CN113329621B - 具有优化气候系统的用于植物栽培的气候室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在相叠布置的多个层(10)中进行植物栽培的密封气候室(100)，其中：每个层(10)具有至少一个植物栽培容器(11)和在其上方布置的照明平台(12)；借助于第一气候系统(13a)的通风装置(15)来控制气候室(100)内的第一栽培区域(14a)中的气候；第一气候系统(13a)包括至少一个气囊(16)，该气囊沿竖直方向延伸并布置在气候室(100)内，并且被设计为向第一栽培区域(14a)中的各个层(10)供应空气。

Description

具有优化气候系统的用于植物栽培的气候室

技术领域

本发明涉及用于在相叠布置的多个层中进行植物栽培的密封气候室，其中，每个层具有至少一个植物栽培容器以及布置在其上方的照明平台。借助于第一气候系统的通风装置来控制气候室内的第一栽培区域中的气候。

在温室中栽培植物是已知的。通常在晚上的数个小时和冬季的数月中使用人造光以加速植物的生长。由于基于LED的光源的进一步发展，现在能够更换功率密集型的光源，并且由于产生相对较低的热量，因此将其放置在植物的附近。这继而使得更多层能够相叠地布置，其中，种植区域竖直相叠地布置，并且在它们之间安装有持久性的人造光。

背景技术

DE 1 928 939 A描述了一种用于在室内栽培植物的气候室。

DE 1 778 624 A描述了一种用于调节气候室的空气的装置。

DE 10 2016 121 126 B3描述了一种用于在室内栽培植物的气候性密封气候室，其中，在该气候室内在至少两层中相叠地布置多个容器。每个容器具有容纳区域，该容纳区域具有平坦布置的基底，其用于容纳植物和/或用于容纳种子，其中，该容器具有沿周向围绕容纳区域的框架。

发明内容：问题，解决方案，优势

本发明的目的在于，通过在气候室内部进行相关气候调节，使得能够为各个层中的植物提供最佳的且可灵活控制的空气供应，从而改进用于在叠加布置的多个层中植物栽培的密封气候室。

为此，根据本发明，提供了一种用于在叠加布置的多个层中进行植物栽培的密封气候室，其中，每个层具有至少一个植物栽培容器和在其上方布置的照明平台。借助于第一气候系统的通风装置来控制气候室内的第一栽培区域中的气候。第一气候系统具有至少一个气囊，该气囊沿气候室的高度方向延伸，布置在气候室内，并且被设计为向第一栽培区域中的各个层供应空气。

根据本发明，密封气候室应理解为是指在六个侧面封闭的、用于在室内栽培植物的气候室。借助于气候系统，密封气候室内的气候根据植物的需要，也根据相应的生长阶段而相应地适应或调节。为此，特别是控制空气的温度、湿度、二氧化碳含量和流速。密封气候室的一个优点是，与常规栽培方法相比，使用的水更少，因为在密封系统中没有太多的水分逸出，所以需要为植物添加的水更少。

植物栽培容器能够是槽形的，并且能够具有植物或种子的一个或更多个容纳区域。也能够将多个植物栽培容器彼此相邻地布置在槽形的承载件中。种子或植物所在的基底布置在每个植物栽培容器的容纳区域中。相应的营养液优选沿基底下方通过。

照明平台优选地具有与植物栽培容器或具有彼此相邻布置的多个植物栽培容器的承载件基本相同的外部尺寸。每个照明平台能够具有多个照明装置，特别是LED，并且还可选地具有传感器和/或摄像机。优选地，照明装置还可包括混合光，也就是说，日光和人工产生的光的混合。例如，日光能够通过镜子和光纤导入密封气候室内，并分散在那里。传感器能够测量日光的强度和成分并控制照明装置，从而例如通过LED来补充日光光谱中缺少的成分。照明装置能够用于根据当前的生长阶段调节照明以适应于植物的状况。为此，优选能够自动控制照明平台或照明平台的照明装置。借助于可选的传感器和/或摄像机，能够确定密封气候室内的气候的实际状态以及植物的当前生长阶段。然后能够基于这些数据来控制照明平台和/或气候系统或气候系统的相应通风装置。

气囊流体地连接到相应气候系统的通风装置，并用于将空气供应到各个级或各个层。为此，空气从通风装置流过气囊，并在各个层的高度中释放到栽培区域中。由于气囊沿高度方向或垂直地布置在气候室内，因此从通风装置的流动方向能够是从底部到顶部，反之亦然。气囊优选是管状的和/或类似织物的。

原则上，特定气候系统的通风装置能够布置在气候室的上部或下部区域。例如，通风装置能够布置在气候室的屋顶上面、屋顶下面或屋顶上面的其他地方。但是优选地，通风装置附接在气候室的地板。为此，通风装置能够安装或布置在气候室的地板上或地板下面。

至少一个气囊优选在各个层的高度处具有开口。为此，气囊能够具有例如借助于激光产生的相应的穿孔，或者能够以不同的粗度编织，并且气囊也能够具有不均匀的编织物。开口能够设置在各个层的高度处，使得在栽培区域内实现各个层的高度处的预定的空气量或分布。如果要更改或调整此空气量或分布，则仅需用具有不同穿孔的气囊来替换该气囊。然而，对于刚性安装的系统，这将需要大量的改装工作。

此外，优选的是，在至少一个气囊的更远离通风装置的部段中比在更靠近通风装置的部段中设置有更多的开口和/或更大的开口。如果通风装置位于气候室的下部区域中，则优选在气囊的下部部段中比在上部部段中设置有更少和/或更小的开口。这实现了气候室的栽培区域内在所有级或层上的空气的特别均匀的分布。

优选地，至少一个气囊沿流动方向布置在具有多个孔的第一壁的前方。为此，第一壁能够例如设计为格子织物带或穿孔片材。所述孔至少布置在各个层的区域中，例如布置在植物栽培容器的高度处和/或布置在照明平台的高度处。这些孔将空气以有针对性和均匀的方式分散在栽培区域内。为此，这些孔或通孔适合于相应的流动要求。优选地，具有多个孔的第一壁沿流动方向布置在气囊与各个层之间。

还优选的是，至少一个气囊布置在具有多个孔的第一壁与封闭壁之间。具有多个孔的第一壁基本上平行于封闭壁。因此，两个壁形成一种双层壁或空间，其中布置或引导有至少一个气囊。因为该空间的后壁基本上是气密密封的，所以由气囊释放的空气只能通过第一壁上的孔被引导至密封气候室或栽培区域的内部。具有多个孔的第一壁与封闭壁之间的距离能够例如为40cm至200cm，特别优选地为50cm至150cm，并且非常特别优选地为75cm至120cm。气囊的直径优选地为10cm至100cm，特别优选地为20cm至80cm，并且非常特别优选地为30cm至60cm。

具有多个孔的第一壁优选地垂直于各层布置在供气侧上。具有多个孔的第二壁垂直于各层布置在与供气侧相对的排气侧上。在这种情况下，第一壁和第二壁被布置成使得各个层完全在两个壁之间延伸。此外，第一壁和第二壁优选地彼此平行地布置。这实现了从供气侧以层流方式并且水平穿过各层到达排气侧的气流。在流动方向上，封闭壁又平行地布置在第二壁的后方。该封闭壁平行于具有多个孔的第二壁布置，并且还特别优选地平行于具有多个孔的第一壁布置，并且封闭壁布置在第二壁的后方。具有多个孔的第二壁与在流动方向上布置在其后方的封闭壁之间的空间形成了排气部分，该排气部分垂直地或沿气候室的高度方向延伸。

优选地，在排气侧上存在负压，使得空气在以层流方式且水平地流过各层之后，通过负压被吸入到排气侧。

优选地，空气通过气候室或气候室的栽培区域的流动方向以层流方式定向，即对于具有矩形基部的气候室水平定向，而对于具有圆形基部的气候室径向定向。空气从通风装置在各层的一侧或供气侧上从下到上或从上到下流动，然后通过气囊的开口并穿过第一壁的孔，越过植物栽培容器和照明平台，在对侧或排气侧上又穿过第二壁的孔，然后向下或向上返回至通风装置。在各个层上方，特别是在层的植物栽培容器上方的层流气流的流速优选地为0.1m/s至1.0m/s。在各个植物正上方存在这些流速的情况下，能够确保最佳生长。

优选地，至少一个气囊被设计为使得每个层的植物栽培容器上方的空气的第一体积流量小于每个层的照明平台上方的空气的第二体积流量。因此，在植物正上方实现每单位时间更少的空气量，而在照明平台上方实现了每单位时间更多的空气量。以此方式，能够为植物设置最佳且柔和的空气流，并且同时能够提供相应更高的体积流量，以更好地消除由该区域中的照明平台散发的热量。代替体积流量，各层之间的流速也能够不同。因此，优选地每个层提供两种不同设定的体积流量和/或流速。在每个层中的植物栽培容器或照明平台的高度处的不同体积流量能够通过气囊的开口在相应位置处的特定布置和/或尺寸来预先确定。在不同层的高度处的不同流速能够通过气囊的开口处的喷嘴或具有不同气压的第二气囊来预先确定，由此第一气囊和第二气囊优选地在不同的层上具有开口，并且因此能够交替地流过这些层，例如，通过使第一气囊在照明平台上方具有开口，第二气囊在植物上方具有开口。

在供气侧上，多个气囊优选地基本上沿着每个层的整个深度彼此相邻地布置。气囊沿气候室内的高度方向或垂直地且优选地彼此平行地布置在具有孔的第一壁与布置在其后的封闭壁之间的区域中。气囊彼此间隔的距离能够为10cm至100cm，特别优选地为20cm至80cm，并且非常特别优选地为30cm至70cm。

此外，优选的是，在气候室内在第一栽培区域之后布置至少一个第二栽培区域，两个栽培区域中的气候和/或照明能够分别且彼此独立地被控制。因此，能够在气候室内将多个栽培区域、尤其优选三个或更多个栽培区域彼此相邻或相继地布置。气候室内不同的栽培区域考虑了植物的不同生长阶段。在每个栽培区域中，例如，能够根据特定的生长阶段产生最佳的照明和最佳的气候。特别优选地，相继地布置的栽培区域根据植物的发育或各个植物的生长阶段的顺序来定向。一旦相应的植物到达下一生长阶段，就能够将植物栽培容器和/或照明平台从一个栽培区域移至下一栽培区域。为每个栽培区域提供单独的气候系统，该系统具有单独的通风装置和单独的气囊。栽培区域能够相叠和/或彼此相邻和/或相继地布置。

此外，密封气候室具有至少一个用于移动和/或插入和/或移除植物栽培容器和照明平台的自动化运输系统。因此，能够借助于自动运输系统将各个栽培容器和照明平台插入到密封气候室中。为此，能够短暂打开入口。此外，能够借助于自动运输系统将植物栽培容器和/或照明平台从气候室中移除。例如，能够将植物栽培容器从一层移除以重新放置，并且然后相应地插入到另一层上。当准备好收割植物时，借助于运输系统将植物栽培容器自动从气候室中移除，以进行进一步处理。此外，植物栽培容器和/或照明平台能够根据特定的要求借助于运输系统沿着层单独地移动，例如从一个栽培区域移动到下一个栽培区域。

特别优选地，密封气候室具有两个运输系统，其布置在气候室的相对侧上。因此能够使用第一运输系统将植物栽培容器插入到气候室的第一栽培区域。当准备好收割植物时，相对侧的第二运输系统能够将植物栽培容器从气候室的最后栽培区域中移出。第一运输系统和第二运输系统都能够用于将植物栽培容器从气候室内的一个栽培区域移动到下一个栽培区域。在具有圆形横截面的气候室的情况下，能够在中间布置运输系统，以插入植物栽培容器和/或照明平台。替代地或另外地，能够在圆形气候室的外部区域中布置运输系统，以移除植物栽培容器和/或照明平台。例如，还能够借助于全自动运输系统，按照固定的时间表自动旋转或移动植物栽培容器和/或照明平台。根据植物的特定生长标准或针对照明的预定照明计划，也能够相应地自动定位和/或移动植物栽培容器和/或照明平台。

由于密封气候室的内部优选非常紧凑，因此没有过道或路径，所以自动运输系统也用于移除照明平台进行维护工作或根据特定生长标准更换各个照明平台。为此，植物栽培容器和照明平台必须能够简单且快速地更换。这能够借助于运输系统通过中央控制系统完全自动地完成。特别优选的是，植物栽培容器或用于多个植物栽培容器的承载平台和照明平台具有基本相同的外部尺寸，使得能够借助于运输系统运输或插入、移除和/或移动植物栽培容器或用于多个植物栽培容器的承载平台和照明平台。

植物栽培容器和/或照明平台优选地设有机器可读代码，例如RFID或条形码，使得它们能够被系统自动识别和区分。该代码还能够用于植物栽培容器的可追溯性、用于监测生长以及用于进一步处理。

植物栽培容器和照明平台能够布置在导轨或滚轮上。能够提供电力导轨和总线系统以用于照明平台的电力供应和控制。

在密封气候室的内部优选地布置支撑结构，各个层的植物栽培容器和照明平台抵靠该支撑结构或者在该支撑结构上可移动地安装。为此，支撑结构具有导轨和/或滚轮，植物栽培容器和照明平台能够抵靠该导轨和/或滚轮或者在该导轨和/或滚轮上被引导。这意味着不必将导轨或滚轮布置在气候室的壁上。这大大简化了气候室本身的机械构造。特别优选地，为气候室的所有栽培区域分别提供单个支撑结构。这使得能够简单且灵活地将植物栽培容器和照明平台沿着同一个支撑结构从一个栽培区域转移到下一个栽培区域。用于装载和卸载植物栽培容器和照明平台的运输系统能布置在支撑结构的两个相对侧。此外，支撑结构优选地完全布置在具有多个孔的第一壁与具有多个孔的第二壁之间。

根据本发明，还提供了一种具有多个如上所述的密封气候室的植物栽培系统。为此，植物栽培系统中的多个密封气候室彼此平行地布置。这应理解为是指，密封气候室可以彼此平行或相邻地布置，使得能够以并行或同时栽培植物。每个气候室本身在气候上都是密封的。此外，每个气候室能够有多个栽培区域。植物栽培系统的所有气候室都布置在具有六个共同的外侧或外壁的密封系统中。在各个气候室之间用于分隔各个气候室的封闭壁能够特别优选地制成比共同的外壁薄。密封气候室能够相叠地和/或彼此相邻地和/或相继地布置，植物栽培系统优选地长于100m、宽于20m且高于30m。

附图说明

下面将借助于优选的实施例举例说明本发明。

在附图中：

图1示意性地示出了具有相叠布置的多个层的气候性密封气候室，

图2示意性地示出了具有彼此平行布置的多个密封气候室的植物栽培系统，其中，每个气候室具有多个栽培区域，

图3a示意性地示出了穿过密封气候室的密封区域的横截面，

图3b、3c示意性地示出了密封气候室的栽培区域的两个透视图，以及

图4示意性地示出了密封气候室的支撑结构。

具体实施方式

图1示出了用于在室内栽培植物的气候性密封气候室100。在气候性密封气候室100内，多个层10相叠地布置。在此，每个层10又具有植物栽培容器11和在其上方布置的照明平台12。

第一气候系统13a的通风装置15布置在气候室100的地板17上。供气侧22在气候室100内在封闭外壁21与具有孔20的第一壁19之间沿高度方向或垂直地延伸。穿孔的或设置有孔的气囊16也在封闭壁21与具有孔20的第一壁19之间沿高度方向延伸。

在与供气侧22相对的排气侧23上存在负压。因此，空气从通风装置15向上通过气囊16，并且从气囊16的开口或穿孔中以层流方式或水平地在每个独立层10的高度处沿着排气侧23的方向流过植物栽培容器11和照明平台12。在排气侧23上，空气流过第二壁24中的孔20，并从那里向下流回通风装置15。

气囊16中的穿孔被设计为使得能够在各个层10的高度处实现目标的和预定的流速。对于每个层10，存在有两个气流，在植物或植物栽培容器11的正上方的低流速的第一气流28a，和在照明平台12的正上方的高流速的第二气流28b，其用于去除照明平台12散发的热量。此外，气囊16的穿孔被设计为使得对于每个层10实现均匀的空气流28或流速。为此，气囊16在下部区域中的开口少于或者小于气囊16的上部中的开口。

图2示出了具有彼此相邻或彼此平行布置的三个密封气候室100的植物栽培系统200。每个单独的气候室100具有相继布置的四个栽培区域14a、14b、14c。

为每个栽培区域14a、14b、14c提供单独的气候系统13a、13b、13c。每个气候系统13a、13b、13c具有单独的通风装置15和单独的气囊16。

因此，在每个气候室100中能够考虑植物的不同生长阶段。在每个气候室内设置有一个支撑结构26，该支撑结构从相应气候室100的入口29延伸到出口30，并因此在所有三个栽培区域14a、14b、14c上延伸。在图4中还示出了支撑结构26。支撑结构26用于将植物栽培容器11和照明平台12放置或保持在各个层10上。为此，支撑结构26在各个层10的高度处具有导轨27或滚轮，植物栽培容器11和照明平台12能够沿该导轨或滚轮移动。因为单个支撑结构26在所有栽培区域14a、14b、14c上延伸，所以植物栽培容器11以及照明平台12能够很容易地借助于运输系统25沿着相应的层10从第一栽培区域14a移动到第二栽培区域14b，并进一步移动到第三栽培区域14c。

因此，在每个气候室100中，支撑结构26布置在所有栽培区域14a、14b、14c上方。此外，为每个气候室100提供了两个运输系统25，其中，一个运输系统25布置在入口29的区域中，另一个运输系统25布置在相应气候室100的出口30的区域中。因此，运输系统25用于插入、移除、移动或重新定位植物栽培容器11和照明平台12。如图2所示，为植物栽培系统200的各个气候室100提供了单独的运输系统25。替代地，也能够在入口29的区域和出口30的区域为植物栽培系统200的各个气候室100提供公共的运输系统25。为此，运输系统25将不仅在竖直方向上而且在水平方向上移动或运输植物栽培容器11和照明平台12。

图3a至图3c示出了图1和图2的气候室100的栽培区域14a、14b、14c。这里，在图3a中示出了穿过第一栽培区域14a的横截面。图3b和图3c分别示出了第一栽培区域14a的透视图。

从第一栽培区域14a的各视图，能够再次清楚地看到第一气候系统13a的各个元件的布置。第一气候系统13a具有布置在气候室100的地板17上的通风装置15。多个穿孔的气囊16沿着供气侧22从底部到顶部彼此平行并且彼此间隔开地布置。这里，供气侧22由封闭壁21与具有多个孔20的第一壁19之间的空间形成。在相对的排气侧23上，在外部也设置有封闭壁21，在内部还具有第二壁24，该第二壁具有多个孔20，空气流28通过该孔被吸入并向下输送至通风装置15。

图4示出了支撑结构26，该支撑结构被插入图2所示的植物栽培系统200的各气候室100中。支撑结构26的两个外侧区域形成气候室100的入口29和出口30。此外，在这些区域中的每个区域中设置有运输系统25，用于插入植物栽培容器21和照明平台12以及用于移除植物栽培容器11和照明平台12。

支撑结构26具有沿高度方向彼此间隔开的导轨27，用于支撑或容纳植物栽培容器11和照明平台12。在图4中示例性地示出的支撑结构26具有相叠布置的九个层10。在每个层10上，多个植物栽培容器11和照明平台12相叠地布置。

附图标记列表

100 密封气候室

200 植物栽培系统

10 层

11 植物栽培容器

12 照明平台

13a 第一气候系统

13b，13c 其他气候系统

14a 第一栽培区域

14b 第二栽培区域

14c 第三栽培区域

15 通风装置

16 气囊

17 气候室的地板

18 流动方向

19 第一壁

20 孔

21 封闭壁

22 供气侧

23 排气侧

24 第二壁

25 运输系统

26 支撑结构

27 导轨

28 气流

28a 第一气流

28b 第二气流

29 入口

30 出口

Claims (15)

1.一种用于在相叠布置的多个层(10)中进行植物栽培的密封气候室(100)，其中，每个层(10)具有至少一个植物栽培容器(11)和布置在所述至少一个植物栽培容器上方的照明平台(12)，其中，借助于第一气候系统(13a)的通风装置(15)来控制气候室(100)内的第一栽培区域(14a)中的气候，

其特征在于，

所述第一气候系统(13a)具有沿高度方向延伸的至少一个气囊(16)，所述至少一个气囊布置在气候室(100)内并且被设计为向所述第一栽培区域(14a)中的各个层(10)供应空气；并且

所述至少一个气囊(16)被形成为使得每个层(10)的植物栽培容器(11)上方的空气的第一体积流量小于每个层(10)的照明平台(12)上方的空气的第二体积流量。

2.根据权利要求1所述的密封气候室(100)，其特征在于，

所述通风装置(15)附接至气候室(100)的地板(17)。

3.根据权利要求1或2所述的密封气候室(100)，其特征在于，

所述至少一个气囊(16)设置有开口。

4.根据权利要求3所述的密封气候室(100)，其特征在于，

在所述至少一个气囊(16)的更远离所述通风装置(15)的部段中比在更靠近所述通风装置(15)的部段中布置有更多的开口和/或更大的开口。

5.根据权利要求1至2之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

所述至少一个气囊(16)沿流动方向(18)布置在具有多个孔(20)的第一壁(19)的前方。

6.根据权利要求5所述的密封气候室(100)，其特征在于，

所述至少一个气囊(16)布置在具有多个孔(20)的第一壁(19)与封闭壁(21)之间。

7.根据权利要求5所述的密封气候室(100)，其特征在于，

所述第一壁(19)垂直于所述层(10)布置在供气侧(22)上，具有多个孔(20)的第二壁(24)垂直于所述层(10)布置在与所述供气侧(22)相对的排气侧(23)上，使得各个层(10)完全在所述第一壁(19)与所述第二壁(24)之间延伸。

8.根据权利要求1至2之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

空气通过气候室(100)的流动方向(18)以层流方式定向，具体地对于具有矩形基部的气候室(100)水平定向，而对于具有圆形基部的气候室(100)径向定向。

9.根据权利要求7所述的密封气候室(100)，其特征在于，

在所述排气侧(23)上存在负压。

10.根据权利要求1至2之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

在供气侧(22)上，多个气囊(16)基本上沿每个层(10)的整个深度相邻布置。

11.根据权利要求1至2之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

至少一个第二栽培区域(14b)在气候室(100)内布置在所述第一栽培区域(14a)的后方和/或上方，两个栽培区域(14a、14b)中的气候和/或照明是能够彼此独立控制的。

12.根据权利要求1至2之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

气候室(100)具有用于移动和/或插入和/或移除所述植物栽培容器(11)和所述照明平台(12)的自动运输系统(25)。

13.根据权利要求1至2之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

所述植物栽培容器(11)和/或所述照明平台(12)具有机器可读代码。

14.根据权利要求1至2之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

在所述密封气候室(100)的内部布置有支撑结构(26)，在所述支撑结构上可移动地布置有各个层(10)的植物栽培容器(11)和照明平台(12)。

15.一种植物栽培系统(200)，其包括多个根据前述权利要求之一所述的密封气候室(100)，其特征在于，

所述密封气候室(100)彼此平行地布置。

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