一种温室内空气湿度和温度控制调节系统

本发明涉温室温湿环境控制，尤其涉及一种温室内空气湿度和温度控制调节系统，基于直接接触式换热器、地埋管换热器、太阳能集热器及其它部件，充分利用吸湿溶液的吸湿蓄能特性、利用土壤温度与温室内空气温度的温差和土壤蓄能特性，解决温室的温湿度控制调节问题的，尤其涉及梅雨季节温室的温湿度和冬季温室的温度进行有效控制调节的系统。

背景技术：

1、在我国的夏热冬冷地区，温室作为反季节蔬菜水果主要的生产方式有着日益增长的需求。但是由于气候条件制约，在每年的5月中旬至7月中旬存在近一个月的梅雨季节；在每年春季的3至4月份会出现“回南天”，天气阴晴不定，非常潮湿。在上述时间段内，温室内外的空气湿度平均都在90％以上而大多数农作物生长发育合适的湿度范围为50％-80％。温度范围为15-30℃。长时间的高温高湿环境对蔬果的生长有着巨大的影响。同时此季节正值许多蔬果落花挂果的关键时期，长期的高温高湿环境会导致蔬果根系缺氧，进而引起霉变等多种病症，对生产带来巨大损失。因此，此季节时间段内温室的空气温湿度必须进行调节控制。

2、另一方面，温室的冬季生产中也需要保证温室内的空气温湿度适宜。在北方，一般采用厚土墙进行温度控制，再通过顶部薄膜覆盖，日间温度可以达到10℃以上，夜间则通过日间土墙的蓄热对温室进行补热。同时北方不存在温室内长时间处于高湿度环境的情况，即便有短时间的高湿情况，也可以通过通风达到除湿效果。但是在南方夏热冬冷地区，土墙蓄热的温室方案应用不广，一是因为土墙厚度一般都大于1米，占地面积大；二是因为夏热冬冷地区空气环境潮湿，影响了墙体的保温蓄热功能。因此，夏热冬冷地区的温室在冬季也需对温室内温湿度进行控制调节。

3、为解决现有温室存在的温湿度控制问题，专利1(申请号202121076685.x姚晨旭、马利宏、常永龙、孙茂华、高海军、王飞，一种温室自动湿度控制装置)设计提出利用海绵块的吸附除湿方案，有效地控制了湿度；专利2(申请号202121758854.8陈坚忠、杨峰，一种大棚湿度控制装置)提出利用太阳能供电、风机抽风、收集雨水喷淋等措施对温室进行湿度控制。专利1的利用海绵块除湿方案，包括专利3(申请号202120714964.8吕枫，一种蔬菜温室湿度控制装置)利用硅胶干燥剂除湿的方案，都是基于吸附除湿原理的除湿方案。专利1海绵块除湿需要定期更换海绵块，需要一定的人力成本，而且针对温室这种内部空间相对庞大的建筑，所需设备体积和占地面积都很大，对室内种植面积造成一定的影响；专利2创新的提出利用太阳能供电、风机抽风除湿、收集雨水喷淋加湿方案，但是该方案中的太阳能在阴雨天的梅雨季节其作用微乎其微，同时梅雨季节温室内外空气湿度均很高，风机抽风除湿不可行。专利3利用硅胶干燥剂除湿，可以达到预想除湿效果，但是空气干燥后温度会因干燥放热过程而升高，干燥剂的再生在梅雨季节也存在问题，此外干燥剂的顶层布置方式会降低温室的采光面积，影响作物生长。专利4(申请号cn201620104541.3鲍恩财，一种温室浅层地中热交换装置)利用夏季浅层土壤的温度低于空气温度的特性，设计出一种给温室内空气降温的装置，该装置将温室内高温空气引入地下埋管中，经过土壤的降温后再送出，达到对温室降温的效果。专利4的方案针对温室有较理想的降温效果，但是不能对温室内的湿度环境进行有效控制。也有研究者([3]黄昌伟,黄春,任小辉,杨东林,陈冬.用于温室大棚的空气调节系统[p].浙江省：cn217241738u,2022-08-23；[4]朱汉宝.一种用于农业温室大棚的新型空气处理系统[p].上海：cn207400020u,2018-05-25.)提出利用大型除湿空调对温室内的温湿度进行控制，但是温室内部空间庞大，空气除湿量较大，除湿空调所需功率大，运行成本以及初投资成本均较高，经济性较差。

4、由此可见，针对南方温室的湿度控制方案相对匮乏，在梅雨季节以及“回南天”季节的温室湿度控制成为一大难题，目前也尚未得到较为经济有效的解决方案。此外，南方温室的冬季增温方案中，如何克服土墙的不足，保证冬季温室内空气温湿度满足需求也需要解决。因此，创新性提出其他可行的方法，克服现有方法不足，具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的不足，本技术提出了一种温室内空气湿度和温度控制调节系统，能有效的解决温室内空气温湿度控制难题，同时能够实现低温时期温室内空气的增温调节。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种温室内空气湿度和温度控制调节系统，包括：

4、温室，

5、设置在温室内的地埋管换热器、直接接触式换热器，所述地埋管换热器和直接接触式换热器的换热管路均连接工作介质；

6、地埋管换热器、直接接触式换热器、工作介质存储单元之间通过管路、阀门及泵连接形成循环管路；

7、所述循环管路及温室内设置测量设备；

8、控制设备信号连接测量设备，控制设备根据所检测的温室内空气温度与湿度确定温室内空气湿度和温度控制调节的运行模式，并通过对循环管路中阀门及泵的控制实现运行模式的切换。

9、进一步，所述运行模式包括空气除湿升温模式、空气除湿降温模式、空气混合除湿模式、土壤增温模式、空气增温模式、空气降温模式；各个运行模式切换的规则为：

10、分别设定温室目标温度范围和目标湿度范围；

11、若温室内的温度低于目标温度范围，且温室内的湿度高于目标湿度范围，则启用空气除湿升温模式，利用直接接触式换热器和吸湿溶液直接给温室内空气升温除湿；

12、若温室内的温度处于目标温度范围，且温室内的湿度高于目标湿度范围，则启用空气除湿降温模式，利用地埋管换热器、直接接触式换热器结合吸湿溶液对温室内空气除湿；

13、若温室内的温度、湿度均高于目标温度范围和目标湿度范围，则启用空气混合除湿模式，利用地埋管换热器、直接接触式换热器结合用于温室内温度调节的工作介质、吸湿溶液给温室内空气先降温再进行除湿；

14、土壤增温模式利用吸湿溶液吸收的潜热或再生后的高温溶液打入地埋管换热器中用于土壤增温。

15、空气增温模式利用冬季土壤温度高于温室内空气温度的特性，联合地埋管换热器以及直接接触式换热器给空气增温。

16、由于夏季空气温度高，土壤温度低，利用直接接触式换热器和地埋管换热器给温室内空气降温的运行模式空气降温模式。

17、进一步，目标温度范围为15-30℃，目标湿度范围为50-80％。

18、进一步，所述直接接触式换热器3还配套有风阀、风口，经过直接接触式换热器除湿过的干冷空气经过风阀，通过送风口送给温室。

19、进一步，用于湿度调节的工作介质存储在吸湿溶液储液罐内，所述吸湿溶液储液罐设置在温室外部。

20、进一步，吸湿溶液储液罐配有用于吸湿溶液的浓缩再生供热装置，所述浓缩再生供热装置通过对吸湿溶液储液罐加热的方式，使得吸湿溶液储液罐内的吸湿溶液浓缩再生。

21、进一步，所述浓缩再生供热装置采用太阳能集热器和盘管，所述盘管贴壁安装在吸湿溶液储液罐上，所述太阳能集热器设置在温室外部，太阳能集热器的热水出口侧设置有第一变频水泵，在第一变频水泵的驱动下太阳能集热器产生的热水进入盘管，，使得吸湿溶液储液罐中的吸湿溶液进行浓缩再生。

22、进一步，所述吸湿溶液储液罐外部设有保温层，在吸湿溶液储液罐顶部设有排气阀用于溶液浓缩再生时排气，下部设有排液口用于排液。

23、进一步，所述吸湿溶液选用cacl2溶液、libr溶液、licl溶液或三甘醇等。

24、进一步，用于温室内温度调节的工作介质选用自来水。

25、本发明的有益效果：

26、(1)本发明提出利用直接接触式换热器解决温室湿度控制的难题，有效的解决南方地区温室长期以来湿度控制欠缺的诟病，让南方地区同样能做好全年温室生产，同时本系统相较于传统固体吸附除湿和冷凝除湿方式，节约了运行成本。

27、(2)本发明充分利用土壤的蓄能特性，在冬季能有效升温，且没有增大设备的占地面积。除了水泵、直接接触式换热器的运行外，没有额外能耗。整个系统除了维持基本系统循环的能量，没有额外能量的浪费。

28、(3)将高温高湿空气的显热以及潜热转移到土壤以及溶液中，在必要时再次释放，基本实现温室内能量的“自给自足”，运行过程绿色环保。

29、(4)结合南方温室结构，本发明基本能实现南方温室全年温湿度的调控，应用范围广，无需额外增加设备。