本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)供熱領(lǐng)域，具體涉及一種地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

地表水源含有豐富的熱量資源，可以對地下井中的水進(jìn)行換熱利于其熱能，由于其綠色環(huán)保，能效利用率較傳統(tǒng)加熱方式高，對其開發(fā)利用的研究也逐年增加。

現(xiàn)有技術(shù)中，鮮有將其用于農(nóng)業(yè)育苗恒溫控制中，主要是四季氣溫變化，但對地?zé)崴臒崃啃枨蟛煌?，如冬季需對地下井水進(jìn)行取熱，而夏季需對地下井水進(jìn)行散熱，這樣單臺地?zé)崂迷O(shè)備在只能單向制冷或制熱，不便于利用。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中工業(yè)上對地下井水的熱量的利用率還較低，主要是由于其換熱管通常較大，公稱直徑在65mm左右，而其換熱效率較低。且地表水源的地?zé)嵯到y(tǒng)的使用壽命較短，清理難度較大，主要是由于地表水含有各種礦物質(zhì)及微生物，雜質(zhì)含量較高且各地的雜志成分也不相同，所以在換熱系統(tǒng)中各個管道內(nèi)極易形成水垢造成堵塞。這都是制約地?zé)崂迷谵r(nóng)業(yè)育苗中的發(fā)展因素。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種方便控制、不易結(jié)垢的地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置及方法。

第一方面，本發(fā)明提供的一種地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置包括蒸發(fā)器、冷凝器、強(qiáng)制循環(huán)水泵、除鐵錳裝置、苗床換熱管；

所述苗床換熱管出水端通過管路連接所述強(qiáng)制循環(huán)水泵的進(jìn)水端，所述循環(huán)水泵的出水端通過并聯(lián)的兩條管路與地下井水連通，進(jìn)水處的并聯(lián)點為第一并聯(lián)點，出水處的并聯(lián)點為第二并聯(lián)點；第一并聯(lián)點處的一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述冷凝器進(jìn)口連通的第一冷凝支管，另一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述蒸發(fā)器進(jìn)口連通的第一蒸發(fā)支管；所述第一并聯(lián)點與所述第一蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥，所述第一并聯(lián)點與所述第一冷凝支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥；所述第二并聯(lián)點與所述第一蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥，所述第二并聯(lián)點與所述第一冷凝支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥；

所述苗床換熱管進(jìn)水端通過并聯(lián)的兩條管路與地下井水連通，出水處的并聯(lián)點為第三并聯(lián)點，進(jìn)水處的并聯(lián)點為第四并聯(lián)點；第三并聯(lián)點處的一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述冷凝器出口連通的第二冷凝支管，另一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述蒸發(fā)器出口連通的第二蒸發(fā)支管；所述第三并聯(lián)點與所述第二蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥，所述第三并聯(lián)點與所述第二冷凝支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥；所述第四并聯(lián)點與所述第二蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥，所述第四并聯(lián)點與所述第二冷凝支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥；

所述第二并聯(lián)點與地下井水之間設(shè)置除鐵錳裝置；所述第四并聯(lián)點與地下井水之間也設(shè)置除鐵錳裝置。

上述進(jìn)水處和出水處均是針對并聯(lián)管路整體而言，即進(jìn)水處指水進(jìn)入并聯(lián)管路的地方，出水處指水流出并聯(lián)管路的地方。

這樣通過設(shè)置并聯(lián)的管路，僅對制熱控制閥和制冷控制閥進(jìn)行控制則可以實現(xiàn)冷質(zhì)和熱質(zhì)在蒸發(fā)器和冷凝器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而使得即可對地下井水的熱量進(jìn)行利用，也可以對其冷量進(jìn)行利用。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中所述苗床換熱管內(nèi)設(shè)置螺旋流道組件；所述螺旋流道組件包括與苗床換熱管平行的螺旋軸，所述螺旋軸上設(shè)置螺旋葉片。

也就是在苗床換熱管內(nèi)設(shè)置了有螺旋葉片的軸，這樣可以使得整個換熱介質(zhì)的流道長度增加，流速增大，換熱效果更好。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置還包括電機(jī)；所述螺旋葉片的螺旋直徑與苗床換熱管的內(nèi)直徑相同，所述螺旋軸有所述電機(jī)帶動繞軸向旋轉(zhuǎn)。

也即螺旋軸在電機(jī)的帶動下可以旋轉(zhuǎn)，這樣可以使得苗床換熱管內(nèi)的結(jié)垢物質(zhì)在螺旋軸的旋轉(zhuǎn)下由螺旋葉片帶出，便于清理和維護(hù)。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中所述苗床換熱管的進(jìn)水端和出水端的管路上設(shè)置過濾器；所述強(qiáng)制循環(huán)水泵出水口設(shè)置單向截止閥。

這是為了進(jìn)一步減少苗床換熱管內(nèi)的結(jié)垢物質(zhì)，同時保證水循環(huán)方向，使得整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置還包括膨脹水箱；所述膨脹水箱底部通過管路連接所述苗床換熱管的出水端。

膨脹水箱的作用是保證管路中的壓力，防止其熱脹冷縮使得管路承受應(yīng)力發(fā)生變形甚至是爆裂。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中所述除鐵錳裝置包括第一潛水泵、曝氣池、微生物過濾裝置、第二潛水泵、反沖洗池和清水池；所述曝氣池與地下井之間設(shè)置有第一潛水泵，曝氣池和微生物過濾裝置順序連接，微生物過濾裝置的下端設(shè)置有出口三通分別與反沖洗池和清水池連接，反沖洗池和出口三通之間設(shè)置有第二潛水泵；所述微生物過濾裝置包括頂蓋、濾柱、底蓋和橫移小車，頂蓋、濾柱和底蓋自上而下連接，為可拆卸連接，橫移小車用于支撐濾柱。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中，所述頂蓋上端設(shè)置有入水管道，入水管道與頂蓋內(nèi)部的噴淋裝置相連接；所述濾柱包括柱殼、濾料和底板，所述柱殼的上部設(shè)置有溢水管道，柱殼的中部設(shè)置有耳子，底板呈多孔狀，布置在柱殼的下端，底板上的孔徑為0.3-0.5mm；所述濾料包括承托層和過濾層，過濾層、承托層和底板在濾殼中呈上下布置；所述底蓋的下端設(shè)置有出口三通和腳架；所述橫移小車包括框架平臺和支撐架，框架平臺呈長方形框架結(jié)構(gòu)，框架平臺上設(shè)置有兩個用于放置濾柱的存放位，存放位上設(shè)置有與柱殼中部的耳子適配的定位槽，框架平臺的四個角部和四個支撐架垂直連接，四個支撐架分別設(shè)置有抬升或下降框架平臺的電動缸，支撐架的腳部設(shè)置有腳輪。

所述橫移小車設(shè)置有兩個存放位，存放位設(shè)置有與柱殼中部的耳子適配的定位槽，用于放置和支撐濾柱，方便對濾柱進(jìn)行更換，以對濾柱內(nèi)部的壁垢進(jìn)行清洗，保證了濾柱的過濾空間，避免了一些支路管道的阻塞。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中所述曝氣池采用弱爆氣，曝氣后水中的溶解氧的濃度為4-6mg/L；所述微生物過濾裝置的出口三通與第二潛水泵和清水池之間分別設(shè)置有反沖洗球閥和清水池球閥；所述入水管道上設(shè)置有入口球閥。

所述曝氣池采用弱爆氣，曝氣后水中的溶解氧的濃度控制在4-6mg/L，降低曝氣成本，避免浪費能源。

優(yōu)選地，上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中所述濾料的過濾層從下至上依次布置有石英砂、錳砂和活性炭顆粒，石英砂、錳砂和活性炭顆粒的粒徑為0.6-1.5mm，石英砂、錳砂和活性炭顆粒的質(zhì)量比為5:3:2。

即所述濾料自下而上布置有石英砂、錳砂和活性炭顆粒，濾料主要是作為微生物的載體，錳砂在擁有除錳的功能，活性炭顆粒能夠吸附一些重金屬。

第二方面，如上所述的地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置的控制方法為：當(dāng)苗床換熱管內(nèi)水溫低于21℃，則開啟制熱控制閥，關(guān)閉制冷控制閥；當(dāng)苗床換熱管內(nèi)水溫高于29℃，則開啟制冷控制閥，關(guān)閉制熱控制閥。

通過對苗床換熱管內(nèi)水溫進(jìn)行監(jiān)測來控制育苗過程中苗床的溫度，可以使得控制快速，在此溫度下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以使得整個苗床溫度控制在15-32℃內(nèi)，適于大規(guī)模的育苗。

綜上所述，本發(fā)明所設(shè)計的地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置通過合理的管路設(shè)計及閥門控制，能夠使得苗床換熱均勻、快速，并且整個換熱管道結(jié)垢較少，所結(jié)污垢便于除去，從而提高整個系統(tǒng)的使用壽命，能夠長期保障育苗所需溫度要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明一實施例提供的地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例提供的地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中除鐵錳裝置的示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例提供的地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中橫移小車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例提供的地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置中育苗換熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

在本申請的描述中，需要理解的是，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“軸向”指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)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(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本申請中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

根據(jù)圖1至圖4提供的優(yōu)選實施例進(jìn)行如下說明：

本發(fā)明提供的一種地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置包括蒸發(fā)器1、冷凝器2、強(qiáng)制循環(huán)水泵5、除鐵錳裝置3、苗床換熱管4；所述苗床換熱管4出水端通過管路連接所述強(qiáng)制循環(huán)水泵5的進(jìn)水端，所述循環(huán)水泵的出水端通過并聯(lián)的兩條管路與地下井水連通，進(jìn)水處的并聯(lián)點為第一并聯(lián)點，出水處的并聯(lián)點為第二并聯(lián)點；第一并聯(lián)點處的一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述冷凝器2進(jìn)口連通的第一冷凝支管，另一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述蒸發(fā)器1進(jìn)口連通的第一蒸發(fā)支管；所述第一并聯(lián)點與所述第一蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥81，所述第一并聯(lián)點與所述第一冷凝支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥82；所述第二并聯(lián)點與所述第一蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥82，所述第二并聯(lián)點與所述第一冷凝支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥81；

所述苗床換熱管4進(jìn)水端通過并聯(lián)的兩條管路與地下井水連通，出水處的并聯(lián)點為第三并聯(lián)點，進(jìn)水處的并聯(lián)點為第四并聯(lián)點；第三并聯(lián)點處的一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述冷凝器2出口連通的第二冷凝支管，另一條并聯(lián)管路上設(shè)置與所述蒸發(fā)器1出口連通的第二蒸發(fā)支管；所述第三并聯(lián)點與所述第二蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥81，所述第三并聯(lián)點與所述第二冷凝支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥82；所述第四并聯(lián)點與所述第二蒸發(fā)支管之間的管路上設(shè)置制熱控制閥82，所述第四并聯(lián)點與所述第二冷凝支管之間的管路上設(shè)置制冷控制閥81；

所述第二并聯(lián)點與地下井水之間設(shè)置除鐵錳裝置3；所述第四并聯(lián)點與地下井水之間也設(shè)置除鐵錳裝置3。

強(qiáng)制循環(huán)泵進(jìn)水口的管路上設(shè)置疏水閥10，蒸發(fā)器1和冷凝器2的進(jìn)口管路上均設(shè)置疏水閥10；制冷控制閥81和制熱控制閥82為蝶閥。苗床換熱管4包括多根埋入苗床底部泥土中的埋植換熱管，埋植換熱管并聯(lián)連接。

苗床換熱管4內(nèi)設(shè)置螺旋流道組件；螺旋流道組件包括與苗床換熱管4平行的螺旋軸41，螺旋軸41上設(shè)置螺旋葉片42；螺旋葉片42的螺旋直徑與苗床換熱管4的內(nèi)直徑相同，螺旋軸41有所述電機(jī)帶動繞軸向旋轉(zhuǎn)。苗床換熱管4的進(jìn)水端和出水端的管路上設(shè)置過濾器9；所述強(qiáng)制循環(huán)水泵5出水口設(shè)置單向截止閥7。

上述地表水源用于地?zé)徂r(nóng)業(yè)育苗的裝置還包括膨脹水箱6；膨脹水箱6底部通過管路連接所述苗床換熱管4的出水端。

除鐵除錳裝置包括第一潛水泵11、曝氣池12、微生物過濾裝置30、清水池13和反沖洗池15，曝氣池12與地下井18之間設(shè)置有第一潛水泵11，第一潛水泵11可把地下水提取到曝氣池12中，曝氣池12采用弱爆氣，曝氣后水中的溶解氧的濃度控制在4-6mg/L，降低曝氣成本，避免浪費能源；曝氣池12和微生物過濾裝置30順序連接，微生物過濾裝置30的下端設(shè)置有出口三通331分別與清水池13和反沖洗池15連接。清水池13與出口三通331之間設(shè)置有清水池球閥14，反沖洗池15和出口三通331之間設(shè)置有第二潛水泵17，第二潛水泵17與出口三通331之間設(shè)置有反沖洗球閥16，第二潛水泵17可將反沖洗池15中的水通過出口三通331輸送到微生物過濾裝置30中，以沖洗掉濾料322上附著的大部分鐵氧化物和錳氧化物。這樣地下井18中的水經(jīng)處理后進(jìn)入清水池13中，然后進(jìn)入蒸發(fā)/冷凝換熱系統(tǒng)中。

微生物過濾裝置30包括頂蓋31、濾柱32和底蓋33，頂蓋31、濾柱32和底蓋33從上至下依次螺栓連接，且三者之間均設(shè)置有密封圈5；頂蓋31和底蓋33均呈半球形，且采用不銹鋼材質(zhì)。頂蓋31上端設(shè)置有入水管道312，入水管道312上設(shè)置有入口球閥311，入水管道312與頂蓋31內(nèi)部的噴淋裝置315相連接，噴淋裝置315呈圓盤形，可使水均勻分布在濾柱32中，避免了濾柱32中因局部水量大而導(dǎo)致過濾效果差。

濾柱32包括柱殼321、濾料322和底板323，濾料322包括墊層3221和過濾層3222，墊層3221與過濾層3222的厚度比為1:5。本發(fā)明中，墊層3221采用粒徑為3-8mm的卵石。當(dāng)然，墊層3221也可以采用礫石。過濾層3222、墊層3221和底板323在柱殼321中自上而下依次布置，底板323呈多孔狀布置在柱殼321的下端，底板323上的孔徑為0.3-0.5mm。過濾層3222從下至上依次布置有石英砂、錳砂和活性炭顆粒，石英砂、錳砂和活性炭顆粒的質(zhì)量比為5:3:2，三者的粒徑為0.6-1.5mm，石英砂降低了濾料322的成本，錳砂擁有除錳的功能，活性炭顆粒能夠吸附一些重金屬，石英砂、錳砂和活性炭顆粒均作為微生物的載體。底蓋33的下端設(shè)置有出口三通331和腳架332。

橫移小車34包括框架平臺344和支撐架343，框架平臺344呈長方形框架結(jié)構(gòu)，框架平臺344上設(shè)置有兩個用于放置濾柱32的存放位345，存放位345上設(shè)置有與柱殼321中部的耳子324適配的定位槽346，框架平臺344的四個角部和四個支撐架343垂直連接，四個支撐架343分別設(shè)置有抬升或下降框架平臺344的電動缸342，支撐架343的腳部設(shè)置有腳輪341。對濾柱32進(jìn)行更換時，將備用濾柱放置在橫移小車34的備用存放位345上；首先，通過電動缸342下降框架平臺344，滑動橫移小車34使定位槽346處于濾柱32中部的耳子324的正下方；其次，通過電動缸342抬升框架平臺344，使耳子324落入定位槽346中，繼續(xù)抬升框架平臺344一小段距離，使橫移小車34支撐濾柱32的重量；然后，拆卸頂蓋31、濾柱32和底蓋33之間的螺栓連接，可移開濾柱32，對頂蓋31、濾柱32和底蓋33進(jìn)行清理，保證了濾柱32的過濾空間，避免了一些支路管道的阻塞；最后，驅(qū)動橫移小車34移動，使濾柱32回到頂蓋31和底蓋33之間，頂蓋31、濾柱32和底蓋33通過螺栓連接，即完成回裝；或使備用濾柱移至頂蓋31和底蓋33之間，將頂蓋31、備用濾柱和底蓋33通過螺栓連接，即完成了濾柱32的更換。

柱殼321采用玻璃鋼材質(zhì)，便于人們觀察內(nèi)部使用情況；柱殼321的上部設(shè)置有溢水管道325，用于排出濾柱32內(nèi)部水位過高的水或反沖洗水，溢水管道325上設(shè)置溢水球閥326。頂蓋31上部設(shè)置有放氣孔313，放氣孔313上端配有活動孔蓋314，當(dāng)過濾器內(nèi)部氣壓大于外界大氣壓時，孔蓋314將會被過濾器內(nèi)部的氣體沖開，以釋放過濾器內(nèi)過多的氣體，從而保證過濾器內(nèi)外氣壓一致；反之，孔蓋314將處于閉合狀態(tài)，以防止一些雜物掉入過濾器中。

當(dāng)苗床換熱管外水溫低于21℃，則開啟制熱控制閥，關(guān)閉制冷控制閥；當(dāng)苗床換熱管內(nèi)水溫高于29℃，則開啟制冷控制閥，關(guān)閉制熱控制閥，從而保證苗床的溫度適宜作物生長。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。