一种用于温室大棚的温度调控系统及其调控方法与流程

本发明涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种用于温室大棚的温度调控系统及其调控方法。

背景技术：

温室是指通过人工干预的方式来对指定区域内的温度、湿度、光照、土壤水分、养分和co2浓度等诸多环境因素进行综合调控，使之适合所培育作物的生长需求，由于它摆脱了地点、季节和外界气候的影响和限制，从而能够有效地改善农业生态、生产条件，促进农业资源的科学开发和合理利用，提高土地产出率、劳动生产率和社会经济效益。因此，在世界范围内得到了广泛的应用。

目前，国内普遍流行的温室大棚都是被动式温室大棚，其原理就是利用温室大棚自身作为集热器，通过优化温室的结构形式、方位、采光材料、保温覆盖材料等影响因素来最大限度的利用太阳能。传统的温度控制方式如：空调、火炕、燃煤锅炉、电热丝等等，大都存在成本高、潜在危险等弊端，而且不能提前制暖或制冷以满足温室大棚的温度控制需求，不能将耗能低的低廉能源提前制暖或制冷以供能耗波峰时使用。因此，有必要设计一种便捷、可靠、节能、高效的大棚温度调控系统。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于温室大棚的温度调控系统及其调控方法，能够及时监测大棚内的温度与湿度参数，并且实现制冷、制热循环的自动化控制，利用廉价的水资源和相变材料实现能量的自动储存和循环，高效环保，大大节约了大棚温度调控的成本。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种用于温室大棚的温度调控系统，包括温度控制单元，还包括水循环装置、热量交换器、储存装置、蒸发器、冷凝器、压缩机，水循环装置分别与蒸发器和压缩机连接，冷凝器与压缩机连接；

所述储存装置包括储气瓶与储液瓶，储气瓶、热量交换器、储液瓶均容纳有相变材料且串联连接；储气瓶上设有控制内部相变材料或水蒸气进入热量交换器的第一控制阀，储液瓶上设有控制内部相变材料或水进入热量交换器的第二控制阀；

所述水循环装置包括：储水箱、水泵和水循环管道，水泵通过水循环管道分别与冷凝器和蒸发器连接，水循环管道上设有换向阀；

所述蒸发器用于将储液瓶内的相变材料或储水箱中的水加热汽化并存储至储气瓶中；所述压缩机用于将储气瓶中的相变材料压缩至冷凝器散热冷却后，存储至储液瓶中；

所述温度控制单元用于根据大棚设定的温度控制压缩机、蒸发器、第一控制阀、第二控制阀、水泵、换向阀的开启和关闭。

优选地，所述温度调控系统还包括微处理器，与所述温度控制单元信号连接，微处理器包括：

数据采集模块，用于采集温室大棚内的温度、湿度参数；

数据分析模块，用于接收采集到的温度、湿度参数，与温室农作物可生长的温度和湿度标准范围值进行比对，得出需要升高或降低的温度值；

通讯模块，用于将得出的需要升高或降低的温度值发送至温度控制单元作为参考。

优选地，所述微控制器连接有用于显示温度和湿度参数的移动终端。

优选地，所述移动终端选自手机、平板电脑、笔记本电脑或智能手环。

优选地，所述相变材料为石蜡、cacl2·6h2o、na2so4·10h2o、na2s2o3·3h2o、na2hpo4·12h2o中的一种或两种的组合。

优选地，所述换向阀可以选择将储水箱的水经由水循环管道引入蒸发器或冷凝器。

上述用于温室大棚的温度调控系统的调控方法，包括如下步骤：

s10：数据采集模块采集温室大棚内的温度、湿度参数；数据分析模块接收采集到的温度、湿度参数，与温室农作物可生长的温度和湿度标准范围值进行比对，得出需要升高或降低的温度值，移动终端可以显示温度和湿度参数；通讯模块将得出的需要升高或降低的温度值发送至温度控制单元作为参考；

s20：当温室大棚需要降低温度时，温度控制单元启动换向阀、水泵、第一控制阀、第二控制阀，将水循环管道与冷凝器连通，水冷凝后进入储液瓶，储液瓶中的相变材料和水进入蒸发器中吸热，将大棚内空气冷却，蒸汽被压缩机吸入，实现制冷循环；

s30：当温室大棚需要升高温度时，温度控制单元启动换向阀、水泵、第一控制阀、第二控制阀，将水循环管道与蒸发器连通，水蒸发后进入储气瓶，储气瓶中的相变材料和水蒸汽进入压缩机中，吸收外界热量而放热，蒸汽被压缩机吸入，实现制热循环。

优选地，所述移动终端选自手机、平板电脑、笔记本电脑或智能手环。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明的用于温室大棚的温度调控系统，采用温度调控单元进行自动化控制，结合在大棚内设置的热量交换器、储存装置、水循环装置，实现了通过蒸发器、压缩机、冷凝器实现水资源和相变材料的制热循环、制冷循环与能量的储存，使用不同的控温方式，使得整个温度调控过程高效节能环保，大大节约了大棚温度调控的成本。

（2）本发明的用于温室大棚的温度调控系统，在水循环装置中，通过换向阀的设计，使得储水箱的水根据制热或制冷的需求，选择性地进入蒸发器或冷凝器；当大棚内的日常温度满足农作物的生长需要时，还可以不使用换向阀而节约能源。

（3）本发明的用于温室大棚的温度调控系统，微处理中的数据采集模块、数据分析模块、通讯模块的设计，采集了温室大棚内的温度、湿度参数，并且与温室农作物可生长的温度和湿度标准范围值进行比对，得出需要升高或降低的温度值，发送至温度控制单元作为参考，实现了温度调控的智能化和精确化。

（4）本发明的用于温室大棚的温度调控系统，相变材料在外界温度较高时，会吸收环境中的热量进行储存，使得环境温度降低；当外界温度较低时，会把储存的热量释放给外界环境，依次循环，维持在一个相对恒温的状态，节能环保，利于能量的储存。

附图说明

图1为本发明用于温室大棚的温度调控系统的结构示意图；

图2为本发明微处理器的模块示意图；

图3为本发明用于温室大棚的温度调控系统的调控方法的流程框图；

附图标记：1-温室大棚，2-水循环装置，3-热量交换器，4-储存装置，5-蒸发器，6-压缩机，7-冷凝器，21-储水箱，22-水泵，23-水循环管道，24-换向阀，41-储气瓶，42-储液瓶，43-第一控制阀，44-第二控制阀，100-温度控制单元，200-微处理器，210-数据采集模块，220-数据分析模块，230-通讯模块，300-移动终端。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1-2所示，本实施例的一种用于温室大棚的温度调控系统，包括温度控制单元100、水循环装置2、热量交换器3、储存装置4、蒸发器5、冷凝器7、压缩机6，水循环装置2分别与蒸发器5和压缩机6连接，冷凝器7与压缩机6连接。

如图1所示，储存装置4包括储气瓶41与储液瓶42，储气瓶41、热量交换器3、储液瓶42均容纳有相变材料且串联连接。相变材料为石蜡、cacl2·6h2o、na2so4·10h2o、na2s2o3·3h2o、na2hpo4·12h2o中的一种或两种的组合。储气瓶41上设有控制内部相变材料或水蒸气进入热量交换器3的第一控制阀43，储液瓶42上设有控制内部相变材料或水进入热量交换器3的第二控制阀44。蒸发器5用于将储液瓶内的相变材料或储水箱中的水加热汽化并存储至储气瓶41中。压缩机6用于将储气瓶41中的相变材料压缩至冷凝器7散热冷却后，存储至储液瓶42中。

如图1-2所示，水循环装置2包括储水箱21、水泵22和水循环管道23，水泵22通过水循环管道23分别与冷凝器7和蒸发器5连接，水循环管道上23设有供水流选择方向的换向阀24。换向阀24的设计使得储水箱21的水根据制热或制冷的需求，选择性地进入蒸发器5或冷凝器7，当大棚内的日常温度满足农作物的生长需要时，还可以不使用换向24而节约能源。温度控制单元100用于根据大棚设定的温度控制压缩机6、蒸发器5、第一控制阀43、第二控制阀44、水泵22、换向阀24的开启和关闭。

如图2所示，本实施例的一种微处理器200，与温度控制单元100信号连接，微处理器200包括：数据采集模块210，用于采集温室大棚内的温度、湿度参数；数据分析模块220，用于接收采集到的温度、湿度参数，与温室农作物可生长的温度和湿度标准范围值进行比对，得出需要升高或降低的温度值；通讯模块230，用于将得出的需要升高或降低的温度值发送至温度控制单元作为参考。微处理器200连接有用于显示温度和湿度参数的移动终端300。移动终端300选自手机、平板电脑、笔记本电脑或智能手环。微处理器200通过湿度、温度参数的采集与测算出的所需升高和降低的温度值，实现了温度调控的智能化和精确化。

如图3所示，本实施例的用于温室大棚的温度调控系统的调控方法，包括如下步骤：

s10：数据采集模块采集温室大棚内的温度、湿度参数；数据分析模块接收采集到的温度、湿度参数，与温室农作物可生长的温度和湿度标准范围值进行比对，得出需要升高或降低的温度值，移动终端可以显示温度和湿度参数；通讯模块将得出的需要升高或降低的温度值发送至温度控制单元作为参考。

s20：当温室大棚需要降低温度时，温度控制单元启动换向阀、水泵、第一控制阀、第二控制阀，将水循环管道与冷凝器连通，水冷凝后进入储液瓶，储液瓶中的相变材料和水进入蒸发器中吸热，将大棚内空气冷却，蒸汽被压缩机吸入，实现制冷循环。

s30：当温室大棚需要升高温度时，温度控制单元启动换向阀、水泵、第一控制阀、第二控制阀，将水循环管道与蒸发器连通，水蒸发后进入储气瓶，储气瓶中的相变材料和水蒸汽进入压缩机中，吸收外界热量而放热，蒸汽被压缩机吸入，实现制热循环。

其中，当需要降低大棚温度且能源价格低廉时，内部处于液相的相变材料变成固相，能源价格高昂时是固相相变材料与温室大棚热交换，融化吸热，从而对温室大棚进行制冷，减少温度调控系统制冷的运营成本；当需要升高大棚温度当能源价格低廉时，内部处于固相的相变材料变成液相，能源价格高昂时液相相变材料与温室大棚热交换，相变材料固化放热，从而对温室大棚进行制热，减小温度受控单元制热的运营成本。

本发明的用于温室大棚的温度调控系统，采用温度调控单元进行自动化控制，结合在大棚内设置的热量交换器、储存装置、水循环装置，实现了通过蒸发器、压缩机、冷凝器实现水资源和相变材料的制热循环、制冷循环与能量的储存，使用不同的控温方式，使得整个温度调控过程高效节能环保，大大节约了大棚温度调控的成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。