CN102368900A - 有机体空间环境内的气候的控制系统，与其相适应的空间环境，由此的控制系统和程序 - Google Patents

Abstract

用于诸如建筑物或交通工具的空间(35)内的气候的控制装置，所述建筑物诸如温室、谷仓、办公室和房屋，所述交通工具诸如汽车、船只和飞机。其内的有机体(10)构成用于所述空间内气候的控制系统的一部分，并且所述控制装置包括至少同时控制该有机体的温度。此处，在所述有机体的水平处供给不饱和的、被调节的空气，其依赖于所述控制装置的引导。所述控制装置从有机体的温度记录和空间内两个分别的高度水平(A、B)处的气候记录(温度、空气湿度和空气速度)出发。使用第一水平处的气候参数和有机体温度之间所建立的关联，在第二水平处气候参数的变化的基础上，确定有机体中的估计温度。通过确定或建立期望的植物温度和测得的植物温度之间的差异，以及确定或建立热流，可以更好且更直接地供给被调节的空气。

Description

有机体空间环境内的气候的控制系统,与其相适应的空间环境,由此的控制系统和程序

技术领域

本发明涉及一种控制用于遮蔽有机体的空间内的气候的控制系统，所述有机体诸如在随附权利要求1的前序部分中描述的人类、动物和植物。

背景技术

用于这样的建筑物的控制系统尤其以用于温室内作物生长的气候控制系统而广为人知。这些已知的温室中的控制系统通常的重点可追溯到1983年由G.P.A Bot，Wageningen发表的论文“温室气候：从物理过程到动态模型”中的知识。因此，已知的源于温室作物生长的控制系统着重于对其内由植物构成有机体的建筑物进行气候控制。此时其意图是了解相关的有机体的生长和发育的最适宜的内部气候或温室气候。通常，这些温室控制系统出于植物和环境之间的相互作用，并具有控制环以在其中控制气候因素，气候因素主要为温室内的温度、湿度、含量(即：二氧化碳的比率)、入射光量和空气流动。这些生长因素通常是受控的，至少借助于多个互相关联的平衡而互相协调，其以物理方式描述了温室的迁入流和外向流。此处，将待控制的值协调为已知的有机体(此处为植物)身体机能的必要值，无论这是否是由理论地和/或经验地开发得到的模型完成的。

已知的控制具有这样的缺陷：其从有机体和环境因素之间由经验决定的关联出发，尤其是在其应用于温室建筑物时，在温室建筑物中，这种类型的控制尤其实现了其发展。这种控制从诸如温度的气候因素的平均值出发。然而，在实践中，这种平均值事实上根本无法维持得足够久。在温室的情况下，这是由气候因素之间的相互作用造成的，但实例并不限于此。例如，如果光照增加，植物温度升高，并且温室温度也随其升高。如果更多的辐照蒸发增加，温室空气的相对湿度增加；尽管如此，温室温度的这种增长超过了空气湿度的增长，然后相对空气湿度当然下降。通过改变气候因素再次强化这种相互作用，其中尤其是改变进入的辐照。在不利的日间，后者可以在从100-1100W/m2的较大性能范围内，以200-300瓦特每平方米(W/m2)的可观跳跃而发生变化。除此以外，在设备的启动和控制中，气候因素之间存在期望的和不期望的相互作用。以这种方式，例如在热量过剩的情况下，通常通过开启温室窗口来降低温室温度。

尽管如此，在对温室温度进行控制时，通风(即：通风窗口)的开启或关闭，或者管温度的降低或升高(即：加热的降低或升高)还对相对空气湿度产生干扰。由此，气候因素、作物与装备或设备(通风、加热、屏蔽、照明等)之间的相互作用经常妨碍到已知的气候控制。这些顺应本发明的深入洞察的复杂应用可以在其他空间内进行类推地调节，尤其是遮蔽活体有机体的空间。这样的空间可以是建筑物和运输装置，例如居住用房屋、办公室、谷仓、陆上交通工具、船只和飞机，无论其内是否包含有被物理隔开的部分。遵照本发明的深入洞悉，这样的复杂应用本身也可以存在于运输单元中，例如用于人类的车辆，诸如汽车、公共汽车和飞机，并且还可以对其应用此处待呈现的发明。

尽管至少在温室建筑物中，用于内部气候的气候控制已经被使用了数十年，但实际的模型意味着高度紧张的控制，其特征至少在于对气候影响因素的连续地有效引导，这些气候影响因素是该建筑物的装备的组成部分。除了通风窗口之外，这些装备还包括：加热元件、湿润及去湿设备、用于为建筑物内的有机体遮阴的屏蔽设备、以及二氧化碳设备。还可以设置通风器以用于内部的空气扩散和/或混合。在温室园艺中，无论如何，已知的控制系统着眼于维持内部气候尽可能稳定，以前述方式运行，其具有大量的、用于温室内的每个生长因素的设定点。在温室内的每个子区域中，存在250-400个之间的所谓的设定点，这是不常见的。因此，已知的控制不仅实现其自身的控制复杂，而且对维护敏感，并且开发起来相对昂贵。

对已知的、至少是用于温室园艺的气候控制进行改善的尝试可由公开号为WO2007053011的国际申请获知。这种尝试着重于通过从位于有机体周围的所谓的微气候出发来对作物生长进行控制，用于建筑物的气候控制通常也是针对这一点。使用此种方法意味着：直接在植物的周围建立待控制的气候，其由不同的支持装置所支持，这些支持装置设置在温室中，紧靠植物。这些装置至少包括湿润器和与其隔开的去湿器，其每一个可以同时处理加热或者冷却，由此形成所谓的微气候。在有机体为植物的情况下，该系统可设置有同样紧靠有机体的吸湿阀门，用于相对于由理想条件(至少为用于有机体的、预期的局部气候)所限定的最佳值，摄取和排出过剩的热量和/或水分。事实上，随该公开物限定了在尺寸上与温室相适应的气候空间，其设置有与其相适应的干预装置。就概述的所谓的微气候所需的任何控制而言，该公开物是未作记述的。

发明内容

相反地，本发明具有待实现的目标：在用于遮蔽诸如园艺作物的植物、动物和人类的有机体的空间内形成的用于气候控制的模型中实现重要创新，以及对与其相适应的支撑装置的构想。

因此，本发明涉及由权利要求1的特征部分所限定的控制，其包含、至少促进了用于控制气候的方法或者系统，包括：一个或多个作为所谓的控制环的一部分的有机体的条件参数，并且其中，不饱和的、被调节的空气被供给以用于气候的实现，在一个实施例中，从相关的有机体的上部下方的高度水平开始供给。在这样的控制装置中，首先，依赖于所记录的有机体的温度，直接围绕该有机体建立气候，在有机体是植物的情况下，显然这种气候感受起来至少如同例如生长刺激一样的舒适，并且这种气候还大大减少了所耗费的能量。由此，特别地，本发明的目的在于，通过周期性地改变围绕有机体的环境空气的空气条件，尤其通过使用将要被诱导的控制来引导空气之中垂直的、而且不受迫的气流沿着有机体减速或者加速，同时使用本身已知的热物理原理，使包含在空间内的有机体感觉良好。

对于后者，利用了深入本发明的进一步的洞察，根据该洞察，空气至少近乎是不受迫地沿着有机体移动，优选地，具有至少占主导地位的、单一的加速度。对于这样的控制装置，可以类推地引导空间内植物或者动物或人类的舒适度。对此，除了在供给元件中退出开口所需的力之外，以不受迫的方式导入的空气几乎不需要增加任何能量，这使得空气的移动仅用于替换该位置处上升的空气。根据本发明，被导入至紧邻有机体的至少被供给的空气的温度和/或湿度被受控以响应于建筑物(至少为其一个单元或分区)内一个种群中的一个或多个有机体的一个或多个条件参数的确定值。

本发明还利用了洞察力和物理学中本身已知的现象：潮湿空气比干燥空气轻，并且因此会上升。此时，通过将不饱和空气供给到例如坐着的或站立的有机体的胸部高度附近，借助于有机体，空气速度随着水分的增加而增加。如果没有空气沿着有机体上升，由于无法排出水分或者由于排出的水分有限，有机体的不适感增加。因此，最好是具有沿着有机体的气流，以排出水分。人类身上的这样的水分排出大部分发生在头部的嘴巴、鼻子和皮肤处，而植物身上的这样的水分排出发生在长有叶片的任何水平处。优选地，上升的空气经由空气排出装置排出，对于本发明，该空气排出装置设置在有机体的上侧，通常倚靠着受控空间的上侧或位于其上侧中。

本发明还利用了以下原理：在绝对意义上，至少诸如人类和动物这样的恒温有机体对温度是不敏感的。这意味着，在当前所建议的控制装置中，至少大部分的封闭空间配置有可用的更新，使得循环(即：其上升流)包含在有机体(即：有机体本身)中，这是在通过有机体自然排出水分的同时产生的或是由其造成的。此处的先决条件在于，导入的空气是不饱和的，且至少通过有机体的水分排出而被导入到标称水平下方。

在特定的实施例中，该控制装置通过一边执行在至少两个高度水平处空气温度和湿度的测量，一边测量有机体的温度来引导目标自然气流。在这样的测量值的帮助下，在第一水平处得出有机体条件及其环境之间关系，在这种关系以及第二水平处的实际测量值的帮助下，确定有机体的实际值与预计的目标或期望温度之间可能的差异，导入的空气的相对空气湿度和/或温度由此确定或建立被影响。

在有机体是由植物构成的特别的情况下，本发明旨在：以对围绕有机体叶片的潮湿的饱和空气的边界层的厚度进行影响和引导(即：受控)的方式，对该边界层产生影响。这还包括：通过具有不饱和空气的气流的形成(用于促进汽化)，该层减少。为此目的，本发明因此包括：有机体的条件参数，尤其是其温度，受到导入的具有被调节的湿度的空气的影响。在此，本发明利用了以下本身已知的、深入的洞察：或多或少量的毛孔或者所谓的气孔或皮肤开口依赖于环境(诸如实际需要)而开启；或者，趋向于使有机体通过水分的汽化而降温的机制；或者，通过尽可能地关闭气孔而防止降温。优选地，被调节的气体被引导至有机体的下部附近，并且对于植物来说，引导至其较低的叶片下方。如此，遵循深入的洞察，已将以下事项考虑在内：在气孔开口附近，最终的汽化依赖于有机体的边界层厚度和抵抗水分释放的内部阻力。本发明的特别方面在于，其出于这样的事实：有机体的直观环境包含在用于控制诸如建筑物内的气候的模型中，至少是被直接测量和影响的。根据本发明的模型和控制装置将以下事项考虑在内：有机体附近的气候实际上与有机体本身紧密相联，至少接近其设置；并且在有机体的所述条件因素中，至少对于条件因素，温度暗示了相关数值，反之亦然。在根据本发明的深入构想的后续步骤中，意识到，因此可以通过其直观环境来对有机体的条件进行影响。

根据本发明的构思的再一个发展，意识到，有机体的直观环境将受到基于物理原理的交换过程的影响，优选地同时对围绕植物的叶片的饱和空气的边界层的厚度进行影响。根据本发明，应该通过自然的、不受迫的气流(即：空气的移动)对该边界层进行操纵和影响。在此，还考虑到，有机体可以通过传送不饱和空气中的水蒸气而汽化，从而进行冷却，其本身是给定已知的。根据进一步应用了物理洞察的本发明，环境空气达到了较低的质量密度，即：其加湿密度，这导致环境空气升起，即：环境空气上升。优选地，潮湿空气至少有一大部分被捕获，即：被拦截，但在可替换的实施方式中，潮湿的空气也可以通过以有限程度打开的窗口(例如，温室窗口)而被排出，无论是否与空气的有限循环相结合。

本发明的优点在于其出于以下洞察：应用了植物或其他类型的有机体、动物或园艺自然的自冷却性能，并且，甚至至少植物应该作为建筑物(例如温室)内气候控制的出发点。在此是利用了物理本质，但在气候控制的实践中，尚不知道、至少没有应用“潮湿的空气较轻并因此上升或形成用于推动另外的自然的、至少不人为受迫的、沿着有机体的上升气流”这一洞察。

在供给通道或供给管中，不存在其他压力，因此由通道或管所携带的空气不需要克服退出阻力。出于相对潮湿的空气的质量密度较轻这样的洞察和事实，且在导入的空气是不饱和的先决条件下，有机体的汽化导致气流沿着该有机体自然上升。也就是说：该气流是建立在与种群中的有机体(例如，植物或作物)的边界层进行交换的基础之上的。与在已知控制中以受迫方式导入的空气不同的是，这样的自然上升的气流直接对围绕叶片的空气饱和层的厚度造成影响。根据深入的假设，在维持这样的自然气流的同时实现了水蒸气的最佳交换。目前为止，基于本发明，遵循本发明的基本以及深入洞察，通用术语“气候控制装置”由此可被定义为：“有机体自适应气候控制装置”。使用本发明以及随其一起应用的深入洞察，在历史上，有机体首次被包含在控制环中，以用于内部气候的控制和引导。

在根据本发明的构想的再一个发展中，由于温度或者湿度，气体上升，伴随着这样的细节：随着气流速度的提高，空气湿度加大。因此，本发明包括对被引导至有机体(例如，作物)处的空气的温度以及空气湿度的控制。以这种方式与有机体进行交换，随着这种交换，有机体本身受到影响并且可以获得相对较快的生理学反应。如此，可以维持使有机体本身(在其为植物的情况下)状态良好以及用于作物生长和发展的有利条件。根据本发明更深入的洞察，这包括：环境规律性地或周期性地承受水分含量或温度或其两者的轻微变化。根据深入该洞察的假设，这导致在有机体的生理学过程中愉悦地经历活化作用，虽然人类几乎注意不到。因此，有机体还能产生应激反应，对于植物来说，这种应激反应导致例如开花或果实成熟。在根据本发明的受控气候下，除了空间内有机体的良好状态的提升之外，还主要伴随着可观的数量的能量的节省，因此，本发明具有这样的副效应：在作物的情况下，其可用于受控产生特定生理学反应，例如成熟。后者具有这样的优势：具有根据本发明的控制装置的温室空间可以以甚至改进的效率总量运转。在本发明的实际细化中，利用被供给的空气和有机体的边界层之间的温度和/或空气湿度梯度，在被调节的气流处引导所述控制装置。为此目的，将测量装备放置在建筑物的相关空间中，旨在使用设置在至少两个具有不同高度水平的位置处的、本身已知的传感器来对种群进行检测，这涉及到：至少温度因素决定了有机体条件。在有机体附近的气流的相应水平处，至少包含一个温度传感器和一个空气湿度传感器。借助于这些数值以及一般气体定律，计算出自然的上升气流，并且通过测得的有机体温度来调整被供给的空气的空气湿度和/或温度的值。在实践中，这样的调整很快地起到作用，例如，对于植物，其导致有机体在数分钟内作出反应。随着对有机体条件的这种测量和反应，后者变为根据本发明的气候控制模型的一部分。觉察到，本发明还包含空气速度传感器的使用，即：直接对空气速度进行检测，而不是间接地或根据当前所建议地使用本身已知的用于测量温度和湿度的装备进行检测。

本发明提供了其新颖的概念和详细阐述，至少提供了其实际的实施，不仅仅是用于控制建筑物内气候的、发生了革新式变化的模型，还是对最后的产量和植物生长控制的革新性改变，或者通过较低温度下舒适的热感的实现来节省可观的、用于加热该空间的能量。在对新型模型的测试中，已经证明了，将其应用于植物，一般可使封闭式温室中的产量相对于目前为止已知的控制增加10％，并且增幅高达30％。而且，这种新型的模型可被用于引起作物的花儿或果实的提前或推迟成熟。但实际上，还可以输入预定的(即：期望的)条件和/或产出水平。

附图说明

下面将更紧密地联系系统附图、以实例的方式阐明本发明，其中有机体被包含在用于气候控制的控制环中，并且其中：

图1为诸如应用于通常的气候控制中的模型的示意性表示；

图2为根据本发明的模型的、遵循图1的表示；

图3A为在传统的温室中进行的测量的数量和类型的示意性概略图；同时

图3B提供了在根据图3A的设备中，遵循本发明的模型的测量；

图4为用于根据本发明的方法和控制系统的电脑化控制面板的实例。

在附图中，相对应的构造部件使用相同的参考标记表示。在此处详尽的实例中，有机体由植物表示，并且气候待控制的空间由无论是否被称为封闭式园艺温室的温室表示。不言而喻地，可以类推分别在房间或公共设施中，或在谷仓中，或在诸如飞机和汽车的交通工具的空间中，发生在人类和动物身上的控制和过程。因此，不管所使用的实例，本发明明确地出于对每个用于遮蔽有机体的空间进行气候控制。

发明的详细描述

图1借助于示意性表示、以实例的方式示出了一种通常用于对容纳或遮蔽诸如植物、人类和动物的有机体的建筑物内的气候进行控制的模型。在本实例中，这样的建筑物由传统温室35表示。其与其他诸如房子、马厩或谷仓的建筑物一样设置有控制单元(其未在该附图中进一步示出)。该单元负责该建筑物(在本实例中为温室)内气候的自动控制。这样的控制装置主要集中于目标气候，通常为建筑物内的目标温度，并且在其内从检测出发，也就是自动记录建筑物的内部和外部气候数据，以及对建筑物组件进行控制。在本实例中，建筑物组件为温室组件，例如，建筑物供热装置的加热管4，为建筑物通风的通气设备的通风口5或通风设备，可能的二氧化碳导入装置的二氧化碳导入管6，建筑物的屏蔽装置的屏蔽罩7，照明装置的灯8，以及可能的湿润设备的湿润点。温室组件的大部分都具有其在用于人类或者动物的建筑物内的类似形式。

在上述自动控制中使用内部和外部气候数据，所述数据是经由例如外部气象站3和具有气候传感器组1和有机体温度传感器2的内部传感器而获取的，该有机体温度传感器2用于记录存在于建筑物内的有机体的温度，在本实例中，其为作物温度传感器。该传感器组1用于记录内部气候的值，其主要包括用于测量空气温度Ti、相对大气湿度Mi和空气中的二氧化碳含量Q的传感器。除此之外，还经常使用记录作物温度值的记录设备，该记录设备设置有作物温度传感器2。除了太阳辐射值W和温度值To之外，由已知的控制设备中的控制单元所处理的外部气候数据的值主要包括相对大气湿度Mo、风速和风向。

已知的温室主要包括：多个气候影响元件，其靠近温室加热管4的下部，或多或少加热过的水流动通过该发热管4；以及一个或更多供给二氧化碳的二氧化碳供给管6，以用于例如促进作物生长。该加热管4和二氧化碳供给管6通常设置在基体槽12或其他用于不同类型的作物的生根基座11的支架12的槽附近，至少在其高度线下方。所述作物在图中由植物10实例性示出，该植物10为诸如西红柿的园艺作物，在该图中，该植物是以行栽植物的横截面视图示出的，并且其中仅示出了向其右半侧长出的植物。基体槽12被放置在用于确定作物用水量的增长和/或作物用水量的测重设备上。

已知的温室包括：靠近其上侧的、已知的精密喷雾设备9，在图中其由设备的单个喷嘴表示；已知的用于作物的照明设备8，在此其由设备的单个灯表示；以及已知的屏蔽或遮暗设备7，用于作物的局部分别全部遮暗。在温室的屋脊内包括受该温室的部件-控制单元(通常为计算机系统，其在图中未进一步示出)控制的通风口或窗口5，其中通风口具有自动控制的挡板部。

自动控制的窗口5在传统温室的温室气候控制中起到重要作用。通常，这意味着通风开口至少被用于排出过热空气，以及导入温度较低的外部空气。由于具有这样的规律的(即：通常打开的)通风窗口5，勉强可能达到最佳的二氧化碳含量，这样，在已知的温室中，借助于供给管6，二氧化碳的配给几乎不规律，大部分时候被控制在其最大容量。在图中，没有详细示出用于热量和二氧化碳的均衡分布的通风设备。

为了极好地实现温度Ti、相对空气湿度Mi以及二氧化碳含量Qi的目标最优化的平衡分布，已知的温室包括非常大量的传感器组1，该传感器组包括：至少一个温度传感器和相对湿度传感器。多个传感器组1还包括：用于确定温室中二氧化碳含量Qi的传感器。用于确定其温度的作物定向传感器2通常是非接触式的，例如以红外探测器实现。已知的温室可以在其每个子分区典型地包括250-400之间的所谓的传感器设定点，借助于这些传感器来记录内部气候。其中，所述子分区是温室的非必要的、被物理分隔的部分，其中用于加热的管是单独受控的。

在已知的温室构造中，通常采用的方法和在其基础之上的控制系统着重于控制由理想的生长气候所确定的温室内(即：在整个温室中，或者在作物的直接环境中)的温度Tid、空气湿度Mid和二氧化碳含量Qid的值。已知的系统通指挥所述影响装置，例如窗口5、加热管4和屏蔽设备7，来对由诸如光照或外部温度的变化所产生的偏差进行矫正。空气供给通道6应用于已知的气候控制中，至少应用于已知的园艺作物的生长系统中，以导入二氧化碳。

图2示出了根据本发明的、诸如可以被设置用于控制系统的温室，其中，与温室温度Ti和相对空气湿度Mi一样，在至少两个分别的高度A、B或C处的作物温度Tp也被记录，例如图2中所示的。这种新的模型不再以绝热的方式通过作物来冷却温室气候，而是通过接收来自植物10的水分。在物理原理的基础上，该模型从紧邻植物的上升气流21的起源开始，以自然的方式沿着植物10或作物进行。这里，利用了已知的气象和物理可解释的原理：潮湿空气比干燥的空气轻，并因此上升或进入自然或非人为循环，实际上，在图中，沿着植物10的空气通道以箭头21表示。由此。该作物，至少该植物能够借助于汽化而自行冷却。目前为止，对于已知的发生了气候学过程的温室来说，气体吸收水分而借助于湿度上升的现象至少表面上被视为是微不足道的规则，这样，包含了这一点的气候模型和在其基础之上的控制是全新的。

根据本发明的包含物，结合对本发明的进一步深刻理解，解释了空气借助于吸收水分而上升的物理现象。据此，对位于第一位置处的建筑物的气候控制是，至少也是，基于气候控制中包含了有机体，也就是说，实现绝热冷却的可能性是由有机体提供的。尽管绝热冷却的物理现象作为物理现象本身是已知的，然而将其应用于温室气候的控制仍然被视为是全新的。围绕有机体存在所谓的边界层，本发明对这个本身已知的事实进行了进一步深入的洞悉，例如围绕作物的叶片存在可影响的空气层，可以说其是可控制的，目的是优化绝热冷却的过程，至少是优化水分汽化的过程。意识到，使温室中强有力的空气流动，例如空气射流或其外流或经由通风开口所产生的流动，形成旋流，可以扰乱这种边界层，并伴随着最佳汽化。最终，这种扰乱，其必然会持续相对较长的时间，还意味着，例如其中的有机体或群体没有达到其最佳生长条件。据此，进一步地，在本发明的深入洞察中，调整围绕叶片的饱和空气层的厚度，在某一厚度处有机体和沿其上升的空气之间的水分交换是最佳的，摄取了水分的上升空气所产生的结果是，温室内的汽化速度与作物的边界层和其周围环境之间的水分含量梯度无关。

前面所描述的、新型的、用于诸如温室的建筑物内的气候控制的基础原理也可如更现代的、常被称为封闭式温室一样，应用于已知的诸如威诺(Venlo)型温室的开放式温室中。在封闭式温室的情况下，气体排出管23设置在温室的屋脊内，潮湿的和/或温暖的空气可以经由该气体排出管排出，并且可以被更新。在已知的开放式温室的情况下，并且当不设置这样的用于受控排出空气的管23时，例如，在现存的、没有明确地对本发明进行直接适应的温室中，根据遵照本发明的洞察，在温室内处于所谓的温度过高状态时，将其通风口尽可能长地维持在关闭状态，例如维持到作物达到最佳汽化后，且由此温室绝热冷却时，以维持二氧化碳浓度，并防止能量流失。仅在经由温度传感器2确定温室内温度过高的情况下，才打开窗口5，这样作物不再自冷却。无论如何，在这样的情况下的这种措施对生长过程所造成的干扰少于由采用这样的绝热冷却应用所实现的产量的增长。然而，根据本发明，可能想象到，已知的开放式温室仍设置有用于受控排出空气的系统23或任何可以凭其有效地维持作物的边界层状态的系统。

对于上述的新型控制系统，可选的变形在于：建筑物(此处为温室)设置有受控的空气供给系统，由其供给新鲜的空气，即：将新鲜空气导入作物处。特别地，这样的空气借助于包含在温室内的增湿装置和除湿装置而具有受控的湿度。在图4中示出了用于以这种方式调节新鲜空气的装置，其具有本身已知的调节元件和配置。遵循如图2中所示的优选和最佳条件，紧靠作物设置有用于供给这样的被调节的空气的供给管19，特别具有通向作物的侧边下方的出气口20，如在行栽作物的横截面视图中可见的。根据优选，温室中设置有相对较大尺寸的管，其具有至少与作物槽12的宽度相一致的直径。原则上，例如，能够诸如在对现存的温室进行改造时，还可以用两个或更多的较小的供给管来替换这样的供给管19。就一切情况而论，这些出口位于包含有植物10的垂直投影但不包含作物槽12的垂直投影的区域中。就一切情况而论，根据本发明的供给被设置为：使得新鲜空气在克服供给管中开口的某些退出阻力时，至少几乎是自由的。也就是说，其是被自然释放进入温室空间内的。随后，由于靠近叶片(即：靠近叶片的层)的上升空气，进入温室内的新鲜空气在定向环境(即：在由牵引力引起的旋流气体自由状态的情况)下并入定向气流21中。

遵循优选的实施方式，每个基体槽12仅包含有单个用于根据本发明调节的气体的供给通道19，特别在其正下方。在一个这样的优选实施方式中，根据本发明的空气供给管具有这样的尺寸：其直径大于作物10的基体槽12的宽度，并且该通道或管的出口开口是由其内的开口形成的。特别地，优选具有在距离基体槽的侧部至少15cm处突出的出口开口。以这种方式，被供给的空气与基体槽12之间的接触(至少是其热交换)被降低到最低程度，如果不存在，则空气可以以设定的初始温度被供给到作物。

随着被调节的空气(即：具有受控温度的空气)的导入，相对温暖的空气可以获取更多水分并且可以引起空气柱21内上升速度的增加，从这个意义上说，根据本发明，影响元件可有目的地用于预期的空气柱21。遵循本发明的进一步细化，被供给的空气的湿度也是被调节的，这为对空气柱21的控制和影响，以及作物10的汽化过程的控制和影响提供了更大的自由度。最后，根据本发明，尤其是在封闭式温室中，用于供给被调节的空气的供给管19被用于供给二氧化碳或其他气体或水蒸气。意识到，随着窗口5不开启，或者最低程度的开启，温室的二氧化碳含量的变化没那么强烈，并且供给二氧化碳的所需的容积可以被设置为更适度或更低的容积。这一效果因以下事实而加强：经由空气导管19(其用于提供被引导的但自然提供的空气)而导入的二氧化碳通过空气柱21被直接供给到叶片(leave deck)附近，此外，经由未被扰乱的边界层的交换的结果，此时这种效果是可由植物直接获得的。

随着基于本发明的进一步的研究，觉察到：使用当前开发的用于影响温室气候的方法，当所供给的被调节的空气的温度和/或相对空气湿度的设定值发生变化时，作物会在数分钟的时间周期内做出反应。由此，意识到：除了温室的绝热冷却或将作物作为仪器使用之外，通过对作物每个叶片的温度反应进行测量，以及将在相对空气湿度和温度之间变化的汽化作为推动力进行控制，还可以发展用于控制作物生长的策略。在这方面，作为例子，在正确的策略中，即：测量不同水平处作物的温度，以及通过对被供给的空气的条件进行调节的在其基础上的作物反应的测量，可能防止作物显示出不均衡生长，例如，下部枯萎，或者中部或上部枯萎。因此，遵照根据本发明的方法的特别的实施方式主要着重于作物的生长，并且温室内的气候构成决定因素。对于后一个概念，直到目前为止，作物生长所采用的、具有被视为理想化的温室气候的理论，已经被摒弃。在新的模型中，通气或通风窗口5仅开启一段时间直至使绝热冷却过程例如由于过度光照而达到其极限。

图4以示意图的方式例示了根据本发明的控制系统27，其包括：目的在于遮蔽有机体10的建筑物35；自动控制单元33；以及调节设备34，用于经由供给元件19向建筑物35供给新鲜空气。这遵循了包含在至少在建筑物35的下部为有机体提供空间的本发明。

该调节设备包括：可受控制单元控制的通风器30，用于通过空气供给管19推动新鲜的且被调节的空气。在该通风器30之前，是包含在建筑物的空气供给系统中的热量调节设备，特别具有加热元件29和用于冷却供给空气的冷却元件28。除了温度处理28、29之外，还包括空气湿度调节元件，具有空气加湿器31和未在图中示出的空气除湿器32。在根据本发明的模型中，这样控制通风器，即：供给通道中的空气被置于一定压力之下，使得其克服一些退出阻力，至少几乎自然地退出该通道，至少几乎这样被提供给作物地退出该通道。

在本实例中，自动控制单元33将外部温度To、建筑物内的辐射Ri以及来自建筑物的外辐射Ro考虑在内。为了作物控制的目的，诸如下面所阐明的，周期或阶段确定或建立可被输入为：周期P1到Pu、期望的作物或有机体温度Td、以及期望的湿度Md。在本实例中，为了防止湍流空气进入待控制的空间，可以在控制单元中输入期望的气流Vd以及期望的旋转控制Sd。

在本实例中，对于空间35的三个水平A-C，该三个水平具有待控制的气候，以使在其内的有机体10感觉舒适，控制系统中示出了对有机体10的条件参数和内部气候的检测，其至少应用于控制中。这些是由检测仪器2a、2b和2c分别测得的在每一水平处的有机体的温度Tp，由分别的检测仪器1a-1c测得的内部气候的空气湿度M和温度T。如果有机体是由植物构成的，还示出了该空间内二氧化碳含量Q的记录器，优选地与植物中部的水平相关。对于几乎是多余的气候控制的核查，可能存在测重器13。在其他方面，根据本发明，借助于在一个确定的时间段内测得的太阳光照的量和供给的液体的量，可以通过实际测得的数值计算并核查作物的预期生长。

而且，气候控制系统27包括，至少优选地包括：调节设备34，以便向有机体的空间供给被调节的、不饱和的、具有受控的气体成分和可控的温度及湿度的空气。另外其包括用于冷却所供给的空气的冷却单元28，使得该空气变为饱和，并通过冷凝释放水分。由此，在控制的引导下，该“干燥”的空气经由其中存在的空气加热单元29被提升到温度T，将发生在“干燥的”且被加热的空气通过加湿单元31加湿到一个期望的、且由此受控的空气湿度水平M之后的冷却考虑在内。由此，通过具有确定的流量F的通风器30、经由空气供给装置19，将被调节的空气供给到建筑物，至少供给到气候待控制的空间。优选地，在供给装置19中，从供给方向来看，加湿器31设置在通风器30之后，而除湿单元28、29设置在通风器之前。最后，调节设备包括供给装置中的记录装置，用于被调节的空气的湿度M、温度T和流量F的值的记录。

在本实例中，通过温室的方式，可以假设，如果已知的气候控制系统引导或控制温度，该新型的模型主要控制因素：以沿植物循环的形式存在的气流、温室空间的通风以及引导至植物的空气的成分。在新型模型中，温室温度、温室空气湿度、二氧化碳含量和温室内的气体成分这些因素被视为作物行为的衍生物。遵循本发明，可以通过这些因素影响气流。根据本发明的该模型的特征在于其着重于控制，在控制技术中，这意味着，与通常的温室气候控制不同的是，其存在反馈系统。本发明的背景在于这样的经验：有机体，尤其是植物，对其旁边的气流有非常强烈的生理学反应。这显示出：甚至可以通过控制在其旁边的气流来引导植物的生长、汽化和成熟之中的发展。

根据本发明的控制的目标在于，通过实现作物旁边的受控的垂直气流，影响汽化并改善二氧化碳的引入。对于此，更细化地，下面将通过用于西红柿作物的气候控制的方式，提供基于数值的实例。

作物根据“自然”蒸发曲线而蒸发。这是汽化中的一个分层，此时作物朝向其上部分(即其顶侧)蒸发得较其下部分更多。通过根据本发明的受控的气流，水分被均衡地排出，并且供给二氧化碳，其结果是，相对于传统的作物生长方法，至少是传统的气候控制方法，产量显著增加了10-25％。

通过响应于作物(沿垂直方向)水分以及温差的控制，以及通过供给具有适合的饱和水分含量百分比的不饱和空气，园艺学家或农民能够使用根据本发明的系统以及使用作为反馈的植物，在营养和繁殖方面引导作物。基于生长目标，基本上可以实现作物生长和发展的理想的温室气候。

对于西红柿作物，鉴于根据本发明的模型，以实例的方式提供以下数值，其中，在沿植物高度的或多或少均衡分布的三个位置处测得的植物条件如下：

●繁殖方面：在下部处，多于2.1g/kg空气的水分亏缺(植物和温室之间)；在中部处，2.5-2.7g/kg空气的水分亏缺；以及在上部处，3.0-5.0g/kg空气的水分亏缺。

●营养方面：在下部处，少于2.0g/kg空气的水分亏缺(植物和温室之间)；在中部处，2.0-2.3g/kg空气的水分亏缺；在上部处，2.5-3.0g/kg空气的水分亏缺。

●预防病害方面：在下部处，大于1.1g/kg空气的水分亏缺(植物和温室之间)；在中部处，大于2.3g/kg空气的水分亏缺；在上部处，大于2.3g/kg空气的水分亏缺。

就设施技术而言，可以使用例如P+PI-控制或双PID控制，以便使得上述过程尽可能精确地进行。

在对引入的空气的品质进行控制时，有三个气候因素起作用：空气湿度、温度和二氧化碳。相对于水分控制，植物存在这样的生理规律：被供给的空气是不饱和的。其原因在于，随着流动，不饱和空气能更好地收集蒸发的水。通过收集蒸发水分，由于空气质量密度的降低，其持续变轻并上升。在植物旁边产生微细的气流。通过对根据本发明的具有饱和空气的模型进行测试，已经证明：作物的下部不发生蒸发，就这种意义而言，此时汽化轮廓是反向(negatively)实现的。如果被供给的空气的温度仍然过低，会出现中部和顶部相对干燥的现象，由此开花率大幅度增加，且果实产出停滞。

因此，本发明建议，通过在空气供给中提供合适的饱和水分含量百分比(该含量可使冷凝发生)，引入不饱和空气。通过与不饱和空气相接触，植物更多地蒸发。除此之外，通过使植物的水分进入空气中，空气变得更轻，其质量密度降低，然后潮湿的空气上升。因此，在植物旁边好像产生了上升的空气柱。这样，除了下部之外，在植物的中部和上部也发生了最佳的、至少是充分且可控的数量的蒸发和水分排出。

在根据本发明的前述设定中，最终的结果将是：沿植物的水分梯度显示为恒定线。实际上，通过这种新型控制装置，实现了理想的图形。遵循早前的实例，在下部处的2.3g/kg空气的水分亏缺(植物和温室之间)；在中部处的2.5-2.7g/kg空气的水分亏缺；以及在上部处的3.0-5.0g/kg空气的水分亏缺。在新型模型中，这伴随着空气的引入而发生，其与温室空气温度和相对空气湿度有关。在数值实例中，其可能主要看起来像以下所示出的：

●输入的温室温度             20℃(待设定)

●饱和湿度                   15g/kg(由莫利尔图给出)

●期望的Rh(相对湿度)         80％(模型，新输入)

●计算的空气湿度12g/kg       (空气调节之前的值)

在对引入的、被调节的空气的温度进行控制时，使用与植物温度相关的固定值。根据本发明的模型中可调的是黎明、早晨、正午、下午、傍晚和夜晚时温室空气的温度。遵循本发明的特别的细化，温度控制是与依赖于光照的控制相适应的。如此，有利地，温度可以依赖于光照而上升。下面以实例的方式示出：

●日间温度设定       21℃

●开始光照轨迹       200W/m2

●结束光照轨迹       500W/m2

●光校正             2℃

作为对本实例的细化，应该了解，在温室内处于200W/m2的光照时，温度不上升，保持为21℃。当增加光照时，温度成比例地上升到例如最大23℃。在根据本发明的模型中，光照的增加是被抑制的，且具有在例如10分钟的预定的时间间隔内的持续的平均值。

关于二氧化碳的控制，植物在白天消耗二氧化碳以进行光合作用，并且在夜间通过异化作用释放二氧化碳或释放残留的二氧化碳。尽在日间需要二氧化碳配量，夜间二氧化碳含量通过异化作用上升且伴随植物内参量量的减少过程。作物的产量直接与可适用于作物的气候中的二氧化碳浓度相关。最佳的含量应为700-1100ppm之间，成比例地依赖于照射的光的量。在根据本发明的模型中，二氧化碳的控制优选地与光照相关，依赖于温度和水分的控制。其中，只有在白天，或者从日出到日落，才进行二氧化碳的补充。关于这一点，下面以数值实例的方式，示出了在白天期间补充二氧化碳的保留值：

●基本水平：  200W/m2下500ppm

●终止水平：  500W/m2下1200ppm

相对于温度控制，遵循本发明的洞悉，依赖于光照的二氧化碳的控制是受到抑制的，例如，在20分钟内具有持续的平均光照。

遵循本发明的控制装置的再一种细化，根据本发明的至少一个控制系统在监视器上配备有警报信号，其与操作时间的测定有关。农民瞥一眼就可能看到控制装置的品质。在这种环境下，保留值如下：

绿灯＝好     (满足可预先确定的标准)

红灯＝不好   (没有满足可预先确定的标准)

例如，作为在该进一步细化中的温度的标准，其保持为使测得的植物中部的温度减去测得的温室中部的温度的差值小于大约0.3℃。作为空气湿度标准，其保持为使得测得的植物和温室空气之间的水分差应处于2.5g/kg和3.5g/kg之间。

除去那些已经在前述中所指出的之外，本发明还涉及附图中的所有细节，至少是那些可由本领域技术人员直接且毫无疑义地推导出来的细节，以及随附的权利要求组中指出的所有细节。

Claims (53)

1.一种方法，用于控制、尤其是引导诸如建筑物和运输装置或其一部分的空间内的气候，所述空间的目的在于遮蔽，或者无论是否临时地，容纳诸如植物、动物和人类的活体有机体，其中，所述气候至少包括温度因素，并且根据所述方法，在其处，所述有机体构成所述空间内的气候控制系统的一部分，并且在其处，所述用于所述控制空间内气候的所述控制装置包括记录所述有机体的两个不同高度水平处的温度以及围绕所述有机体的空气在垂直方向上的速度的变化量。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述空气速度的变化是直接确定的，至少包括两个不同高度水平处的所述空气的温度和湿度的测量。

3.根据前述权利要求的方法，其中，在相对应的高度水平处，发生对所述有机体的温度以及对空气的温度与湿度的检测。

4.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述方法还包括：导入在所述控制装置的影响下被调节的空气，所述空气就水分含量来说是不饱和的。

5.根据前述权利要求的方法，其中，所述空气被提供到所述有机体附近。

6.根据前述权利要求的方法，其中，所述空气至少几乎是在非强制下被提供到所述有机体的。

7.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置至少还包括：尤其通过通风装置来控制所述有机体的温度，所述通风装置影响沿所述有机体的气流，更具体地，影响其加速或减速。

8.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置包括：通过影响所述空间内空气的热含量来影响沿所述有机体的气流，使得相对于所述空间内的任意高度水平，提供或者实现具有较大或较小的热含量的空气。

9.根据前述权利要求的方法，其中，响应于检测到的和在该位置处所期望的空气热含量之间的差异，提供具有较大热含量的空气，例如与所述有机体相关。

10.根据前述任意权利要求的方法，其中，在围绕所述有机体的空气在第一和第二较高水平处的确定的热含量差的基础上，通过影响围绕的空气在所述第一或者较所述第二水平更高的第三水平处的热含量，来诱导空气的垂直运动。

11.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置涉及周期性交替减速和加速的垂直气流，或者其中，直接影响空气在不同水平处的热含量。

12.根据前述任意权利要求的方法，其中，调节待被导入所述空间的空气，除了影响其温度和湿度之外，还包括对其气体成分的影响，尤其是作为导入二氧化碳和/或氧气的结果。

13.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置包括：对所述有机体进行温度检测的控制环中的包含物。

14.根据前述任意权利要求的方法，其中，空气从位于所述有机体或者待被容纳入所述空间内的有机体的气候区内的水平开始导入。

15.根据前述权利要求的方法，其中，空气从位于所述有机体的下部的高度内或所述有机体的躯干部分的高度内或所述有机体的内部气候影响部分的高度内的水平开始导入。

16.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置记录所述有机体的温度。

17.根据前述权利要求的方法，其中，记录所述有机体在其至少两个分别的高度水平处的温度检测。

18.根据前述任意权利要求的方法，其中，每次在对所述有机体进行温度检测的高度水平处执行所述检测，或者确定或建立其热含量。

19.根据前述权利要求的方法，其中，在所述有机体的环境中执行所述检测。

20.根据前述一个权利要求的方法，其中，随时执行对所述有机体和气候的所述检测。

21.根据前述权利要求的方法，其中，在所述有机体附近执行所述检测，也就是说，在某一区域附近执行所述检测，在所述区域内视为发生了有机体和环境之间的热交换，尤其是如潜伏热一样可感觉到的。

22.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置包括实现所述空间内的垂直的空气运动，至少以其为目标。

23.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置包括实现所述空间内沿有机体的垂直的空气运动。

24.一种方法，其中导入被调节的空气，在能够发生水分交换的范围内，至少诱导沿有机体的垂直的空气运动。

25.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述垂直的气流受到由所述控制装置引导或至少由所述控制装置控制的变化的影响，所述变化具体发生于存在于所述空间内的空气的空气湿度、温度和气体成分中的至少一个，尤其是至少两个。

26.根据前述权利要求的方法，其中，通过导入被调节的空气，影响存在于所述空间内的空气。

27.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述检测，至少其输出，被用于多个随后的操作中的至少一个，所述随后的操作包括：计算所述有机体较高水平处的预计温度，将其与在该高度处实际记录的所述有机体的温度相比较，然后调整由此被调节的导入至相关的空间的新鲜空气的温度和/或相对空气湿度。

28.根据前述任意权利要求的方法，其中，在任意的、此处标记为第二高度水平处的所述控制装置确定了所述有机体在该水平处的可检测温度的期望值，然后将其与在该水平处的所述有机体的温度检测值进行比较，所述期望值是借助于在另外的第一高度水平处所述有机体的记录温度与所述空间内相对应的高度水平处记录的空气温度和空气湿度之间的关联而确定的，其考虑了在所述第二高度水平处检测到的值相对于在相对应的所述第一水平处检测到的值的变化。

29.根据前述任意权利要求的方法，其特征在于，确定的检测值与期望值之间的差异构成了所述气候控制的输入。

30.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置包括引导基于对所述空间内所述有机体的记录温度和期望温度之间的差异的所述检测。

31.根据前述权利要求的方法，其中，基于所述空间的气候值与第一高度水平处所述有机体的记录温度值之间的关联进行估计，所述第一高度水平区别于确定了所述有机体的期望温度和实际温度之间的所述差值的所述水平。

32.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述第一水平位于低于所述第二水平的高度中。

33.根据前述任意权利要求的方法，其中，利用诸如一般气体定律的自然法则来确定或建立所述期望温度值。

34.根据前述任意权利要求的方法，其中，引导所述气候控制包括：诱导或影响垂直的气流。

35.根据前述任意权利要求的方法，其中，所述控制装置包括：基于所述空间内有机体的期望温度和记录温度的差异，调整新鲜供给的空气的条件。

36.根据前述权利要求的方法，其中，新鲜供给的空气是从所述空间的下部开始导入的，至少靠近所述空间的下部。

37.根据前述权利要求的方法，其中，所述控制装置包括：调控所述新鲜供给的空气的水分含量。

38.一种空间，至少为空间配置，诸如建筑物或飞机或车辆，用于遮蔽诸如植物、人类和动物的有机体，所述空间设置有气候控制设施，所述设施包括用于供给和排出空气的供给和排出装置，其中所述供给装置包含在所述空间内，位于较所述排出装置相当低的水平处。

39.根据前述权利要求的空间，其中，空气供给装置包含在位于所述有机体的高度范围内的高度处，所述空间用于所述有机体。

40.根据前述任意的与空间相关的权利要求的空间，其中，空气供给装置包含在所述空间的下半部分中。

41.根据前述任意的与空间相关的权利要求的空间，其中，空气供给装置包含在所述空间下部的高度中，或包含在所述空间下部的数据中。

42.根据前述任意的与空间相关的权利要求，其中，空气排出装置包括可由所述控制装置引导的抽气装置。

43.根据前述权利要求的空间，其中，所述空气排出装置被设置为用于将从所述空间排出的空气传送至所述空气调节设施的一部分处。

44.根据前述权利要求的空间，其中，在容纳所述有机体的空间内的所述气候控制设施设置有检测装置，用于检测两个不同高度水平处的一个或多个物理参数，诸如所述空间内的气候和可能存在于其内的有机体两者的温度和相对空气湿度。

45.一种空间，至少为空间配置，诸如建筑物或飞机或车辆，用于遮蔽诸如植物、人类和动物的有机体，所述空间设置有气候控制设施，因此至少检测装置处，在容纳所述有机体的空间内的所述气候控制设施设置有检测装置，用于检测两个不同高度水平处的一个或多个物理参数，诸如所述空间内的气候和可能存在于其内的有机体两者的温度和相对空气湿度。

46.根据前述任意的与空间相关的权利要求的空间，其中，所述检测装置在至少两个不同高度水平处被引导或可被引导。

47.根据前述任意的与空间相关的权利要求的空间，其中，在容纳所述有机体的空间内的所述气候控制设施设置有检测装置，用于检测所述空间内的气流，尤其是被向上方引导的气流。

48.根据前述权利要求的空间，其中，所述检测装置在所述有机体的高度范围之内被引导。

49.根据前述任意的与空间相关的权利要求的空间，其中，所述空气供给装置包括调节设施，其设置有随后包含于其内的空气调节装置，用于对待供给的空气分别进行除湿和加湿。

50.根据前述权利要求的空间，其中，所述调节设施包括：冷却单元，用于冷却待供给的空气；随后沿空气供给方向而被包含的加热设施，用于对待供给的空气进行预加热；以及包含于其后的空气加湿设施，用于对所述加热空气进行加湿。

51.用于建筑物的气候设施，所述建筑物诸如在一个或多个前述与空间相关的权利要求中示出的。

52.一种空气调节设施，诸如在前述不止一个与空间相关的权利要求中示出的。

53.用于控制根据前述权利要求的调节设施或者遵循一个或多个前述方法权利要求的控制程序。

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