[發明專利]基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統及方法

在審

• 申請號: 202110714879.6
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113330958A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王利民;陳源茂;邵亞茹;劉鎧瑞;高榮澤;郭亞龍;車得福
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A01G9/18
• 分類號: A01G9/18;A01G9/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統及方法。該系統以回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置為基礎，主要包括空氣預處理器、熱回收裝置、制熱制冷裝置、回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置、太陽能供能裝置和二氧化碳濃度監測與調控系統。本發明通過利用回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置對空氣中的二氧化碳進行濃縮，同時二氧化碳濃度監測與調控系統在線監測溫室中二氧化碳濃度信息實時調節二氧化碳捕集與釋放裝置的轉速以及其他部件的功率以保證溫室中二氧化碳濃度始終處于最佳值。該二氧化碳濃度調節方案不僅可以降低溫室通風過程的能量損失，而且可以增加進入溫室空氣的二氧化碳濃度，為溫室中農作物提供生長階段所需合適濃度的二氧化碳。

技術領域

本發明涉及一種通過二氧化碳捕集與釋放調節溫室中二氧化碳濃度的系統。

背景技術

隨著現代社會的發展，溫室因其高效穩定等優點在農業種植等方面得到了越來越廣泛的應用。而由于溫室種植由于其密閉性較強以及植物的生長特性，溫室一個亟需解決的問題就是如何調節溫室中二氧化碳濃度。眾所周知，二氧化碳的濃度對于植物的生長有巨大影響，并且絕大多數植物生長的最佳二氧化碳濃度高于大氣中二氧化碳濃度。有科學研究表明，如果在農作物生長階段提供合適濃度的二氧化碳將使農作物的產量有大幅的提升。而對于如何安全有效地調節與維持溫室中二氧化碳的濃度尚沒有成熟的技術。

目前溫室大棚中常用的二氧化碳有放風法、化學反應法、燃燒法等。但是這些方法都具有一定的弊端，并不能達到有效調節與維持溫室大棚中二氧化碳濃度的目的，且這些方法都可能造成溫室農業生產過程對環境大氣二氧化碳排放的增加。如放風法，其只能將溫室大棚中的二氧化碳濃度提高到大氣水平，并不能滿足增產的要求，其次，放風會使溫室大棚中的溫度降低，造成損失。又如燃燒法，該方法本身有危險性，且只能短暫提供二氧化碳，不能長時間維持溫室大棚中二氧化碳濃度。

發明內容

針對目前溫室大棚中二氧化碳濃度無法滿足植物的最佳的生長濃度的問題，基于對二氧化碳捕集技術的認識，本發明提出一種基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統及方法。本發明通過回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置，為進入溫室的空氣提供高濃度二氧化碳。同時，通過二氧化碳濃度監測裝置，實現動態調節與保持溫室中的二氧化碳濃度。該方法可調節溫室中二氧化碳濃度，使溫室中二氧化碳濃度始終保持在植物生長所需的最佳濃度，從而大幅提升溫室中農作物的產量，提高經濟效益。

本發明采用如下技術方案實現的：

基于碳捕集的溫室二氧化碳濃度調節系統，包括空氣預處理器、熱回收裝置、制熱制冷裝置、回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置、太陽能供能裝置以及二氧化碳濃度監測與調控系統；其中，

空氣預處理器入口與環境空氣相連，空氣預處理器的一個出口與熱回收裝置的一個進氣口相連，另一個出口與制熱制冷裝置的制冷側入口相連；熱回收裝置的一個入口與溫室的排氣相連，另一個入口與空氣預處理器的一個出口相連，熱回收裝置的一個出口與制熱制冷裝置的制熱側入口相連，熱回收裝置的另一個出口與環境空氣相連；制熱制冷裝置的制熱側與制冷側兩個出口分別與回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置的釋放側入口和捕集側入口相連；回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置的釋放側出口與溫室相連，回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置的捕集側出口與環境空氣相連；二氧化碳濃度監測與調控系統用于監測溫室中二氧化碳的濃度，并相應地調控整個系統。

本發明進一步的改進在于，回轉式二氧化碳捕集與釋放裝置可以為大于兩個空氣通道的設計，并且不同通道所占轉子的份額會根據應用目標要求的不同而變化。

本發明進一步的改進在于，二氧化碳濃度監測與調控系統包括溫度傳感器、煙氣成分傳感器和流量計等測量設備。

本發明進一步的改進在于，制熱制冷裝置可以拆分為可以獨立制熱和制冷的設備，其中的熱源與冷源可以根據實際應用場合的變化而做出合適的選擇。

本發明進一步的改進在于，太陽能供能裝置的供能形式和份額可以有所變化，如太陽能發電驅動系統中的裝置，亦可直接以熱能的形式為溫室提供能量。