本发明属于农业设施技术领域，涉及一种蓄放热、除湿、通风换气及杀菌型日光温室调控系统，该系统结构简洁、功能多样、能耗低，能够提高太阳能利用率，提升温室热环境的调控能力。
背景技术：
日光温室是我国特有的一种反季节蔬菜设施园艺建筑，长期以来，日光温室基本上都采用被动的蓄热结构，主要依靠白天北墙体吸收太阳辐射能进行被动蓄热，夜间墙体再将蓄集的热能向室内释放。研究显示白天通过温室前屋面透射进来的太阳能对北墙体蓄热层的作用深度仅为300mm左右，而沿墙体深度方向，除了蓄热层之外，墙体内部温度较低，墙体蓄热能力未得到充分利用。另一方面，由于北墙体夜间被动供热，室内空气温度分布不均匀，靠近前屋面的室内区域存在边际效应，使得此区域温室作物因无热源供应经常出现冷害或冻害。
我国北方大部分地区日光温室常采用人工手动方式，凭借经验对日光温室进行自然通风换气，以调节温室内的温湿度和二氧化碳浓度，对日光温室热湿环境的调控水平较为低下，并且日常管理成本日益增高。特别是在保温被关闭时段，温室内常常出现低温高湿的现象，温室内空气的相对湿度经常在85%以上。研究表明当日光温室内相对湿度达到85%以上时，极易爆发灰霉病或晚疫病，且危害严重，难以防治，目前没有好的杀菌措施，造成温室作物产量损失可达20%～30%之间，严重的可能造成绝产绝收。而白天太阳辐射强度较高的时段，为防止温室内温度过高以及补充温室内的二氧化碳含量必须采取通风措施。因此，做好日光温室的除湿、通风换气和杀菌管理是提高温室作物产量和品质的重要措施之一。
为了改善日光温室室内热湿环境，提升对温室热湿环境的调控水平，许多科技工作者开展了一系列的研究。如中国专利zl2010102046533和zl2012101249084在温室北墙的室内侧设置热能采集器，白天将采集的热量转移并储存在热能储存器内，夜间通过热泵机组将热能储存器中的热能进行提升后再用于加热温室室内空气，这些都属于主动式蓄热方式，是将投射到北墙体上的太阳能进行转移。虽然在一定程度上改善了温室热环境，但北墙体室内侧表面被遮挡，墙体自身的蓄热性能未得到充分利用。如中国专利zl201410266040.0提出了利用夜间室外低温空气降低室内空气湿度，并回收部分热量的除湿方法；专利zl201620221663.0也设计了一种日光温室夜间除湿通风系统，但这些方法采用机械控制只具备除湿功能，通风换气功能仍需人工完成。因此，如何充分利用日光温室墙体蓄热，提高太阳能的利用率，实现日光温室的主动蓄放热，机械化的除湿、通风换气及杀菌的功能，提升日光温室调控系统对温室内热湿环境的调控能力是日光温室产业保持健康、可持续发展的重要途径。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种蓄放热、除湿、通风换气及杀菌型日光温室调控系统，用以解决日光温室在主动蓄放热，机械化除湿、通风换气及杀菌功能等方面的技术难题，提升日光温室系统对温室内热湿环境的调控能力和温室对太阳能的利用率。
本发明采用的技术方案如下。
一种蓄放热、除湿、通风换气及杀菌型日光温室调控系统，包括蓄放热、除湿、通风换气与杀菌4种功能。所述的蓄放热功能采用循环水泵(1)、电动控制阀ⅰ(2)、保温蓄热输水管(3)、集热管(4)、固定支架(5)、槽式聚光板(6)、温度传感器ⅰ(7)、自动排气阀(8)、盘管(9)、电动控制阀ⅱ(10)、保温水箱(11)、电动控制阀ⅲ(12)、供热输水管(13)、散热器(14)、供热回水管(15)、温度传感器ⅱ(16)、电动控制阀ⅳ(17)和室内温湿度传感器(18)设备来实现；除湿功能采用室内进风口(20)、空气过滤器(21)、轴流风机(22)、蒸发器(23)、凝结水池(24)、存水弯(25)、膨胀阀(26)、贮液器(27)、冷凝器(28)、铜管(35)、油分离器(36)、压缩机(37)、电动调节风阀ⅰ(29)、支架(30)、电加热器(31)、温度传感器ⅲ(32)、室内送风口(34)、电动调节风阀ⅱ(39)以及保温风管(38)设备来实现；通风换气功能采用室内进风口(20)、空气过滤器(21)、轴流风机(22)、电动调节风阀ⅰ(29)、电动调节风阀ⅱ(39)、二氧化碳传感器(19)、室外进风口(40)以及保温风管(38)设备来实现；杀菌功能主要采用室内进风口(20)、空气过滤器(21)、轴流风机(22)、电动调节风阀ⅰ(29)、风道紫外线灭菌灯(33)、室内送风口(34)、电动调节风阀ⅱ(39)及保温风管(38)设备来实现。该系统结构简洁、功能多样、能耗低，能够提高太阳能利用率，提升温室热环境的调控能力。
所述的蓄放热功能是在日光温室室外太阳照射在槽式聚光板(6)上使集热管(4)温度升高，当温度传感器ⅰ(7)的温度在3分钟内测试平均值达到35℃时，开启电动控制阀ⅰ(2)和电动控制阀ⅱ(10)，关闭电动控制阀ⅲ(12)和电动控制阀ⅳ(17)，然后启动循环水泵(1)，将保温水箱(11)中的水流经循环水泵(1)、保温蓄热输水管(3)、集热管(4)和盘管(9)，最后返回保温水箱(11)，如此反复循环，这样把太阳能通过槽式聚光板(6)反射到集热管(4)上，加热集热管(4)内部的循环水，使循环水温度升高，因盘管(9)埋设在日光温室北墙体内部，于是循环水中的热量一部分通过盘管(9)储存在墙体的内部，而另一部分热量由循环水带回到保温水箱(11)，将热量储存在保温水箱(11)中的水中，而当温度传感器ⅰ(7)在3分钟内测试平均值低于35℃时，关闭循环水泵(1)，这样完成了蓄放热功能中的蓄热过程；当室内温湿度传感器(18)的温度在3分钟内测试平均值低于8℃时，关闭电动控制阀ⅰ(2)和电动控制阀ⅱ(10)，依次开启电动控制阀ⅲ(12)、电动控制阀ⅳ(17)和循环水泵(1)，将保温水箱(11)中的水依次流经循环水泵(1)、电动控制阀ⅲ(12)、供热输水管(13)、散热器(14)、供热回水管(15)和电动控制阀ⅳ(17)，然后再返回保温水箱(11)，如此反复循环，这样把储存在保温水箱(11)中的热量通过散热器(14)释放到室内以提高温室内空气温度，而当温度传感器ⅱ(16)的温度在3分钟内测试平均值低于8℃时，关闭循环水泵(1)，这样完成了蓄放热功能中的放热过程。
所述的除湿功能是当温室内温湿度传感器(18)的湿度在5分钟内测试平均值高于设定值时，关闭电动调节风阀ⅱ(39)，开启电动调节风阀ⅰ(29)和轴流风机(22)，依靠轴流风机(22)将温室内的湿空气流经室内进风口(20)、保温风管(38)和空气过滤器(21)，湿空气在蒸发器(23)外表面冷却除湿，之后流经冷凝器(28)加热升温，再通过电动调节风阀ⅰ(29)，电加热器(31)继续调整空气温度，在温度传感器ⅲ(32)的测试值满足设定温度值后，由室内送风口(34)送入温室内，如此反复循环；而制冷剂在蒸发器(23)中吸收湿空气的热量汽化变成制冷剂气体，流经压缩机(37)铜管(35)、油分离器(36)和铜管(35)压缩机(37)，通过压缩机(37)的吸气压缩变成高温高压制冷剂气体，然后在冷凝器(28)表面放热加热空气，而制冷剂变成液态高压的制冷剂，经贮液器(27)通过膨胀阀(26)变成低压低温液态制冷剂，返回到蒸发器，如此反复循环完成制冷循环；当室内温湿度传感器(18)的湿度在5分钟内测试平均值低于设定值时，关闭轴流风机(22)和电动调节风阀ⅰ(29)，通过上述两个循环过程实现了除湿功能。
所述的通风换气功能是在白天当室内温湿度传感器(18)的温度在3分钟内测试平均值高于设定值或二氧化碳传感器(19)的二氧化碳浓度在5分钟内测试平均值低于设定值时，依次开启电动调节风阀ⅰ(29)、电动调节风阀ⅱ(39)和轴流风机(22)，依靠轴流风机(22)将温室内的空气以及室外的空气分别流经室内进风口(20)和室外进风口(40)在保温风管(38)中混合，由室内送风口(34)送入温室内，降低室内空气温度以及二氧化碳浓度，温室内的部分空气依靠日光温室缝隙排除室外，如此反复循环。当室内温湿度传感器(18)的温度在3分钟内测试平均值低于设定值或二氧化碳传感器(19)的二氧化碳浓度在5分钟内测试平均值高于设定值时，依次关闭轴流风机(22)、电动调节风阀ⅰ(29)和电动调节风阀ⅱ(39)，完成通风换气功能。
所述的保温蓄热输水管(3)、集热管(4)、固定支架(5)、槽式聚光板(6)、温度传感器ⅰ(7)、自动排气阀(8)以及室外进风口(40)布置在日光温室室外，而槽式聚光板(6)采用固定支架(5)固定放置于日光温室的后坡屋面上，盘管(9)敷设在北墙体内部，保温水箱(11)设置在温室内冻土层之下，以减少所蓄热量的散失，其余部分都设置在温室室内。
所述的杀菌功能是在除湿功能或通风换气功能运行时，开启风道紫外线灭菌灯(33)，实现对日光温室内空气的杀菌功能，当除湿功能结束时，关闭风道紫外线灭菌灯(33)。
所述的除湿功能与通风换气功能不可同步运行，而蓄放热功能可以与除湿功能或通风换气功能同步运行。
与现有的日光温室热湿环境调控技术相比，本发明具有如下优点。
(1)所发明的日光温室调控系统具有结构简洁，一套系统可以实现蓄放热、除湿、通风换气与杀菌4种功能。
(2)所发明的日光温室调控系统能够回收室内空气在除湿过程的全部热量，并将压缩机做功消耗的部分电能转化成热量加热除湿后的空气，能耗低，并在室内送风口处设置电加热器以确保送入温室内的空气温度不低于设定值，提高了系统对温室内热环境的调控能力。
(3)所发明的日光温室调控系统能够进一步提高日光温室北墙体内部的蓄热量，使北墙体表面辐射和对流供热能力提升，与此同时在靠近温室前屋面处设置散热器，使温室室内空气温度分布均匀，解决了温室内温度分布的边际效应，避免了温室冷害或冻害问题，能够提高太阳能利用率，提升温室热环境的调控能力。
(4)所发明的日光温室调控系统的适用面广，不仅可以适用于新建温室，也可用于旧温室除湿、杀菌与通风换气的技术改造中。
附图说明
图1本发明的一种蓄放热、除湿、通风换气及杀菌型日光温室调控系统原理图。
图中：1.循环水泵2.电动控制阀ⅰ3.保温蓄热输水管4.集热管5.固定支架6.槽式聚光板7.温度传感器ⅰ8.自动排气阀9.盘管10.电动控制阀ⅱ11.保温水箱12.电动控制阀ⅲ13.供热输水管14.散热器15.供热回水管16.温度传感器ⅱ17.电动控制阀ⅳ18.室内温湿度传感器19.二氧化碳传感器20.室内进风口21.空气过滤器22.轴流风机23蒸发器24凝结水池25.存水弯26.膨胀阀27.贮液器28.冷凝器29.电动调节风阀ⅰ30.支架31.电加热器32.温度传感器ⅲ33.风道紫外线灭菌灯34.室内送风口35.铜管36.油分离器37.压缩机38.保温风管39.电动调节风阀ⅱ40.室外进风口。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，该日光温室调控系统包括蓄放热、除湿、通风换气与杀菌4种功能。蓄放热功能采用循环水泵(1)、电动控制阀ⅰ(2)、保温蓄热输水管(3)、集热管(4)、固定支架(5)、槽式聚光板(6)、温度传感器ⅰ(7)、自动排气阀(8)、盘管(9)、电动控制阀ⅱ(10)、保温水箱(11)、电动控制阀ⅲ(12)、供热输水管(13)、散热器(14)、供热回水管(15)、温度传感器ⅱ(16)、电动控制阀ⅳ(17)和室内温湿度传感器(18)设备来实现；除湿功能采用室内进风口(20)、空气过滤器(21)、轴流风机(22)、蒸发器(23)、凝结水池(24)、存水弯(25)、膨胀阀(26)、贮液器(27)、冷凝器(28)、铜管(35)、油分离器(36)、压缩机(37)、电动调节风阀ⅰ(29)、支架(30)、电加热器(31)、温度传感器ⅲ(32)、室内送风口(34)、电动调节风阀ⅱ(39)以及保温风管(38)设备来实现；通风换气功能采用室内进风口(20)、空气过滤器(21)、轴流风机(22)、电动调节风阀ⅰ(29)、电动调节风阀ⅱ(39)、二氧化碳传感器(19)、室外进风口(40)以及保温风管(38)设备来实现；杀菌功能主要采用室内进风口(20)、空气过滤器(21)、轴流风机(22)、电动调节风阀ⅰ(29)、风道紫外线灭菌灯(33)、室内送风口(34)、电动调节风阀ⅱ(39)及保温风管(38)设备来实现。
蓄放热功能是在日光温室室外太阳照射在槽式聚光板(6)上使集热管(4)温度升高，当温度传感器ⅰ(7)的温度在3分钟内测试平均值达到35℃时，开启电动控制阀ⅰ(2)和电动控制阀ⅱ(10)，关闭电动控制阀ⅲ(12)和电动控制阀ⅳ(17)，然后启动循环水泵(1)，将保温水箱(11)中的水流经循环水泵(1)、保温蓄热输水管(3)、集热管(4)和盘管(9)，最后返回保温水箱(11)，如此反复循环，这样把太阳能通过槽式聚光板(6)反射到集热管(4)上，加热集热管(4)内部的循环水，使循环水温度升高，因盘管(9)埋设在日光温室北墙体内部，于是循环水中的热量一部分通过盘管(9)储存在墙体的内部，而另一部分热量由循环水带回到保温水箱(11)，将热量储存在保温水箱(11)中的水中，而当温度传感器ⅰ(7)在3分钟内测试平均值低于35℃时，关闭循环水泵(1)，这样完成了蓄放热功能中的蓄热过程；当室内温湿度传感器(18)的温度在3分钟内测试平均值低于8℃时，关闭电动控制阀ⅰ(2)和电动控制阀ⅱ(10)，依次开启电动控制阀ⅲ(12)、电动控制阀ⅳ(17)和循环水泵(1)，将保温水箱(11)中的水依次流经循环水泵(1)、电动控制阀ⅲ(12)、供热输水管(13)、散热器(14)、供热回水管(15)和电动控制阀ⅳ(17)，然后再返回保温水箱(11)，如此反复循环，这样把储存在保温水箱(11)中的热量通过散热器(14)释放到室内以提高温室内空气温度，而当温度传感器ⅱ(16)的温度在3分钟内测试平均值低于8℃时，关闭循环水泵(1)，完成了蓄放热功能中的放热过程。
除湿功能是当温室内温湿度传感器(18)的湿度在5分钟内测试平均值高于设定值时，关闭电动调节风阀ⅱ(39)，开启电动调节风阀ⅰ(29)和轴流风机(22)，依靠轴流风机(22)将温室内的湿空气流经室内进风口(20)、保温风管(38)和空气过滤器(21)，湿空气在蒸发器(23)外表面冷却除湿，之后流经冷凝器(28)加热升温，再通过电动调节风阀ⅰ(29)，电加热器(31)继续调整空气温度，在温度传感器ⅲ(32)的测试值满足设定温度值后，由室内送风口(34)送入温室内，如此反复循环；而制冷剂在蒸发器(23)中吸收湿空气的热量汽化变成制冷剂气体，流经压缩机(37)铜管(35)、油分离器(36)和铜管(35)压缩机(37)，通过压缩机(37)的吸气压缩变成高温高压制冷剂气体，然后在冷凝器(28)表面放热加热空气，而制冷剂变成液态高压的制冷剂，经贮液器(27)通过膨胀阀(26)变成低压低温液态制冷剂，返回到蒸发器，如此反复循环完成制冷循环；当室内温湿度传感器(18)的湿度在5分钟内测试平均值低于设定值时，关闭轴流风机(22)和电动调节风阀ⅰ(29)，通过上述两个循环过程实现了除湿功能。
通风换气功能是在白天当室内温湿度传感器(18)的温度在3分钟内测试平均值高于设定值或二氧化碳传感器(19)的二氧化碳浓度在5分钟内测试平均值低于设定值时，依次开启电动调节风阀ⅰ(29)、电动调节风阀ⅱ(39)和轴流风机(22)，依靠轴流风机(22)将温室内的空气以及室外的空气分别流经室内进风口(20)和室外进风口(40)在保温风管(38)中混合，由室内送风口(34)送入温室内，降低室内空气温度以及二氧化碳浓度，温室内的部分空气依靠日光温室缝隙排除室外，如此反复循环。当室内温湿度传感器(18)的温度在3分钟内测试平均值低于设定值或二氧化碳传感器(19)的二氧化碳浓度在5分钟内测试平均值高于设定值时，依次关闭轴流风机(22)、电动调节风阀ⅰ(29)和电动调节风阀ⅱ(39)，完成通风换气功能。
杀菌功能是在除湿功能或通风换气功能运行时，开启风道紫外线灭菌灯(33)，实现对日光温室内空气的杀菌功能，当除湿功能结束时，关闭风道紫外线灭菌灯(33)。
该系统中的保温蓄热输水管(3)、集热管(4)、固定支架(5)、槽式聚光板(6)、温度传感器ⅰ(7)、自动排气阀(8)以及室外进风口(40)布置在日光温室室外，而槽式聚光板(6)采用固定支架(5)固定放置于日光温室的后坡屋面上，盘管(9)敷设在北墙体内部，保温水箱(11)设置在温室内冻土层之下。
以上对本发明的日光温室调控系统及其实施方法进行了说明，但本发明的实施不限于此，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。