CN101426364A

CN101426364A - 温室、温室大棚、滤光装置、照明装置、导光装置、应用和引入装置

Info

Publication number: CN101426364A
Application number: CNA2007800145047A
Authority: CN
Inventors: J·克莱因瓦克特
Original assignee: Sunvention International GmbH
Current assignee: Sunvention International GmbH
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2009-05-06
Also published as: MX2008010658A; ES2879386T3; US20120174477A1; IL193606A0; WO2007095934A2; EP1996008A2; EA200870289A1; AU2007218443A1; EP1996008B1; ZA200807091B; US8156685B2; US20090158647A1; BRPI0708256A2; DE112007000377A5; WO2007095934A3; CA2643141A1

Abstract

本发明建议了很多用于改善温室的方面，该方面可以引起全球性的气候系统的持续改善。

Description

温室、温室大棚、滤光装置、照明装置、导光装置、应用和引入装置

技术领域

本发明涉及一种温室以及分别用于温室的大棚、滤光装置、照明装置、导光装置、材料的应用和引入装置。

背景技术

再生能源的合适利用，在世界干旱地区的植物生长以及二氧化碳排放的持续减少，越来越多地推动人类的持久利益。

由DE 199 820 11公开了一种有利的温室技术。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种改善的系统。

根据本发明的第一方面，该任务通过一种透明的温室大棚解决，该大棚具有含氟聚合物薄膜。

为了尽可能有利地建造温室，它必须具有透明的大棚，该大棚尽可能完全透过整个太阳光谱。

按照本发明人的认识，含氟聚合物薄膜对此是特别适合的，因为根据测试结果，它允许通过高达97％的整个光通量。

约1.3的低光学折射率N是特别有利的，这导致在薄膜的正面和反面上的微量反射。因此，光线的大部分被透过，即使在光线倾斜射入在大棚上的情况下。

特别在长波紫外线范围的非常高的透过是有利的。它不仅对植物有利，而且也有助于薄膜的长寿命，因为透过时高能量的紫外光不会破坏薄膜，而是只有当它被吸收时才破坏。相对长的含氟聚合物链在遭受紫外线辐射时也能保持稳定。

此外含氟聚合物薄膜在化学上尽可能惰性的并且没有软化剂。由于低的表面能量，使该表面此外可以尽可能自己清洁污物颗粒。这些污物颗粒只能在该表面上找到很小的附着力。此外，含氟聚合物薄膜是非常机械稳定的，特别是意外的裂缝不会在薄膜中进一步扩大。由于含氟聚合物薄膜的有利的机械性能，在较小的薄膜厚度下也可以制成相对大面积的大棚，如它在大的温室支撑距离的情况下一样。发明者建议介于约100μm和200μm之间的薄膜厚度。

在含氟聚合物薄膜作为温室大棚的情况下，由此整个地面阳光光谱至少尽可能完全获得并可以有针对性地进一步应用。特别可以，利用连接的滤光系统和/或通过单个光谱范围的有选择的分离，将阳光光谱作为不同应用的有效能量输入。

在DE 199 82 011可以看出一种示例的光谱范围分离。在那里菲涅耳透镜利用线形或点形的图像单轴或双轴地跟踪太阳。这些透镜只将直接的阳光集中到接收器上。该接收器例如光电、热或光化学地装备。漫射的日光相反穿过菲涅耳透镜并由此用作植物生长。

根据本发明的第二方面，提出的任务通过一种用于在具有流体滤光器的温室中过滤射入的光线的滤光装置来解决，其中该滤光装置具有在光线的路径中处于流体滤光器之前的聚光光学系统。

具有流体滤光器的温室是已知的。在以色列的模型温室中已经建成全表面的双壁温室大棚。在这个大面积的双壁大棚中被注入水作为滤光器流体。水对射入的可见的太阳光谱是高度透明的，并且配合微量的盐类，金属或其它适合的，对叶绿素的吸收光谱是互补的添加剂，从波长1.1μm起强烈吸收光线。

不过大面积的流体流通双层大棚是相对容易遭到破坏的，例如泄漏。此外，它还十分昂贵和沉重。本发明提出的第二方面在于带有聚光光学系统的流体滤光器。如果聚光光学系统在光线的路径中布置在流体滤光器之前，流体滤光器可以以小的空间尺寸制成并且仍然产生理想的过滤效果。这使得滤光装置明显更紧凑且成本更经济。

在此建议，滤光器流体被引入吸收器中，特别是管、圆柱体或球体中。这些都是内在的密封并且此外非常便宜。此外只需要少量的滤光器流体。

滤光装置优选具有高度会聚的聚光透镜。辐射到热量的转换效率随着光线的集中度上升。

优选设有用于使流体滤光器相对聚光光学系统移位的机构，特别是用于使吸收器相对焦点或者聚焦线可逆地移位的机构。

如果设有聚光光学系统，该光学系统可以，例如聚光光学系统的透镜，可选择地这样摆动，即对于一定的时间，全部光谱的全部或者可选择的部分透过到达植物。替代地或者累加地可以，吸收器从聚光光学系统的焦平面移动出去，以达到同样的效果。则例如在早上和傍晚或在阳光不强烈的冬天使光线的更高的能量透过到达植物。

由此可以，通过在光学系统和植物之间的封闭的调节回路根据植物的变动的需求来调整光线特性，即特别是根据它们的生长状态，季节和其它的生物参数。

这种变化性可以鉴于分别追求的主要效果来调节由光学系统和植物组成的系统，例如“更多的生物量，更少的技术能量”或者相反。

在具体的实施中可以在聚焦线或者说焦点中布置透明的管、球、圆柱或类似的吸收器容器用于滤光器流体。它们优选分别匹配焦点形状。

该吸收器由一种介质流过，该介质可以透过PAR光线范围。PAR光线范围构成全部光线的大约10％。其余的应该被吸收并转换成热量。结果是约90％的光线转化为有效热量，而光线的约10％直接用于植物生长。

优选滤光器流体可以透过光线的PAR光谱的至少到50％，优选至少到80％，但是吸收PAR光谱的超出部分至少50％，优选到至少80％。

由此一方面为植物提供了用于光合作用的最优的光线。另一方面多余的热量被抽取。该热量可以被储存并例如在寒冷的夜晚提供给植物作为加热热量。植物需要尽可能恒定的生长温度，优选大约20℃。

根据本发明的第三方面，提出的问题通过用于为温室过滤射入的光线的滤光装置解决，其中该滤光装置具有光谱范围反射器和次级反射器，其中该光谱范围反射器这样设计，即它将PAR光谱的范围过滤反射到次级反射器，其中其余的光线可以通过光谱范围反射器到达种植区域，并且所过滤反射的光线由次级反射器转向到种植区域。

利用这样的两级的光学系统可以反射射入光线的一部分。那些可以通过的光线达到种植区域。那些由滤光器，即由光谱范围反射器反射的光线具有更长的光路。通过这个更长的光路可以有针对性地处理这个光谱范围。只到在这种处理后，PAR光谱的这个范围才转向到种植区域。

如果该光谱范围反射器反射介于约500nm和约580nm之间的，优选至少介于约520nm和560nm之间的光谱的至少一部分，那么这种双重光学系统可以特别好的使用。

发明人发现，绿光实际上只为光合作用贡献可以忽略不计的值，尽管在PAR光谱的这个范围中包含能量的大部分。绿光处在介于约500nm和约580nm之间的范围内，特别是介于约520nm和560nm之间。

因此如果实现选择性地射出绿色范围并且接着进一步处理，植物生长可以明显促进。

光谱范围滤光器优选对直至约500nm的光线是透明的。按照发明人的认识，在这一范围内的光线对植物生长是非常有益的。这同样也适用于从约580nm起的光线。

优选滤光装置对此设计，即所过滤反射的光线经受相位移动。

如果设有相位移动过程，则可以将所过滤反射的光线移动到对植物生长有较大用途的PAR光谱的范围内。则特别建议，过滤反射的光线在相位移动过程中，典型的是荧光过程中，转换成红黄光。该光线优选在相位移动后同样提供给种植区域。

相位移动优选产生超过约600nm，特别是超过约680nm的光线。

如果射入的光线穿过聚光光学系统并且光谱范围反射器倾斜于聚光光学系统的光轴，特别是呈约40°到约50°的角度，则滤光装置具有特别的优点。

对于这种情况可以，由光谱范围反射器过滤反射的光线只是通过光谱范围反射器的倾斜位置从其余的光线路程引导出来，这样次级反射器特别可以布置在所述其余的光线路程之外。这不仅提高了在温室中单个元件布置的自由度，而且也尽可能保持主光线路程畅通，这样光线的能量可以尽可能不降低地使用。

光谱范围反射器特别可以布置在聚光光学系统和它的焦点之间。这产生了由聚光光学系统、光谱范围反射器和次级反射器组成的三重光学系统，其中在光线路程上聚光光学系统的焦点首先位于光谱范围反射器的对面，这样可以在那里布置吸收器，例如如前面在这个专利申请中所述的以在管中、圆柱中或者球中的流体滤光器的形式。

光谱范围反射器优选具有用于所过滤反射的光线的次焦点。对于光谱范围反射器的这种结构，可以利用建造非常紧凑的结构产生对所过滤反射的光线的进一步处理。次级反射器优选在它的被光谱范围反射器照射的一侧具有红色和/或黄色的涂层，特别是利用荧光染料。

那么特别在滤光装置上考虑，首先在聚光光学系统之下设有滤光器，该滤光器作为光谱范围反射器，其措施是它直到500nm是透明的，在500nm和580之间是反射的，并且超过580nm又是透明的。该光谱范围反射器可以在与光轴倾斜的情况下这样安装在聚光光学系统的焦平面之前，即它的次焦点由绿光在主光束之外构成，而其它的光线穿过滤光器落在具有滤光器流体的吸收管上。在发明者试验时已经发现，例如45°倾斜的分色滤光器是非常恰当的。

在绿光的次焦点的范围内例如可以布置水平悬挂的平板，它的下侧面现在被绿色照射，其中该平板例如利用荧光染料TeS火焰红涂装。这导致该平板将绿光转换成希望的红黄光。该红黄光接着作为朗伯光线以改善的方式发射到种植室。

在过滤反射的光线种优选布置换能器，特别是太阳能电池。

则例如可以考虑，在作为次级反射器的平板下面布置对绿光特别高效的太阳能电池或者其它对绿光合适的换能器，这样可以产生附加的电流或者其它希望的效果，例如光化学反应。

利用所述的结构可以，将对光合作用实际上无效的光谱范围在不影响其它的光谱范围的情况下有选择地过滤出来，使植物比通常条件下能够供应更多优选的光线。这导致植物产量的明显增加。

传统上已知，在透明的温室大棚中引进荧光燃料。这在以色列的试验中导致了西红柿种植的约20％增加的产量。不过此时不利的是，对植物合适的光谱范围也被减弱了。此外为了加工大棚需要相当多的昂贵的荧光染料。此外，在荧光染料由于老化失去作用时必须更换整个温室大棚，这是很昂贵的。前面所述的系统与之相反，在由于老化失去希望的作用时只必须重新涂装红黄光的小的面积。

根据本发明的第四方面，提出的任务通过，用于带有光存储流体的温室的照明装置解决。

众所周知，将荧光颗粒引进合适的流体的悬浮液中，该悬浮液可以在透明的太阳能收集器中被阳光激励，并且存储在流体中的光或者被直接引进黑暗的空间里，或者引进流体存储器中，它们在需要时可以重新引进空间中并且照亮空间。

还已知，温室晚上利用电流照明，因为试验表明，如果植物以一定的周期在晚上也得到光线，则植物生长更有效。

相反光储存流体对温室照明装置的应用则未公开。光储存流体储存由光传递的能量仅仅在对植物生长没有吸引力的光谱范围内。不过发明者已经认识到，即使是对植物生长不是非常有意义的光的储存也可以有意义地应用。

在此建议，该光储存流体是发荧光的。荧光颗粒是众所周知的。发明者的试验已经表明，荧光颗粒结合硅油和/或含氟流体是特别合适的，因为它们可以实现的部分超过20小时的发光度的半衰期。虽然它们在光线的绿光谱范围内发光，不过仍然可以成功地用于植物生长。

优选设有用于光储存流体的储存罐。光储存流体在需要时可以从该储存罐中取出，特别是在夜间。

在此建议，在种植室中设有光发射体，它可以将光储存流体发射到种植室。利用一种这样的光发射体可以将储存的光有针对性地供应给植物。

优选为该光发射体配备红黄光转换器，该转换器将由光储存流体发射的绿光产生红黄光并且该红黄光照射到植物。

已经说明，特别高效的光储存流体在光线的绿光谱范围内发光。不过如果设有红黄光转换器，可以将绿光转换为红黄光，它大大有助于植物生长。红黄光转换器可永久留在种植室。替代地可以考虑，它只在供应发光的储存流体期间布置在植物之间。

光发射体优选具有垂直的双板。双板可以成本经济地建造并且可以以它们的内侧面被供应光储存流体。此外双板可以节约空间地布置在种植行之间。

特别可以考虑一种如下的系统：设有光线滤光器，它例如设计成分色滤光器，并且将具有小于500nm波长的蓝光聚焦到透明管上。这可以如上文所述的优选通过倾斜放置的光谱范围反射器进行，该光谱范围反射器将具有低于500nm波长的蓝光过滤反射到这个管上并且优选集束到那里。在该透明的管内在合适的承载流体中布置有荧光颗粒，它从蓝光激励成绿光。该带有发绿光的荧光颗粒的流体被泵入流体存储器中。

在晚上该流体被从储存罐泵到在种植室中立在植物列之间的双板中。该流通的双板的右侧和左侧架起了利用荧光染料涂装的薄板，该荧光染料将绿光转换为红黄光并且该红黄光照射到处于它们周围的植物上。

所述的日光的直接存储相对液态光是绝对新颖的，它比迄今的在温室中通过电灯的照明明显更经济。

根据本发明的第五方面，提出的任务通过用于为温室引导射入的光线的导光装置解决，其中在光线路程中首先布置聚光光学系统，然后是散射光学系统并且接着是棱镜。

这种棱镜是众所周知的。玻璃棱镜是一种光学系统，该系统在白色日光的光线平行导入的情况下将该日光分解成彩虹光谱。本发明的想法基本上规定，这样改进这个已公开的原则，即光线在导入棱镜前首先集中并且然后平行化。这可以集中太阳光的能量并且利用空间受限的并由此成本经济的机构设有用于分解所集中的光线的棱镜。结果人们获得集中的光线，其分为光谱分量。该光线可以接着有针对性地截取并进一步处理。

该聚光光学系统优选是温室大棚的一部分。

在此建议，散射光学系统在光线路程中布置在聚光光学系统的焦点之前短距离处。该聚光光学系统将射入的太阳光集束到它的焦点中。因此光线的光路在焦点前和后附近只具有小的宽度，这样可以设有相对小的、与上述宽度相当的散射光学系统。如果散射光学系统位于焦点之前，可以节约安装空间。自然也可以将散射光学系统布置在焦点的另一边。

优选散射光学系统理想地使光线平行，其中在光线路程偏差最高10°或者最高30°的情况下也还可以存在足够的平行化。

特别可以考虑一种如下的系统：

在温室大棚中的形成点形投影的透镜借助所述的光学系统将射入的日光集中到玻璃棱镜，该棱镜将高度会聚的光线分解成彩虹光谱的带，在该带中彩色光线同样以高度会聚的形式存在。棱镜在它的输入侧需要平行的光线用于光线分解。因为聚光光学系统的集中透镜提供会聚性的光线束，该光线束必须在焦点之前或之后的附近的区域平行化。这优选利用双凹透镜实现，它的负焦距与主聚光光学系统的正焦距相当。

集中的彩虹光线可以接着用于不同的目的。例如，红色和蓝光，PAR光谱的两个范围，可以直接引导到植物上，而绿光到达集中器太阳能电池。它例如也可以转换成红黄光用于最佳的植物照明。这在前面已经说明。

因为通常在会聚的彩色光线束中的强度对植物来说太高了，可以在光线路程中首先设有流体滤光器，它产生附加的热量。

为了光线到电流的特别有效的转换，可以在相应的颜色带中放入相应的半导体，它的带间隙匹配相应的光线的颜色。

对于利用白色混合光照射，传统的太阳能电池具有互相垂直构建的用于不同的光谱范围的层。在应用此处建议的技术时，可以将不同的半导体层对于不同的光谱范围并排布置，特别是在平面内。这不仅防止了在传统的重叠布置的层中的光线损失，而且导致成本经济的结构。

建议的导光装置可以简单通过已知的光学系统的应用和有意义的组合获得光线在高度会聚的颜色的光谱范围内的分解，即主集中光学系统，例如菲涅耳透镜，用于平行化的双凹透镜以及棱镜。光学涂层或者类似的成本昂贵的装置是没有必要的。

根据本发明的第六方面，提出的任务通过含氟聚合物作为用于聚光透镜、特别是菲涅耳透镜、用于温室的聚光光学系统下面的下悬薄膜、用于热交换器和/或用于透明的隔热层的材料的应用解决。

前面借助温室大棚已经提到，在含氟聚合物作为材料的应用中有哪些优点。其特别在对温室重要的长波紫外线范围(UVA范围)的非常高的透明度，高的机械和热稳定性，化学惰性和由于小的表面张力的自清洁。

这种特性对于菲涅耳透镜或者通常对于聚光光学系统有很大意义。目前聚光透镜几乎完全由PMMA制成。不过按照发明者的试验，聚光光学系统，具体的聚光透镜，也可以由含氟聚合物薄膜生产。相对PMMA透镜，它们更加明显长时间稳定。此外，长波紫外线光可以在漫射部分中直接穿透到达植物，这对水果和蔬菜的口味，对颜色和自然消毒有巨大意义。直接的紫外线光被集束，可以通过选择性滤光器导出并且或者附加地射入种植室，或者用于特定的任务，例如饮用水消毒，特殊的光化学反应或类似。

同样的优点可以在透镜下面的下悬薄膜上实现，如它在由DE 19982 01中公开的例如在垫式温室大棚模块中一样。这些材料还可以适合用于如下面在申请中描述的热交换器。

此外，在温室中透明的隔热层经常布置在聚光透镜下面的下悬薄膜上。透明的隔热层在同时的长波紫外线透射的情况下提供了温室中的恒定的气候。这种透明的隔热层也可以使用在出气气道上。这以后将在本专利申请的范围中说明。

具有含氟聚合物薄膜遮盖物的温室关于植物生长，自然消毒和长的寿命具有突出的特性。如果含氟聚合物薄膜不仅是用于外侧的大棚，而且用于温室内部的部件，可以实现技术协同效应。这种材料也可以成本经济地在采购中获得，并且它只需为替代薄膜或替代材料提供较小的存储空间。

根据本发明的第七方面，提出的任务通过具有上风式气道的温室解决。

太阳能上风式气道可以周期性地或者持续地无需外部能量保证温室中的空气流通。传统的温室相反在应用附加的鼓风机的情况下打开温室中的通风阀门。

除了空气排出截面和空气吸入截面，温室可以使上风式气道保持密封地封闭。这可以很好地确定进口和出口，即空气吸入截面和空气排出截面，可以持久地在一定时期或者整个时间保持打开，其中它们应该利用孔眼紧密的栅网防止动物，例如利用防蝇栅网。已知例如白果蝇能够摧毁大部分的番茄作物。

在传统的温室中，利用栅网的封闭由于难于接近的、大的可移动的通风阀门而非常昂贵并且不能始终保证运行可靠。

优选设置地下通道系统用于抽取空气。通过这种系统可以在夏天预冷却空气以及在冬天预加热空气。

在此建议，为抽取的空气设置空气加湿器。这例如可以在地下通道中实现，如果存在这种通道的话。优选将水雾喷到抽取的空气中。蒸发的水可以产生温室的绝热冷却。

优选在上风式气道中在上部或下部设有水-空气-热交换器。

在传统的温室中，用于绝热冷却的水会损失掉。这对热带地区的温室是重大的后勤和经济问题之一。利用水-空气-热交换器，特别是利用逆流热交换器可以防止该问题。该热交换器是在温室内部的空气和在上风式气道中通过太阳能加热上升的空气柱之间的连接件。上升的空气柱产生负压，该负压将潮湿的温室内部的空气通过逆流热交换器的空气通道抽出。

如果水-空气-热交换器具有水回流装置，至少可以很大程度上阻止水通过上风式气道离开温室。则可以在一种特别简单的实施方案中将热交换器相对水平线倾斜布置，而水在逆流通道中循环，其温度低于潮湿的空气的温度。这导致空气中的水分冷凝并且可以在逆流热交换器的下端回收。

在此过程中，热能自动从空中进入水中并且由此可以用于其它方面。所述的逆流热交换器由此是组合的水-热-回收器。

原则上温室的绝热冷却也可以通过盐水或者工业用水蒸发实现。在这种情况下逆流热交换器满足获得淡水的附加功能。

前面的系统的动态推动的部分是在气道中的上升的热空气柱。为了优化此效应，建议将上风式气道具有变暗部，特别是在一部分，并且优选通过隔热层遮盖。特别建议，气道的阳光照射的半侧设置成黑色并且端面设有透明的隔热层。

处于阴影中的半侧优选具有明亮的颜色或者镜面，特别是在一部分，并且优选通过隔热层遮盖。明亮的或者镜面的实施方案产生小的热辐射。

在此建议，在温室的抽吸通道中设有空气质量流量的调节装置。以这种方式，在上风式气道中的热空气柱可以没有任何干扰地永久保持其升力。

上风式气道无需化石或电辅助能源地完成所述的功能，并且特别是结合水-热-回收器特别有利地应用。

为了冷却逆流热交换器中的水，特别两种不同的方法是特别有利的：

首先可以考虑，围绕温室的表面的部分区域白天借助于可翻转的镜面叶片(或者可卷起的镜面薄膜或类似物)防止太阳光。这样可以防止处于其下面的地面或沙子由于照射而被加热。

晚上反射器被移开，这样地面的热量辐射到寒冷的夜空。这按照发明者的试验首先在具有晴朗的夜空的干旱和半干旱的地区作用特别好。在原型中，发明者可以发出直到约100瓦/平方米的辐射功率。

水通流的管的地下散热器可以以这种方式导致追求的逆流热交换器中的温度低于露点的下降。

替代地可以考虑，将水管散热器引到地下达到一定的深度并且在那里水被冷却到所需要的温度。

不过按照目前发明者的评价，首先提出的替代方案是优选的，因为在夜间一般有足够的低温可凭借。

根据本发明的第八方面，提出的任务通过设有热转移装置的温室解决，其将热量从光电池输送到地热加热系统和/或流体储存加热系统中。

温室与地热结合的原理是已知的。除了地热也可以使用大的，隔热好的水存储器，最好是所谓的热湖，其中正对太阳的表面附加地主动获得太阳热量。

本发明这里建议的方面涉及这种认识，即温室的余热(即特别是光电池的冷却水)需要降热，即水存储器或更凉的地面层，其由此被热加载并且由此主动有利于热存储器的加热。

根据本发明的第九方面，提出的任务通过用于向温室中引入二氧化碳的引入装置解决，其中设有用于从碳酸钙获得二氧化碳的机构。

二氧化碳也被供应给传统的温室，以产生提高的植物生长。二氧化碳部分取自气瓶和部分取自电厂或发动机的废气并且从那里引入温室中。

不过这种方法是非常复杂和昂贵的。发明者认识到，碳酸钙相反可以更容易提供并存储，而且碳酸钙容易释放它的二氧化碳。这些二氧化碳可用于激励植物生长。

优选用于获得二氧化碳的机构具有聚焦光学系统用于燃烧碳酸钙。碳酸钙的燃烧是所谓的石灰循环的一部分。碳酸钙例如可以借助输送带运到聚焦镜的焦点中。在这里太阳能例如可以集中到振动床上的空腔接收器中，并且在合适的结构和足够的太阳照射下将碳酸钙加热到石灰燃烧。这时在释放二氧化碳的情况下产生生石灰(CaO)。

在燃烧时释放的二氧化碳被吹到温室中，在那里它激励植物更多生长。

优选设有循环输送装置，它将生石灰输送到外部空气用于在那里抽取自由的二氧化碳。如果生石灰暴露在自由的大气中，它造成大气的二氧化碳含量的降低。

此外生石灰再次转化成碳酸钙，这样可以重新开始材料循环。

也可以考虑设有循环输送装置，它将燃烧的石灰输送给熄灭器并且接着进一步输送到外部空气用于在那里获取自由的二氧化碳。如果燃烧的石灰用水熄灭，则在强烈的放热反应中构成碳酸氢钙。熄灭的石灰接着再次吸收大气中的二氧化碳并且由此又成为碳酸钙，这样以这种方式可以重新开始材料循环。

优选将在石灰熄灭时过剩的热量供应给热动力机器。总之都要在熄灭时产生的热量可以以这种方式用于机器的工作，例如利用外部热交换器，而不会造成热存储器的负担。

利用建议的方法，二氧化碳借助太阳能通过石灰循环从大气中获取并且纳入生物量。此外产生有用过程热量。

根据本发明的第九方面，提出的任务通过在温室中生长的植物的组成部分作为结构元件中的添加物的应用来解决。

特别考虑在从大气中获取二氧化碳的情况下栽培的植物。

如果如上面所述的，从大气获取自由的二氧化碳并纳入生物量，则二氧化碳的固定的时间持续取决于生物量使用的类型。如果生物量被消耗，即例如蔬菜或水果被吃掉，则二氧化碳通过人或动物的消化过程完全返回到大气中。因此对于二氧化碳中而言整个过程是性的。

不过如果生物量能够至少部分持久结合二氧化碳是有利的。这可以通过生物量的有针对性的应用获得。则人们可以将合适的植物材料，主要是植物纤维，例如纳入长寿命的建筑材料或结构材料中。首先可以考虑植物纤维增强的粘土砖或者植物纤维增强的轻质结构材料用于汽车/飞机等。

温室效应可以以这种方式持久地减少。目前公众大多讨论将来自发电厂或交通的二氧化碳储存在地下洞穴或者海洋中。本发明提出的方面相反介绍了一种主动的方法，即获取大气的二氧化碳并且有意义地使用，其中它此外可以纯太阳能驱动地进行，即没有任何排放。

提出的发明总体有助于用于减速或防止全球开始的气候变化的实质的效果。

附图说明

本发明下面结合附图详细说明，那里示出：

图1同时示出了地面太阳光谱和光合作用有效辐射(PAR)，

图2示意示出了一种绿光滤光器，

图3在线图中示出了图2的绿光滤光器的反射特性，

图4在线图中示出了火焰红的反射特性，

图5示意示出了在温室中的一种光存储系统，

图6示意示出了一种带有通风气道的温室，

图7示意示出了一种带有主动冷却地块的冷降温，

图8示意示出了图7的主动冷却地块在晚上的热辐射，

图9示意示出了一种热湖，以及

图10示意示出了用于温室的石灰循环。

具体实施方式

在图1中线图1在它的横坐标2上示出了以nm表示的光的波长。在纵坐标3上提供了相应的波长的强度。

第一曲线4借助实测数据描述了地面太阳光谱。第二曲线5示出了光合作用有效辐射PAR。

同时太阳光谱被划分成A，B，C，D和E的段。在范围A中的是紫外线A射线。该射线对植物的生长没有影响，但是负责更鲜艳的颜色，更强烈的香味以及自然消毒。

在光谱范围B和D中是对植物的光合作用最有效的光谱部分。

在范围C和E中的射线仅仅对光合作用作出小的贡献。

在图2中的温室(未完全示出)中的设备6利用这样事实，即阳光只有部分可以有意义地用于植物生长。

房屋大棚7由模块化互相安装起来的聚光透镜8(示例示出)组成，这样使直接的太阳光线集束地引入了温室。在会聚性的光线束9(示例示出)的光束路径中，在与用作为聚光透镜的房屋大棚7的光轴10成约45°的角度下布置有流体滤光器11。在光线束9的光线到达它的焦点12之前通过该流体滤光器。流体滤光器11的大小准确地这样确定，即边缘区域13，14中的光线也落在流体滤光器11上。

流体滤光器11在约400nm和约500nm之间的范围内几乎是透明的，如它在超过约570nm的范围内一样。只有在约500nm到570nm之间的的光谱范围内流体滤光器11几乎完全反射。图3中的测量曲线15非常明显地示出了这点。图3中的线图16以在纵坐标17上的百分点关于横坐标18上的光线的波长示出了光线的反射。

流体滤光器11由此用作为绿光反射器。

被反射的绿光由于光线束9在流体滤光器11和它的平的表面19之前的会聚性而从流体滤光器11反射到次焦点20。由此产生了绿光束21(示例示出)。

绿光束21在射入的太阳光的光线束9的外部具有它的次焦点20。由此可以，在达到次焦点之前，但是在光线束9的外部，布置次级反射器22。次级反射器22是大约平行于温室大棚7悬挂的板，它的尺寸又适应此处的绿光束21的宽度。该反射器利用火焰红在底面涂装。

火焰红的反射特性在图4中的线图24中借助在纵坐标25上的相对荧光强度(无量纲)关于在横坐标26上的以nm标出的光线波长来描绘。荧光发射光谱特别在510nm的波长27激发。顶点在约590nm的波长处找到。荧光激发谱20在纵坐标25上大于处于70的强度。

通过流体滤光器11和次级反射器22的以火焰红涂装的板的反射特性，散射光30(示例示出)以红黄光的形式发射到种植室31中。

由此不仅日光的弥漫光线(因为该光线在温室大棚7上不会聚焦到焦点12)进入种植室31，而且通过流体滤光器11的那个光谱，以及附加的从次级反射器来的红黄导过的光线30也进入种植室31。

在图5中的温室40中，上文所述的原理被进一步在光线导入装置41中使用。在由模块化的光学元件组成的温室大棚42的下面设有分色滤光器45，并且在该温室大棚42中有光学系统可以跟踪阳光的焦点43，或者该温室大棚这样调整，使其将射入的直接太阳光持久的导入到朝向焦点43的光线束44中。该分色滤光器45处在光线束44的光路中并且还在焦点43之前。在焦点43中布置有吸收管46，它将太阳光的期望部分引入在种植室48中的散射光线47中。

分色滤光器45将蓝光49过滤反射到透明的管50上，该管将发荧光的，绿色发光的颜料51(示例示出)导入管53中的输送流体52中。管53通向存储罐54，该罐因此能够在一天期间或者说一般在阳光照射的时间间隔期间存储强烈发绿光的光。

在任意时间，特别是在夜间期间，可以通过泵55将发绿光的光输入发光回路56。该发光回路56此外将该发绿光的流体引导通过三个双板57，该双板立在种植室48中并且作为纵向延伸的，平的物体将不同的种植行58，59互相分开。

在每个连接在回路56上的双板体57和种植行58，59之间布置有荧光板60，61，62，63，这样种植行58，59不直接被发绿光的荧光达到，而是被红-黄光源64(示例示出)达到。这在夜间期间也提高了植物生长。

在图6中的温室70中使用了气道71用于空气流通72(示意标明)。

在具有介于120μm和140μm之间的厚度的外侧的含氟聚合物大棚73的下面布置有太阳透镜74(示例示出)。该透镜将直射的光线集中到光电的和/或热的接收器75(示例示出)上。

通过热水管76利用泵77将冷水从热的接收器75泵到地热交换器78。

这一切仍然发生在具有小于50μm厚度的内侧的含氟聚合物大棚79之上。

地热交换器78处于大型地热存储器80中。它典型地设计成用于夏季-冬季-工作，即它将夏季的阳光用于冬季加热。

为了给温室70的其中布置有植物82(示例示出)的内部空间81供应空气流72，对流的空气气道71在它的朝向太阳的一侧被涂黑并且在它的背离中午状态的太阳的一侧做成镜面的。同时在气道71的外侧安装有隔热层83，84。所有这些导致在气道71的内部空间85中的空气的最大加热。

因此在气道71中产生持久的朝上的空气抽吸，它在流动阻力上只克服用于防止有害昆虫的细网86。

垂直向上上升的空气抽吸用于产生温室70的内部空间81中的负压，这样那里的空气87被抽出，并且从而外部空气88通过空气入口89被抽吸进入平的地下通道90，并且通过该地下通道进入内部空间81。

平的地下通道90具有例如地表91下面2米到4米的深度并且具有大面积的充水表面92，这样空气在它的进入到温室70的内部空间82的流动路径72上被湿润并且能够产生蒸发冷却。

为了控制气流72，在空气入口89上设有盖93，该入口此外只设有昆虫防护格栅。

在气流72从温室70的内部空间81进入气道71流出时，在气流72的路径中安装有水-热-换热器94。该水-热-换热器通过冷水供应装置95利用从地热交换器87来的冷水来冷却，这样在换热器94中将湿度从内部空间空气87中分离出来。换热器94被倾斜地安装，这样溢流水被引导到集水器96。从集水器96布置有用于冷凝水的回流管97，它一直通道在平的地下通道90中的水表面92。以这种方式，冷却水不会随着流出的气流72流失掉温室70的整个系统。

在热水管76上，在光电电池75和地热交换器78之间连接有热水取出管98。这可以典型地应用于，例如将约30℃的热水引出作为植物82下面的地面加热，以便使种植地面在冬天也加热到例如约20℃。

在外侧的含氟聚合物大棚73和内侧的含氟聚合物大棚79之间优选设有中间空间的主动通风和加热。这可防止低于露点带有水滴凝结，该水滴凝结对大棚的光学透明度和植物生长有负面影响。

在图7和8中主动冷却的地块100在阳光照射期间(参见图7)利用反射的遮盖物101(示例示出)遮盖。该遮盖物这样调整，使阳光102(示例示出)被反射到处于地面上方的焦点103。在那里可以设置具有太阳能收集器的管104，以利用反射的能量。

除了遮盖物101还布置有温室105。该温室通过导热管106与地块100连接并且通向地面中的循环管路(未示出)中，该循环管路分布在遮盖物101下面。该管路接着回到温室105的下面并且在那里通过流入管107回到温室105的内部。

在夜晚期间(参见图8)，遮盖物101可以打开，例如调整成垂直的。经过一天由温室105加热的地块100可以将它的热量现在通过热辐射109发散到晴朗的夜空108中，其刚好在干燥的地区相对冷。

图9中的热湖110四周设有例如由发泡的玻璃制成的隔热层111。在浮在上面的隔热层112上放有水袋113。该水袋利用透明的隔热层114覆盖。

热湖110中的水和处于浮在上面的隔热层112上的水袋113之间设有泵115，该泵可以任意控制。

在图10中的石灰循环系统通过输送带116将碳酸钙(CaCO₃)运输到盒形的空腔接收器117中，该接收器布置在定焦镜118的焦点上并且布置在垂直于输送带运行方向119摇动的吸收器-摇动盒120上。

在空腔接收器117中碳酸钙被加热到它燃烧。可以达到超过1000℃的温度。在此期间碳酸钙被摇动，以使它的填料松散并且实现涡流层热传递。

在燃烧期间，二氧化碳(CO₂)从碳酸钙中分离出来。该二氧化碳通过吸气风扇121从上述过程抽走并且引导通过热交换器122，以能够必要时获取热量。必要时冷却的二氧化碳流然后被引导进入温室123用于增加植物的生长。

燃烧过的石灰124通过输送带116转到输送方向119，由此它达到自由空间并且在那里从大气获取二氧化碳。它可以接着重新被输入循环中并且为此作为碳酸钙重新被输送到空腔接收器117中。

Claims

1.透明的温室大棚，其特征在于，它具有含氟聚合物薄膜。

2.根据权利要求1所述的温室大棚，其特征在于，所述含氟聚合物薄膜具有介于约100μm和约200μm之间的薄膜厚度。

3.用于为具有流体滤光器的温室过滤射入的光线的滤光装置，特别是根据前述权利要求中任一项所述，其特征在于，所述滤光装置具有在光线的路径中处于流体滤光器之前的聚光光学系统。

4.根据权利要求3所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光器流体被引入吸收器中，特别是被引入管、圆柱体或球体中。

5.根据权利要求3或4所述的滤光装置，其特征在于，它具有高度会聚的聚光透镜。

6.根据权利要求3至5中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，设有用于使流体滤光器相对聚光光学系统移位的机构，特别是用于使吸收器相对于焦点可逆地移位。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光器流体可以让光线的PAR光谱的至少50％通过，但是吸收PAR光谱的超出部分至少50％。

8.用于为具有流体滤光器的温室，特别是为根据前述权利要求中任一项所述的温室过滤射入的光线的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置具有光谱范围反射器和次级反射器，其中该光谱范围反射器这样设计，即它将PAR光谱的范围过滤反射到次级反射器，其中其余的光线可以通过光谱范围反射器到达种植区域，并且所过滤反射的光线由次级反射器转向到种植区域。

9.根据权利要求8所述的滤光装置，其特征在于，所述光谱范围反射器将光谱的至少一部分反射，其介于约500nm和约580nm之间，优选至少介于约520nm和560nm之间的。

10.根据权利要求8或9所述的滤光装置，其特征在于，所述光谱范围滤光器对直至约500nm的光线是透明的。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，所述光谱范围滤光器对从约580nm起的光线是透明的。

12.根据权利要求8至11中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，所过滤反射的光线经受相位移动。

13.根据权利要求12所述的滤光装置，其特征在于，所述相位移动产生超过约600nm，优选超过约680nm的光线。

14.根据权利要求8至13中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，所述射入的光线穿过聚光光学系统，并且光谱范围反射器倾斜于聚光光学系统的光轴，特别是呈约40°到约50°的角度。

15.根据权利要求14所述的滤光装置，其特征在于，所述光谱范围反射器布置在聚光光学系统和它的焦点之间。

16.根据权利要求8至15中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，所述光谱范围反射器具有用于所过滤反射的光线的次焦点。

17.根据权利要求8至16中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，所述通过光谱范围反射器的光线被集中到吸收器上。

18.根据权利要求8至17中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，所述次级反射器在它的被光谱范围反射器照射的一侧具有红色和/或黄色的涂层，特别是利用荧光染料。

19.根据权利要求8至18中任意一项所述的滤光装置，其特征在于，在所述过滤反射的光线中布置换能器，特别是太阳能电池。

20.用于温室、特别是用于具有根据前述权利要求中任一项所述的大棚和/或装置的温室的照明装置，其特征在于光存储流体。

21.根据权利要求20所述的照明装置，其特征在于，所述光存储流体是发荧光的。

22.根据权利要求20或21所述的照明装置，其特征在于，设有用于光储存流体的储存罐。

23.根据权利要求20至22中任意一项所述的照明装置，其特征在于，所述光储存流体可以在种植室中供应到光发射体中。

24.根据权利要求23所述的照明装置，其特征在于，为所述光发射体配备红黄光转换器，该红黄光转换器从由光储存流体发射出的绿光产生红黄光，并且该红黄光照射到植物。

25.根据权利要求23或24所述的照明装置，其特征在于，所述光发射体具有垂直的双板。

26.根据权利要求20至25中任意一项所述的照明装置，其特征在于，设有光线滤光器，它将蓝光引导到光储存流体。

27.用于为温室引导射入的光线的导光装置，特别是结合根据前述权利要求中任一项所述的大棚、滤光装置和/或照明装置，其特征在于，在光线路程中首先布置聚光光学系统，然后是散射光学系统并接着是棱镜。

28.根据权利要求27所述的导光装置，其特征在于，所述聚光光学系统是温室大棚的一部分。

29.根据权利要求27或28所述的导光装置，其特征在于，所述散射光学系统在光线路程中布置在聚光光学系统的焦点之前短距离处。

30.根据权利要求27至29中任意一项所述的导光装置，其特征在于，所述散射光学系统使光线平行，优选具有最高10°的光线路程偏差。

31.根据权利要求27至30中任意一项所述的导光装置，其特征在于，在会聚的彩色光线带的辐射范围内设有流体滤光器。

32.根据权利要求27至31中任意一项所述的导光装置，其特征在于，将不同的半导体太阳能电池布置在不同的彩色光线带中，特别是在平面布置。

33.含氟聚合物作为用于聚光透镜的材料的应用，特别是作为用于菲涅耳透镜、用于温室的聚光光学系统下面的下悬薄膜、用于热交换器和/或用于透明的隔热层的材料的应用。

34.温室，特别是具有根据前述权利要求中任一项所述的大棚，滤光装置、照明装置和/或导光装置的温室，其特征在于上风式气道。

35.根据权利要求34所述的温室，其特征在于，所述上风式气道具有的空气排出截面，它利用孔眼紧密的栅网防止动物。

36.根据权利要求34或35所述的温室，其特征在于，所述空气吸入截面持久打开，并且利用孔眼紧密的栅网防止动物。

37.根据权利要求34至36中任意一项所述的温室，其特征在于，设置地下通道系统用于抽吸空气。

38.根据权利要求34至37中任意一项所述的温室，其特征在于，为抽吸的空气设置空气加湿器。

39.根据权利要求34至38中任意一项所述的温室，其特征在于，在所述上风式气道之上或之内设有水-空气-热交换器。

40.根据权利要求39所述的温室，其特征在于，所述水-空气-热交换器具有水回流装置。

41.根据权利要求34至40中任意一项所述的温室，其特征在于，所述上风式气道具有变暗部，特别是在一部分，并且优选通过隔热层遮盖。

42.根据权利要求34至41中任意一项所述的温室，其特征在于，所述上风式气道具有明亮颜色部或者镜面部，特别是在一部分，并且优选通过隔热层遮盖。

43.根据权利要求34至42中任意一项所述的温室，其特征在于，在抽吸通道中设有用于空气质量流量的调节装置。

44.温室，尤其根据权利要求34至43中任意一项所述的和/或具有根据前述权利要求中任一项所述的大棚、滤光装置、照明装置和/或导光装置的温室，其特征在于，设有热转移装置，该热转移装置将热量从光电集中电池转移到地热加热系统和/或流体储存加热系统中。

45.用于向温室、特别是具有根据前述权利要求中任一项所述的大棚、滤光装置、照明装置和/或导光装置的温室中引入二氧化碳(CO₂)的引入装置，其特征在于，设有用于从碳酸钙获得二氧化碳的机构。

46.根据权利要求45所述的引入装置，其特征在于，所述用于获得二氧化碳的装置具有用于燃烧碳酸钙的聚焦光学系统。

47.根据权利要求45或46所述的引入装置，其特征在于，它将在燃烧时释放的二氧化碳供应到种植室中。

48.根据权利要求45至47中任意一项所述的引入装置，其特征在于，设有循环输送装置，它将燃烧过的石灰输送到外部空气，用于在那里获取自由的二氧化碳。

49.根据权利要求45至48中任意一项所述的引入装置，其特征在于，设有循环输送，它将燃烧过的石灰输送给熄灭器，并且接着进一步输送到外部空气，用于在那里获取自由的二氧化碳。

50.根据权利要求45至49中任意一项所述的引入装置，其特征在于，将在石灰熄灭时产生的热量供应给热动力机器。

51.将在温室中生长的植物的组成部分作为结构元件中的添加物的应用。

52.根据权利要求51所述的应用，其特征在于，所述植物在从大气中获取二氧化碳的情况下栽培，特别是在具有根据前述权利要求中任一项所述的大棚、滤光装置、照明装置、导光装置和/或引入装置的温室中。