自动控温温室大棚

1.本实用新型属于节能环保技术领域，涉及温室大棚技术，具体地说，涉及一种自动控温温室大棚。


背景技术：

2.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、水分、养分和co2等诸多环境因素进行综合调控，使之适合所培育作物的需求。
3.目前温室大棚存在的主要问题如下：
4.(1)在冬季时，需要进行人工供暖，能耗高。
5.(2)由于大棚内空气流通不足，热量积聚于大棚顶部，而农作物所在的地面与土壤温度相对较低，导致热量利用效率低，存在大量的热量浪费。
6.(3)在大棚棚顶薄膜两侧，大棚内部的温度比棚外高，导致棚内热空气中的水分遇冷液化成水珠附着于薄膜内侧，易落在农作物上结霜，影响农作物的生长。
7.(4)棚内空气循环不足，导致气闷，不利于农作物的生长，且会影响棚内工作人员的健康。


技术实现要素：

8.本实用新型针对现有温室大棚存在的热量利用率低、能耗高等上述问题，提供一种自动控温温室大棚，能够解决温室大棚棚内因空气循环不足所导致的热量利用效率不高、冬季供暖能耗高等问题。
9.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种自动控温温室大棚，包括大棚棚体和多个控温单元，每个控温单元均包括：
10.控制单元；
11.与所述控制单元通讯的温度检测单元，包括装于大棚棚体内顶部的第一温度检测单元、安装于大棚棚体内中部的第二温度检测单元以及安装于大棚棚体内土壤处的第三温度检测单元；
12.通风管道，包括安装于大棚棚体后侧壁内或大棚棚体内后侧支撑体上由保温材料制作而成的竖直部和横向埋于土壤下由散热材料制作而成的水平部，所述竖直部的上端口为通风管道入口，所述竖直部的下端口与所述水平部的第一端口连通，所述水平部的第二端口为通风管道出口；
13.与所述控制单元电连接的风机，设于所述通风管道入口处；
14.沟渠，纵向贯穿于大棚棚体内部，位于所述通风管道出口处；
15.优选的，所述控制单元包括分别与所述第一温度检测单元、第二温度检测单元和第三温度检测单元进行通讯的处理器和与所述处理器进行通讯的控制器，所述控制器与所述风机电连接。
16.优选的，所述处理器设有设定温差阈值n，令采集的当前温室大棚的顶部空气温度
记为t
h
，中部空气温度记为t
m
，土壤温度记为t
l
，当处理器判断t
h
‑
t
l
>n时，处理器发出控制信号至控制器，控制器控制风机开启，当处理器判断t
h
‑
t
l
≤n时，处理器发出控制信号至控制器，控制器控制风机关闭。
17.优选的，风机的转速v由温室大棚的顶部空气温度t
h
与土壤温度 t
l
差值以及温室大棚的顶部空气温度t
h
与中部空气温度t
m
差值决定，风机的转速v表示为：
18.v＝α(t
h
‑
t
l
)+β(t
h
‑
t
m
)
ꢀꢀꢀ
(1)
19.式中，α表示大棚顶部空气与土壤温差的风机转速系数，β表示大棚顶部空气与中部空气的温差转速系数，α和β由温室大棚的空间尺寸确定、棚内种植农作物的生长所需温度。
20.优选的，所述大棚棚体上设有棚门。
21.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
22.本实用新型通过采集温室大棚的顶部空气温度、中部空气温度及土壤温度，通过控制单元进行处理后与设定阈值进行对比，根据对比结果发出相对应的控制信号给控制器，通过控制器控制风机转速，将温室大棚棚顶的热空气通过通风管道导入土壤下，提升土壤温度并降低棚顶温度，然后再从沟渠处排出。本实用新型无需暖气、空调等人工供暖设备，仅采用棚内的空气循环，充分利用自然的太阳能，将由于阳光照射而积攒在棚内顶部的人空气导入棚内底部的土壤内，保持棚内空气与土壤温度，解决了棚内因空气循环不足所导致的热量利用效率不高、冬季供暖能耗高等问题。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例所述自动控温温室大棚结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例所述自动控温温室大棚的截面结构示意图；
25.图3为图2的a
‑
a剖面图；
26.图4为图2的b
‑
b剖面图；
27.图5为本实用新型实施例所述自动控温温室大棚棚内的空气热循环示意图；
28.图6为本实用新型实施例所述自动控温温室大棚顶部测温处的风机系统24小时运行前后温度对比图；
29.图7为本实用新型实施例所述自动控温温室大棚棚内记录的24 小时土壤温度示意图。
30.图中，1、大棚棚体，101、大棚棚体后侧壁，102、大棚棚体右侧壁，2、控制单元，201、处理器，202、控制器，3、第一温度检测单元，4、第二温度检测单元，5、第三温度检测单元，6、通风管道，601、竖直部，602、水平部，7、风机，8、沟渠，9、棚门。
具体实施方式
31.下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便
于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.参见图1至图5，本实施例提供了一种温室大棚，包括大棚棚体1 和四个控温单元，相邻两个控温单元之间的距离为1.5m，每个控温单元均包括：
34.控制单元1；
35.与所述控制单元1通讯的温度检测单元，包括装于大棚棚体1内顶部的第一温度检测单元2、安装于大棚棚体1内中部的第二温度检测单元3以及安装于大棚棚体1内土壤处的第三温度检测单元4；
36.通风管道6，包括安装于大棚棚体后侧壁101内由保温材料制作而成的竖直部601和横向埋于土壤下由散热材料制作而成的水平部 602，所述竖直部601的上端口为通风管道入口，所述竖直部601的下端口与所述水平部602的第一端口连通，所述水平部602的第二端口为通风管道出口；
37.与所述控制单元2电连接的风机7，设于所述通风管道入口处；
38.沟渠8，纵向贯穿于大棚棚体1内部，位于所述通风管道出口处。
39.具体地，继续参见图1、图2，所述控制单元2包括分别与所述第一温度检测单元3、第二温度检测单元4和第三温度检测单元5进行通讯的处理器201和与所述处理器201进行通讯的控制器202，所述控制器202与所述风机7电连接。需要说明的是，本实施例中，三个温度检测单元采集的三组温度通过通讯网络上传至处理器。
40.具体地，所述处理器设有设定温差阈值n，令采集的当前温室大棚的顶部空气温度记为t
h
，中部空气温度记为t
m
，土壤温度记为t
l
，当处理器判断t
h
‑
t
l
>n时，处理器发出控制信号至控制器，控制器控制风机开启，当处理器判断t
h
‑
t
l
≤n时，处理器发出控制信号至控制器，控制器控制风机关闭。
41.具体地，风机的转速v由温室大棚的顶部空气温度t
h
与土壤温度 t
l
差值以及温室大棚的顶部空气温度t
h
与中部空气温度t
m
差值决定，风机的转速v表示为：
42.v＝α(t
h
‑
t
l
)+β(t
h
‑
t
m
)
ꢀꢀꢀ
(1)
43.式中，α表示大棚顶部空气与土壤温差的风机转速系数，β表示大棚顶部空气与中部空气的温差转速系数，α和β由温室大棚的空间尺寸确定、棚内种植农作物的生长所需温度。
44.具体地，继续参见图1，所述大棚棚体1上设有棚门9。工作人员可以通过棚门自由进出温室大棚。在一具体实施方式中，所述棚门9 设于大棚棚体右侧壁102上。在另一具体实施方式中，棚门设于大棚棚体左侧壁上。
45.需要说明的是，本实施例中的控温单元不限于设有四个，具体根据温室大棚的空间尺寸而定。若温室大棚空间尺寸较小，可以设两个或三个，若温室大棚空间尺寸较大，可以设五个、六个，甚至更多个。两个控温单元之间的距离不限于1.5米，根据农作物生长所需温度而定，还可以是1米、1.2米、1.8米、2米不等。
46.本实施例上述温室大棚的控温工作原理如下：
47.自动控温单元运行时，每个自动控温单元通过三个温度检测单元采集温室大棚棚顶温度、温室大棚中部温度及土壤温度，并通过通讯网络上传至处理器，处理器对温度数据
进行处理后发出对应的控制信号给控制器，控制器控制风机的运行状态(打开或关闭)。
48.上述温室大棚进行控温时，继续参见图5，温室大棚内的空气循环过程如下：
49.通过处理器对采集的温室大棚棚顶温度、温室大棚中部温度及土壤温度进行处理后与设定温差阈值进行对比，当处理器判断顶部空气温度t
h
‑
中部空气温度t
l
>设定温差阈值n时，处理器发出控制信号至控制器，控制器控制风机开启，当处理器判断t
h
‑
t
l
≤n时，处理器发出控制信号至控制器，控制器控制风机关闭。控制器控制风机开启后，通过控制器控制风机转速，将温室大棚棚顶的热空气通过通风管道导入土壤下，提升土壤温度并降低棚顶温度，然后再从沟渠处排出。
50.本实施例上述温室大棚，无需暖气、空调等人工供暖设备，通过自动控温装置，采用棚内的空气循环，充分利用自然的太阳能，将由于阳光照射而积攒在棚内顶部的人空气导入棚内底部的土壤内，保持棚内空气与土壤温度，解决了棚内因空气循环不足所导致的热量利用效率不高、冬季供暖能耗高等问题。
51.在另一实施例中，与上述实施例不同的是，该实施例中，通风管道安装于大棚棚体内后侧支撑体上，本实施例中，所述后侧支撑体为立柱。
52.为了证明上述实施例所述自动温控温室大棚的有效性，对温室大棚的温度数据进行记录。
53.图6、图7展示了本实用新型所述温室大棚在2020年12月10
‑
11 日两天的温度数据，地点位于青岛市西海岸新区琅琊台镇，无人工供暖；其中，12月10日本实用新型中的风机关闭，得到的温度数据如图6中的实线所示，大棚顶部在24小时中的最高温度为27摄氏度； 12月11日，本实用新型中的风机开启，得到的温度数据如图6中的虚线所示，大棚顶部在24小时中的最高温度为18摄氏度；根据温度记录，大棚顶部的温度得到显著降低，减小了内外温差，有利于降低冷凝水的形成。12月11日的大棚土壤温度如图7所示，根据记录，温度始终保持在15摄氏度左右，满足农作物的生产需求。综上知，本实用新型所述自动控温温室大棚可以仅利用大棚内部的空气热循环降低大棚顶、中部温度，明显解决现有棚内的热量利用效率不高、冬季供暖能耗高等问题。
54.上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。