CN112188831A - 通风和照明装置 - Google Patents

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大卫·斯科特
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Abstract

提供了一种在室内农业中使用的设备，该设备包括连接至至少一个共用歧管(8a、8b)的多个长形支承件(6)。所述多个长形支承件中(6)的每个长形支承件(6)包括：具有第一侧部的主体(12)；与所述至少一个共用歧管(8a、8b)流体连通的至少一个入口(16)；多个出口(14)；以及通道，该通道位于主体(12)内且在所述至少一个入口(16)与所述多个出口(14)之间基本上沿着主体的长度延伸。所述至少一个共用歧管(8a、8b)构造成允许气体流动到所述多个长形支承件(6)的所述至少一个入口(16)中，其中，该设备构造成使得在使用期间，气体可以从共用歧管(8a、8b)流动到所述多个长形支承件(6)中的每个长形支承件(6)的至少一个入口(16)中、穿过每个长形支承件(6)的通道且离开每个长形支承件(6)的所述多个出口(14)，使得在使用期间邻近于主体(12)的第一侧部提供均匀的气流。

Description

通风和照明装置
技术领域
本发明涉及用于在室内农业中使用的照明和气体输送支承件的领域，以及涉及使用照明和气体输送支承件的系统。
背景技术
室内农业的一个特殊特征是要求在给定的空间中生长尽可能多的植物。因此，系统通常竖向或水平地堆叠成具有尽可能高的密度的植物或真菌等。这种高密度的栽种导致难以提供均匀的通风、温度、以及特别是CO2。但是，精确地控制通风、温度和CO2非常重要，并且特别是1度或2度的温度差可能非常重要。类似地，CO2的控制对植物的生长而言是关键的，并且在整个设施中、特别是在每片叶子旁边，CO2的控制必须保持恒定。因此合乎逻辑的是，必须将系统设计成将CO2直接输送至每个植物。重要的是还应该注意，由于植物释放出氧气，因此必须将氧气移除以允许CO2进入叶子。因此，对空气运动和通风进行非常精确和局部地控制是关键的。
因此，仍然需要改进的方法来将CO2输送给高密度的植物。
LED的引入使室内农业系统得以发展。LED特别地适合于高密度的栽种，因为LED可以被安置成紧邻农作物，在一些情况下，可以接近5cm，但通常为15cm至25cm。随着LED在将电能转换为辐射能方面变得更加高效，室内栽种系统的采用继续从高价值的低产量农作物扩展到通常在温室中生长的低价值的高产量产品。这项新技术允许对生长的所有方面进行控制：温度、湿度、CO2、按波长产生的光、水、营养，并且已经被称为全面控制的环境农业(TCEA)。在TCEA系统中引入自动化已降低了栽种的成本，但是电力仍然是最大的单一成本。因此，从LED实现最高水平的效率至关重要。可以通过冷却LED来提高LED的效率，并且这也延长了LED的寿命。
TCEA室内栽种的特殊特征是所需的光的量以及因此所需的LED的数量。LED的数量通常是商业建筑物中所使用的灯的数量的5倍至20倍或更多倍。因此，所产生的热成比例地更多。因此，已经开发出冷却系统。一个特殊示例是使用流动穿过紧邻LED的管的冷却水。尽管这是有效的，但是其通常很昂贵、难以维护并且引起管上的冷凝。另一方法是使用包含大量散热片的铝制散热器，这些铝制散热器需要大量的冷空气经过翅片，并且这可能改变植物、真菌或藻类附近生长环境的温度和湿度。
温度的控制对于LED的性能和寿命而言是关键的。近年来，如通过电功率比辐射功率而测量的LED的效率已提高到50％以上。但是，剩下的50％是热。特别的问题在于，这种热在二极管内部产生，并且通过结温来测量。LED的效率由制造商的数据表提供并且示出了相对于25摄氏度的变化，并且通常，LED的效率在低于零摄氏度的温度下可以提高2.5％至7.5％，而在高于70摄氏度的温度下将降低2.5％至15％。由于室内农业系统通常在18摄氏度与25摄氏度之间进行操作，因此挑战是使用环境空气将热从二极管的中心移除。
本领域中已知的冷却系统包括水冷式LED散热器，并且这些冷却系统相对昂贵、给栽种系统增加了极大的复杂性且易于冷凝。
因此，仍然需要改进的方法来冷却LED。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于在室内农业中使用的设备，该设备包括连接至至少一个共用歧管的多个长形支承件，所述多个长形支承件中的每个长形支承件包括：
主体，该主体具有第一侧部；
至少一个入口，所述至少一个入口与共用歧管流体连通；
多个出口；以及
通道，该通道位于主体内并且在至少一个入口与所述多个出口之间基本上沿着主体的长度延伸，
所述至少一个共用歧管构造成允许气体流动到所述多个长形支承件的至少一个入口中，
其中，该设备构造成使得在使用期间，气体可以从共用歧管流动至所述多个长形支承件中的每个长形支承件的至少一个入口、穿过每个长形支承件的通道并且离开每个长形支承件的所述多个出口，使得在使用期间邻近于主体的第一侧部提供了均匀的气流。
在一些实施方式中，主体的通道的横截面面积显著地大于所述多个出口中的每个出口的横截面面积。例如，通道的横截面面积可以是所述多个出口中的每个出口的横截面面积的10倍、12倍、15倍、20倍、25倍或30倍。通道的横截面面积可以比所述多个出口中的每个出口的横截面面积大至少10倍、比所述多个出口中的每个出口的横截面面积大至少15倍、或者比所述多个出口中的每个出口的横截面面积大至少20倍。
已经发现的是，通过使主体的通道的横截面面积显著地大于所述多个出口中的每个出口的截面积，来自所述多个出口中的每个出口的气体流沿着主体的长度是基本上均匀的。
在一些实施方式中，给定的长形支承件的所述多个出口内的各出口的横截面面积可以沿着主体的长度变化。例如，各出口的横截面面积可以沿着主体的长度增加。例如，在其中入口位于主体的近端端部处的实施方式中，出口的横截面面积可以沿着主体的长度从近端向远端(即远离入口)增大。因此，来自用于给定的长形支承件的所述多个出口的气流沿着主体的长度可以是基本上均匀的。
出口可以具有3mm至8mm的直径。出口可以具有4mm至5mm的直径。出口可以布置在主体的第一侧部上。出口可以布置在邻近于第一侧部的第二侧部和/或第三侧部上。例如，主体可以具有矩形横截面，并且第一侧部可以是矩形横截面的底侧部，其中，出口布置在矩形横截面的与底部第一侧部的任一侧邻近的第二侧部和第三侧部中的一者或两者上。在另一示例中，主体可以具有椭圆形横截面，并且第一侧部可以是椭圆形横截面的具有最小曲率的各部分中的一个部分，而第二侧部和第三侧部可以是椭圆形横截面的具有最大曲率的各部分。出口可以布置在第二侧部和第三侧部中的一者或两者上。替代性地，第一侧部可以是椭圆形截面的具有最大曲率的各部分中的一个部分，并且第二侧部和第三侧部可以是椭圆形截面的具有最小曲率的各部分。出口可以布置在第二侧部和第三侧部中的一者或两者上。
每个长形支承件的至少一个入口可以包括阀。因此，可以独立地控制穿过每个长形支承件的气体流的速率，使得可以为每个长形支承件改变气体流的速率。
通常，主体包括金属材料。例如，主体可以包括铜、黄铜、铁、钢、铝或类似物。优选地，主体包括铝。
在一些实施方式中，主体包括中空金属管。中空金属管可以具有圆形、椭圆形、梯形或矩形的横截面。因此，在入口与所述多个出口之间基本上沿着主体的长度延伸的通道可以是管状主体的内腔。
在一些实施方式中，所述多个长形支承件中的每个长形支承件可以包括位于所述多个长形支承件中的每个长形支承件的主体的第一侧部上的多个LED或LED簇。主体可以包括导热的材料，使得在使用期间由每个LED或LED簇所产生的热的至少一部分被传递至主体。因此，在使用期间，热可以从每个LED或LED簇传递至主体，并且可以从主体传递至沿着所述多个长形支承件中的每个长形支承件的主体的通道流动的气体。
因此，来自所述多个LED或LED簇的二极管的热可以用于在气体穿过所述多个出口中的每个出口之前增加气体的温度。这允许在使用期间输入到设备的气体比农作物周围的气体的期望温度低，从而提高了对所述多个LED或LED簇进行冷却的效率。
进入所述至少一个共用歧管的气体可以比位于主体的第一表面或所述多个长形支承件中的每个长形支承件下方的农作物周围的气体的温度低1°至15°。进入所述至少一个共用歧管的气体可以比位于主体的第一表面或所述多个长形支承件中的每个长形支承件下方的农作物周围的气体的温度低1°至10°。例如，进入所述至少一个共用歧管的气体的温度可以低1°、2°、3°、4°、5°、6°或7°。
在使用期间，进入共用歧管的气体与从所述多个出口流出到下方农作物的气体之间的温度差可以例如使农作物周围的湿度水平发生变化。
另外，从所述多个LED或LED簇的二极管到主体的热的传递因此对LED或LED簇的二极管进行冷却，并且例如，与使用传统“散热器”的被动环境冷却相比通常可以提高LED的效率和LED的使用寿命。
由于照明系统的投资标准通常是基于10年的整个生命周期，因此这具有非常显著的益处。此外，LED所提供的加热允许对引入共用歧管中的空气进行冷却，使得由于LED与气体之间的更大的温度梯度而可以更有效地冷却LED，同时仍允许气体以合适的温度流动穿过所述多个出口以用于使用该设备栽种的生物。
关于术语“LED簇”，我们指的是安装在单个印刷电路板(PCB)上或一起安装在主体上以产生所需的混合波长的光的多个LED。
所述多个出口中的各出口可以沿着主体的长度有规律地间隔开。在包括LED或LED簇的各实施方式中，所述多个LED安装点的LED或LED簇可以沿着主体的长度有规律地间隔开。
在包括LED或LED簇的一些实施方式中，所述多个LED或LED簇中的LED或LED簇以及所述多个出口中的各出口可以沿着主体的长度交替。在一些实施方式中，主体可以为每个LED或LED簇包括多个出口。因此，沿着主体的长度，每个LED或LED簇可以有两个、三个、四个或更多个出口。替代性地，沿着主体的长度，每个出口可以有多个LED或LED簇。因此，沿着主体的长度，每个出口可以有两个、三个、四个或更多个LED或LED簇。
在包括LED或LED簇的一些实施方式中，各LED或LED簇沿着主体的分布可以独立于各出口沿着主体的分布。
通常，所述多个出口构造成提供均匀的气体流。可以改变流量以为正在主表面下方生长的生物提供最佳条件。例如，如果植物在主体下方生长，则可以对来自每个长形支承件的所述多个出口的气体的流量进行调节，以确保向均匀地横过设备的这些植物提供最佳的温度、湿度和CO2的供应。
在一些实施方式中，来自所述多个出口的气体的流量可以是100m3/hr、150m3/hr、200m3/hr、250m3/hr、300m3/hr或350m3/hr。流量可以是从多个长形支承件的出口流动的气体的速率。
在一些实施方式中，来自多个出口的气体的流量可以是10m3/hr、20m3/hr、30m3/hr或40m3/hr。流量可以是从每个长形支承件的流动的气体的速率。
在使用期间流动穿过设备的气体可以是空气或富空气。
关于术语“富空气”，我们指的是已经以某种方式被改变以更加有利于有效生长的空气。富空气可能使标准空气的成分被改变。例如，当在系统中使用设备来栽种植物时，相比于标准空气富空气可能具有更高的CO2含量、相对于标准空气而言的改变的湿度或比标准空气低的氧气含量。在另一示例中，当在系统中使用设备来使真菌或昆虫生长时，富空气可以具有比标准空气高的氧气含量。
所述多个出口可以沿着主体布置成使得给主体的第一侧部的下方的生物所产生的气流是基本上均匀的。例如，在第一侧部下方的生物是植物的情况下，气流可以使得每个植物将接收基本上相同的CO2供应。
本领域技术人员将理解的是，各出口沿着主体的分布可以根据系统而变化，设备待被用于该系统。例如，如果要在植物上得到基本上均匀的空气流动，则所述多个长形支承件中的每个长形支承件的主体与位于第一侧部的下方的植物之间的距离将影响各出口之间的最大间隔。
在包括多个LED或LED簇的实施方式中，沿着主体的所述多个LED或LED簇可以构造成向位于所述多个长形支承件中的每个长形支承件的主体的第一侧部的下方的植物提供均匀的照明。因此，所述多个LED或LED簇的分布使得位于第一侧部的下方的每个植物从所述多个LED或LED簇以相同的强度接收基本上相同波长的光。
本领域技术人员将理解的是，各LED或LED簇沿着主体的分布可以根据系统的要求而变化，设备待被用于该系统。例如，如果要得到均匀地照明，则设备与第一侧部的下方的植物之间的距离将影响各LED或LED簇之间的最大间隔。
在一些实施方式中，所述多个LED或LED簇中的各LED或LED簇可以与主体直接接触。因此，主体可以用作所述多个LED或LED簇中的各LED或LED簇的散热器。换句话说，在使用期间，由所述多个LED或LED簇所产生的热的至少一部分至主体的直接传递可以对所述多个LED或LED簇进行冷却。
在一些实施方式中，各LED或LED簇可以安装在印刷电路板(PCB)上，并且PCB可以与主体直接接触。导热介质可以联接PCB与主体，或者PCB可以直接接触主体。因此，由LED或LED簇所产生的热可以被传递至PCB，并且所传递的热或所传递的热的一部分可以被传递至主体。
本方面的设备提供了多种功能。在包括LED或LED簇的实施方式中，长形支承件为LED或LED簇提供物理支承，将比如空气/CO2之类的气体分配给在包括该设备的系统中生长的植物或其他生物，并在主体使用该气体流来对LED或LED簇进行冷却。
因此，提供结合了所有这些功能的设备极大地简化了系统，从而提供了提高的效率并且减少了空间要求和成本。另外，使用主体对多个LED或LED簇进行有效的散热提高了所述多个LED或LED簇的效率和/或寿命。
该设备可以包括两个或更多个共用歧管。例如，该设备可以包括两个共用歧管，第一共用歧管和第二共用歧管。所述多个长形支承件中的每个长形支承件可以包括两个入口，第一入口和第二入口。每个长形支承件的第一入口可以与第一共用歧管流体连通。每个长形支承件的第二入口可以与第二共用歧管流体连通。因此，在使用期间，气体可从外部源流动到第一共用歧管和第二共用歧管中的一者或两者中，并且流动到每个长形支承件的每个入口中。因此，沿着每个长形支承件的主体的长度，每个长形支承件内的气体压力可以基本上相等，并且因此，气体从每个出口流出的速率是基本上均匀的。第一共用歧管和第二共用歧管可以经由至少一个连接歧管彼此流体连通，并且第一共用歧管包括入口，该入口允许气体从外部源流动到第一共用歧管中并且经由连接歧管流动到第二共用歧管中，使得第一共用歧管和第二共用歧管中的气体的压力基本上相同。替代性地，第一共用歧管和第二共用歧管中的每一者可以包括入口，气体可以通过该入口流动到设备中。
在一些实施方式中，每个长形支承件的第一入口位于主体的第一端部处，并且第二入口位于主体的第二端部处。因此每个长形支承件可以横跨第一共用歧管与第二共用歧管之间。
所述多个长形支承件可以布置在共用平面中。因此，该设备可以适合于安装在平坦或基本上平坦的表面上。
所述多个长形支承件可以布置在格栅中。例如，在其中每个长形支承件包括一个入口的实施方式中，各长形支承件的各入口可以布置在平面格栅中，并且各长形支承件可以延伸远离平面格栅的平面。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于在室内农业中使用的设备，该设备包括中空主体，该中空主体包括第一侧部、至少一个入口以及位于第一侧部中的多个出口。中空主体构造成在使用期间允许气体流动到所述至少一个入口中、穿过中空主体并且离开多个出口，使得在使用期间邻近于主体的第一侧部提供均匀的气体流。
中空主体的横截面面积可以显著地大于所述多个出口中的每个出口的横截面面积。
在一些实施方式中，中空主体包括位于中空主体的第一侧部上的多个LED或LED簇。
中空主体可以包括金属材料。例如，中空主体可以包括铜、黄铜、铁、钢、铝或类似物。优选地，中空主体包括铝。
通常，所述多个出口中的各出口在中空主体的第一侧部上有规律地间隔开。
在包括多个LED或LED簇的一些实施方式中，所述多个LED或LED簇中的各LED或LED簇在中空主体的第一侧部上有规律地间隔开。
通常，所述多个出口构造成提供最佳的气体流量。
在包括多个LED或LED簇的一些实施方式中，所述多个LED或LED簇中的各LED或LED簇可以与中空主体直接接触。因此，中空主体可以用作用于所述多个LED或LED簇中的各LED或LED簇的散热器。换句话说，在使用期间，由所述多个LED或LED簇所产生的热的至少一部分至中空主体的传递可以对所述多个LED或LED簇进行冷却。
LED或LED簇可以安装在印刷电路板(PCB)上，并且PCB可以与中空主体直接接触。导热介质可以联接PCB和中空主体，或者PCB可以直接接触中空主体。因此，由每个LED或LED簇所产生的热可以被传递至PCB，并且所传递的热或所传递的热的一部分可以被传递至中空主体。
在使用期间，由所述多个LED或LED簇所产生的热的至少一部分至主体的传递可以对所述多个LED或LED簇进行冷却。
在一些实施方式中，来自所述多个出口的气体的流量可以是100m3/hr、150m3/hr、200m3/hr、250m3/hr、300m3/hr或350m3/hr。
本领域技术人员将理解的是，各出口在中空主体上的分布可以根据系统而变化，设备待被用于该系统。例如，如果要在植物上得到基本上均匀的气体流，则中空主体与位于第一侧部的下方的植物之间的距离将影响出口之间的最大间隔。
在包括LED或LED簇的实施方式中，所述多个LED或LED簇在中空主体上的分布可以构造成向位于中空主体的第一侧部的下方的植物提供均匀的照明。因此，所述多个LED或LED簇的分布使得位于第一侧部的下方的每个植物从所述多个LED或LED簇以相同的强度接收基本上相同波长的光。
本领域技术人员将解的是，各LED或LED簇在中空主体上的分布可以根据系统的要求而变化，设备待被用于该系统。例如，如果要得到均匀照明，则设备与位于第一侧部的下方的植物之间的距离将影响各LED或LED簇之间的最大间隔。
本发明在第三方面中扩展到一种包括多个生长托盘的系统，其中，每个生长托盘的下侧部容置根据第一方面或第二方面的设备。
通常，该系统用于使比如植物、真菌或昆虫之类的生物在室内环境中生长。在室内农业中，重要的是要尽可能高效地利用空间，以使单位占地面积的利润最大化。
因此，在优选的实施方式中，该系统包括布置在至少一个堆中的多个生长托盘，其中，从所述多个生长托盘中的第一生长托盘的设备的所述多个出口流出的气体被引导至堆中的位于第一生长托盘下方的第二生长托盘。
在其中设备包括LED或LED簇的一些实施方式中，从所述多个生长托盘中的第一生长托盘的每个设备的所述多个LED或LED簇发出的光被引导至堆中的位于第一生长托盘下方的第二生长托盘。
提供根据本方面一堆的生长托盘允许多层植物例如在给定区域中生长，从而增加可以在给定区域中生长的植物的密度，并且因此增加系统的效率。
通常，一堆生长托盘中的各生长托盘可以彼此分开例如80mm至1500mm、80mm至1000mm或100mm至500mm。
在一些实施方式中，该系统可以包括与每个生长托盘的共用歧管的入口或共用歧管中的至少一个共用歧管的入口连接的泵，使得可以在使用期间将气体从泵经由根据第一方面或第二方面的每个设备的共用歧管的入口或者共用歧管中的至少一个共用歧管的入口泵送至设备的所述多个出口。
通常，在使用期间泵送的气体是空气或富空气。
关于术语“富空气”，我们指的是已经以某种方式被改变以更加有利于有效生长的空气。富空气可能使标准空气的成分被改变。例如，当系统被用于使植物至少在生长托盘上生长时，相比于标准空气富空气可能具有富空气可能具有更高的CO2含量，相对于标准空气而言的改变的湿度或比标准空气低的氧气含量。在另一示例中，当在系统中使用设备来使真菌或昆虫生长时，富空气可以具有比标准空气高的氧气含量。
在一些实施方式中，泵可以是空调单元的一部分，该空调单元被配置为在使用期间对被泵送通过该设备或每个设备的气体的温度和/或湿度和/或成分进行调节。
在其中系统包括根据第一方面的设备的实施方式中，所述多个长形支承件中的每个长形支承件可以与特定的生长区域相关联。生长区域可以是整个生长托盘或多个生长托盘。
替代性地，生长区域可以是生长托盘的一部分，并且每个长形支承件可以与不同或相同的生长区域相关联。
在其中系统包括根据第一方面的设备的一些实施方式中，对于每个长形支承件并且因此对于植物生长或栽种区的每个区域而言，可以改变气体流的流率、温度、湿度和/或CO2浓度。例如，每个长形支承件可以与其自身的阀相关联，从而允许针对所述多个长形支承件中的每个长形支承件对气体从至少一个共用歧管到长形支承件的流动进行控制。
在一些实施发生中，对于包括入口的共用歧管或每个共用歧管，可以改变气体流的流率、温度、湿度和/或CO2浓度。例如，在其中一个共用歧管包括入口的实施方式中，该入口可以包括可以被独立地控制的阀，使得可以改变进入每个生长托盘中的气流的流率。
在其中设备包括LED或LED簇的实施方式中，可以改变由所述多个LED或LED簇发出的光的波长和/或强度。由所述多个LED或LED簇发出的光的波长和/或强度可以针对每个生长托盘而而改变。
通过波长和强度改变照明的能力结合对水和营养的精确控制，可以实现完全可控的环境农业(TCEA)。例如，增加传感器和摄像头以实时测量植物的产量和质量允许在单个植物或植物组水平上引入反馈回路。此外，独立改变这些参数的能力允许人工智能对系统进行优化。
根据第四方面，提供了一种用于生长的系统，该系统包括根据第一方面的设备，其中，多个长形支承件以列和行的阵列布置，其中，给定的行和/或列的长形支承件连接至至少一个共用歧管，并且各行的长形支承件在堆中布置成一者在另一者之上。
该系统可以构造成使得包括生长托盘的框架可以被移动到系统中，使得生长托盘位于一行长形支承件的下方。例如，框架可以是手推车，并且生长托盘可以位于手推车的架子上。
根据本发明的第五方面，提供了第三方面或第四方面的系统的使植物在室内环境中生长的用途。
本发明在第六方面中扩展到第三方面或第四方面的系统的使真菌在室内环境中生长的用途。
通常，在其中使用根据第三方面的系统的实施方式中，系统的生长托盘不包括LED或LED簇。然而，在一些实施方式中，生长托盘可以包括LED或LED簇，但是这样的LED和LED簇未被利用。例如，如果该系统待被用于栽种植物并且然后再种植蘑菇，或者该系统的第一组生长托盘待被用于栽种植物而该系统的第二组生长托盘待被用于栽种蘑菇，则这可能是有用的。
在适当的情况下，第一方面的各优选和可选的特征是第二方面的各优选和可选的特征。
附图说明
现在将参照附图借助于非限制性示例来对本发明的各实施方式进行描述。
图1：根据实施方式的长形支承件的立体图；
图2：从根据实施方式的包括多个长形支承件的生长托盘的下方观察的立体图；
图3：根据实施方式的包括两堆生长托盘的部分构造的系统的立体图；
图4：红色、蓝色和磷光转换的白色LED的相对光输出与结温的关系(在25℃的结温下数据归一化为100％)；
图5：一堆生长托盘的侧视图；
图6是根据实施方式的具有入口导管和抽气导管的部分构造的系统的立体侧视图；
图7是根据实施方式的生长系统的A)侧视图、B)立体侧视图和C)立体后视图；以及
图8是根据实施方式加上手推车的生长系统的A)侧视图、B)立体侧视图和C)立体后视图。
具体实施方式
虽然下面详细讨论了本发明的各种实施方式的制造和使用，但是应当理解的是，本发明提供了许多可应用的发明构思，所述发明构思可以在各种特定情况下体现。本文中所讨论的特定实施方式仅是制造和使用本发明的特定方式的说明，并且不限制本发明的范围。
为了促进对本发明的理解，下面定义了许多术语。本文中所定义的术语具有与本发明相关的领域的普通技术人员所通常理解的含义。比如“一”、“一种”和“该”之类的术语不意在仅指代单个实体，而是包括特定示例可以被用于对其进行说明的通用类别。本文中的专业术语用于对本发明的各特定实施方式进行描述，但是除了权利要求中概述的以外，本文中的专业术语的使用不限制本发明。
示例1-植物生长塔
参照图1至图3、图5和图6，栽种系统1包括安装在框架5内的两堆2的生长托盘4。每个生长托盘4包括支承件6(用作长形支承件)、第一气室8a和第二气室8b(分别用作第一共用歧管和第二共用歧管)、连接第一气室8a和第二气室8b的两个连接气室9、以及植物支承件10。植物支承件10是在支承件6上方延伸的材料片，并且在使用期间对生长托盘4上的植物进行支承。另外，植物支承件在生长托盘之间提供了障碍物，使得每个生长托盘的环境与邻近的生长托盘的环境隔离。
每个支承件6包括具有50mm乘以25mm的横截面的铝中空部段12(用作主体)，在该中空部段12内一系列5mm直径的孔口14(用作多个出口)被限定在中空部段的侧部壁上。在中空部段12的每个端部处具有入口16。沿着中空部段12的主表面18安装有印刷电路板(PCB)20，该印刷电路板(PCB)20包括LED簇22的阵列。每个LED簇22包括五个LED。PCB 20布线到电源(未示出)，使得可以将电力提供给LED簇22，并且可以控制LED簇22的输出。
第一气室8a包括入口24。每个生长托盘4的第一气室8a的入口24经由导管连接至加热通风和冷却系统(HVAC)(未示出)。如图6中所示，每个第一气室8a的入口24连接至入口导管30。使用位于两堆生长托盘之间的框架上的抽气导管32来从生长托盘抽出空气。入口导管30包括一系列阀34，一系列阀34中的每个阀与生长托盘4的第一气室8a的入口24相关联。
堆中的第一生长托盘与位于其下方的生长托盘隔开380mm。然而，将理解的是，可以改变生长托盘到生长托盘的间隔，以适应不同的农作物和不同生长阶段的农作物。
HVAC系统对在使用期间被输送至铝部段和通风孔的空气的温度和湿度进行控制。
通过暴露于紫外线辐射对HVAC系统中的空气进行灭菌，以确保生长系统中没有或基本上没有比如细菌或真菌的异物，从而防止了该系统中生长的植物中的病害。
在每个生长托盘上流动的空气流的速率提供正压，使得空气不会从HVAC系统的外部进入每个托盘。因此，异物通常不会从外部进入生长系统，并且因此只有无菌或基本无菌的空气包围在生长系统中的正在生长的植物。因此，由于病害等原因，需要将较少的植物丢弃或从系统中移除，并且因此，由生长系统生产的农作物可能比其他情况下更大。
在使用期间，并且参照图3和图6，植物被装在每个生长托盘的植物支承件上，并且生长托盘以两堆的形式安装在框架5内。因此，每个堆的顶部生长托盘的植物在开放空间中，并且之后生长托盘的植物位于该堆中的先前生长托盘的下方。因此，除了顶部生长托盘之外，通过LED簇22和在堆中位于植物的上方的生长托盘4的支承件6中的孔口14将光和空气提供给植物。
由于任何给定植物的需求都由堆中的位于所述任何给定植物的上方的生长托盘提供，因此本发明的系统非常紧凑。此外，在需要的情况下，本发明的系统向整个生长托盘以及生长托盘之间的植物提供均匀的或基本上均匀的光水平以及CO2的供应，从而提供一种在室内栽种植物的有效方式。
另外一个益处是，流动穿过支承件的空气流对支承件的LED进行冷却，不仅提高了LED自身的效率和使用寿命，而且还加热了提供给植物的空气，从而节省了能源。
示例2-植物生长阵列
参照图7和图8，栽种系统100包括布置成列和行的阵列的支承件102(用作长形支承件)，给定的行中的每个支承件经由支架104彼此连接。在支承件102的第一侧，共用气室106将一列支承件内的每个支承件102连接成使得一列支承件内的每个支承件102与共用气室106流体连通。共用气室6连接至下述导管：该导管允许来自HVAC系统的空气被泵送到多个支承件中。
每个支承件对应于如以上在第一示例中所描述的支承件。
将注意到的是，多个支承件的第二侧不包括任何竖向框架。因此，可以将对托盘进行承载的手推车108(未示出)插入到生长系统中，使得阵列的给定的行的支承件布置于承载在手推车108上的托盘上方。因此，由支承件的LED发射的光被引导到在位于给定行的支承件中的各支承件的下方的托盘上生长的植物上，并且从支承件的出口流出的空气被向下引导到在托盘上生长的植物上。
当需要将植物从系统中移除以用于例如收获或维护时，手推车被简单地从系统中移除，并且承载手推车上的托盘因此被从每行支承件中的各支承件下方滑出并且从系统中取出。
替代性的栽种系统
在上述示例中的任一示例的替代性方案中，每个支承件的入口包括可以独立控制的阀，使得穿过该阀的气体流的速率以及因此气体流量从一个支承件到另一支承件可以变化。
在上述示例中的任一示例的另一替代性方案中，每个气室的入口包括可以独立控制的阀，使得穿过气室的阀气体流的速率以及因此穿过生长托盘——气室是生长托盘的一部分——的气体流的速率可能会变化。因此，穿过生长托盘堆中的第一托盘的气体流的速率可以与穿过相同的堆内的第二托盘中的气体流的速率不同。
在上述示例中的任一示例的替代性方案中，该系统用于栽种蘑菇。因此，蘑菇被种植在每个生长托盘上，并且供应到每个托盘的气体是富氧空气。LED并不是蘑菇生长所必需的，因为蘑菇不进行光合作用，并且因此不需要光来生长。因此，或者不使用每个生长托盘的LED，或者每个托盘的支承件不包括LED。
在又一替代性的示例中，示例1或示例2中所描述的系统包括生长托盘，该生长托盘包括板而不是布置在该生长托盘的下侧部上的多个支承件，该板包括LED簇的阵列和出口的阵列。

Claims (20)

1.一种用于在室内农业中使用的设备，所述设备包括连接至至少一个共用歧管的多个长形支承件，所述多个长形支承件中的每个长形支承件包括：
主体，所述主体具有第一侧部并且包括金属材料；
至少一个入口，所述至少一个入口与所述至少一个共用歧管流体连通；
多个出口；
多个LED或LED簇，所述多个LED或LED簇位于所述多个长形支承件中的每个长形支承件的所述主体的所述第一侧部上且与所述主体直接接触；以及
通道，所述通道位于所述主体内且在所述至少一个入口与所述多个出口之间基本上沿着所述主体的长度延伸，
所述至少一个共用歧管构造成允许气体流动到所述多个长形支承件的所述至少一个入口中，
其中，所述设备构造成使得在使用期间，气体能够从所述共用歧管流动至所述多个长形支承件中的每个长形支承件的所述至少一个入口、穿过每个长形支承件的所述通道并且离开每个长形支承件的所述多个出口，使得在使用期间邻近于所述主体的所述第一侧部提供均匀的气流。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主体的所述通道的横截面面积显著地大于所述多个出口中的每个出口的横截面面积。
3.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述至少一个共用歧管中的所述共用歧管或至少一个共用歧管包括入口。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述至少一个共用歧管中的所述共用歧管或一个共用歧管的所述入口与控制阀相关联。
5.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述主体包括铝。
6.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述多个出口中的各出口沿着所述主体的长度有规律地间隔开。
7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述多个LED中的各LED沿着所述主体的长度有规律地间隔开。
8.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述主体是管状的。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述主体的横截面是基本上圆形、椭圆形或矩形的。
10.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述多个出口构造成提供最佳的气体流量。
11.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，在使用期间，由所述多个LED或LED簇所产生的热的至少一部分至所述主体的传递对所述多个LED或LED簇进行冷却。
12.一种用于在室内农业中使用的设备，所述设备包括中空主体，所述中空主体包括第一侧部、至少一个入口、位于所述第一侧部上的多个LED或LED簇以及位于所述第一侧部中的多个出口，所述中空主体构造成在使用期间允许气体流动到所述至少一个入口中、穿过所述中空主体并且离开所述多个出口，使得在使用期间邻近于所述主体的所述第一侧部提供均匀的气流。
13.一种包括多个生长托盘的系统，其中，每个生长托盘的下侧部容置有根据任一前述权利要求所述的设备，并且其中，从所述多个生长托盘中的第一生长托盘的所述设备的所述多个出口流出的气体被引导至堆中的位于所述第一生长托盘的下方的第二生长托盘。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，从所述多个生长托盘中的第一生长托盘的所述设备的所述多个LED或LED簇发出的光被引导至所述堆中的位于所述第一生长托盘的下方的第二生长托盘。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，每个生长托盘的所述共用歧管或每个共用歧管的所述入口连接至泵，使得在使用期间，气体经由所述共用歧管或每个共用歧管的所述入口被从所述泵泵送至所述设备的所述多个出口。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述泵是空调单元的一部分，所述空调单元被配置为在使用期间对被泵送通过所述设备或每个设备的气体的温度和/或湿度和/或成分进行调节。
17.一种用于生长的系统，所述系统包括根据权利要求1至11中的任一项所述的设备，其中，所述多个长形支承件布置成呈列和行的阵列，其中，给定的行和/或列的所述长形支承件连接至至少一个共用歧管，并且各行的长形支承件在堆中布置成一者在另一者之上。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述系统构造成使得包括生长托盘的框架能够被移动到所述系统中，使得生长托盘位于一行长形支承件的下方。
19.一种根据权利要求13至18中的任一项所述的系统的用于植物生长的用途。
20.一种根据权利要求13至18中的任一项所述的系统的用于真菌生长的用途。
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