基于地表溫差的自供電輔冷空氣汲水自灌溉系統(tǒng)，采用為立體式結(jié)構(gòu)：地面以上部分包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)1，太陽能電池板2，送風(fēng)機(jī)3，集雨器4；地面以下部分包含制冷裝置散熱進(jìn)氣管道5，冷凝管道6，排氣管道7，水箱8，毛細(xì)尼龍繩9，隔熱管10，散熱器11，隔熱箱體12，制冷裝置13，導(dǎo)熱銅塊14，冷凝管道15，控制核心單元16，集水箱17，抽水泵18。整個(gè)系統(tǒng)裝置整體上在控制核心單元1,6的支配下，利用風(fēng)能和太陽能資源供電，通過地冷資源和輔助制冷系統(tǒng)進(jìn)行冷凝，由送風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)空氣的循環(huán)流通，集雨器收集雨水露水，尼龍繩實(shí)現(xiàn)毛細(xì)自灌溉溉，從而充分利用各種自然資源，最大限度降低系統(tǒng)功耗，高效利用收集的水源。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及農(nóng)業(yè)灌溉
，特別涉及在干旱地區(qū)嚴(yán)重缺水環(huán)境下的植物灌溉系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
農(nóng)業(yè)用水供需矛盾日益突出，水資源短缺已成為制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素。在農(nóng)業(yè)可用水量逐漸減少而糧食產(chǎn)量需求增加的客觀現(xiàn)實(shí)之下，農(nóng)業(yè)節(jié)水備受世人關(guān)注，因此節(jié)水灌溉原理與技術(shù)研究進(jìn)展較快。根據(jù)“節(jié)流開源”的原則，總結(jié)如下1、節(jié)水灌溉技術(shù) 所謂“節(jié)流”即指節(jié)約水源的灌溉模式，目前普通農(nóng)田的普遍灌溉方式為全面灌溉，水從地面進(jìn)入田間并借重力和毛細(xì)管作用浸潤土壤，所以也稱為重力灌水法。該方法是較古老常用的一種方法、按其濕潤土壤的方式不同，可分畦灌、溝灌、淹灌和漫灌。而節(jié)水灌溉技術(shù)分為以下一些模式 1.1滴灌 20世紀(jì)60年代，以色列人創(chuàng)造了滴灌技術(shù)，是利用一套塑料管道系統(tǒng)將水直接輸送到每棵作物根部，水由滴頭呈點(diǎn)滴狀緩緩而均勻地滴灌到作物根區(qū)的土壤中，然后滲入土壤并浸潤作物根系的區(qū)域。滴灌技術(shù)雖然發(fā)展比較成熟的節(jié)水灌溉技術(shù)，需要較近而固定的水源，需要電能給蠕動(dòng)泵供電，滴頭在實(shí)際使用中容易結(jié)垢堵塞，且對土地平整度有較嚴(yán)格的要求，不利于在干旱無水源地區(qū)及山地進(jìn)行推廣，日常維護(hù)成本高。1. 2微噴灌 微噴灌又稱為微型噴灌或微噴灌溉，是用很小的噴頭將水噴灑在土壤表面。微噴灌包括微噴頭噴灌和微噴帶噴灌。微噴灌技術(shù)，需要較近而固定的水源，電能供電，由于直接噴灑在土地表面，在土地貧瘠及風(fēng)力大的地方水分容易散失，需要大量水分才能滿足植物的需求。同樣土地平整度有較嚴(yán)格的要求，不利于在干旱無水源地區(qū)及山地進(jìn)行推廣，日常維護(hù)成本高。1. 3 滲灌 即地下灌溉，是利用地下管道將灌溉水輸入田間埋于地下一定深度的滲水管道或鼠洞內(nèi)，借助土壤毛細(xì)管作用濕潤土壤的灌水方法。滲灌技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是①灌水后土壤仍保持疏松狀態(tài)，不破壞土壤結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生土壤表面板結(jié)，為作物能提供良好的土壤水分狀況；②地表土壤濕度低，可減少地面蒸發(fā)管道埋入地下，可減少占地，便于交通和田間作業(yè)，可同時(shí)進(jìn)行灌水和農(nóng)事活動(dòng)灌水量省，灌水效率高；⑤能減少雜草生長和植物病蟲害；⑥滲灌系統(tǒng)流量小，壓力低，故可減小動(dòng)力消耗，節(jié)約能源。其缺點(diǎn)也比較明顯①表層土壤濕度較差，不利于作物種子發(fā)芽和幼苗生長，也不利于淺根作物生長；②投資高，施工復(fù)雜，且管理維修困難；一旦管道堵塞或破壞，難以檢查和修理；③易產(chǎn)生深層滲漏，特別對透水性較強(qiáng)的輕質(zhì)土壤，更容易產(chǎn)生滲漏損失。1. 4膜上灌 膜上灌是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)于我國新疆的一種新的節(jié)水灌溉技術(shù)，是在地膜栽培的基礎(chǔ)上，把以往的地膜旁側(cè)灌水改為膜上灌水，水沿放苗孔和地膜旁側(cè)滲水對作物進(jìn)行灌溉。該技術(shù)需要較近而固定的水源，且對土地平整度有較嚴(yán)格的要求，不利于在干旱無水源地區(qū)及山地進(jìn)行推廣。2、空氣集水技術(shù) 空氣集(汲)水技術(shù)即所指的“開源”。節(jié)水灌溉技術(shù)都需要利用當(dāng)?shù)厮垂┧诟珊档貐^(qū)嚴(yán)重缺水環(huán)境條件下，水源獲得困難，嚴(yán)重抑制了節(jié)水技術(shù)的發(fā)揮，而據(jù)研究表面，即使在沙漠地區(qū)，干燥的空氣中依然蘊(yùn)藏著大量的水蒸汽，因此從空氣中汲水的技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉運(yùn)成為可能。目前，從空氣中取水已經(jīng)相當(dāng)成熟，市場上成熟的產(chǎn)品大都采用制冷結(jié)露法，利用 制冷壓縮機(jī)或是半導(dǎo)體制冷片將空氣中的水汽冷凝后進(jìn)行收集，目前的除濕機(jī)即采用的為此種原理，但是空氣取水能源消耗大，不利于農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)的大面積推廣。地冷資源是一種天然可再生的土壤冷源，已在地源熱泵的空調(diào)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。澳大利亞人利用地冷資源提出了空投灌溉系統(tǒng)(Airdrop irrigation system),其應(yīng)用時(shí)要求在土壤溫度為5°C左右的地下鋪設(shè)可與土壤熱交換效率較高的冷凝管道，經(jīng)此管道將地面上熱空氣中的水汽冷卻到露點(diǎn)溫度后形成冷凝水，用收集到的水源實(shí)現(xiàn)對作物的灌溉。然而，在一般地理環(huán)境的條件下，夏季淺層土壤溫度為18-32°C，溫度雖然比環(huán)境空氣溫度低，因其完全依靠與土壤的熱交換制冷，不一定能達(dá)到水汽的露點(diǎn)溫度，因此冷凝效率不能保證，無法實(shí)現(xiàn)為缺水地區(qū)植物提供持續(xù)的水源或者對地下環(huán)境要求嚴(yán)格，而且灌溉采用水泵泵出水后通過半滲透軟管的方式灌溉，容易堵塞軟管，后期維護(hù)費(fèi)用高昂。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是要克服市售取水及灌溉裝置的不足，提供了一種基于地表溫差及太陽能風(fēng)能供電輔冷的空氣汲水系統(tǒng)，并創(chuàng)造性與毛細(xì)自灌溉技術(shù)相結(jié)合。該系統(tǒng)依靠風(fēng)能和太陽能供電，將雨水收集、天然地冷和輔助制冷冷凝三者有機(jī)結(jié)合，甚至能夠在無電網(wǎng)的干旱半干旱地區(qū)從空氣中汲取水份并由毛細(xì)尼龍繩對植物根部進(jìn)行毛細(xì)灌溉，從而保證植物有持續(xù)的水源供給，因不是利用管道進(jìn)行灌溉，因此也不會(huì)因?yàn)槟嗌乘傅犬a(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，便于維護(hù)管理。本專利技術(shù)為立體式結(jié)構(gòu)，包含地上和地下兩個(gè)部分，其中地面以上部分包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)1，太陽能電池板2，送風(fēng)機(jī)3，集雨器4 ;地面以下部分包含制冷裝置散熱進(jìn)氣管道5，冷凝管道6，排氣管道7，水箱8，毛細(xì)尼龍繩9，隔熱管10，散熱器11，隔熱箱體12，制冷單元13，導(dǎo)熱塊14，冷凝管道15，控制核心單元16，集水箱17，抽水泵18。所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)I和太陽能電池板2為整個(gè)系統(tǒng)供電，可根據(jù)此系統(tǒng)應(yīng)用的地理環(huán)境選擇其中一種或兩種作為供電來源。所述集雨器4采用圓盤狀裝置，收集落于其上的雨水和夜間凝結(jié)的小水滴，上方裝有防風(fēng)沙罩，僅在雨天和夜間打開。所述冷凝管道6采用導(dǎo)熱性能較好的螺旋式銅管，其內(nèi)壁有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了與空氣的接觸面積和延緩空氣的流動(dòng)，一般需鋪設(shè)在地面2米以下并與土壤充分接觸，從而將熱空氣冷卻至土壤溫度。所述制冷裝置13可采用半導(dǎo)體制冷片模式或是制冷壓縮機(jī)模式，根據(jù)可實(shí)際規(guī)模進(jìn)行選擇。所述冷凝管道15由多排H型結(jié)構(gòu)銅管組成，增大與導(dǎo)熱銅塊14的貼合面積，而制冷裝置制冷面與導(dǎo)熱銅塊14緊密接觸，從而實(shí)現(xiàn)冷凝管道與制冷面有效地進(jìn)行熱傳遞。所述隔熱管10采用具有隔熱作用的塑料管，其上端與螺旋式冷凝管道6相連，下端連接H型冷凝管道，阻止上下冷凝管道的熱交換。所述隔熱箱體12用隔熱材料分成上下兩個(gè)腔體，阻止兩腔體間的熱交換。上腔體裝有散熱片11，一端與進(jìn)氣管道5連接，另一端連通排氣管道7，整體實(shí)現(xiàn)散熱功能；下腔體包含制冷裝置13、導(dǎo)熱銅塊14、冷凝管道15，下端與集水箱18相連，整體實(shí)現(xiàn)冷凝空氣的作用。整個(gè)箱體12采用隔熱材料，有效阻止腔體內(nèi)外的熱傳遞，保持箱體內(nèi)腔體和箱體外土壤恒定的溫度。·所述送風(fēng)機(jī)3采用螺旋結(jié)構(gòu)，在風(fēng)力較大時(shí)自動(dòng)送風(fēng)，無風(fēng)時(shí)電機(jī)帶動(dòng)送風(fēng)。送風(fēng)機(jī)3可將地面以上熱空氣送到所述螺旋式冷凝管道6中冷卻至土壤溫度，經(jīng)隔熱管10，在H型冷凝管道15中通過制冷裝置13可達(dá)到水汽露點(diǎn)低溫，有效地冷凝(液化)管道內(nèi)流動(dòng)熱空氣中的水汽，管道內(nèi)小水滴流入下方的集水箱11中，冷凝后的空氣經(jīng)排氣管6排出。制冷裝置13所產(chǎn)生的熱量由散熱器11傳遞到箱體12的上腔體，然后經(jīng)散熱進(jìn)氣管道5和排氣管7道組成的氣流回路排出至大氣中，保證制冷裝置13所產(chǎn)的熱量順利排出，維持上腔體周圍土壤保持恒定的低溫。所述抽水泵9將水箱6中的水吸入上方水箱5，通過毛細(xì)尼龍繩9將水以毛細(xì)作用的方式送至植物的根部。整個(gè)系統(tǒng)裝置整體上在上述控制核心單元16的支配下，利用風(fēng)能和太陽能資源供電，通過地冷資源和半導(dǎo)體輔冷進(jìn)行冷凝，由送風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)空氣的循環(huán)流通，集雨器收集雨水露水，毛細(xì)尼龍繩實(shí)現(xiàn)自灌本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于地表溫差的自供電輔冷空氣汲水自灌溉系統(tǒng)，包括地面以上部分：風(fēng)力發(fā)電機(jī)1，太陽能電池板2，送風(fēng)機(jī)3，集雨器4?；地面以下部分包含制冷裝置的散熱進(jìn)氣管道5，冷凝管道6，排氣管道7，水箱8，尼龍繩9，隔熱管?10，散熱器11，隔熱箱體12，制冷裝置13，導(dǎo)熱金屬塊14，冷凝管道15，控制核心單元16，集水箱17，抽水泵18。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李智洋，蔡國田，何農(nóng)躍，王煒，劉賓，夏云，
申請(專利權(quán))人：黑龍江海昌生物技術(shù)有限公司，南京龍梁生物科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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