基于环路热管的温室空气凝水除湿装置

本发明涉及温室除湿，具体为一种基于环路热管的温室空气凝水除湿装置。

背景技术：

1、在我国北方地区，日光温室是重要的农业设施之一，能够实现蔬菜、花卉等作物的跨季节种植。在日光温室内，持续不断的植物蒸腾作用和土壤水分蒸发导致空气湿度提高至90％以上甚至局部饱和。在温室内金属梁、塑料棚顶等低温区域往往形成大量冷凝水，冷凝水滴无序跌落造成地表作物叶片病变、减产。为维持温室内部空气相对湿度在作物生长适宜湿度范围内(<80％)，一般需要在日出后打开棚顶通风换气；尽管室内外空气置换能够解决室内空气湿度过高的问题，但同时也会导致冬季棚内温度过低、供暖能耗提高等问题。如何在低能耗的前提下实现温室除湿，是一个急需解决的问题。

2、我国北方冬季气温一般在0℃以下，温室内温度维持在18℃左右以保证植物正常生长，两者之间存在较大温差。采用重力热管，以冬季室外冷空气为自然冷源，以温室内空气为热源，可实现低能耗凝水降湿。但随着外界气温的升高，室内外温差变小，水蒸气凝结速率降低，重力热管凝水降湿效果下降，温室除湿装置应用时段较短。专利cn214902553u公开了一种适用于温室大棚内的冬季自然冷源调湿的节能系统，该系统通过板翅式换热箱和风机实现温室大棚内空气的除湿，其中板翅式换热箱为高耗能设备。为在夏季和过渡季节也能够实现凝水降湿，本发明开发一种基于环路热管的温室除湿装置，以地下1m处恒温层作为稳定冷源、以温室内空气为热源，利用地上地下恒定温差达到凝水降湿的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的为针对现有技术的不足，设计了一种基于环路热管的温室空气凝水除湿装置。该装置利用气固温差使循环工质丙酮发生相变循环，实现稳定凝水。采用低成本恒温土壤作为自然冷源，冷凝器采用蛇形结构增大换热面积，提高换热效率，蒸发器设计为含毛细结构的圆柱形，即有助于提高循环工质动力，又有益于冷凝水汇聚，弥补了重力热管在较高室外温度下(春夏秋季)凝水除湿效果差的不足。

2、本发明的技术方案为：

3、一种基于环路热管的温室空气凝水除湿装置，该除湿装置包括蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵；蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵连接并形成循环回路；蒸发器模块设置在温室内土壤之上，冷凝器模块设置在土壤内；

4、蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵内的循环工质为丙酮。

5、蒸发器模块包括蒸发器、毛细芯和储水槽；储水槽设置在蒸发器下方；蒸发器为圆柱状，蒸发器内设有毛细芯，毛细芯为海绵毛细管组成,毛细管沿轴向方向均匀的放置在蒸发器内；

6、所述的冷凝器模块包括蛇形冷凝器。

7、所述的蒸发器用于设置在温室内土壤上方0.5～2米米处；蛇形冷凝器的顶端与土壤表面之间的距离为1～1.5米。

8、所述的毛细管直径为6～10mm，长度为550～600mm。

9、所述的蒸发器得尺寸为500mm*600mm*5mm，材质为铝；蛇形冷凝器的尺寸为2500mm*2500mm*30mm，材质为铝。

10、所述的基于环路热管的温室空气凝水除湿装置的应用，用于种植黄瓜、西红柿或草莓的温室大棚。

11、本发明的实质特点是：

12、(1)针对日光温室，设计了基于循环热管的空气凝水除湿装置，利用循环工质丙酮相变实现热量转移，进而实现低能耗除湿目的。

13、(2)基于环路热管的温室空气凝水除湿装置由蒸发器模块、冷凝器模块和循环动力模块三部分组成，温室空气热量通过蒸发器模块传递给内部液态工质，工质气化后在压差作用下进入冷凝器模块，冷凝器模块将热量散入土壤，循环动力模块将凝结后的工质送回蒸发器。

14、(3)基于环路热管的温室空气凝水除湿装置以恒温土壤作为自然冷源，替代传统高能耗的人造冷源，充分保证冷量稳定获取。

15、(4)蒸发器模块呈圆柱状，放置在地上0.5米处，圆柱壁面内部设计有毛细结构，依靠毛细芯和循环泵的吸力将液态工质通过管道导入到蒸发器内部，蒸发器与温室内空气进行换热，从而实现凝结空气中水蒸气目的。

16、(5)冷凝器呈蛇形盘管状，放置在地下1.0米处，工质经过冷凝器后由气态变成液态，释放热量，液态工质在毛细芯和循环泵的作用下通过液体管路回流到蒸发器内完成循环。

17、(6)蒸发器与冷凝器内的循环工质为丙酮，其沸点低，易蒸发。

18、(7)循环动力模块由磁力齿轮泵和毛细芯组成，其主要为循环热管工质的循环提供动力，磁力齿轮泵通过调节转速来实现循环动力的大小调控。本发明的有益效果为：

19、与现有温室除湿装置相比，本发明的有益效果是：

20、本发明的显著进步是针对日光温室设计了基于循环热管的空气凝水除湿装置，以恒温土壤作为自然冷源，替代传统高能耗的人造冷源，充分保证冷量稳定获取，传统的人造冷源原理类似于空调制冷，虽然能够从空气中凝出水但大大增加了能耗，得不偿失。另外，循环热管利用气固温差使循环工质丙酮发生相变循环，实现稳定凝水，弥补了重力热管在春夏秋季凝水除湿效果差的不足，达到降低成本、节能减排的效果。经测算得每亩大棚每年凝水量为4.92吨，与功率为2500w的吊式除湿机相比，每亩大棚每年节约电量12848度，节电率为88％，每度电按0.72元计算，每年每亩节省电费9250.56元，温室种植黄瓜作物投资回收期为1.10年，种植草莓投资回收期为0.86年。

技术特征：

1.一种基于环路热管的温室空气凝水除湿装置，其特征为该除湿装置包括蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵；蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵连接并形成循环回路；蒸发器模块设置在温室内土壤之上，冷凝器模块设置在土壤内；

2.如权利要求1所述的基于环路热管的温室空气凝水除湿装置，其特征为蒸发器模块包括蒸发器、毛细芯和储水槽；储水槽设置在蒸发器下方；蒸发器为圆柱状，蒸发器内设有毛细芯，毛细芯为海绵毛细管组成,毛细管沿轴向方向均匀的放置在蒸发器内；

3.如权利要求1所述的基于环路热管的温室空气凝水除湿装置，其特征为所述的蒸发器用于设置在温室内土壤上方0.5～2米米处；蛇形冷凝器的顶端与土壤表面之间的距离为1～1.5米。

4.如权利要求1所述的基于环路热管的温室空气凝水除湿装置，其特征为所述的毛细管直径为6～10mm，长度为550～600mm。

5.如权利要求1所述的基于环路热管的温室空气凝水除湿装置，其特征为所述的蒸发器得尺寸为500mm*600mm*5mm，材质为铝；蛇形冷凝器的尺寸为2500mm*2500mm*30mm，材质为铝。

6.如权利要求1所述的基于环路热管的温室空气凝水除湿装置的应用，其特征为用于种植黄瓜、西红柿或草莓的温室大棚。

技术总结
本发明为一种基于环路热管的温室空气凝水除湿装置。该除湿装置包括蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵；蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵连接并形成循环回路；蒸发器模块设置在温室内土壤之上，冷凝器模块设置在土壤内；蒸发器模块、冷凝器模块和磁力齿轮泵内的循环工质为丙酮。本发明有助于提高循环工质动力，又有益于冷凝水汇聚，弥补了重力热管在较高室外温度下(春夏秋季)凝水除湿效果差的不足。

技术研发人员：陈亚东,刘联胜,段润泽,刘洋
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16