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：
本發(fā)明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。
背景技術(shù)：
隨著全球變暖趨勢的增強，科學家們越來越關(guān)注增溫作用對植物生長發(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、干熱風或低溫等逆境，但對這些過程的模擬研究多限于溫室 或人工氣候箱中進行，無法真實重現(xiàn)大田實際情形，因此，也非常需要在大田條件下能對植 物進行環(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)這些高溫熱源的輻射功率的辦法控制田間植物生 長環(huán)境溫度。但該公知的辦法存在以下四個缺陷(1)該法的傳熱過程與自然界大氣溫度 對植物體溫的影響過程相悖。采用公知方法設(shè)計的加溫設(shè)備進行田間增溫的過程是首先 對被輻照的植物體和土壤進行快速加熱，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。這導致在開始加熱后的一段時間內(nèi)甚至整個加 熱過程中，植物葉片的溫度會高于周圍空氣溫度，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度與離熱源距離 的平方成反比，當熱源被擋住時，就根本無輻射熱可吸收。這可能導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。(3)控溫范圍 小，功耗大。輻射線以直線進行傳播，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)計的裝置無法進行田間降溫控制。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明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)計手段將載熱空氣與試驗田間的溫差調(diào)至5°C以下，使載 熱空氣的熱輻射功率幾乎忽略不計，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，因而從散氣孔出來 的載熱空氣憑其動能和熱溫差產(chǎn)生的熱對流會很快溶入田間各處。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)本發(fā)明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、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)將試驗田周圍圍住，以阻斷與外部的橫向熱對流?？?氣制熱(冷)機(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，進而擴散至試驗田的每一角落和植物周圍?？諝庵茻?冷)機(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與安裝在試驗田中間的溫度傳感器(9)連接。此外智能控制器通過電線(7)與溫度信號連接。這樣，智能控制器(5)就會根據(jù)溫度傳感器(9)所測得的溫度值，與從電線(7)引 入的參比試驗田的溫度信號相比較，調(diào)節(jié)空氣制熱(冷)機(3)的制熱(冷)功率，進而改 變載熱空氣的熱功率，使流向試驗田的載熱空氣的溫度或流量相應(yīng)變化，從而使試驗田中 植物周圍環(huán)境溫度按預定規(guī)律變化。有益效果本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明通過導入載熱(冷)空氣的方式，改變植物生長的環(huán)境溫度，較為科學地 模擬環(huán)境溫度的實際情況，并用于研究溫度變化對植物生長過程的影響，為植物科學工作 者研究大田條件下環(huán)境溫度變化對植物生長發(fā)育與產(chǎn)量品質(zhì)的影響提供了可靠的方法途 徑。2、本發(fā)明通過導入載熱(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)境變化的實際情 況，更科學合理，結(jié)論更可靠。3、本發(fā)明不僅可用于大田植物冠層增溫研究，還可擴展至降溫、低溫冷害或凍害、 高溫、干熱風等方面的研究，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，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。
五具體實施例方式如圖所示，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)將試驗田周圍圍住，以阻斷與外部的橫向熱對流。空氣制熱(冷)機(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，進而擴散至試驗田的每一角落和植物周圍。空氣制熱(冷)機(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田的溫度信號連接。這樣，智能控制器(5)就會根據(jù)試驗田中溫度傳感器(9)所測得的溫度值，與從電線(7)引 入的參比試驗田的溫度信號相比較，調(diào)節(jié)空氣制熱(冷)機(3)的制熱(冷)功率，進而改 變載熱空氣的熱功率，使流向試驗田的載熱空氣的溫度或流量相應(yīng)變化，從而使試驗田中 植物周圍環(huán)境溫度按預定規(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(冷)機、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)將試驗田周圍圍住，以阻斷與外部的橫向熱對流，空氣制熱(冷)機(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，進而擴散至試驗田的每一角落和植物周圍；空氣制熱(冷)機(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)與溫度信號連接，這樣，智能控制器(5)就會根據(jù)溫度傳感器(9)所測得的溫度值，與從電線(7)引入的參比試驗田的溫度信號相比較，調(diào)節(jié)空氣制熱(冷)機(3)的制熱(冷)功率，進而改變載熱空氣的熱功率，使流向試驗田的載熱空氣的溫度或流量相應(yīng)變化，從而使試驗田中植物周圍環(huán)境溫度按預定規(guī)律變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及載熱空氣法調(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、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?？蓪崿F(xiàn)田間溫度調(diào)控試驗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)過各級輸氣管及末級輸氣管上的散氣孔引入田間每個角落，擴散到植物周圍，并通過調(diào)控載熱空氣熱功率的辦法來實現(xiàn)田間植物生長環(huán)境溫度影響試驗。采用本發(fā)明中提到的裝置，選用加熱和致冷雙功能的溫控機組(空氣壓縮機)，不僅可實現(xiàn)增溫效果，還可進行降溫處理，應(yīng)用范圍更為廣泛。
文檔編號A01G13/06GK101816272SQ20101014547
公開日2010年9月1日 申請日期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 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學