温室储热除湿设备及工作方法

技术领域

本发明涉及温室采暖及除湿技术领域，具体地，涉及温室储热除湿设备及工作方法。

背景技术

温室栽培作为一种高投入、高产出的集约化生产方式，能够在一定程度上摆脱自然气候条件对农业生产的限制和约束。尽管温室栽培与露地栽培相比，能够大幅提高水分利用率，改善作物产量、质量，但温室内湿度的调控问题、冬季低温条件下的采暖问题，一直是困扰温室栽培的技术难题。目前的温室中冬季加热方法主要有热水加热、热风加热、电加热、地源热泵加热等。这些加热技术因一次性投入成本高、加热效率低、效果差等原因，无形中加大了冬季温室生产成本，导致实际使用困难。此外，温室内因相对湿度过高导致作物病虫害蔓延的现象严重，传统的开窗通风等除湿措施，在冬季又会影响室内温度，增大供热成本。总体而言，目前的温室冬季供暖、除湿方式仍存在能耗大、效率低、成本高等问题，温室冬季供暖、除湿技术仍有很大的改进提升空间。

专利文献CN204557254U提供了一种温室恒温除湿换风系统，包括地下储热装置、第一风机和第二风机，所述第一风机通过地下导热管道与地下储热装置下端相连，所述第一风机设置在温室外；所述地下储热装置上端通过保温管道与第二风机相连，所述第二风机和保温管道设置在温室内；所述第一风机和第二风机通过控制器控制空气的循环。本实用新型设计的新的换风系统，先将室外的冷空气经管道送入地下，通过地下管道与土壤的热交换，对冷空气进行加热后，将加热后的空气传送到地表的温室内。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种温室储热除湿设备及工作方法。

根据本发明提供的一种温室储热除湿设备，包括：进气口、出气口、风机、吸附床和冷凝器；

所述风机安装在所述进气口处，所述进气口和所述出气口之间安装所述吸附床和所述冷凝器，所述吸附床连接所述冷凝器；

当处于解吸工作模式，所述吸附床与所述风机吹送气流发生解吸反应，所述气流通过所述解吸反应后通过所述冷凝器冷凝；

当处于吸附工作模式，所述吸附床与所述风机吹送气流发生吸附反应。

优选地，所述风机连接加热器，所述加热器加热方式包括太阳能、低谷电力和低品位废热，所述风机调节所述气流大小，所述加热器调节加热功率；

所述风机、所述吸附床和所述冷凝器通过风道连接；

当处于所述解吸工作模式，所述风机吹送气流通过所述加热器加热后通过所述吸附床。

优选地，所述风机包括：第一风阀、第二风阀、第三风阀、第四风阀和第五风阀；

所述冷凝器一端连接所述第一风阀一端，所述冷凝器另一端和所述和蓄水桶一端汇合后连接所述第二风阀一端，所述第一风阀另一端和所述蓄水桶另一端汇合后连接所述第三风阀一端，所述吸附床一端连接所述第四风阀一端，所述吸附床另一端和所述第二风阀另一端汇合后连接所述第五风阀一端，所述第五风阀另一端连接所述加热器一端，所述第三风阀另一端和所述第四风阀另一端汇合后连接所述加热器另一端。

优选地，当处于所述解吸工作模式，所述第一风阀、所述第四风阀和所述第五风阀开启，所述第二风阀和所述第三风阀关闭；

当处于所述吸附工作模式，所述第二风阀、所述第三风阀和所述第四风阀开启，所述第一风阀和所述第五风阀关闭。

优选地，所述吸附床安装板翅换热器，所述吸附床和所述板翅换热器形成闭合回路；

当处于所述解吸工作模式，所述吸附床通过所述板翅换热器加热。

优选地，所述吸附床设置有四个，所述吸附床内填充吸附剂。

优选地，所述吸附剂包括多孔材料和复合吸附材料，所述复合吸附材料通过多孔材料和吸水性无机盐配置而成。

优选地，所述板翅换热器内通热水加热，所述吸附剂内吸附吸着水，所述吸着水通过所述板翅换热器加热解吸为水蒸气。

优选地，所述水蒸气通过所述冷凝器一侧放热冷凝形成低温空气，所述低温空气回到所述吸附床入口处，所述吸附剂再生；

所述冷凝器通过所述水蒸气放热形成冷凝热，所述冷凝器另一侧空气通过所述冷凝热升温并与所述风机吹送气流混合形成暖风。

本发明还提供所述温室储热除湿设备的工作方法：

当处于所述解吸工作模式，所述第一风阀、所述第四风阀和所述第五风阀开启，所述第二风阀和所述第三风阀关闭；

所述解吸工作模式在傍晚和夜间进行，所述板翅换热器内通热水用于加热所述吸附床，在所述吸附工作模式中，通过所述吸附剂吸附的水蒸气在所述吸附剂内部形成吸着水，所述吸着水受热解吸成水蒸气，解吸热以化学键的形式储存在所述吸附剂当中，所述水蒸气通过来流空气在所述吸附床出口变成高温高湿空气，所述高温高湿空气通过所述冷凝器放热冷凝变成低温空气回到所述吸附床入口处，所述冷凝器形成冷凝水用于灌溉，如此循环，所述吸附剂得到再生，所述冷凝器另一侧的空气吸收所述冷凝热，与新风混合得到暖风用于供暖；

当处于所述吸附工作模式，所述第二风阀、所述第三风阀和所述第四风阀开启，所述第一风阀和所述第五风阀关闭；

所述吸附工作模式在日间温室湿度大时进行，不消耗任何电能，所述进气口处高湿空气通过所述风机经过所述吸附床，所述高湿空气中水蒸气被所述吸附剂吸附并放出吸附热；所述吸附热被来流空气吸收并满足供暖需求和降低温室湿度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明供暖技术具有储热功能，可以将低谷电力、低品位废热或太阳能储存起来在温室有采暖需求时实现无能耗供暖。

2、本发明具有多次余热回收，可以大大提高温室内的能源利用率。

3、本发明供暖技术可以实现吸附-解吸循环工况不间歇供暖。

4、与一般的温室冬季供热设备比,本发明供暖技术具备灌溉冷凝水回收功能,可以大大减少灌溉水用量。

5、本发明供暖技术的原理简单、操作方便、安全可靠，加工成本和运行成本都较低。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为温室储热除湿设备原理图；

图2为温室储热除湿设备俯视图；

图3为温室储热除湿设备工作模式运行示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1和图2所示，一种温室储热除湿设备，包括：进气口、出气口、风机1、吸附床2和冷凝器3；风机1安装在进气口处，进气口和出气口之间安装吸附床2和冷凝器3，吸附床2连接冷凝器3；当处于解吸工作模式，吸附床2与风机1吹送气流发生解吸反应，气流通过解吸反应后通过冷凝器3冷凝；当处于吸附工作模式，吸附床2与风机1吹送气流发生吸附反应。风机1连接加热器，加热器加热方式包括太阳能、低谷电力和低品位废热，风机1调节气流大小，加热器调节加热功率；风机1、吸附床2和冷凝器3通过风道连接；当处于解吸工作模式，风机1吹送气流通过加热器加热后通过吸附床2。

如图3所示，风机1包括：第一风阀V1、第二风阀V2、第三风阀V3、第四风阀V4和第五风阀V5；冷凝器3一端连接第一风阀V1一端，冷凝器3另一端和和蓄水桶一端汇合后连接第二风阀V2一端，第一风阀V1另一端和蓄水桶另一端汇合后连接第三风阀V3一端，吸附床2一端连接第四风阀V4一端，吸附床2另一端和第二风阀V2另一端汇合后连接第五风阀V5一端，第五风阀V5另一端连接加热器一端，第三风阀V3另一端和第四风阀V4另一端汇合后连接加热器另一端。当处于解吸工作模式，第一风阀V1、第四风阀V4和第五风阀V5开启，第二风阀V2和第三风阀V3关闭；当处于吸附工作模式，第二风阀V2、第三风阀V3和第四风阀V4开启，第一风阀V1和第五风阀V5关闭。

吸附床2安装板翅换热器，吸附床2和板翅换热器形成闭合回路；当处于解吸工作模式，吸附床2通过板翅换热器加热；吸附床2设置有四个，吸附床2内填充吸附剂；吸附剂包括多孔材料和复合吸附材料，复合吸附材料通过多孔材料和吸水性无机盐配置而成；板翅换热器内通热水加热，吸附剂内吸附吸着水，吸着水通过板翅换热器加热解吸为水蒸气；水蒸气通过冷凝器3一侧放热冷凝形成低温空气，低温空气回到吸附床2入口处，吸附剂再生；冷凝器3通过水蒸气放热形成冷凝热，冷凝器3另一侧空气通过冷凝热升温并与风机1吹送气流混合形成暖风。

本发明还介绍一种温室储热除湿设备的工作方法：

当处于解吸工作模式，第一风阀V1、第四风阀V4和第五风阀V5开启，第二风阀V2和第三风阀V3关闭；解吸工作模式在傍晚和夜间进行，板翅换热器内通热水用于加热吸附床2，在吸附工作模式中，通过吸附剂吸附的水蒸气在吸附剂内部形成吸着水，吸着水受热解吸成水蒸气，解吸热以化学键的形式储存在吸附剂当中，水蒸气通过来流空气在吸附床2出口变成高温高湿空气，高温高湿空气通过冷凝器3放热冷凝变成低温空气回到吸附床2入口处，冷凝器3形成冷凝水用于灌溉，如此循环，吸附剂得到再生，冷凝器3另一侧的空气吸收冷凝热，与新风混合得到暖风用于供暖；

当处于吸附工作模式，第二风阀V2、第三风阀V3和第四风阀V4开启，第一风阀V1和第五风阀V5关闭；吸附工作模式在日间温室湿度大时进行，不消耗任何电能，进气口处高湿空气通过风机1经过吸附床2，高湿空气中水蒸气被吸附剂吸附并放出吸附热；吸附热被来流空气吸收并满足供暖需求和降低温室湿度。

实施例2作为实施例1的优选例。

实施例2

一种用于温室冬季供暖与灌溉的温室热湿调控及取水机组，包括风机1，冷凝器3和吸附床2，工作过程包括解吸工作模式和吸附工作模式；

解吸工作模式：该工作模式以太阳能或谷电、低品位废热作为驱动热源，新风在风机1的作用下进入加热器被加热，然后进入吸附床2与吸附剂发生解吸反应，解吸热以化学键的形式储存在吸附剂当中；吸附床2的高温高湿的出口空气在冷凝器3中冷凝，得到30℃左右湿润暖风来实现冬季温室室内供暖。

吸附工作模式：该工作模式在用户有夜间供暖与灌溉需求时运行，温室高湿空气在风机1的作用下进入吸附床2与吸附剂发生吸附反应，释放的吸附热用于加热进口空气来实现供暖。

所述的吸附床2是系统的核心部件，包括4个吸附床2，每个吸附床2内填充适量的吸附剂，所填充的吸附剂必须具有较强的吸水能力和较大的体积储热量，可选用多孔材料(如硅胶、沸石分子筛等)，也可采用由多孔材料和吸水性无机盐配置而成的复合吸附材料(如活性氧化铝-氯化锂、沸石分子筛、硫酸镁等)；风机1布置在系统的进口处，用于驱动空气进入系统，空气流量大小可以通过调节风机1功率来实现；冷凝器3和吸附床2相连，仅在解吸工况工作，用来加热入口空气至吸附剂再生温度，加热所需热量可由太阳能、低谷电力或低品位废热提供，加热功率可调节。

本发明专利的工作原理介绍如下：

吸附工作模式主要在日间进行，高湿空气经过吸附床2，其中水蒸气被吸附剂吸附，并放出吸附热，该部分热量被来流空气吸收，以满足供暖需求，并降低温室湿度，利于作物生长；解吸工作模式主要在傍晚和夜间进行，吸附床2和板翅换热器形成闭合回路，板翅换热器内通热水用于加热吸附床2，吸附剂内部的吸着水受热解吸变成水蒸气，水蒸气被来流空气带走，在吸附床2出口变成高温高湿空气，这股热湿空气进入冷凝器3，遇冷放热冷凝，变成低温空气回到吸附床2入口处，如此循环，吸附剂得到再生，冷凝器3另一侧的空气吸收冷凝热，与新风混合得到30℃左右暖风用于供暖，得到冷凝水用于灌溉。

解吸工作模式运行时，第一风阀V1、第四风阀V4和第五风阀V5开启，第二风阀V2和第三风阀V3关闭；该模式主要在傍晚、夜间进行，主要目的有两点：(1)板翅换热器内通热水用于加热吸附床，吸附剂内部的吸着水受热解吸变成水蒸气，水蒸气被来流空气带走，在吸附床出口变成高温高湿空气，这股热湿空气进入冷凝器3，遇冷放热冷凝，变成低温空气回到吸附床2入口处，如此循环，吸附剂得到再生，冷凝器3另一侧的空气吸收冷凝热，与新风混合得到30℃左右暖风用于供暖；(2)得到冷凝水用于灌溉，具体过程为：内部解析水因通热水变成水蒸气，将吸附工作模式中被吸附的水蒸气释放到流经空气当中，在流经冷凝器3时遇冷放热冷凝。

吸附工作模式运行时，第二风阀V2、第三风阀V3和第四风阀V4开启，第一风阀V1和第五风阀V5关闭；该模式在日间温室湿度大时进行，不消耗任何电能，利用干燥吸附剂与进口空气中含有的水蒸气发生的吸附反应，实现温室除湿；具体的工作过程为：在风机1的作用下，高湿空气经过吸附床2，其中水蒸气被吸附剂吸附，并放出吸附热；该部分热量被来流空气吸收，以满足供暖需求，并降低温室湿度，利于作物生长。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。