电制冷技术成功应用于农业生产

发布日期：2015-01-18 浏览次数：54

　　热电制冷技术已经广泛地应用于医疗、航空航天、潜艇、船舶、家电等多个领域，但在农业生物环境控制领域的应用很少。日前一种针对单株番茄树特种栽培营养液温度控制中存在的问题的一套热电制冷被成功研制，以解决植物栽培中营养液夏季降温和冬季加温的问题。
　　
　　目前国内主要采用地下水、加冰、电热管加热以及加大营养液槽的体积等措施控制营养液的温度。夏季，利用地下水降温虽然能够有效控制营养液的温度，但对地下水浪费严重，且受地理环境因素的制约；采用加冰的方法即不易于实现对营养液温度的控制，也易对周边环境造成污染。冬季，采用电热管加热虽然能够满足植物生长的要求，但加热一段时间后，加热棒表面出现Cat＋，Mgt＋离子的结垢，势必引起营养液成分的变化。研究一种节能、高效的营养液温度控制系统具有现实意义。
　　
　　热电制冷器的基本元件是P型和N型半导体元件连接而成的热电偶对。如图1所示，当热电偶对中通以电流后，电子和空穴分别从金属片3流入N和P型半导体，产生电子一空穴对时吸收的热量大于通过金属片3时产生的热量，使金属片3与P和N型半导体结合处的温度降低，电绝缘层1成为冷端，物体2被冷却。当电子和空穴从N和P型半导体流入金属片5时，电子和空穴结合放出的热量大于带走的热量，使金属片5和P，N型半导体的结合处的温度升高，电绝缘层6成为热端，物体8被加热。所以热电偶对在冷端吸收周围介质的热量，实现制冷；在热端散发热量，加热与之接触的物体。电流方向改变，冷、热端互换。实际使用时通常把几个或上百个热电偶对连接在一起，并加工成片状，称为热电制冷器或热电制冷片。
　　
　　热电制冷温控系统的研制实现了对营养液温度的合理控制，满足番茄无土栽培中根际对营养液温度的要求。该系统不污染环境，使用方便，能够实现降温和加热的目的，并可以根据不同的需要设计出不同规格的温控系统。