热电制冷技术驱动的营养液智能温控系统研究与应用

本文主要探讨了基于热电制冷技术的营养液温控系统的研发背景和重要性。在植物根际温度管理方面，温度对于植物的生理过程如水分代谢、矿物质吸收、植物激素分泌、生长发育和光合作用等具有显著影响。特别指出，根系对高温敏感，尤其是吸收根，因此维持适宜的根际温度对提高番茄营养液膜无土栽培的效率至关重要。Adams等研究发现，根际温度控制在12~24℃范围内，可以促进番茄植株的干质量、叶面积和果实产量的增长。 目前，国内普遍采取地下水降温、加冰、电热管加热以及增大营养液槽体积等方式来调节营养液温度。然而，这些方法存在局限性：如夏季地下水降温造成水资源浪费和环境依赖，加冰方法难以精确控制温度且可能产生环境污染；冬季电热管加热虽能满足基本需求，但长期运行可能导致加热棒结垢，影响营养液的化学成分。 因此，研究和开发一种节能、高效的营养液温度控制系统显得尤为必要。文章引入热电制冷技术，这是一种利用两种不同类型的半导体材料在温度差驱动下自发产生电能的过程。这种技术在医疗、航空航天等领域广泛应用，但在农业生物环境控制中的应用较少。作者针对番茄种植中营养液温度调节的挑战，设计并研发了一套热电制冷温控系统，旨在解决夏季降温和冬季加温的问题，通过热电偶对工作原理，实现对营养液温度的精准控制，减少资源消耗，同时避免环境影响，提高植物生长的稳定性。这套系统的应用将对农业生产环境优化和能源效率提升产生积极影响。