本發明涉及溫度控制技術領域，尤其涉及一種用于溫室大棚的溫度調控系統及其調控方法。

背景技術：

溫室是指通過人工干預的方式來對指定區域內的溫度、濕度、光照、土壤水分、養分和co2濃度等諸多環境因素進行綜合調控，使之適合所培育作物的生長需求，由于它擺脫了地點、季節和外界氣候的影響和限制，從而能夠有效地改善農業生態、生產條件，促進農業資源的科學開發和合理利用，提高土地產出率、勞動生產率和社會經濟效益。因此，在世界范圍內得到了廣泛的應用。

目前，國內普遍流行的溫室大棚都是被動式溫室大棚，其原理就是利用溫室大棚自身作為集熱器，通過優化溫室的結構形式、方位、采光材料、保溫覆蓋材料等影響因素來最大限度的利用太陽能。傳統的溫度控制方式如：空調、火炕、燃煤鍋爐、電熱絲等等，大都存在成本高、潛在危險等弊端，而且不能提前制暖或制冷以滿足溫室大棚的溫度控制需求，不能將耗能低的低廉能源提前制暖或制冷以供能耗波峰時使用。因此，有必要設計一種便捷、可靠、節能、高效的大棚溫度調控系統。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供了一種用于溫室大棚的溫度調控系統及其調控方法，能夠及時監測大棚內的溫度與濕度參數，并且實現制冷、制熱循環的自動化控制，利用廉價的水資源和相變材料實現能量的自動儲存和循環，高效環保，大大節約了大棚溫度調控的成本。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

一種用于溫室大棚的溫度調控系統，包括溫度控制單元，還包括水循環裝置、熱量交換器、儲存裝置、蒸發器、冷凝器、壓縮機，水循環裝置分別與蒸發器和壓縮機連接，冷凝器與壓縮機連接；

所述儲存裝置包括儲氣瓶與儲液瓶，儲氣瓶、熱量交換器、儲液瓶均容納有相變材料且串聯連接；儲氣瓶上設有控制內部相變材料或水蒸氣進入熱量交換器的第一控制閥，儲液瓶上設有控制內部相變材料或水進入熱量交換器的第二控制閥；

所述水循環裝置包括：儲水箱、水泵和水循環管道，水泵通過水循環管道分別與冷凝器和蒸發器連接，水循環管道上設有換向閥；

所述蒸發器用于將儲液瓶內的相變材料或儲水箱中的水加熱汽化并存儲至儲氣瓶中；所述壓縮機用于將儲氣瓶中的相變材料壓縮至冷凝器散熱冷卻后，存儲至儲液瓶中；

所述溫度控制單元用于根據大棚設定的溫度控制壓縮機、蒸發器、第一控制閥、第二控制閥、水泵、換向閥的開啟和關閉。

優選地，所述溫度調控系統還包括微處理器，與所述溫度控制單元信號連接，微處理器包括：

數據采集模塊，用于采集溫室大棚內的溫度、濕度參數；

數據分析模塊，用于接收采集到的溫度、濕度參數，與溫室農作物可生長的溫度和濕度標準范圍值進行比對，得出需要升高或降低的溫度值；

通訊模塊，用于將得出的需要升高或降低的溫度值發送至溫度控制單元作為參考。

優選地，所述微控制器連接有用于顯示溫度和濕度參數的移動終端。

優選地，所述移動終端選自手機、平板電腦、筆記本電腦或智能手環。

優選地，所述相變材料為石蠟、cacl2·6h2o、na2so4·10h2o、na2s2o3·3h2o、na2hpo4·12h2o中的一種或兩種的組合。

優選地，所述換向閥可以選擇將儲水箱的水經由水循環管道引入蒸發器或冷凝器。

上述用于溫室大棚的溫度調控系統的調控方法，包括如下步驟：

s10：數據采集模塊采集溫室大棚內的溫度、濕度參數；數據分析模塊接收采集到的溫度、濕度參數，與溫室農作物可生長的溫度和濕度標準范圍值進行比對，得出需要升高或降低的溫度值，移動終端可以顯示溫度和濕度參數；通訊模塊將得出的需要升高或降低的溫度值發送至溫度控制單元作為參考；

s20：當溫室大棚需要降低溫度時，溫度控制單元啟動換向閥、水泵、第一控制閥、第二控制閥，將水循環管道與冷凝器連通，水冷凝后進入儲液瓶，儲液瓶中的相變材料和水進入蒸發器中吸熱，將大棚內空氣冷卻，蒸汽被壓縮機吸入，實現制冷循環；

s30：當溫室大棚需要升高溫度時，溫度控制單元啟動換向閥、水泵、第一控制閥、第二控制閥，將水循環管道與蒸發器連通，水蒸發后進入儲氣瓶，儲氣瓶中的相變材料和水蒸汽進入壓縮機中，吸收外界熱量而放熱，蒸汽被壓縮機吸入，實現制熱循環。

優選地，所述移動終端選自手機、平板電腦、筆記本電腦或智能手環。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

（1）本發明的用于溫室大棚的溫度調控系統，采用溫度調控單元進行自動化控制，結合在大棚內設置的熱量交換器、儲存裝置、水循環裝置，實現了通過蒸發器、壓縮機、冷凝器實現水資源和相變材料的制熱循環、制冷循環與能量的儲存，使用不同的控溫方式，使得整個溫度調控過程高效節能環保，大大節約了大棚溫度調控的成本。

（2）本發明的用于溫室大棚的溫度調控系統，在水循環裝置中，通過換向閥的設計，使得儲水箱的水根據制熱或制冷的需求，選擇性地進入蒸發器或冷凝器；當大棚內的日常溫度滿足農作物的生長需要時，還可以不使用換向閥而節約能源。

（3）本發明的用于溫室大棚的溫度調控系統，微處理中的數據采集模塊、數據分析模塊、通訊模塊的設計，采集了溫室大棚內的溫度、濕度參數，并且與溫室農作物可生長的溫度和濕度標準范圍值進行比對，得出需要升高或降低的溫度值，發送至溫度控制單元作為參考，實現了溫度調控的智能化和精確化。

（4）本發明的用于溫室大棚的溫度調控系統，相變材料在外界溫度較高時，會吸收環境中的熱量進行儲存，使得環境溫度降低；當外界溫度較低時，會把儲存的熱量釋放給外界環境，依次循環，維持在一個相對恒溫的狀態，節能環保，利于能量的儲存。

附圖說明

圖1為本發明用于溫室大棚的溫度調控系統的結構示意圖；

圖2為本發明微處理器的模塊示意圖；

圖3為本發明用于溫室大棚的溫度調控系統的調控方法的流程框圖；

附圖標記：1-溫室大棚，2-水循環裝置，3-熱量交換器，4-儲存裝置，5-蒸發器，6-壓縮機，7-冷凝器，21-儲水箱，22-水泵，23-水循環管道，24-換向閥，41-儲氣瓶，42-儲液瓶，43-第一控制閥，44-第二控制閥，100-溫度控制單元，200-微處理器，210-數據采集模塊，220-數據分析模塊，230-通訊模塊，300-移動終端。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

本發明實施例的附圖中相同或相似的標號對應相同或相似的部件；在本發明的描述中，需要理解的是，若有術語“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此附圖中描述位置關系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

如圖1-2所示，本實施例的一種用于溫室大棚的溫度調控系統，包括溫度控制單元100、水循環裝置2、熱量交換器3、儲存裝置4、蒸發器5、冷凝器7、壓縮機6，水循環裝置2分別與蒸發器5和壓縮機6連接，冷凝器7與壓縮機6連接。

如圖1所示，儲存裝置4包括儲氣瓶41與儲液瓶42，儲氣瓶41、熱量交換器3、儲液瓶42均容納有相變材料且串聯連接。相變材料為石蠟、cacl2·6h2o、na2so4·10h2o、na2s2o3·3h2o、na2hpo4·12h2o中的一種或兩種的組合。儲氣瓶41上設有控制內部相變材料或水蒸氣進入熱量交換器3的第一控制閥43，儲液瓶42上設有控制內部相變材料或水進入熱量交換器3的第二控制閥44。蒸發器5用于將儲液瓶內的相變材料或儲水箱中的水加熱汽化并存儲至儲氣瓶41中。壓縮機6用于將儲氣瓶41中的相變材料壓縮至冷凝器7散熱冷卻后，存儲至儲液瓶42中。

如圖1-2所示，水循環裝置2包括儲水箱21、水泵22和水循環管道23，水泵22通過水循環管道23分別與冷凝器7和蒸發器5連接，水循環管道上23設有供水流選擇方向的換向閥24。換向閥24的設計使得儲水箱21的水根據制熱或制冷的需求，選擇性地進入蒸發器5或冷凝器7，當大棚內的日常溫度滿足農作物的生長需要時，還可以不使用換向24而節約能源。溫度控制單元100用于根據大棚設定的溫度控制壓縮機6、蒸發器5、第一控制閥43、第二控制閥44、水泵22、換向閥24的開啟和關閉。

如圖2所示，本實施例的一種微處理器200，與溫度控制單元100信號連接，微處理器200包括：數據采集模塊210，用于采集溫室大棚內的溫度、濕度參數；數據分析模塊220，用于接收采集到的溫度、濕度參數，與溫室農作物可生長的溫度和濕度標準范圍值進行比對，得出需要升高或降低的溫度值；通訊模塊230，用于將得出的需要升高或降低的溫度值發送至溫度控制單元作為參考。微處理器200連接有用于顯示溫度和濕度參數的移動終端300。移動終端300選自手機、平板電腦、筆記本電腦或智能手環。微處理器200通過濕度、溫度參數的采集與測算出的所需升高和降低的溫度值，實現了溫度調控的智能化和精確化。

如圖3所示，本實施例的用于溫室大棚的溫度調控系統的調控方法，包括如下步驟：

s10：數據采集模塊采集溫室大棚內的溫度、濕度參數；數據分析模塊接收采集到的溫度、濕度參數，與溫室農作物可生長的溫度和濕度標準范圍值進行比對，得出需要升高或降低的溫度值，移動終端可以顯示溫度和濕度參數；通訊模塊將得出的需要升高或降低的溫度值發送至溫度控制單元作為參考。

s20：當溫室大棚需要降低溫度時，溫度控制單元啟動換向閥、水泵、第一控制閥、第二控制閥，將水循環管道與冷凝器連通，水冷凝后進入儲液瓶，儲液瓶中的相變材料和水進入蒸發器中吸熱，將大棚內空氣冷卻，蒸汽被壓縮機吸入，實現制冷循環。

s30：當溫室大棚需要升高溫度時，溫度控制單元啟動換向閥、水泵、第一控制閥、第二控制閥，將水循環管道與蒸發器連通，水蒸發后進入儲氣瓶，儲氣瓶中的相變材料和水蒸汽進入壓縮機中，吸收外界熱量而放熱，蒸汽被壓縮機吸入，實現制熱循環。

其中，當需要降低大棚溫度且能源價格低廉時，內部處于液相的相變材料變成固相，能源價格高昂時是固相相變材料與溫室大棚熱交換，融化吸熱，從而對溫室大棚進行制冷，減少溫度調控系統制冷的運營成本；當需要升高大棚溫度當能源價格低廉時，內部處于固相的相變材料變成液相，能源價格高昂時液相相變材料與溫室大棚熱交換，相變材料固化放熱，從而對溫室大棚進行制熱，減小溫度受控單元制熱的運營成本。

本發明的用于溫室大棚的溫度調控系統，采用溫度調控單元進行自動化控制，結合在大棚內設置的熱量交換器、儲存裝置、水循環裝置，實現了通過蒸發器、壓縮機、冷凝器實現水資源和相變材料的制熱循環、制冷循環與能量的儲存，使用不同的控溫方式，使得整個溫度調控過程高效節能環保，大大節約了大棚溫度調控的成本。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。