组的1低温侧，由主循环水泵2的驱动，水通过流经冷水机组1的蒸发器(即热泵循环的冷凝器)时被吸热降温，降温的水通过主供水管5进入暖风机11，同时冷却空气，并将冷却的空气通过布风管12送到棚内与其它空气混合，棚内温度降低。同时，在冷水机组1的高温侧，在机组内部风机的驱动下，由冷水机组1的蒸发器转移过来的热量通过冷凝器(即热泵循环的蒸发器)加热棚外空气，机组内部工质因与空气换热而自身温度降低，再流回冷水机组1的蒸发器吸热升温。循环往复，不断地把大棚内的热量转移给棚外大气，使大棚内的温度下降。同时对于夏季夜间棚外空气温度低于棚内温度或棚内温度高于作物适宜生长温度时，可以适时开启大棚内的通风设施进行降温。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。