一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统

1.本实用新型属于滴灌技术领域，更具体地，涉及一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统。


背景技术：

2.现有的农业灌溉普遍存在浪费严重和灌溉水利用效率低的问题，如何降低农业灌溉的用水量、提高灌溉用水的利用效率就成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型通过提供一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统，解决现有技术中农业灌溉用水利用效率低的问题。
4.本实用新型提供一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统，包括：控制单元、冷凝取水单元、灌溉单元和供电单元；所述冷凝取水单元、所述灌溉单元、所述供电单元分别与所述控制单元连接；
5.所述冷凝取水单元包括半导体冷凝器、余热回收交换装置和凝水室；第一风扇设置在所述余热回收交换装置的第一风道的进风口处，所述第一风道的出风口与所述半导体冷凝器的冷凝风道连通，所述半导体冷凝器的尾部风道与所述余热回收交换装置的第二风道的进风口处连通，所述第二风道的出风口处设置有第二风扇；所述凝水室设置在半导体制冷片的下方；
6.所述灌溉单元包括蓄水装置、滴灌供水支路、湿度传感器；所述湿度传感器的探头放置在土壤中，所述湿度传感器与所述控制单元连接；所述蓄水装置分别与所述冷凝取水单元、所述滴灌供水支路连通；
7.所述供电单元包括太阳能发电板，所述供电单元为所述冷凝取水单元和所述灌溉单元进行供电。
8.优选的，所述凝水室的外壳由上蜡的集水面制作而成，所述集水面上安装有若干个玻璃珠结构。
9.优选的，所述半导体冷凝器中的半导体制冷片采用回字形排布。
10.优选的，所述半导体冷凝器的冷凝风道处还设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元连接。
11.优选的，所述余热回收交换装置为两端开口的导热腔结构，所述余热回收交换装置中的热气管道和冷气管道互相垂直。
12.优选的，所述供电单元还包括蓄电池；所述蓄电池与所述控制单元连接。
13.优选的，所述供电单元还包括逆变器；所述逆变器与所述控制单元连接。
14.本实用新型中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
15.在实用新型中，利用灌溉单元中的湿度传感器获取土壤中的湿度信息，控制单元基于土壤湿度控制滴灌供水支路的自动滴灌，整个系统通过太阳能发电板供电。此外，通过
冷凝取水单元中的余热回收交换装置能够提高系统能量的综合利用效率。本实用新型无制冷工质，零排放，无污染，经济环保，能够有效提高灌溉用水利用率，实现节水。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统的组成示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统中凝水室的俯视图；
18.图3为本实用新型实施例提供的一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统中凝水室的正视图；
19.图4为本实用新型实施例提供的一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统中余热回收交换装置的侧视图；
20.图5为本实用新型实施例提供的一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统中余热回收交换装置的正视图。
21.其中，1-太阳能发电板、2-半导体冷凝器、3-余热回收交换装置、4-凝水室、5-蓄水装置、6-滴灌供水支路、7-湿度传感器、8-控制单元、9-蓄电池、10-逆变器。
具体实施方式
22.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
23.本实施例提供一种基于太阳能半导体制冷空气取水的自动滴灌系统，参见图1至图5，包括：控制单元、冷凝取水单元、灌溉单元和供电单元；所述冷凝取水单元、所述灌溉单元、所述供电单元分别与所述控制单元连接。
24.所述冷凝取水单元包括半导体冷凝器2、余热回收交换装置3和凝水室4；第一风扇设置在所述余热回收交换装置3的第一风道的进风口处，所述第一风道的出风口与所述半导体冷凝器2的冷凝风道连通，所述半导体冷凝器2的尾部风道与所述余热回收交换装置3的第二风道的进风口处连通，所述第二风道的出风口处设置有第二风扇；所述凝水室4设置在半导体制冷片的下方。
25.所述灌溉单元包括蓄水装置5、滴灌供水支路6、湿度传感器7；所述湿度传感器7的探头放置在土壤中，所述湿度传感器7与所述控制单元8连接；所述蓄水装置5分别与所述冷凝取水单元、所述滴灌供水支路6连通。
26.所述供电单元包括太阳能发电板1，所述供电单元为所述冷凝取水单元和所述灌溉单元进行供电。
27.其中，参见图2、图3，所述凝水室4的外壳由上蜡的集水面制作而成，所述集水面上安装有若干个玻璃珠结构。所述凝水室4的外表面可以直接冷凝取水，并加以收集利用，充分利用了湿润空气，利用生物仿生学原理冷凝取水。
28.所述半导体冷凝器2中的半导体制冷片采用回字形排布，能够增大风的接触面积，充分冷凝液化。
29.参见图4、图5，所述余热回收交换装置3为两端开口的导热腔结构，所述余热回收
交换装置3中的热气管道和冷气管道互相垂直。所述余热回收交换装置3的腔内充满冷凝水后的干燥冷空气，再由多根风管通过导热腔，以实行冷、热气流的均匀流动和高效热交换。
30.优选的方案中，所述半导体冷凝器2的冷凝风道处还设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元连接。所述供电单元还包括蓄电池9和逆变器10；所述蓄电池9、所述逆变器10均与所述控制单元连接。
31.具体的，所述半导体冷凝器2可以是仅使用两个制冷片模块的便携式半导体取水装置。空气经过所述余热回收交换装置3后进入制冷装置。在空气流道内部上方有半导体制冷片，翅片附在半导体制冷片的两端。
32.本实用新型提供的系统的工作原理如下：
33.通过湿度传感器获取土壤湿度，控制单元基于预存的湿度标准，控制灌溉单元是否开启。例如，湿度标准包括湿度下限值和湿度上限值，若获取的土壤湿度低于湿度下限值，则开启灌溉，若获取的土壤湿度高于湿度上限值，则关闭灌溉。即滴灌单元基于湿度传感器自动监测土壤湿度，湿度低于设置值时进行滴灌，优选的还可以进行报警提醒，湿度上升到正常水平时，停止灌溉。需要说明的是，将传感器获取的湿度和预存的湿度标准进行对比，以控制开关是否开启属于现有技术，本技术不涉及方法上的改进。灌溉单元蓄水装置中的水来自冷凝取水单元，冷凝取水单元工作时，由第一风扇将空气吹入装置内，并通过余热回收交换装置，通过余热回收交换装置对引入半导体冷凝器的空气进行预冷，余热回收交换装置的出口连接至由半导体制冷器中的半导体制冷片所围成的冷却空间中，当空气温度降低至露点温度附近，半导体制冷片的表面析出冷凝水，该冷凝水由凝水室收集；同时析出冷凝水后的干燥冷空气进入尾部风道，在经过余热回收交换装置时，再次进行热交换，将携带的冷量通过导热方式，传递到新引入的外环境空气中，最后通过第二风扇引入到排气口排向外环境，同时为半导体制热端散热。此外，还可通过半导体冷凝器的冷凝风道处的温度传感器获取空气温度信息，在空气温度降低至零度时，自动开启冷凝取水单元。在同时设置太阳能发电板和蓄电池时，太阳能发电板在日照强度足够时可以将太阳能转化为电能储存在蓄电池中，逆变器用于保护供电电路。例如，太阳能光伏发电转换率为百分之十一左右，在晴天下每平方米供能大约14w，可以为系统工作提供大部分能量。
34.综上，本实用新型中的滴灌单元基于湿度传感器来控制是否继续灌溉，当湿度不足时，滴灌供水支路开启进行滴灌；当湿度处于适当范围内时，滴灌供水支路关闭停止滴灌。本实用新型相比于现有的灌溉装置，能够在达到相同灌溉效果的情况下节约用水量，提高灌溉的用水利用率。在干旱地区使用本系统时可以省水50％左右。通过加入余热回收交换装置，还可以提高系统能量的综合利用效率。通过内置的温度传感器，能够保证半导体制冷模块运行在空气露点温度附近的最佳工况区间。本实用新型提供的系统使用太阳能供能，无制冷工质，零排放，无污染，经济环保。
35.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。