專利名稱：一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，可使景觀、足球、高爾夫等不同場合草坪坪床具有冬季保溫的特性，屬于草坪建造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
草坪生長受四季氣溫變化影響極大，在冬季低于5°C的氣溫條件下，冷季型草坪也會進(jìn)入休眠狀態(tài)，植物芽的生長和新葉的發(fā)生逐漸停止，草坪冠層的葉片在霜和冷空氣的作用下逐漸枯黃，嚴(yán)重影響草坪的景觀質(zhì)量和固土防沙的生態(tài)功能。隨著人們生活水平的提高，希望草坪一年四季都能保持綠色的景觀和生態(tài)功能，特別是體育運動草坪對設(shè)計和建造的要求十分嚴(yán)格。在冬季氣候寒冷時，草坪草受到低溫脅迫失綠枯死，土壤結(jié)冰板結(jié)，草坪剛性有余而彈性不足，而四季常綠的運動場草坪不僅可以減少運動員的傷亡，充分發(fā) 揮競技水平，而且對觀眾的眼睛、視野有良好的作用。因此，需要對草坪植物生長的環(huán)境溫度進(jìn)行人為調(diào)控。一般草坪都種植在露天的開放環(huán)境中，空氣溫度難以調(diào)控，但土溫可以通過坪床中的控溫系統(tǒng)來調(diào)節(jié)，因此，草坪的控溫技術(shù)一般都針對土壤溫度來進(jìn)行。大量研究也證實土溫對草坪植物生長的影響比氣溫更為重要。目前冬季草坪坪床加熱的手段主要有太陽能集熱器水加熱、坪床埋設(shè)地?zé)峋€加熱和覆膜技術(shù)，太陽能集熱器和地?zé)峋€的鋪設(shè)管路較多，投入成本較高，且地?zé)峋€直接采用電加熱，是對高品位能源的浪費，而覆膜技術(shù)雖然成本不高，但日常維護(hù)的揭膜、覆膜工作較為繁瑣。中國發(fā)明專利ZL200410017187. 2提出，在運動草坪的底層鋪設(shè)坪床托盤，形成貫通的溫控空間，空調(diào)系統(tǒng)或水循環(huán)控溫系統(tǒng)的管道均勻分布在草坪四周，對草坪底部的空間網(wǎng)絡(luò)實施溫度調(diào)節(jié)。中國發(fā)明專利ZL200410017186. 8利用體育運動草坪原來的排水管道系統(tǒng)，連接空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱空氣，對草坪的坪床根際層土壤溫度進(jìn)行調(diào)控。中國發(fā)明專利申請CN2011100540275將排水管道的端口與空調(diào)系統(tǒng)的出風(fēng)口相連接，空調(diào)系統(tǒng)的氣流通過排水管道壁上的孔進(jìn)入蓄排水板中連通的凹凸空間，在坪床下形成控溫層，氣流透過無紡布的空隙進(jìn)入根際層，調(diào)控根際層的溫度。上述方法均利用了空調(diào)系統(tǒng)的氣流，而對于面積更大的場合或沒有空調(diào)系統(tǒng)的場合則難以方便地實施，無法達(dá)成冬季草坪保溫常綠的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，從草坪淺層土壤中吸取熱量，通過該方法將熱量傳給草坪根際層，保證根際層的溫度，延長草坪冬季的功能期。該技術(shù)充分利用了自然環(huán)境中不同層區(qū)土壤間的淺層地?zé)崮?，投入成本較低，后續(xù)維護(hù)工作很少，運行可靠性高，工作壽命長，同時擺脫了對空調(diào)或排水系統(tǒng)的依賴，適用場合范圍更加寬泛，使用更加靈活方便。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征在于在草坪坪床根際層下安裝利用淺層地?zé)崮艿牟萜罕＞G控溫裝置，該裝置安裝在草坪坪床根際層下，包括插入草坪淺層土壤7中的蒸發(fā)段I、在草坪根際層5下鋪裝的冷凝段2、絕熱段3及絕熱段外的保溫層4 ；冷凝段2水平鋪裝或者傾斜鋪裝在草坪坪床根際層5下，冷凝段2的下端與絕熱段3的上端連通；絕熱段3的下端與埋于土壤中的蒸發(fā)段I上端連通，蒸發(fā)段I管路長徑比為5 2000，蒸發(fā)段I與坪床的傾角為10 90 °，且下端封閉，使該裝置內(nèi)部形成連通且密閉的空間,對密閉空間抽取真空并充注液體工作介質(zhì)；
通過蒸發(fā)段I內(nèi)的液體介質(zhì)從草坪淺層土壤7中吸收低品位地?zé)崮?，汽化成為蒸汽，?jīng)過絕熱段3，傳遞到冷凝段2，并釋放熱量，蒸汽介質(zhì)遇冷凝結(jié)為液體并經(jīng)絕熱段3重新流回蒸發(fā)段1，如此反復(fù)循環(huán)，從而有效實現(xiàn)對草坪坪床根際層的控溫，保證坪床植被6的常綠，延長冬季草坪功能期。進(jìn)一步，冷凝段層厚為I 20cm。進(jìn)一步，絕熱段與蒸發(fā)段的垂直總長度為3 10m，其中蒸發(fā)段的垂直總長度為I 5m。所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述結(jié)構(gòu)內(nèi)充注的工作介質(zhì)是烷烴、烯烴及其鹵代物等有機(jī)工質(zhì)中的一種或若干種的混合物；或者是水、氨、丙酮、甲醇、乙醇或乙二醇。所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段材質(zhì)為銅、鋁、鋼等金屬材質(zhì)或者塑料、PVC等非金屬材質(zhì)；是光管、內(nèi)肋管、內(nèi)槽道管、內(nèi)螺紋管、外肋管、外槽道管或外螺紋管，或者是內(nèi)有吸液芯的管。所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒ǎ涮卣魇撬稣舭l(fā)段和冷凝段是管式結(jié)構(gòu)，即由單根或多根直管、繞翅片管、螺旋管、蛇形管外加翅片或多根直管套翅片等形式單一或組合使用；單管截面為圓形、橢圓形、方形或矩形；翅片形狀為圓形、方形、矩形或外螺紋繞翅形；或者是板式結(jié)構(gòu)，即在復(fù)合平板上脹出流道；或者是方形或矩形扁平容器狀結(jié)構(gòu)。所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒ǎ涮卣魇撬稣舭l(fā)段垂直插入草坪土壤中，或者傾斜一定角度插入，傾斜角度范圍為30 90° ;是單管、雙管或多管并行結(jié)構(gòu)，或者是T字形、工字形、蛇形、螺旋狀、U形、V形、W形或類似形狀的彎節(jié)，或者類似形狀的獨立元件,或者是有相似功能的容器元件。所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述冷凝段水平鋪裝在草坪坪床根際層下，或者傾斜一定角度鋪裝，傾斜角度范圍為O 60° ;其上部放射狀支管是圓形、橢圓形、傘形、同心圓形、同心橢圓形、口字形、井字形、田字形、網(wǎng)格狀、山字形、蛇形、U形、V形、W形或類似形狀的彎節(jié)，或者類似形狀的獨立元件，或者是有相似功能的容器元件。對于上述利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，插入草坪淺層土壤中的為蒸發(fā)段，在草坪根際層下土壤中鋪裝的為冷凝段，連接蒸發(fā)段和冷凝段的為絕熱段。當(dāng)冬季草坪坪床根際層土壤溫度低于淺層土壤溫度時，蒸發(fā)段吸收草坪淺層土壤中的低品位地?zé)崮芎?，管?nèi)的液體介質(zhì)汽化，介質(zhì)蒸汽經(jīng)由絕熱段輸送至冷凝段，在冷凝段內(nèi)散熱給草坪坪床根際層的土壤后，冷凝為液體介質(zhì)，經(jīng)絕熱段流回蒸發(fā)段。這樣往復(fù)循環(huán)，就可以在零功耗、零運動部件的情況下，利用草坪淺層土壤的地?zé)崮芗訜崞捍哺H層，實現(xiàn)冬季草坪的保溫常綠。
本發(fā)明可以獲得如下有益效果
采用該方法，充分利用了淺層土壤中的低品位地?zé)崮?，自身零能耗，避免了高品位能源的浪費，同時有效解決了冬季草坪坪床根際層的控溫問題，可控制坪床根際層的溫度維持在4 8°C，對于冷、暖不同季型草種，可延遲或避免其休眠期的到來，實現(xiàn)了冬季草坪的常綠。與太陽能集熱器水加熱相比，投入成本較低，易于實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)；與覆膜技術(shù)相t匕，沒有了揭膜、覆膜的繁瑣工作，同時本身無任何運動部件，運行可靠性高，后續(xù)維護(hù)的工作量大大減少，基本沒有，工作壽命最長可達(dá)30年以上。另外本發(fā)明可獨立運行，也可模塊化組裝，避免了對原有空調(diào)或排水系統(tǒng)的依賴，適用場合和范圍更加寬泛，特別是面積更大或沒有空調(diào)或排水系統(tǒng)的場合，安裝使用也更加靈活方便。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖I是實施例一-園林景觀草坪坪床建造結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例二——足球運動場草坪坪床建造冷凝段結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3是實施例二——足球運動場草坪坪床建造整體結(jié)構(gòu)剖面圖；圖4是實施例三——高爾夫球場果嶺草坪坪床建造冷凝段結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是實施例三——高爾夫球場果嶺草坪坪床建造整體結(jié)構(gòu)剖面圖；以上圖中1_蒸發(fā)段，2-冷凝段，3-絕熱段，4-保溫層，5-根際層，6_草坪植被，
7-土壤。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實施例一園林景觀草坪坪床建造結(jié)構(gòu)如圖I所示。該方法總體呈倒置傘形輻射狀結(jié)構(gòu)，可根據(jù)實際面積進(jìn)行模塊組合，包括垂直插入草坪淺層土壤7中的蒸發(fā)段I、在草坪根際層5鋪裝的冷凝段2、連接蒸發(fā)段I與冷凝段2的絕熱段3以及絕熱段3外包的保溫層4。蒸發(fā)段I為單根直管結(jié)構(gòu)，長度為2m，長徑比為100，其上部與絕熱段3的下部連通，絕熱段3的長度為3m，冷凝段2與坪床的傾角為10°，其下部與絕熱段3的上部連通，裝置內(nèi)形成密閉空間抽取真空并充注一定量液體工作介質(zhì)。該結(jié)構(gòu)運行時，蒸發(fā)段I內(nèi)的液體介質(zhì)從草坪淺層土壤7中吸收低品位地?zé)崮?，汽化成為蒸汽，?jīng)過絕熱段3，傳遞到鋪裝在根際層5的冷凝段2，并釋放熱量，蒸汽介質(zhì)遇冷凝結(jié)為液體藉由重力作用并經(jīng)絕熱段3重新流回蒸發(fā)段1，如此反復(fù)循環(huán)，可以保證坪床根際層的溫度維持在4 5°C，從而有效實現(xiàn)對草坪坪床根際層的控溫，確保冬季景觀草坪常綠。該方法通過以下方式構(gòu)建首先，制作如圖I所示控溫裝置，I套標(biāo)準(zhǔn)模塊化裝置配套I塊或多塊標(biāo)準(zhǔn)草坪，并對管路內(nèi)部空間抽真空，充注一定量的工作介質(zhì)后封裝；其次，在要鋪裝景觀草坪的場地上選取合適的位置，向下打孔；然后，將該裝置蒸發(fā)段I和絕熱段3插入土壤中，確認(rèn)角度后，將土回填，并在孔口處將絕熱段3固定；之后將冷凝段2用土覆蓋鋪好，冷凝段2上方依次為坪床根際層5和草坪植被6。實施例二 足球運動場草坪坪床建造結(jié)構(gòu)如圖2和3所示。本實施例中該方法依照標(biāo)準(zhǔn)足球場草坪尺寸(長109m，寬72m)總體制作鋪設(shè)為多管路形式，冷凝段2水平鋪裝，具體布置方式如圖2所示，蒸發(fā)段I為蛇形結(jié)構(gòu)，長度為3m，長徑比為100，垂直插入土壤中，絕熱段3長度為3m，坪床整體布置結(jié)構(gòu)剖面圖如圖3所示，其工作形式以及構(gòu)建方式與實施例一相同，可以保證坪床根際層溫度維持在5 6°C。實施例三高爾夫球場果嶺草坪坪床建造結(jié)構(gòu)如圖4和5所示。本實施例中該方法根據(jù)高爾夫球場果嶺草坪高低起伏的特點，依照地勢總體制作鋪設(shè)為不同角度的主支管路結(jié)構(gòu)，冷凝段2的布置方式如圖4所示，蒸發(fā)段I為螺旋結(jié)構(gòu)，長度為2m，長徑比為70，與果嶺坪床垂直安裝，絕熱段3長度為2m，坪床整體結(jié)構(gòu)剖面圖如圖5所示，其工作形式以及構(gòu)建方式與實施例二相同，可以保證坪床根際層溫度維持在5 6°C。 以上所述，僅是本發(fā)明較佳可行的實施例，不能因此即局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，對熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，舉凡運用本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思做出其他各種相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征在于在草坪坪床根際層下安裝利用淺層地?zé)崮艿牟萜罕＞G控溫裝置，該裝置安裝在草坪坪床根際層下，包括插入草坪淺層土壤中的蒸發(fā)段、在草坪根際層下鋪裝的冷凝段、絕熱段及絕熱段外的保溫層；冷凝段水平鋪裝或者傾斜鋪裝在草坪坪床根際層下，冷凝段的下端與絕熱段的上端連通；絕熱段的下端與埋于土壤中的蒸發(fā)段上端連通，蒸發(fā)段管路長徑比為5 2000，蒸發(fā)段與坪床的傾角為10 90°，且下端封閉，使該裝置內(nèi)部形成連通且密閉的空間，對密閉空間抽取真空并充注液體工作介質(zhì)； 通過蒸發(fā)段內(nèi)的液體介質(zhì)從草坪淺層土壤中吸收低品位地?zé)崮?，汽化成為蒸汽，?jīng)過絕熱段，傳遞到冷凝段，并釋放熱量，蒸汽介質(zhì)遇冷凝結(jié)為液體并經(jīng)絕熱段重新流回蒸發(fā)段，如此反復(fù)循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒ǎ涮卣魇抢淠螌雍駷镮 20cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是絕熱段與蒸發(fā)段的垂直總長度為3 10m，其中蒸發(fā)段的垂直總長度為I 5m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段材質(zhì)是銅、鋁或者鋼，或者是塑料或PVC，或者是金屬和非金屬的拼接材質(zhì)；所述蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段材質(zhì)是光管、內(nèi)肋管、內(nèi)槽道管、內(nèi)螺紋管、外肋管、外槽道管或外螺紋管，或者是內(nèi)有吸液芯的管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述蒸發(fā)段和冷凝段是單根或多根直管、繞翅片管、螺旋管、蛇形管外加翅片或多根直管套翅片形式單一或組合使用；單管截面為圓形、橢圓形、方形或矩形；翅片形狀為圓形、方形、矩形或外螺紋繞翅形；或者是板式結(jié)構(gòu)，即在復(fù)合平板上脹出流道；或者是方形或矩形扁平容器狀結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述冷凝段上部放射狀支管是圓形、橢圓形、傘形、同心圓形、同心橢圓形、口字形、井字形、田字形、網(wǎng)格狀、山字形、蛇形、U形、V形或者W形狀的彎節(jié)，或者獨立元件，或者容器元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述蒸發(fā)段是單管、雙管或多管并行結(jié)構(gòu)，是T字形、工字形、蛇形、螺旋狀、U形、V形、W形的彎節(jié)，或者獨立元件,或者容器元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征是所述裝置內(nèi)充注的液體工作介質(zhì)是烷烴、烯烴及其鹵代物有機(jī)工質(zhì)中的一種或若干種的混合物；或者是水、氨、丙酮、甲醇、乙醇或乙二醇。
全文摘要
一種利用淺層地?zé)崮艿钠捍步ㄔ旆椒?，其特征在于在草坪坪床根際層下安裝利用淺層地?zé)崮艿牟萜罕＞G控溫裝置，該裝置安裝在草坪坪床根際層下，包括插入草坪淺層土壤中的蒸發(fā)段、在草坪根際層下鋪裝的冷凝段、絕熱段及絕熱段外的保溫層；該裝置內(nèi)部形成連通且密閉的空間，對密閉空間抽取真空并充注液體工作介質(zhì)；通過蒸發(fā)段內(nèi)的液體介質(zhì)從草坪淺層土壤中吸收低品位地?zé)崮?，汽化成為蒸汽，?jīng)過絕熱段，傳遞到冷凝段，并釋放熱量，蒸汽介質(zhì)遇冷凝結(jié)為液體并經(jīng)絕熱段重新流回蒸發(fā)段，如此反復(fù)循環(huán)。本發(fā)明有效實現(xiàn)對草坪坪床根際層的控溫，保證坪床植被的常綠，延長冬季草坪功能期。
文檔編號A01G9/20GK102630468SQ20121013373
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者周峰, 馬國遠(yuǎn) 申請人:北京工業(yè)大學(xué)