用于蔬菜大棚保温保湿热泵机组系统的制作方法

1.本实用新型涉及空气源热泵技术领域，具体涉及一种用于蔬菜大棚保温保湿热泵机组系统。


背景技术：

2.目前市场上用于蔬菜大棚冬季保温，夏季降温除湿的方法，主要靠锅炉烧热水和夏季浇水的方式，植物冬季采暖用锅炉效率太低，而且污染环境。现有市面上也有采用整体式冷水/冷风式热泵机组，但是主机在使用时，水受热膨胀，容易撑破热泵机组管路，导致管路故障，降低了机组的使用寿命，且系统运行也不够稳定；另外现有蔬菜大棚保温保湿基本采用制冷、制热、浇水分开操作进行的方式，不易于集中管理，且成本也较高；
3.因而，本技术保温保湿热泵机组系统具有有制冷制热两种模式（该处制冷/制热是以热源侧（水侧）角度来考虑，制冷模式对于热源侧（水侧）来说是制热水，使用侧（空气侧）吹冷风，制冷模式对于热源侧（水侧）来说是制冷水、使用侧（空气侧）吹热风，若以使用侧（空气侧）角度考虑则反之，此处主要是按常规空调热泵的统一叫法，而本应用也是空调热泵的一个反向应用），冬季时使用侧（翅片侧）吹热风将大棚加热升温，夏季时使用侧吹凉风将大棚降温除湿，另外该机组将制冷/制热/浇水进行集中控制，不需要分多个系统管理，无需花费人工，大大节省成本。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出了一种能够有效维持系统压力恒定、保证系统运行的稳定性和可靠性的用于蔬菜大棚保温保湿热泵机组系统。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
6.用于蔬菜大棚保温保湿热泵机组系统，该系统包括热泵循环装置以及膨胀阀定压水箱装置，
7.所述的热泵循环装置包括整体式冷水/冷风热泵机组主机以及设置在地下的地埋管，所述整体式冷水/冷风热泵机组主机包括换热器，所述换热器通过循环出水管路、循环进水管路与地埋管串联；
8.所述的膨胀阀定压水箱装置包括用于盛水的膨胀水箱，所述的膨胀水箱通过管路连接在循环出水管路上，从而与整体式冷水/冷风热泵机组主机连通，实现在主机制热时可维持系统压力恒定。
9.作为优选方案的， 所述的膨胀水箱内设有可浮在水面上的浮球，用于判断水箱内水量的高低，且浮球到膨胀水箱底部的高度始终小于膨胀水箱内部空间的高度。
10.作为优选方案的，所述的膨胀阀定压水箱装置还包括与膨胀水箱连通的补水管路。
11.作为优选方案的，所述的膨胀阀定压水箱装置还包括与膨胀水箱连通的的喷淋管路。
12.作为优选方案的，所述的膨胀水箱设有废水管路，所述废水管路设有可独立控制开闭的排污阀。
13.作为优选方案的，所述的整体式冷水/冷风热泵机组主机设有可检测大棚内温度的温度传感器。
14.作为优选方案的，所述的整体式冷水/冷风热泵机组主机设有可检测大棚内湿度的湿度传感器。
15.作为优选方案的，所述的喷淋管路上依次设有电磁阀、浇水水泵以及均匀布置的喷淋头。
16.作为优选方案的，所述的循环进水管路依照水流走向依次设置的截止阀、过滤器、循环泵、水压表以及逆止阀。
17.作为优选方案的，该系统还包括控制器，所述控制器分别与热泵循环装置以及膨胀阀定压水箱装置电连接。
18.热泵机组在运行时，主机制热水受热膨胀，容易撑破系统管路，而本实用新型提供的热泵机组系统在整体式冷水/冷风热泵机组主机与地埋管之间设有一个膨胀阀低压水箱装置，可很好的维持系统压力恒定，增加系统运行的稳定性和可靠性；同时，通过补水管路保证膨胀水箱内的水保持在需要的高度；将喷淋管路与装置连接，当大棚需要加湿或者定时需要给植物浇水时，可将水箱内的水喷洒在大棚内，增加湿度；增加温湿度传感器，通过系统设定，当检测达到一定温湿度时，控制系统制热或制冷，以及自动控制系统制热制冷风机档位的选择。
附图说明
19.图1为本实用新型装置整体结构示意图；
20.图2为本实用新型整体式冷水/冷风热泵机组主机供热供冷工作原理图；
21.其中, 1、整体式冷水/冷风热泵机组主机；2、地埋管；3、循环出水管路；4、循环进水管路；5、膨胀水箱；6、浮球；7、补水管路；8、喷淋管路；9、废水管路；10、排污阀；11、温度传感器；12、湿度传感器；13、电磁阀；14、浇水水泵；15、喷淋头；16、截止阀； 18、过滤器；19、循环泵；20、水压表；21、逆止阀；22、补水电磁阀。
具体实施方式
22.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语
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上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的方法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实用新型的限制。
24.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固
定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以是电连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内段的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用以限定本实用新型。
26.如图1与图2所示，本实用新型实施例提供一种用于蔬菜大棚保温保湿热泵机组系统，该系统包括热泵循环装置以及膨胀阀定压水箱装置，
27.所述的热泵循环装置包括整体式冷水/冷风热泵机组主机1以及设置在地下的地埋管2，所述整体式冷水/冷风热泵机组主机1包括换热器，所述换热器通过循环出水管路3、循环进水管路4与地埋管2串联；
28.所述的膨胀阀定压水箱装置包括用于盛水的膨胀水箱5，所述的膨胀水箱5通过管路连接在循环出水管路3上，从而与整体式冷水/冷风热泵机组主机1连通，实现在主机制热时可维持系统压力恒定；热泵机组在运行时，主机制热水受热膨胀，容易撑破系统管路，而本实施例提供的热泵机组系统在整体式冷水/冷风热泵机组主机1与地埋管2之间设有一个膨胀阀低压水箱装置，可很好的维持系统压力恒定，增加系统运行的稳定性和可靠性。
29.进一步地，该系统还包括控制器，所述控制器分别与热泵循环装置、膨胀阀定压水箱装置电连接。
30.在一些具体实施例中，所述的膨胀水箱5内设有可浮在水面上的浮球6，用于判断水箱内水量的高低，且浮球6到膨胀水箱5底部的高度始终小于膨胀水箱5内部空间的高度，即膨胀水箱5内的水始终不装满，以实现维持系统压力恒定的作用。
31.进一步的，如图1所示，所述的膨胀阀定压水箱装置还包括与膨胀水箱5连通的补水管路7，所述补水管路7设有可独立开关的补水电磁阀22，该补水电磁阀22与控制器电连接；膨胀水箱5通过补水管路7与自来水相连，当检测水位的浮球6下降时，控制器控制补水电磁阀13打开，自来水流入膨胀水箱5，进行补水，保证水箱水位恒定。
32.进一步的，如图1所示，所述的膨胀阀定压水箱装置还包括与膨胀水箱5连通的喷淋管路8；具体的，所述的喷淋管路8上依次设有与控制器连接的电磁阀13、浇水水泵14以及均匀布置的喷淋头15；当大棚需要加湿或者定时需要给植物浇水时，控制器控制浇水水泵14开启，将水箱的水通过喷淋头15喷洒在大棚，增加湿度。
33.进一步地，如图1所示，所述的膨胀水箱5设有废水管路9，所述废水管路9设有可独立控制开闭的排污阀10，所述排污阀10与控制器电连接。
34.进一步地，如图1所示，所述的整体式冷水/冷风热泵机组主机1设有可检测大棚内温度的温度传感器11；所述的整体式冷水/冷风热泵机组主机1设有可检测大棚内湿度的湿度传感器12；
35.通过温度传感器11和湿度传感器12探测大棚内温度和湿度，用户可根据植物生长需要进行参数设定，系统根据大棚实际的温度和湿度进行自动选择制冷、制热模式，喷淋加湿；本系统制热制冷均具有两种档位：高风档与低风档；
36.高风档定义：电机的转速为900转/min
37.低风档定义：电机的转速为600转/min
38.设定风机制冷制热高低档位主要是保证热泵机组在各种环境下都能可靠运行；
39.机组系统自动采集变量定义：
40.tr：大棚内温度；tset：用户设定温度；rh%: 用户设定湿度；
41.tin：循环进水温度；tout：循环出水温度
42.冬季制冷模式开机控制：
43.冬季tr一般在5℃，植物生长可能需要提升到10℃-15℃，土壤温度一般也在10℃；对此系统制热条件比较苛刻（水温和环温都比较低）；系统必须按照以下控制才能保证机组可靠运行：tr≤15℃且循环进水温度tin≥8℃，只有在此要求下系统才能开启制冷模式，产生热风升温；当tr≥15℃即可停机，再一直开机；
44.开制冷时风机的控制：
45.（1）5℃≤tr＜10℃,开机时风机开低风档，因为室内环温比较低，热泵系统的冷媒高低压差下，冷媒的驱动力不足，冷媒压力比较低，不利于机组的运行；
46.（2）tr≥10℃时，风速按高风运行；
47.开制冷时水温控制：
48.对于热泵机组的循环进水tin≥8℃，在实验过程中发现，当水温低于8℃时，出水温度tout温度已经到了冰点（0℃），水即将结冰，冻坏水侧换热器，导致整个机组不能运行，因此有此要求；当水温达到极限温度时，可通过额外增加电加热来弥补热量不足；
49.在运行过程中为了防止随着土壤温度的降低，水温也随之下降导致的停机，在研制的过程中增加了一个出水过低保护，当循环出水tout≤2℃时，系统急停。
50.以上为热泵主机对制冷的控制，该控制主要包括对风机和水温的控制；
51.夏季制热模式开机控制：
52.夏季季大棚温度一般在35℃或者更高，植物生长可能需要降低到20℃-27℃，土壤温度一般也在20℃；对此条件机组运行条件比较温和；机组不会出现大的问题，只要同时满足下列条件即可
53.tr≥35℃，开机，当tr≤20℃时方可停机，否则一直开机；
54.开制热时风机的控制：
55.（1）tr≥35℃,开机时风机开低风档，因为室内环温比较高，热泵系统的制热量比较大，低风档即可满足需要降温除湿的效果；
56.（2）tr＜35℃时，风速按高风档运行；
57.开制热时水温控制：
58.夏季地埋管2内的水温比较低，水温20℃-29℃，该条件水温比较温和，一般不会出现大问题，但是为了防止水温太高导致机组停机，开机时加了循环进水水温tin判断：
59.tin＜50℃
60.加湿喷淋控制：
61.加湿喷淋有以下控制方式：
62.用户对大棚内湿度rh%要求高时，机组自带湿度传感器12检测到大棚内的湿度rh%＜用户设定湿度时，机组计算需要加湿，主机通过控制浇水水泵14开启，将水箱的水通过喷淋头15喷洒在大棚，增加湿度，达到要求湿度后停止水泵；
63.当用户夏季需要对大棚内进行浇水时，可通过控制器进行定时浇水控制，一天早、中、晚三段定时，例如早8:00浇水泵开启，9:00浇水泵关闭，满足植物用水需求。
64.进一步地，如图1所示，所述的循环进水管路4依照水流走向依次设置的截止阀16、过滤器18、循环泵19、水压表20以及逆止阀21，整体式冷水/冷风热泵机组主机1与地埋管2通过循环泵19以及一些水路配件（截止阀16/软接/水压表20/过滤器18/逆止阀21）组成一个基本的热泵循环装置。
65.本实用新型提供的实施例大棚供冷/供热工作原理为现有常用的方式，具体为：
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当大棚内需要制热升温时，整体式冷水/冷风热泵机组主机1开机后机组处于制冷状态，循环泵19启动，水流向主机内的水侧换热器，水侧换热器的冷媒与水发生换热，将水温降温，温度降低的水回到地埋管2又与土壤换热，水侧热量通过压缩机将热量散热冷凝到使用侧（翅片），使用侧将热量传递到大棚中；
66.当大棚夏天需要降温时，机组制热，使用侧的换热器通过风机扰动与冷媒换热，通过压缩机压缩做工，将能量传递到水侧换热器，水再通过水泵导入底下，水与土壤换热；
67.如此循环往复，通过调节大棚内的温度和湿度来保证大棚内的温度适合植物生长。
68.综上，本实用新型实施例提供的系统可用作植物大棚整个供暖/供热集成系统，包括供冷除湿、供热、浇水功能，所有的控制都集成化，降低成本，扩大适用场景。
69.应当指出，以上实施例仅是本实用新型的代表性例子。本实用新型还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。