温室系统的制作方法

本发明涉及大棚温室技术领域，更具体地，涉及一种温室系统。

背景技术：

温室，又称为暖房，是一种可透光又可用来保温的结构，用来栽培花卉，蔬菜等植物。尤其是在植物难以生长的季节里，可以进行反季节栽培，来提供人们所需要的蔬菜以及瓜果等，其实现的经济价值不言而喻。

由于植物的蒸腾作用，温室内的湿度很大，导致了病虫害高发，影响了植物的生长。在现有技术中，温室仅通过塑料膜实现防风功能，温室内的热损很高，同时，通过除湿机对温室内部进行除湿，不仅除湿效率慢，而且能耗太高。

因此，希望进一步改进温室系统，提高温室的保温与除湿效率效果，同时降低除湿能耗。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种温室系统，通过在储热层中铺设与腔室连通的管道网，使得腔室中的空气可进入管道网内，当储热层的温度低于管道网内气体的温度时，管道网内的水蒸气凝结成水，并通过排水口排出管道网，从而达到了对温室内部进行除湿的目的。

根据本发明提供的一种温室系统，包括：储热层；结构层，与所述储热层的上表面形成腔室；以及管道网，至少部分位于所述储热层中，所述管道网包括排水口，其中，所述管道网与所述腔室连通，以使所述管道网内的气体和所述腔室内的气体进行气体交换，所述管道网内的气体经所述管道网的管壁与所述储热层实现热量交换，当所述储热层的温度低于所述管道网内气体的温度时，所述管道网内的水蒸气凝结成水，并通过所述排水口排出所述管道网。

优选地，所述管道网具有集水端，所述集水端为所述管道网距所述储热层的上表面的垂直距离最大的一端，当水蒸气凝结成水后，水沿所述管道网的管壁汇集到所述集水端。

优选地，还包括：排水管道，与所述排水口连接；以及排水阀，位于所述排水管道上，其中，所述排水口位于所述集水端。

优选地，还包括回收装置，与所述排水管道连接。

优选地，所述排水口包括多个通孔，其中，当水蒸气凝结成水后，水经所述多个通孔渗入所述储热层中。

优选地，还包括：送气管道，分别与所述管道网和所述腔室连通；输气管道，分别与所述管道网和所述腔室连通；以及风机，位于所述腔室内并位于所述送气管道上。

优选地，还包括温控装置，位于所述腔室内，用于控制管道网内的气体与储热层的温差。

优选地，所述管道网包括金属管道和/或导热塑料管和/或热交换器。

优选地，所述管道网具有多层，分别位于所述储热层的不同深度中。

优选地，所述储热层包括土壤。

根据本发明实施例提供的温室系统，通过在储热层中铺设与腔室连通的管道网，使得管道网内的气体和腔室内的气体进行气体交换，并且管道网内的气体经管道网的管壁与储热层实现热量交换，进而实现了腔室内的气体与储热层的热量交换。在储热层的温度低于管道网内气体的温度时，当腔室内的气体进入管道网后，管道网内的水蒸气会凝结成水，并通过排水口排出管道网，管道网内的气体被干燥后被交换到腔室内，从而达到了对温室内部进行除湿的目的。

与现有技术相比，本发明实施例的温室系统不仅利用储热层提高了温室的保温效果，同时还利用了管道网对腔室内的水蒸气进行冷凝除湿，代替了现有技术通过大功率除湿机进行除湿的方案，降低了温室系统的能耗，进而节省了成本。

此外，由于本发明实施例提供的温室系统是通过管道网内外温差实现水蒸气冷凝的，因此可以直接控制管道网内的气体与储热层的温差来控制气体冷凝速率与总量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1a示出了本发明第一实施例的温室系统的立体结构示意图。

图1b示出了图1a中的内部结构示意图。

图1c示出了图1b中的管道网结构示意图。

图1d与图1e示出了图1b中的管道网结构代替实施例示意图。

图2示出了本发明第二实施例的温室系统的结构示意图。

图3a与图3b示出了本发明实施例的温室系统腔室湿度随时间变化的折线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1a示出了本发明第一实施例的温室系统的立体结构示意图，图1b示出了图1a中的内部结构示意图。

如图1a与图1b所示，本发明第一实施例的温室系统包括：结构层110、保温层120、遮光层130、储热层141、风机150、回收装置160、送气管道101、输气管道107、排水管道108、阀门11至14、管道网、通风结构180以及用于固定结构层110与保温层120的支撑架。

结构层110与储热层141的上表面1形成腔室1100，保温层120与结构层110之间形成保温腔1200。支撑架被结构层110与保温层120覆盖，如果结构层110与保温层120均为柔性材料，则支撑架的形状固定了腔室1100与保温腔1200的形状。遮光层130的部分固定在结构层110上，可活动的覆盖结构层110。在本实施例中，结构层110的材料包括塑料膜、单层或者多层的聚碳酸脂板(pc板)。保温层120的材料包括保温隔热材料。遮光层130的材料为可收卷的保温材料，例如保温被、棉被或者羽绒被。

储热层141的材料可以为土壤，或者其它类似与土壤的材料，可以长时间储存热量。在一些优选的实施例中，温室系统还包括位于储热层141底部的隔热层142，或者在储热层141的四周均设置隔热层142，防止储热层141与外部环境进行热量交换。

管道网包括排水口，且至少部分管道网位于储热层140中，管道网与腔室1100连通。在本实施例中，管道网共有3层，每层管道网具有多个管道。具体的，多个第一管道104组成第一管道网，多个第二管道105组成第二管道网，多个第三管道106组成第三管道网。阀门11位于旁通管102上。阀门12位于旁通管103上。阀门13位于储热层中，并位于送气管道101上。

作为一种优选方案，储热层141的材料为土壤，第一管道104、第二管道105和第三管道106与储热层的上表面1之间的距离分别为40cm-60cm、80cm-100cm和120cm-160cm。为了减少管道网与土壤之间的热传导，可在储热层141底部设置隔热层142，例如隔热层142针对性的设置在深度为180cm-250cm之间的土壤中。

然而本实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对管道网的层数与埋设深度进行其他设置。

管道网具有集水端171，且管道网的排水口位于集水端171，集水端171为管道网距储热层的上表面1垂直距离最大的一端(最远端)，如图1c所示。为了清楚表述，在图1c的储热层141中仅示出了多个第三管道106组成的第三管道网。在本实施例中，多个第三管道106由联通管道106’连接，在铺设管道网时。每个第三管道106和联通管道106’的两端均具有水平落差，从而使得集水端171为管道网距储热层的上表面1的最远端。其中，管道网包括金属管道和/或导热塑料管和/或热交换器。

然而本实施例并不限于此，在一些代替实施例中，第一管道104、第二管道105以及第三管道106还可以呈v字形结构。集水端171位于v字形结构的底部。水蒸气凝结后，流向v字形结构的底部，最终经排水管108流入收集装置160，如图1d所示。其中，每层管道网的v字形结构的底部可以通过其他管路连通。

在另一些代替实施例中，第一管道104、第二管道105以及第三管道106还可以呈倒v字形结构。集水端171分别位于倒v字形结构的开口两端。水蒸气凝结后，可以顺着气流快速流向倒v字形结构的开口两端，最终经排水管108流入收集装置160，如图1e所示。

在上述两个代替实施例中，本领域技术人员可以根据需要对v字形和倒v字形结构的张角进行设置。

送气管道101的一端位于腔室1100顶部或中部，与腔室1100连通，另一端与第三管道106直接连通，并分别通过旁通管102、旁通管103与第一管道104和第二管道105连通。输气管道107的出气口分别位于腔室1100内的两侧，并靠近储热层的上表面1。输气管道107依次连通第一管道104、第二管道105、第三管道106以及腔室1100。排水管道108与排水口连接，排水阀14位于排水管道108上，回收装置160与排水管道108连接。风机150位于腔室1100内并位于送气管道101上。

在一些其他实施例中，还可以在腔室1100内设置温控装置，用于控制管道网内的气体与储热层141的温差。温控装置例如可以集合热源(电、燃气、燃煤、生物质等)对管道网内的气体加温，提高温差，从而提高热交换效率和增加除湿效果。其中，燃烧增温产生的二氧化碳可提向腔室1100内的农作物提供营养，从而提高农作物的产量。

通风结构180连通腔室1100与腔室外部的环境，用于交换腔室外部的与腔室1100内的气体。在一些具体实施例中，通风结构180可以为热交换器，位于保温腔1200内，可以安装在结构层110的顶端或两侧。热交换器的通道需要穿过结构层110与保温层120，其中，热交换器的数量可以根据需要设置。

下面将结合图3a与图3b对本发明第一实施例的温室系统的工作原理进行详细描述。

当温室系统外部温度较高时，保温腔1200与腔室1100内部的气体升温。此时，将阀门11开启，将阀门12、13关闭，并启动风机150。腔室1100内部的气体经送气管道101与旁通管道102进入第一管道104内。送至第一管道104内的气体经管道网的管壁与储热层141实现热量交换，将热量散发到储热层141中。第一管道104内部的气体在风机141的作用下继续经由输气管道107返回腔室1100。经多次循环，储热层141中会存储大量的热量。

与此同时，当储热层141的温度低于第一管道104内气体的温度时，第一管道104内的水蒸气凝结成水，水沿第一管道104的管壁汇集到集水端171。打开排水阀14，将汇集后的水统一排出第一管道104后送入排水管108。最终，汇集后的水进入收集装置160。收集装置160中的水可以重新利用，比如灌溉植物等。

上述实施例仅说明了腔室1100与第一管道网104经阀门11连通的情况，在一些其他实施例中，还可以通过控制多个阀门的开启与关闭，依次向下层、中层、上层土壤供应热能。当腔室1100内部温度过高的时候，也可以通过风机141加大腔室1100内的气体进入管道网的总量与速度，使得三层管道网同时向储热层141供热，加大土壤的吸热效率。

当温室系统外部温度较低的时候，保温腔1200与腔室1100内部的气体温度下降，储热层141中的热量经管道网的管壁散发到第一管道104中，与第一管道104中的气体进行热量交换。启动风机141，腔室1100内部的气体经送气管道101与旁通管道102进入第一管道104，第一管道网104内部的气体在风机141的作用下继续经由输气管道108返回腔室1100。经多次循环，储热层141中存储的大量热量会进入到腔室1100内，保证了腔室1100内的温度变化控制在较小的范围内。

上述实施例仅说明了腔室1100与第一管道网104经阀门11连通的情况。相应的，还可以根据室外温度控制多个阀门的开启与关闭，以及控制风机141的转速，加大管道网内的气体进入腔室1100的总量与速度，使得三个管道网同时供热，加大土壤的放热的效率。

图2示出了本发明第二实施例的温室系统的结构示意图。

如图2所示，本发明第二实施例的温室系统包括：结构层210、保温层220、遮光层230、储热层241、风机250、送气管道201、输气管道207、阀门、管道网、通风结构以及用于固定结构层210与保温层220的支撑架。本发明第二实施例的温室系统的结构与第一实施例类似，此处不再赘述。与第一实施例的不同之处在于，本实施例的管道网管壁上开设有多个通孔20，管道网的排水口包括多个通孔20，当水蒸气凝结成水后，水经多个通孔20渗入储热层241，不需要经排水管道进入回收装置。

图3a与图3b示出了本发明实施例的温室系统腔室湿度随时间变化的折线图。其中，图3a与图3b的横坐标为测量时间，纵坐标为腔室内的相对湿度。

图3a显示了在气温变化平缓的天气中测得的数据。如图3a所示，在光照强度逐渐增加、气温逐渐上升的时间(例如8点至15点之间)开启风机，使得腔室内的空气进入管道网进行循环，间隔1小时后，腔室内的空气相对湿度由75％下降至50％以下(分别对应t1时刻与t2时刻)。关闭风机后，由于植物的蒸腾作用，腔室内的相对湿度还会上升，到达t3时刻后，腔室内的相对湿度趋于平稳。

图3b显示了在气温变化剧烈的天气中测得的数据。如图3b所示，在光照强度逐渐增加、气温逐渐上升的时间开启风机，使得腔室内的空气进入管道网进行循环，间隔1小时后，腔室内的空气相对湿度由75％下降至50％左右(分别对应t1时刻与t3时刻)。在此期间，由于室外气温剧烈变化，导致在t2至t3时刻的相对湿度变化并不是单调递减的。关闭风机后，由于植物的蒸腾作用，腔室内的相对湿度还会上升，到达t4时刻后，腔室内的相对湿度趋于平稳。经过多次测量，验证了本发明实施例提供的温室系统可以在1个小时内将空气湿度降低20％左右，甚至更多。

根据本发明实施例提供的温室系统，通过在储热层中铺设与腔室连通的管道网，使得管道网内的气体和腔室内的气体进行气体交换，并且管道网内的气体经管道网的管壁与储热层实现热量交换，进而实现了腔室内的气体与储热层的热量交换。在储热层的温度低于管道网内气体的温度时，当腔室内的气体进入管道网后，管道网内的水蒸气会凝结成水，并通过排水口排出管道网，管道网内的气体被干燥后被交换到腔室内，从而达到了对温室内部进行除湿的目的。

与现有技术相比，本发明实施例的温室系统不仅利用储热层提高了温室的保温效果，同时还利用了管道网对腔室内的水蒸气进行冷凝除湿，代替了现有技术通过大功率除湿机进行除湿的方案，降低了温室系统的能耗，进而节省了成本。

此外，由于本发明实施例提供的温室系统是通过管道网内外温差实现水蒸气冷凝的，因此可以直接控制管道网内的气体与储热层的温差来控制气体冷凝速率与总量。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。