CN110149976A - 一种植物工厂及其环控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物工厂的环控方法，厂房的顶部为透明顶盖，透明顶盖的下方设有第二透明层，透明顶盖和第二透明层之间形成保温空间；设定一基准温度，当保温空间内的温度大于该基准温度时，通过在保温空间内喷雾造云进行降温，并阻隔室外太阳的热能；所述第二透明层和厂房的底部之间构成种植空间，设定一标准温度，当种植空间内的温度大于该标准温度时，将种植空间内的热空气从其上部排出，并在种植空间的底部输入冷空气，形成空气循环并达到降温目的。本发明的环境尊重植物自然生长属性，适合植物生长，避免植物发生变异，恒温立体植物工厂节约每一滴水，使用环保电能，让中东开满鲜花，让中东变成绿洲，给我一片沙漠，还你一片绿洲。
Description
技术领域
本发明涉及立体种植领域，具体涉及一种植物工厂及其环控方法。
背景技术
立体栽培也叫垂直栽培，是立体化的无土栽培，这种栽培是在不影响平面栽培的条件下，通过四周竖立起来的柱形栽培或者以搭架、吊挂形式按垂直梯度分层栽培，向封闭空间发展，以提高土地利用率3～5培，可提高单位面积产量2～3倍。因此，立体种植技术得到了快速发展。然而，由于立体种植都是建立在相对密封的植物工厂内，其内的温度湿度需要进行比较严格的控制，因此，如何调节植物工厂内的温湿度成了本领域的主要研发内容之一。
对此，申请公开号为CN108401891A的中国发明专利公开了了一种恒温立体植物工厂，包括种植单元和浇灌单元，种植单元包括至少一道种植墙，每道种植墙包括容器和墙体，浇灌单元包括出水装置和淡水储水装置，种植单元置于一封闭空间内，所述出水装置为用于向封闭空间内输出雨雾的喷雾装置，封闭空间充满雨雾，雨雾作为热交换介质与封闭空间内的物质充分接触，使封闭空间内的温度维持在适合植物生长的温度，雨雾与其所包围的植物的茎叶充分接触，并在植物的茎叶上产生凝结的水珠，水珠作为水分并顺落至其所在植物的根部以实现植物的灌溉。通过立体种植的方式以节省种植面积，通过雨雾使得封闭空间中的温度保持恒定并对植物进行水分补充。当种植系统的温度高于或低于封闭空间中的雨雾温度时，二者会进行热交换，从而使得种植系统的温度保持恒定，不需要采用空调对工厂进行温度调节，因此尤其适用于不适宜植物生长的恶劣环境(如沙漠地区和干旱地区)。
然而，由于沙漠地区缺水严重，只能利用地下水，而沙漠地区的地下水为半海水(即非淡水)，不适宜直接作为水源提供给上述淡水储水装置。针对这一技术难题，现有技术中，都是通过兴建水厂的方式对半海水进行纯化处理后获得淡水再利用，成本较高。
因此，针对日照时间长、气温过高，缺少淡水资源的中东等沙漠地区和非洲干旱地区，开发一种低成本的立体植物工厂，显然具有积极的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物工厂及其环控方法，根据沙漠和干旱地区的独特气候，尊重自然，尊重科学，使沙漠和戈壁变成一座座绿洲。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种植物工厂的环控方法，所述植物工厂包括厂房和种植系统，所述厂房限定一封闭空间，所述种植系统置于所述封闭空间内；
所述厂房的顶部为透明顶盖，透明顶盖的下方设有第二透明层，透明顶盖和第二透明层之间形成保温空间；设定一基准温度，当保温空间内的温度大于该基准温度时，通过在保温空间内喷雾造云进行降温，并阻隔室外太阳的热能；
所述厂房的四周墙体为保温墙体；
所述第二透明层和厂房的底部之间构成种植空间，设定一标准温度，当种植空间内的温度大于该标准温度时，将种植空间内的热空气从其上部排出，并在种植空间的底部输入冷空气，形成空气循环并达到降温目的；所述在种植空间的底部输入冷空气的方法如下：
所述厂房的底部设有冷却系统，室外的空气经该冷却系统降温变成冷空气之后，再进入种植空间内；所述冷却系统包括设于厂房底部的蓄水池，蓄水池的水面和厂房底部的地板之间形成冷却空间，且所述冷却空间内设有至少一组雨淋装置，从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和雨淋装置的冷水共同降温。
上文中，本发明采用第二透明层将厂房分为上下2部分，上面一部分形成保温空间，其主要的作用是阻隔室外太阳的热能，尤其对于日照时间长、常年气温过高的中东地区和非洲地区，这种方式不仅成本极低，而且降温可靠；厂房的下面一部分即为正常的种植区域，针对这部分的降温，本发明采用的方式是：将种植空间内的热空气从其顶部排出，同时在种植的底部输入冷空气，形成空气循环并达到降温目的；由于热空气自然上升，正常位于种植空间的顶部，因此在顶部抽出热空气并排出，而为了补充空气，在种植空间底部输入冷空气，这种方式不仅实现了温度调节，而且实现了室内外空气的流通，避免了室内空气不流通存在的问题。
优选的，所述冷却系统还包括工业制冷装置。例如，工业制冷装置可以是冷盘管或其他制冷设备。
优选的，所述保温墙体的上部设有至少一个抽风机，以将种植空间内的热空气从种植空间的上部排出。
优选的，还设有二氧化碳装置，以向所述种植空间内输入二氧化碳。这种方式可以调节种植空间内的二氧化碳浓度，便于植物更好的生长。
优选的，还设有气体杀菌装置，以向所述种植空间内输入杀菌气体。例如，可以通入臭氧或硫磺气体，以对植物进行杀菌，可以避免使用农药。
优选的，所述冷却系统的蓄水池中的水为厂房所在地的地下水。
优选的，所述蓄水池中的水为中东地区的地下的非淡水。上述方案是针对缺少淡水资源的中东等沙漠地区和非洲干旱地区，由于这些地区的地下水为半海水(即非淡水)，不适宜直接作为水源提供给上述淡水储水装置；针对这一技术难题，本发明直接利用沙漠地下水作为非淡水冷却系统的冷却水，解决了温度控制的问题，而这一方式显然成本极低，更加因地制宜。
上述技术方案中，所述基准温度为30～50℃；所述标准温度为20～30℃。优选的，所述基准温度为35～45℃，也可以是31℃、32℃、33℃、34℃、36 ℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、46℃、47℃、48 ℃、49℃。
优选的，所述标准温度可以是21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、 27℃、28℃、29℃。
上述技术方案中，所述雨淋装置为喷淋头，从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和喷淋水共同降温。
与之对应的另一种技术方案，所述雨淋装置为设于厂房底部的沟槽，沟槽上设有复数个漏水孔；从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和沟槽的淋水共同降温。即在厂房底部设置可以漏水的沟槽，然后将冷水打入沟槽内，冷水在沟槽的漏水孔中滴落，形成类似下雨的淋水状态，从而达到降温的目的。
当然，也可以将喷淋头和沟槽组合使用。
本发明同时请求保护一种植物工厂，包括厂房和种植系统，所述厂房限定一封闭空间，所述种植系统置于所述封闭空间内；
所述厂房的顶部具有透明顶盖，透明顶盖的下方设有第二透明层，透明顶盖和第二透明层之间形成保温空间，所述保温空间设有喷雾头；
所述厂房的四周墙体为保温墙体；
所述第二透明层和厂房的底部之间构成所述种植空间，种植空间的上部设有抽风机；所述厂房的底部设有冷却系统，室外的空气经该冷却系统降温变成冷空气之后，再进入种植空间内；
所述冷却系统包括设于厂房底部的蓄水池，蓄水池的水面和厂房底部的地板之间形成冷却空间，且所述冷却空间内设有至少一组雨淋装置。
上文中，所述保温空间内的喷雾头的作用是在保温空间内喷雾造云。由喷雾头喷出的水在温度较高的环境内会自然产生水雾和水蒸气，同时，喷出的水洒落至炎热的第二透明层上也会产生水雾和水蒸气，这2种水雾遵从“热上升”原理，逐渐上升形成云区。厂房屋顶可以设有可开闭的排热孔以使不断增厚的云团顶端的高温云雾自保温空间排出。
所述蓄水池的水面、喷淋头喷出的水可以一起用来进行冷却；所述喷淋头优选设置于厂房底部的地板上，这样喷淋头喷出的水自上而下，形成水帘。
所述种植系统包括墙体和容器，所述墙体支承所述容器，所述容器中栽种有植物。
优选的，所述冷却系统的蓄水池中的水为厂房所在地的地下水。
优选的，所述蓄水池中的水为中东地区的地下的非淡水。上述方案是针对缺少淡水资源的中东等沙漠地区和非洲干旱地区，由于这些地区的地下水为半海水(即非淡水)，不适宜直接作为水源提供给上述淡水储水装置；针对这一技术难题，本发明直接利用沙漠地下水作为非淡水冷却系统的冷却水，解决了温度控制的问题，而这一方式显然成本极低，更加因地制宜。
优选的，还设有二氧化碳装置，以向所述种植空间内输入二氧化碳。例如，可以采用二氧化碳发生器或二氧化碳钢瓶等现有技术。
优选的，还设有气体杀菌装置，以向所述种植空间内输入杀菌气体。
优选的，所述室外的空气经冷却系统降温后的冷空气的出口位于种植空间的底部，而抽风机位于种植空间的顶部两侧。
更优选的，所述室外的空气经冷却系统降温后的冷空气的出口位于种植空间的底部中央处。
上述技术方案中，所述第二透明层为透明玻璃或透明膜。
所述植物工厂还可以包括雨水收集系统，所述雨水收集系统包括集水槽，所述集水槽收集洒落于所述厂房屋顶的雨水。
优选的，所述植物工厂还包括供电系统，所述供电系统包括光伏发电板。
优选的，所述植物工厂还包括吹风系统，所述吹风系统包括吹风装置，所述吹风装置设于所述种植空间中并吹风辅助植物之间花粉传播。
优选的，所述植物工厂还包括智能控制系统。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1)本发明采用第二透明层将厂房分为上下2部分，上面一部分形成保温空间，其主要的作用是阻隔室外太阳的热能，尤其对于日照时间长、常年气温过高的中东地区和非洲地区，这种方式不仅成本极低，而且降温可靠；厂房的下面一部分即为正常的种植区域，针对这部分的降温，本发明采用的方式是：将种植空间内的热空气从其顶部排出，同时在种植空间的底部输入冷空气，形成空气循环并达到降温目的，这种方式不仅实现了温度调节，而且实现了室内外空气的流通，避免了室内空气不流通存在的问题；这种上下分别控温的方式不仅效果较好，而且成本较低，适于实际应用；
2)本发明可以利用非淡水进行温度调节，这主要是对于缺少淡水资源的中东等沙漠地区和非洲干旱地区，由于这些地区的地下水为半海水(即非淡水)，不适宜直接作为水源提供给上述淡水储水装置；针对这一技术难题，本发明直接利用沙漠地下水作为非淡水冷却系统的冷却水，解决了温度控制的问题，而这一方式显然成本极低，更加因地制宜；
3)本发明公开的植物工厂可以通过设置雨水收集系统，可以实现水的循环利用；通过设置供电系统，可以为用电设备供电，合理利用环保能源；通过设置吹风系统，可实现植物之间的花粉传播；
4)本发明公开的植物工厂可以通过设置智能控制系统，根据工厂内的温度、湿度传感信息进行智能化工作，给植物营造一个恒温的自然生长环境；
5)本发明公开的植物工厂可以不受季节限制，不受当地土壤成分局限，不受当地的气候局限，因而具有良好的应用空间，而且其内的环境尊重植物自然生长属性，适合植物生长，避免植物发生变异，恒温立体植物工厂节约每一滴水，使用环保电能。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是图1中的气体流向图。
其中：1、透明顶盖；2、第二透明层；3、保温空间；4、喷雾头；5、保温墙体；6、抽风机；7、蓄水池；8、喷淋头；9、空气出口、10、室外空气进入通道；11、二氧化碳装置；12、杀菌装置。
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
参见图1和图2，如其中的图例所示，一种植物工厂，包括厂房和种植系统，所述厂房限定一封闭空间，所述种植系统置于所述封闭空间内；
所述厂房的顶部具有透明顶盖1，透明顶盖1的下方设有第二透明层2，透明顶盖和第二透明层之间形成保温空间3，所述保温空间设有喷雾头4；
所述厂房的四周墙体为保温墙体5；
所述第二透明层和厂房的底部之间构成种植空间，种植空间的上部设有抽风机6；所述厂房的底部设有冷却系统，室外的空气经该冷却系统降温变成冷空气之后，再进入种植空间内；
所述冷却系统包括设于厂房底部的蓄水池7，蓄水池的水面和厂房底部的地板之间形成冷却空间，且所述冷却空间内设有至少一个喷淋头8。在冷却空间的外部设有与外界大气连通的室外空气进入通道10，厂房底部的地板上设有复数个空气出口9；室外的空气由室外空气进入通道10进入冷却空间，降温后由空气出口9进入种植空间。
上文中，所述保温空间内的喷雾头的作用是在保温空间内喷雾造云。由喷雾头喷出的水在温度较高的环境内会自然产生水雾和水蒸气，同时，喷出的水洒落至炎热的第二透明层上也会产生水雾和水蒸气，这2种水雾遵从“热上升”原理，逐渐上升形成云区。厂房屋顶可以设有可开闭的排热孔以使不断增厚的云团顶端的高温云雾自保温空间排出。
所述蓄水池的水面、喷淋头喷出的水可以一起用来进行冷却；所述喷淋头8设置于厂房底部的地板上，这样喷淋头喷出的水自上而下，形成水帘。
所述种植系统包括墙体和容器，所述墙体支承所述容器，所述容器中栽种有植物。
优选的，所述冷却系统的蓄水池中的水为厂房所在地的地下水。优选的，所述蓄水池中的水为中东地区的地下的非淡水。该方案是针对缺少淡水资源的中东等沙漠地区和非洲干旱地区，由于这些地区的地下水为半海水(即非淡水)，不适宜直接作为水源提供给上述淡水储水装置；针对这一技术难题，本发明直接利用沙漠地下水作为非淡水冷却系统的冷却水，解决了温度控制的问题，而这一方式显然成本极低，更加因地制宜。
优选的，还设有二氧化碳装置11，以向所述种植空间内输入二氧化碳。例如，可以采用二氧化碳发生器或二氧化碳钢瓶等现有技术。
优选的，还设有气体杀菌装置12，以向所述种植空间内输入杀菌气体。
优选的，所述室外的空气经冷却系统降温后的冷空气的出口位于种植空间的底部，而抽风机位于种植空间的顶部两侧。
所述第二透明层为透明玻璃或透明膜。
所述植物工厂还可以包括雨水收集系统，所述雨水收集系统包括集水槽，所述集水槽收集洒落于所述厂房屋顶的雨水。
优选的，所述植物工厂还包括供电系统，所述供电系统包括光伏发电板。
优选的，所述植物工厂还包括吹风系统，所述吹风系统包括吹风装置，所述吹风装置设于所述种植空间中并吹风辅助植物之间花粉传播。
优选的，所述植物工厂还包括智能控制系统。
优选的，所述室外的空气经冷却系统降温后的冷空气的出口位于种植空间的底部，而抽风机位于种植空间的上部两侧。
上述植物工厂的环控方法如下：
所述厂房的顶部为透明顶盖，透明顶盖的下方设有第二透明层，透明顶盖和第二透明层之间形成保温空间；设定一基准温度，当保温空间内的温度大于该基准温度时，通过在保温空间内喷雾造云进行降温，并阻隔室外太阳的热能；该基准温度为40℃；
所述厂房的四周墙体为保温墙体；
所述第二透明层和厂房的底部之间构成种植空间，设定一标准温度(标准温度设定为25℃)，当种植空间内的温度大于该标准温度时，将种植空间内的热空气从其上部排出，并在种植空间的底部输入冷空气，形成空气循环并达到降温目的；所述在种植空间的底部输入冷空气的方法如下：
所述厂房的底部设有冷却系统，室外的空气经该冷却系统降温变成冷空气之后，再进入种植空间内；所述冷却系统包括设于厂房底部的蓄水池，蓄水池的水面和厂房底部的地板之间形成冷却空间，且所述冷却空间内设有至少一个喷淋头，从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和喷淋水共同降温。具体的，在冷却空间的外部设有与外界大气连通的室外空气进入通道10，厂房底部的地板上设有复数个空气出口9；室外的空气由室外空气进入通道 10进入冷却空间，降温后由空气出口9进入种植空间；参见图2所示。
实施例二
一种植物工厂，其他结构与实施例一相同，唯一不同之处在于：所述冷却空间内设有至少一组雨淋装置，该雨淋装置为设于厂房底部的沟槽，沟槽上设有复数个漏水孔；
从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和沟槽的淋水共同降温。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种植物工厂的环控方法，所述植物工厂包括厂房和种植系统，所述厂房限定一封闭空间，所述种植系统置于所述封闭空间内；其特征在于：
所述厂房的顶部为透明顶盖，透明顶盖的下方设有第二透明层，透明顶盖和第二透明层之间形成保温空间；设定一基准温度，当保温空间内的温度大于该基准温度时，通过在保温空间内喷雾造云进行降温，并阻隔室外太阳的热能；
所述厂房的四周墙体为保温墙体；
所述第二透明层和厂房的底部之间构成种植空间，设定一标准温度，当种植空间内的温度大于该标准温度时，将种植空间内的热空气从其上部排出，并在种植空间的底部输入冷空气，形成空气循环并达到降温目的；所述在种植空间的底部输入冷空气的方法如下：
所述厂房的底部设有冷却系统，室外的空气经该冷却系统降温变成冷空气之后，再进入种植空间内；所述冷却系统包括设于厂房底部的蓄水池，蓄水池的水面和厂房底部的地板之间形成冷却空间，且所述冷却空间内设有至少一组雨淋装置，从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和雨淋装置的冷水共同降温。
2.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于，所述冷却系统还包括工业制冷装置。
3.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于，所述保温墙体的上部设有至少一个抽风机，以将种植空间内的热空气从种植空间的上部排出。
4.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于，还设有二氧化碳装置，以向所述种植空间内输入二氧化碳。
5.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于，还设有气体杀菌装置，以向所述种植空间内输入杀菌气体。
6.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于，所述冷却系统的蓄水池中的水为厂房所在地的地下水。
7.根据权利要求6所述的环控方法，其特征在于：所述蓄水池中的水为中东地区的地下的非淡水。
8.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于：所述基准温度为30～50℃；所述标准温度为20～30℃。
9.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于：所述雨淋装置为喷淋头，从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和喷淋水共同降温。
10.根据权利要求1所述的环控方法，其特征在于：所述雨淋装置为设于厂房底部的沟槽，沟槽上设有复数个漏水孔；
从室外进来的空气经由蓄水池水面的冷水和沟槽的淋水共同降温。
11.一种植物工厂，包括厂房和种植系统，所述厂房限定一封闭空间，所述种植系统置于所述封闭空间内；其特征在于：
所述厂房的顶部具有透明顶盖，透明顶盖的下方设有第二透明层，透明顶盖和第二透明层之间形成保温空间，所述保温空间设有喷雾头；
所述厂房的四周墙体为保温墙体；
所述第二透明层和厂房的底部之间构成种植空间，种植空间的上部设有抽风机；所述厂房的底部设有冷却系统，室外的空气经该冷却系统降温变成冷空气之后，再进入种植空间内；
所述冷却系统包括设于厂房底部的蓄水池，蓄水池的水面和厂房底部的地板之间形成冷却空间，且所述冷却空间内设有至少一组雨淋装置。
12.根据权利要求11所述的植物工厂，其特征在于：所述冷却系统的蓄水池中的水为中东地区的地下的非淡水。
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| CN201910430264.3A CN110149976A (zh) | 2019-05-22 | 2019-05-22 | 一种植物工厂及其环控方法 |
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- 2019-05-22 CN CN201910430264.3A patent/CN110149976A/zh active Pending
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