專利名稱：載熱空氣法調(diào)控田間植物生長環(huán)境溫度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種載熱空氣法調(diào)控田間植物生長環(huán)境溫度的裝置，屬于作物栽 培技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
隨著全球變暖趨勢(shì)的增強(qiáng)，科學(xué)家們?cè)絹碓疥P(guān)注增溫作用對(duì)植物生長發(fā)育、產(chǎn)量 和品質(zhì)形成所帶來的影響，非常需要能在田間條件下模擬增溫環(huán)境的方法和裝置。此外，植 物生長過程中經(jīng)常遭受高溫、干熱風(fēng)或低溫等逆境，但對(duì)這些過程的模擬研究多限于溫室 或人工氣候箱中進(jìn)行，無法真實(shí)重現(xiàn)大田實(shí)際情形，因此，也非常需要在大田條件下能對(duì)植 物進(jìn)行環(huán)境溫度控制的設(shè)備。現(xiàn)有田間植物生長環(huán)境溫度控制方法為熱輻射調(diào)控法，它是在田間安裝石英管、 陶瓷管和紅外燈等紅外熱源，并通過調(diào)節(jié)這些高溫?zé)嵩吹妮椛涔β实霓k法控制田間植物生 長環(huán)境溫度。但該公知的辦法存在以下四個(gè)缺陷(1)該法的傳熱過程與自然界大氣溫度 對(duì)植物體溫的影響過程相悖。采用公知方法設(shè)計(jì)的加溫設(shè)備進(jìn)行田間增溫的過程是首先 對(duì)被輻照的植物體和土壤進(jìn)行快速加熱，爾后再與跟植物體和土壤緊密接觸的空氣發(fā)生熱 量交換(或熱量散失)，提高植物環(huán)境溫度。這導(dǎo)致在開始加熱后的一段時(shí)間內(nèi)甚至整個(gè)加 熱過程中，植物葉片的溫度會(huì)高于周圍空氣溫度，這違背了自然條件下葉溫低于氣溫這一 規(guī)律。(2)加溫過程存在空間的不均勻性。被加熱物體接受輻射熱功率強(qiáng)度與離熱源距離 的平方成反比，當(dāng)熱源被擋住時(shí)，就根本無輻射熱可吸收。這可能導(dǎo)致田間不同物理空間的 植物，以及同一株植物不同部位的溫度分布極不均勻，與自然狀態(tài)相差太遠(yuǎn)。(3)控溫范圍 小，功耗大。輻射線以直線進(jìn)行傳播，其加熱范圍一般局限在熱輻射覆蓋范圍內(nèi)，因此在田 間條件下可加熱的面積較小。(4)利用該方法設(shè)計(jì)的裝置無法進(jìn)行田間降溫控制。
三、發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種一種載熱空氣法調(diào)控田間植物生長環(huán)境溫度的裝 置，使田間植物生長環(huán)境溫度影響試驗(yàn)的溫度分布及環(huán)境與植物間的傳熱過程都更接近于 天然狀況。所謂載熱空氣，就是被加熱或冷卻后的自然空氣。載熱空氣的載熱功率與空氣流 量和溫差成正比，因此可以通過設(shè)計(jì)手段將載熱空氣與試驗(yàn)田間的溫差調(diào)至5°C以下，使載 熱空氣的熱輻射功率幾乎忽略不計(jì)，其次由于植物的每一行間都可裝上分輸氣管，而且分 輸氣管上散氣孔的密度、孔徑、方向及分輸氣管的高度等都可按需設(shè)計(jì)，因而從散氣孔出來 的載熱空氣憑其動(dòng)能和熱溫差產(chǎn)生的熱對(duì)流會(huì)很快溶入田間各處。因此田間的氣溫既均勻 又平穩(wěn)，非常接近自然狀態(tài)。技術(shù)方案根據(jù)本實(shí)用新型的一種載熱空氣法調(diào)控田間植物生長環(huán)境溫度的裝置，由透明圍欄、制熱(冷)機(jī)、總輸氣管、分輸氣管、散氣孔、溫度傳感器、智能控制器及電線電纜等所組 成。如附圖所示，透明材料做的圍欄(11)將試驗(yàn)田周圍圍住，以阻斷與外部的橫向熱對(duì)流。 空氣制熱(冷)機(jī)(3)將自然空氣吸入并加熱(冷卻)成載熱空氣后輸至總輸氣管(2)。 總輸氣管(2)鋪設(shè)在試驗(yàn)田的田埂上，其兩側(cè)每隔一定距離都裝有與其垂直的水平走向的 分輸氣管(1)。各分輸氣管(1)的間距與田間植物的行距一致，使分輸氣管(1)座落在兩行 植物之間。分輸氣管(1)的沿途每隔一定距離開有散氣孔(10)，從而將載熱空氣吹向植物 行間，進(jìn)而擴(kuò)散至試驗(yàn)田的每一角落和植物周圍?？諝庵茻?冷)機(jī)(3)通過電纜(4)與 智能控制器(5)連接，智能控制器(5)通過電纜(6)與供電網(wǎng)連接，智能控制器還通過電線 ⑶與安裝在試驗(yàn)田中間的溫度傳感器(9)連接。此外智能控制器通過電線(7)與溫度信 號(hào)連接。這樣，智能控制器(5)就會(huì)根據(jù)溫度傳感器(9)所測(cè)得的溫度值，與從電線(7)引 入的參比試驗(yàn)田的溫度信號(hào)相比較，調(diào)節(jié)空氣制熱(冷)機(jī)(3)的制熱(冷)功率，進(jìn)而改 變載熱空氣的熱功率，使流向試驗(yàn)田的載熱空氣的溫度或流量相應(yīng)變化，從而使試驗(yàn)田中 植物周圍環(huán)境溫度按預(yù)定規(guī)律變化。有益效果本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型通過導(dǎo)入載熱(冷)空氣的方式，改變植物生長的環(huán)境溫度，較為科 學(xué)地模擬環(huán)境溫度的實(shí)際情況，并用于研究溫度變化對(duì)植物生長過程的影響，為植物科學(xué) 工作者研究大田條件下環(huán)境溫度變化對(duì)植物生長發(fā)育與產(chǎn)量品質(zhì)的影響提供了可靠的方 法途徑。2、本實(shí)用新型通過導(dǎo)入載熱(冷)空氣的方式，改變植物冠層空氣溫度條件，其作 用方式是先控制空氣溫度，爾后通過空氣與植物體的熱量交換，改變植物體溫度。以增溫為 例，該方法與他人采用的熱輻射加熱方式相比，更符合自然條件下植物微環(huán)境變化的實(shí)際 情況，更科學(xué)合理，結(jié)論更可靠。3、本實(shí)用新型不僅可用于大田植物冠層增溫研究，還可擴(kuò)展至降溫、低溫冷害或 凍害、高溫、干熱風(fēng)等方面的研究，用途更廣泛。
四
附圖為根據(jù)本方法所設(shè)計(jì)的一種載熱空氣法大田植物生長環(huán)境溫度控制裝置結(jié) 構(gòu)示意圖。圖中1.分輸氣管，2.總輸氣管，3.空氣制熱(冷)機(jī)，4.電纜，5.智能控制器， 6.電纜，7.電線，8.電線，9.溫度傳感器，10.散氣孔，11.透明材料做的圍欄。
五具體實(shí)施方式
如圖所示，根據(jù)所要控制田塊大小與植物高度，將適宜大小、遮光率低于5%的透 明材料做的圍欄(11)將試驗(yàn)田周圍圍住，以阻斷與外部的橫向熱對(duì)流?？諝庵茻?冷)機(jī) (3)(功率根據(jù)所要控制田塊面積與溫度要求選定)將自然空氣吸入并加熱(冷卻)成載熱 空氣后輸至總輸氣管(2)?？傒敋夤?2)鋪設(shè)在試驗(yàn)田的田埂上，其兩側(cè)每隔一定距離都裝 有與其垂直的水平走向的分輸氣管(1)。各分輸氣管(1)的間距與田間植物的行距一致，使 分輸氣管(1)座落在兩行植物之間。分輸氣管(1)的沿途每隔一定距離(10-20cm)開有散 氣孔(10)，從而將載熱空氣吹向植物行間，進(jìn)而擴(kuò)散至試驗(yàn)田的每一角落和植物周圍。空氣制熱(冷)機(jī)⑶通過電纜⑷與智能控制器(5)連接，智能控制器(5)通過電纜(6)與 供電網(wǎng)連接，智能控制器還通過電線(8)與安裝在試驗(yàn)田中間的溫度傳感器(9)連接。此 外智能控制器通過電線(7)與來自附近的參比試驗(yàn)田的溫度信號(hào)連接。這樣，智能控制器 (5)就會(huì)根據(jù)試驗(yàn)田中溫度傳感器(9)所測(cè)得的溫度值，與從電線(7)引入的參比試驗(yàn)田的 溫度信號(hào)相比較，調(diào)節(jié)空氣制熱(冷)機(jī)⑶的制熱(冷)功率，進(jìn)而改變載熱空氣的熱功 率，使流向試驗(yàn)田的載熱空氣的溫度或流量相應(yīng)變化，從而使試驗(yàn)田中植物周圍環(huán)境溫度 按預(yù)定規(guī)律變化。
權(quán)利要求載熱空氣法調(diào)控田間植物生長環(huán)境溫度的裝置，由透明圍欄、制熱制冷機(jī)、總輸氣管、分輸氣管、散氣孔、溫度傳感器、智能控制器及電線電纜組成，其特征是透明材料做的圍欄(11)將試驗(yàn)田周圍圍住，以阻斷與外部的橫向熱對(duì)流，空氣制熱制冷機(jī)(3)將自然空氣吸入并加熱或冷卻成載熱空氣后輸至總輸氣管(2)，總輸氣管(2)鋪設(shè)在試驗(yàn)田的田埂上，其兩側(cè)裝有若干與其垂直的水平走向的分輸氣管(1)，各分輸氣管(1)的間距與田間植物的行距一致，使分輸氣管(1)座落在兩行植物之間，分輸氣管(1)的沿途開有若干散氣孔(10)，從而將載熱空氣吹向植物行間，進(jìn)而擴(kuò)散至試驗(yàn)田的每一角落和植物周圍；空氣制熱(冷)機(jī)(3)通過電纜(4)與智能控制器(5)連接，智能控制器(5)通過電纜(6)與供電網(wǎng)連接，智能控制器還通過電線(8)與安裝在試驗(yàn)田中間的溫度傳感器(9)連接；此外智能控制器(5)通過電線(7)與溫度信號(hào)連接，這樣，智能控制器(5)就會(huì)根據(jù)溫度傳感器(9)所測(cè)得的溫度值，與從電線(7)引入的參比試驗(yàn)田的溫度信號(hào)相比較，調(diào)節(jié)空氣制熱制冷機(jī)(3)的制熱制冷功率，進(jìn)而改變載熱空氣的熱功率，使流向試驗(yàn)田的載熱空氣的溫度或流量相應(yīng)變化，從而使試驗(yàn)田中植物周圍環(huán)境溫度按預(yù)定規(guī)律變化。
專利摘要本實(shí)用新型涉及載熱空氣法調(diào)控田間植物生長環(huán)境溫度的裝置，屬于作物栽培技術(shù)領(lǐng)域。由圍欄、空氣制熱(冷)機(jī)、總輸氣管、分輸氣管、散氣孔、溫度傳感器、智能控制器及電線電纜等組成?？蓪?shí)現(xiàn)田間溫度調(diào)控試驗(yàn)中田間溫度分布及環(huán)境與植物間的傳熱過程都更接近于天然狀態(tài)。將被加熱(冷卻)的載熱空氣經(jīng)過各級(jí)輸氣管及末級(jí)輸氣管上的散氣孔引入田間每個(gè)角落，擴(kuò)散到植物周圍，并通過調(diào)控載熱空氣熱功率的辦法來實(shí)現(xiàn)田間植物生長環(huán)境溫度影響試驗(yàn)。采用本實(shí)用新型中提到的裝置，選用加熱和致冷雙功能的溫控機(jī)組(空氣壓縮機(jī))，不僅可實(shí)現(xiàn)增溫效果，還可進(jìn)行降溫處理，應(yīng)用范圍更為廣泛。
文檔編號(hào)A01G7/06GK201752188SQ201020157138

公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者姜東 , 孫中偉, 蔡劍 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)