CN102210245A

CN102210245A - 结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂

Info

Publication number: CN102210245A
Application number: CN2010101564342A
Authority: CN
Inventors: 方炜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明涉及一种结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，结合碳源设施的复合式植物工厂包括：单个或多个植物栽培厂，其包含壳体，该壳体界定出大致密闭的空间，多株植物种植于此空间中；及单个或多个碳源设施，其收容有能释放二氧化碳的有机体。将自有机体所释放的二氧化碳导引至植物栽培厂，以利植物的生长。若对碳源设施中的有机体供应氧气是有利的，则可将植物栽培厂的植物所释放的氧气导引至该碳源设施。针对有低温需求的碳源设施，也可与植物栽培厂共用一套冷冻空调系统，以降低设置成本。通过交换植物栽培厂内所释放的氧气与碳源设施释放的二氧化碳，减少对植物额外供应二氧化碳的成本，且可达到节能、环保及促进产量的最大经济效益。

Description

结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂

技术领域

本发明涉及一种结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，特别是涉及一种结合现有的免费碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂。

背景技术

日本特开2001-352838号专利公开一种使用人造光源的植物栽培装置。

日本特开2008-245554号专利公开一种立体多段式植物栽培装置。

日本特开2008-201649号专利公开一种植物育成用二氧化碳供给装置，其是以燃烧天然气或燃油的内燃机或燃烧器产生的废气作为二氧化碳源。

本领域技术人员可以理解的是，适当地将二氧化碳引入植物栽培装置，可促进植物的生长。通常以储存有液态二氧化碳的钢瓶或燃烧天然气或燃油所排放的排气作为二氧化碳来源。然而，储存有液态二氧化碳的钢瓶的使用会造成成本的增加，而燃烧天然气或燃油会产生热量，会增加空调系统的负荷，也同样会提高成本。

另一方面，现有的办公或工作空间及许多农业设施均会排放二氧化碳，此类的农业设施例如农产品储藏库、农产品冷藏库、菇类栽培场、孵蛋设备、堆肥厂及动物养殖场等。这些农业设施所释放的二氧化碳通常都是当作废气被排放至大气环境。

发明人想到，上述可作为碳源设施的办公或工作空间及农业设施，将二氧化碳对外排放不仅是一种浪费，同时也会造成环境的污染。植物栽培厂内植物在吸收二氧化碳进行光合作用的生化过程中，会释放出氧气。故而，在理想的情况下将彼此整合互取所需，把植物栽培厂内多余的氧气与碳源设施内多余的二氧化碳交换，互蒙其利，于是提供本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，由收容于碳源设施中的有机体释放二氧化碳，并将二氧化碳供应给植物栽培厂内的植物，以促进植物的生长。

为达成上述目的及其他目的，根据本发明的结合碳源与/或氮源的复合式植物工厂包含：植物栽培厂，其包含壳体，该壳体界定出大致密闭的空间，多株植物种植于此空间中；及碳源设施与氮源设施的其中一者或两者，该碳源设施收容有能释放二氧化碳的有机体，该氮源设施收容能释放氮化物或释放二氧化碳及氮化物的有机体，将自有机体所释放的二氧化碳与/或氮化物导引至该植物栽培厂，以利植物的生长。

若对该碳源设施中的有机体供应氧气是有利的，则可将该植物栽培厂的植物所释放的氧气导引至该碳源设施。

或者，亦可将该植物栽培厂的植物所释放的氧气导引至建筑物中的办公空间或工作空间中，以保持空气新鲜。

根据本发明，该碳源设施可由建筑物办公空间或工作空间、农产品储藏库、农产品冷藏库、菇类栽培场、堆肥场、孵蛋设备、密闭式动物养殖场及半密闭式动物养殖场中的至少一者所组成。

根据本发明，该氮源设施可由室内水产养殖厂所组成。

根据本发明，若该碳源设施或该氮源设施有低温需求，则该植物栽培厂与该碳源设施或该氮源设施可以共用一套冷冻空调系统。如此，可避免重复投资，能大幅降低设置的成本及节约能源。

附图说明

图1为根据本发明结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂的示意图；

图2为显示根据本发明结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂的另一实施例的示意图；及

图3显示可作为植物栽培厂的范例之一。

【主要元件符号说明】

1 植物栽培厂

10 侧壁

10a 顶壁

15 入口

17 出口

20 培养液供应装置

30 人造光源

40 植物栽培载体

50 升降设备

60 输送装置

90 太阳能面板

91 风力发电机

具体实施方式

以下将配合实施例对本发明技术特点作进一步地说明，该实施例仅为较佳代表的范例并非用来限定本发明的实施范围，谨通过参考附图结合下列详细说明而达到最好的理解。

图1显示根据本发明的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂的示意图。

首先，请参考图1，根据本发明结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂包括：植物栽培厂；作为碳源设施的办公或工作空间、农产品冷藏库、菇类栽培场、动物养殖场及堆肥场等。

此类的碳源设施收容有可释放二氧化碳的有机体，例如位于办公或工作空间内的人类、收成的农产品、生长中的菇类及动物、孵化中的蛋、堆肥化的有机废弃物等。

农产品冷藏库通常设置于农产品运销或加工场，以便暂时或长期集中存放收成的农产品，例如花卉、蔬菜及水果等。即使在采收后，这些农产品仍会在存放过程中释放出二氧化碳。将二氧化碳供应至植物栽培厂有利于植物的生长。

栽培中的菇类及养殖中的动物在生长过程中也会释放出二氧化碳，所以亦可使用菇类栽培场及动物养殖场作为碳源设施。动物养殖场可进一步包含孵蛋设备，收容待孵化的蛋。蛋在孵化过程中同样会释放出二氧化碳，故亦可使用孵蛋设备作为碳源设施。

在堆肥场中，有机废弃物因为细菌、真菌、放线菌等微生物的作用被转化为腐植质。此过程称为“堆肥化”。堆肥化过程会产生二氧化碳，故堆肥场可作为碳源设施而使用。

复合式植物工厂又包含连通植物栽培厂与每一个碳源设施的空气通道以及设置于空气通道的气泵。气泵用于将碳源设施中的空气送往植物栽培厂。可于植物栽培厂与每一个碳源设施之间设置另一空气通道及气泵，以便达成双向的气体交换。

较佳地，气泵是经由一定时器控制，以在预定的时段换气。或者，气泵亦可根据检测器的检测结果操作。例如，在碳源设施内设置二氧化碳检测器，若二氧化碳检测器检测出碳源设施的二氧化碳浓度超过预定值，则启动气泵。也可将二氧化碳检测器设置于植物栽培厂中，若植物栽培厂中的二氧化碳浓度低于预设值，则启动气泵。冷藏库或低温菇类栽培场均需要维持低于植物栽培厂所需的温度，称之为低温碳源设施。将低温碳源设施中含有二氧化碳的气体经由空气通道及气泵排放至植物栽培厂是有利的，因为不仅可供应植物生长所需二氧化碳，且可降低植物栽培厂的空调负荷。

另一更大的优点在于，植物栽培厂及低温碳源设施两者可以共用一套冷冻空调系统。可采用具有第一级热交换器及第二级热交换器的冷冻空调系统。第一级热交换器系设置于低温碳源设施，而第二级热交换器系设置于植物栽培厂，或反之亦然。由冷冻空调系统冷却的工作流体，例如水、卤水或冷媒，依序流经第一级热交换器及第二级热交换器，以便冷却低温碳源设施与植物栽培厂。如此，能避免重复投资，可大幅降低设置的成本及节省能源。

必要时，可于空气通道中设置空气处理单元，例如空气滤网、杀菌消毒装置及脱臭装置等，目的在于去除氨气、乙烯、臭味、微生物、孢子等生物气胶与粉尘微粒，避免植物栽培厂受污染。

图2为显示根据本发明结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂的另一实施例的示意图。复合式植物工厂包含植物栽培厂及作为氮源设施的室内水产养殖厂。

室内水产养殖厂设有养殖槽，用于养殖鱼、虾或贝类等水产生物。养殖槽中的水含有水产生物的排泄物，而排泄物通常包含可作为氮肥的氮化物。

复合式植物工厂亦包含连通植物栽培厂与氮源设施的管路以及设置于管路上的液泵。可将高含氮量养殖废水通过管路供应至植物栽培厂中的养液槽，以便对植物补充氮肥。经由植物的吸收养殖废水的含氮量会降低。必要时，可进一步将利用过的养殖废水(即低含氮量再生水)通过另外的管路供应至室内水产养殖厂的养殖槽。

可于管路上设置水处理单元，以便在将来自室内水产养殖厂的高含氮量养殖废水供应至植物栽培厂前，进行过滤、消毒杀菌。

同样地，植物栽培厂及室内水产养殖厂可共用一套空调系统/冰水系统。设置方式可参照前述实施例。

在本例中，室内水产养殖厂不仅可作为氮源设施。因为水产生物亦会排放二氧化碳，所以室内水产养殖厂也可作为碳源设施。

复合式植物工厂进一步包含连通植物栽培厂与室内养殖厂的空气通道以及设置于空气通道的气泵。气泵用于将室内养殖厂中含高浓度二氧化碳的空气送往植物栽培厂。可于植物栽培厂与室内养殖厂之间设置另一空气通道及气泵，以便将植物栽培厂中含高浓度氧气的空气送往室内水产养殖厂。较佳地，在空气通道中设置空气处理单元，例如空气滤网、杀菌消毒装置及脱臭装置，避免植物栽培厂受污染。

以下将进一步说明植物栽培厂。

请参照图3，图3显示根据本发明的植物栽培厂的范例之一。

植物栽培厂1包含由侧壁10及顶壁10a所构成的壳体。此壳体界定出大致密闭的空间，其具有入口15及出口17。在此空间设置多层的输送装置60，多个植物栽培载体40通过输送装置60自入口侧朝出口侧移送。壳体可包含透光部，使得阳光可照射在植物栽培厂中的部分植物。

事先将植物种苗种植于植物栽培载体40上，植物栽培载体40内部可装填种苗生长所需的培养液。种植有种苗的植物栽培载体40经由入口15送入植物栽培厂1，接着通过升降设备50分配至各层的输送装置60。输送装置60将植物栽培载体40朝出口侧移送。

移送的速度可依植物的生长速率而调节，使得植物栽培载体40从入口侧移送至出口侧正好历经植物生长至可供采收的生长期间。换言之，当植物栽培载体40被移送至出口侧时，其上的植物大致已经生长至可以采收的程度。较佳地，在每一层设置由冷阴极管、萤光灯或发光二极体所组成的人造光源30及培养液供应装置20。可于植物栽培厂1的顶壁10a设置太阳能面板90及风力发电机91等发电设备，以便对植物栽培厂中的人造光源、输送装置、升降设备或冷冻空调系统等供电。植物栽培厂所需二氧化碳由上述各种碳源设施提供，无需另外购买储存液态二氧化碳的钢瓶。

虽然上述实施例中，植物栽培厂同时与氮源设施与多个碳源设施结合，但不限于此。植物栽培厂得与上述氮源设施与多个碳源设施的其中一者结合。

应了解的是，植物栽培厂的形式不局限于上述实施例。植物栽培厂可采用立体化的栽培方式或平面化的栽培。在土地取得成本较昂贵的地方，采用立体化的栽培方式会有利的。输送装置等自动化设备并非必要且能以人力取代。植物能以水耕、土耕或其他适合的方式栽种。

以上，仅为本发明代表说明的较佳实施例，并不局限本发明的实施范围，即不偏离本发明申请专利范围所作的对等方式与修改方式，仍应属于本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其包括：植物栽培厂，其包含壳体，该壳体界定出一大致密闭的空间，多株植物种植于此空间中；及碳源设施与氮源设施的其中一者或两者，该碳源设施收容有能释放二氧化碳的有机体，该氮源设施收容有能释放氮化物的有机体；

该复合式植物工厂具有一个或多个连通该植物栽培厂与该碳源设施的空气通道，且具有一个或多个连通该植物栽培厂与该氮源设施的管路。

2.根据权利要求1所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其中该碳源设施是由办公或工作空间、农产品储藏库、农产品冷藏库、菇类栽培场、堆肥场、孵蛋设备、密闭式动物养殖场及半密闭式动物养殖场中的至少一者所组成。

3.根据权利要求1所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其进一步包含一个或多个气泵，分别设置于该一个或多个空气通道，用于使空气由该碳源设施流向该植物栽培厂。

4.根据权利要求3所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其进一步包括一检测器，用以检测该碳源设施中空气的二氧化碳含量，若检测的二氧化碳含量超过预定值，启动该气泵。

5.根据权利要求1所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其中该氮源是由室内水产养殖厂所组成。

6.根据权利要求5所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其进一步包含一个或多个液泵，分别设置于该一个或多个管路，用于将该氮源设施的高含氮量养殖废水供应至该植物栽培厂。

7.根据权利要求5所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其中该室内水产养殖厂同时作为氮源设施与碳源设施。

8.根据权利要求1至7中任一所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其中所述植物是以立体化的方式或平面的方式栽培。

9.根据权利要求1至7中任一所述的结合碳源与/或氮源设施的复合式植物工厂，其中该植物栽培厂包含人造光源。