本實(shí)用新型屬于智能農(nóng)業(yè)裝備和節(jié)能管理領(lǐng)域，特別涉及一種利用LED芯片發(fā)熱量加熱營養(yǎng)液的自適應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

LED(Light Emitting Diode)是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的電子元件，如果光譜、光通量密度配置合適，是最節(jié)能的栽培植物的人工光源。

LED作為光電器件，有近80％-90％的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能，致使小面積的芯片累積過多的熱量，且功率越大積累的熱量越多。結(jié)溫是衡量LED封裝散熱性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，當(dāng)結(jié)溫上升超過最大允許溫度時(shí)(通常為150℃)，大功率LED會(huì)因過熱而損壞，散熱處理是必要的措施。相較風(fēng)冷、熱電制冷、熱管制冷等其他制冷方式，液體冷卻有利于熱能的回收利用。一種循環(huán)水冷式植物工廠LED面光源的散熱管理系統(tǒng)及方法(專利號(hào)ZL201310414346.1)很好地利用了LED散失的熱量。

營養(yǎng)液栽培是植物栽培的一種重要的栽培類型，營養(yǎng)液溫度對(duì)植物生長的影響是綜合的，植物生長對(duì)根系溫度特別敏感，根部溫度變化1℃就能引起植物生長和養(yǎng)分吸收的明顯變化，對(duì)其水分代謝、礦物質(zhì)吸收、植物激素代謝、生長發(fā)育、光合作用等具有顯著影響。營養(yǎng)液溫度應(yīng)當(dāng)設(shè)置為植物適宜根系生長的溫度。一般喜溫蔬菜根系的適宜溫度范圍為18-25℃，耐寒和半耐寒作物的根系適宜溫度一般為15-22℃。如果按季節(jié)分夏季植物根系溫度不超過28℃，冬季根系溫度不低于15℃。所以，在冬季對(duì)營養(yǎng)液進(jìn)行加溫是保證植物根系處于適宜溫度，促進(jìn)植物生長的重要措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)人工生長室營養(yǎng)液栽培系統(tǒng)冬季溫度較低，有加溫的需求，本著節(jié)約能耗的目的，提出將LED光源散失的熱量用于營養(yǎng)液加溫，使LED光源結(jié)溫較低，延緩光衰，并降低人工生長室的運(yùn)行能耗的一種系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種利用LED芯片發(fā)熱量加熱營養(yǎng)液的自適應(yīng)系統(tǒng)，包括水箱(17)、水冷散熱裝置(7)、營養(yǎng)液散熱器(13)、LED面板(8)、營養(yǎng)液箱體(14)以及室內(nèi)散熱器(12)；其中，水箱(17)、水冷散熱裝置(7)、營養(yǎng)液散熱器(13)通過管路依次連接的；所述水冷散熱裝置(7)安裝在LED面板(8)的背面，所述水冷散熱裝置(7)的出口處設(shè)置有連接室外散熱系統(tǒng)的旁路；所述營養(yǎng)液散熱器(13)安裝在營養(yǎng)液箱體(14)的底部，所述營養(yǎng)液散熱器(13)并聯(lián)連接有室內(nèi)散熱器(12)。

上述利用LED芯片發(fā)熱量加熱營養(yǎng)液的自適應(yīng)系統(tǒng)，將水冷散熱裝置安裝在LED面板的背面，將LED芯片產(chǎn)生的熱能置換至水，達(dá)到散熱和置換熱能的目的；將營養(yǎng)液散熱器安裝在營養(yǎng)液箱體的底部，一方面達(dá)到對(duì)營養(yǎng)液的加溫作用，另一方面由于安裝在箱體底部遠(yuǎn)離植物根部，達(dá)到充分的加溫保護(hù)作用。

優(yōu)選的，所述營養(yǎng)液散熱器的出口與水箱連接，形成回路。由此實(shí)現(xiàn)水路循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述水箱上設(shè)置有回水口，所述營養(yǎng)液散熱器的出口通過單向閥與水箱的回水口連接，形成回路。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述營養(yǎng)液散熱器為熱鍍鋅材料的S型管路。使得置換的LED芯片產(chǎn)生的熱能能夠充分用于加熱營養(yǎng)液。

優(yōu)選的，所述LED面板為高功率的LED制作。

優(yōu)選的，所述水冷散熱裝置為S型回流的箱式結(jié)構(gòu)，材料為熱鍍鋅。

優(yōu)選的，所述水冷散熱裝置的進(jìn)、出水口管路上安裝有測(cè)溫儀，所數(shù)據(jù)營養(yǎng)液散熱器的進(jìn)、出水口管路上安裝有測(cè)溫儀，所述營養(yǎng)液箱體內(nèi)的營養(yǎng)液中安裝有測(cè)溫儀。同時(shí)，在室內(nèi)和室外也配制有溫度儀，用于監(jiān)測(cè)室、內(nèi)外溫度。

優(yōu)選的，所述水箱上設(shè)有用于連接外部水源的進(jìn)水口和用于排污的出水口，所述的水箱內(nèi)還安裝有過濾器，水箱內(nèi)的水經(jīng)由過濾器過濾后，通過過濾器出水口與恒流泵的進(jìn)水口相連，然后恒流泵的出水口通過輸水管道連接水冷散熱裝置。

優(yōu)選的，所述水冷散熱裝置的出口處通過設(shè)置二位三通閥實(shí)現(xiàn)連接室外散熱系統(tǒng)的旁路，所述營養(yǎng)液散熱器的進(jìn)出口分別設(shè)置二位三通閥實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接有室內(nèi)散熱器。

進(jìn)一步優(yōu)選的，本實(shí)用新型的自適應(yīng)系統(tǒng)還包括用于控制水流方向的控制器。

本實(shí)用新型的控制器控制水路循環(huán)系統(tǒng)各閥門工作狀態(tài)并采集7個(gè)位置的實(shí)時(shí)工作水溫及室、內(nèi)外的溫度，比較室內(nèi)設(shè)定溫度與實(shí)時(shí)室內(nèi)溫度，決定置換的熱量配置于室外還是室內(nèi)，并根據(jù)營養(yǎng)液設(shè)定溫度控制水的流向。當(dāng)室溫高于室內(nèi)設(shè)定溫度加最大正偏差時(shí)，熱水置換于室外散熱系統(tǒng)，通過風(fēng)冷散熱后再回送至水箱；當(dāng)室溫不大于室內(nèi)設(shè)定溫度加最大正偏差時(shí)，將熱水置換于室內(nèi)。當(dāng)營養(yǎng)液的溫度小于營養(yǎng)液設(shè)定溫度時(shí)，將熱水分流于營養(yǎng)液散熱管路，后回流于水箱；否則，分流至散熱器將熱量散至人工生長室，然后回流于水箱。當(dāng)人工生長室處于加溫狀態(tài)時(shí)，水冷散熱置換的熱能處于增溫方案的第一優(yōu)先級(jí)。

有益效果：本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，可以將LED產(chǎn)生的熱能及時(shí)散失，保證LED的發(fā)光效率，降低光衰速率；同時(shí)，將LED散失的熱能加以置換回收利用，輸送至營養(yǎng)液中，提供一種營養(yǎng)液增溫的方法，保證植物處于適宜的根系溫度環(huán)境及輔助人工生長室內(nèi)部增溫，降低了人工生長室控溫能耗。本實(shí)用新型通過控制器實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，智能環(huán)保。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的一種利用LED芯片發(fā)熱量加熱營養(yǎng)液的自適應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；

圖2為圖1中1-1的截面圖。

圖中：1過濾器，2進(jìn)水口，3恒流泵，4輸水管道，5單向閥，6測(cè)溫儀，7水冷散熱裝置，8LED面板，9順序閥，10第1二位三通閥，11第2二位三通閥，12散熱器，13營養(yǎng)液散熱管路，14營養(yǎng)液箱體，15第3二位三通閥，16去污水口，17水箱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示的一種利用LED芯片發(fā)熱量加熱營養(yǎng)液的自適應(yīng)系統(tǒng)，包括通過輸水管道4依次連接的水箱17、水冷散熱裝置7以及營養(yǎng)液散熱器13，其中，水箱17上設(shè)置有進(jìn)水口2和出水口16，水箱17內(nèi)還設(shè)置有過濾器1，過濾器1的出口連接有恒流泵3，恒流泵3的出口連接單向閥5，然后連接至水冷的散熱裝置7；水冷散熱裝置7安裝在LED面板8的背面，用于將LED芯片產(chǎn)生的熱能置換至水，達(dá)到散熱和置換熱能的目的；水冷散熱裝置7出口連接第1二位三通閥10，實(shí)現(xiàn)設(shè)置連接室外散熱系統(tǒng)的旁路；營養(yǎng)液散熱器13安裝在營養(yǎng)液箱體14的底部，一方面達(dá)到對(duì)營養(yǎng)液的加溫作用，另一方面由于安裝在營養(yǎng)液箱體14底部遠(yuǎn)離植物根部，達(dá)到充分的加溫保護(hù)作用；營養(yǎng)液散熱器13的進(jìn)出口分別連接第2二位三通閥11和第3二位三通閥15，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接室內(nèi)散熱器12；營養(yǎng)液散熱器13的出口通過回水單向閥與水箱的回水口連接，形成回路，實(shí)現(xiàn)水路循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保。其中，營養(yǎng)液散熱器為熱鍍鋅材料的S型管路，便于置換的LED芯片產(chǎn)生的熱能能夠充分用于加熱營養(yǎng)液；所述LED面板8為高功率的LED制作；水冷散熱裝置7為S型回流的箱式結(jié)構(gòu)，材料為熱鍍鋅。另外，上述利用LED芯片發(fā)熱量加熱營養(yǎng)液的自適應(yīng)系統(tǒng)還布置了7個(gè)測(cè)溫儀，分別包括其中2個(gè)用來測(cè)量水冷散熱裝置的進(jìn)、出水口溫度，用來計(jì)算置換于水的熱量；2個(gè)用來測(cè)量營養(yǎng)液散熱管路的進(jìn)、出水口溫度，用來計(jì)算用于營養(yǎng)液加溫的熱量，另外3個(gè)用來測(cè)量營養(yǎng)液溫度、人工生長室內(nèi)溫度和室外溫度，其中測(cè)溫儀6用來測(cè)量水冷散熱裝置的進(jìn)水口溫度。

上述自適應(yīng)系統(tǒng)還包括用于控制水流方向的控制器，所述控制器通過控制水路循環(huán)系統(tǒng)的各閥門工作狀態(tài)，并采集7個(gè)位置的實(shí)時(shí)工作水溫及室、內(nèi)外的溫度，比較室內(nèi)設(shè)定溫度與實(shí)時(shí)室內(nèi)溫度，決定置換的熱量配置于室外還是室內(nèi)，并根據(jù)營養(yǎng)液設(shè)定溫度控制水的流向。具體是：當(dāng)室溫高于室內(nèi)設(shè)定溫度加最大正偏差時(shí)，熱水置換于室外散熱系統(tǒng)，通過風(fēng)冷散熱后再回送至水箱；當(dāng)室溫不大于室內(nèi)設(shè)定溫度加最大正偏差時(shí)，將熱水置換于室內(nèi)。當(dāng)營養(yǎng)液的溫度小于營養(yǎng)液設(shè)定溫度時(shí)，將熱水分流于營養(yǎng)液散熱管路，后回流于水箱；否則，分流至散熱器將熱量散至人工生長室，然后回流于水箱。