CN114126401A - 气候系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于向饲养昆虫幼虫的房间提供经调节空气的系统。所述系统包括用于储存所述昆虫幼虫的板条箱，其中所述板条箱能够堆叠以形成竖列，并且其中所述板条箱包括设置在相对侧上的侧向切口。用于将经调节空气提供给所述板条箱的进气管道设置在竖直方向上并且包括用于列中的每个板条箱的至少一个喷嘴。所述至少一个喷嘴的位置对应于所述相应板条箱的所述侧向切口的位置。所述系统还包括出气管道，其中所述出气管道设置在竖直方向上，并且其中所述出气管道设置在所述堆叠的板条箱的与所述入气管道相对的一侧上。

Description

气候系统

本发明涉及用于向饲养昆虫幼虫的房间提供经调节空气的系统。

当饲养昆虫幼虫时，重要的是向所有昆虫幼虫均一地提供新鲜的经调节空气，即具有设定温度、水分、O₂和CO₂含量的空气，特别是由于幼虫和基质的热量、水分和CO₂产生，并且建立最佳生长气候。在常规饲养设施中，昆虫幼虫在板条箱中的基质上生长。换句话讲，在板条箱内存在由幼虫和基质组成的生物质，该生物质可包括幼虫饲料、昆虫粪便、昆虫皮肤部分、微生物等。通过风扇获得空气循环。然而，这仅对于低密度场景可行。如果每个房间使用更多的板条箱，则空气循环的效力会降低，并且在某一时刻达到此类系统的极限。然而，在常规系统中，使用的板条箱并不会在所有场景中产生最佳均一化气候条件。

因此，希望提供通过改善房间内的空气循环而允许大量高密度饲养幼虫的系统。具体地讲，应提供经过每个单独的板条箱的定向气流以及经调节空气，以优化生物质到空气的能量传递。此外，必须在不允许热量和水分积聚的情况下从房间中抽取空气，以便为昆虫幼虫提供最佳生长气候。

这些目的通过如权利要求书中所限定的本发明来解决。

具体地讲，本发明涉及用于向饲养昆虫幼虫的房间提供经调节空气的系统。该系统包括用于储存昆虫幼虫的板条箱，其中这些板条箱能够堆叠以形成竖列，并且其中这些板条箱包括设置在相对侧上的侧向切口。用于将经调节空气单独地提供给板条箱的进气管道设置在竖直方向上，并且包括用于列中的每个板条箱的至少一个喷嘴。该至少一个喷嘴的位置对应于相应板条箱的侧向切口的位置。该系统还包括出气管道，其中出气管道设置在竖直方向上，并且其中出气管道设置在堆叠的板条箱的与入气管道相对的一侧上。

优选地，将空气调节成具有特定温度、湿度、速度/压力和/或CO₂比例。进气管道可由波纹管形成，以向每个板条箱提供均匀的气压。进气管道可包括每个板条箱三个或五个喷嘴。进气管道可向两列堆叠的板条箱提供经调节空气，这两列堆叠的板条箱相对于进气管道彼此相对定位。

优选地，出气管道由两个邻列的板条箱之间的空间形成。两列堆叠的板条箱在这些列的相应外侧上可各自具有一个进气管道和两个出气管道，所述进气管道用于在它们之间提供经调节空气。可提供抽吸力以通过出气管道抽吸排气。优选地，在出气管道上方形成空间，以向所有出气管道提供均匀的抽吸力。

将参考附图描述本发明。

图1示出了流动穿过板条箱的空气的CFD模拟。

图2示出了流动穿过板条箱的空气的CFD模拟。

图3示出了排出系统的示例性结构。

图4示出了根据本发明的系统的示例性剖视图。

图5示出了根据本发明的空调房间的示例性视图。

图6示出了示意性系统图。

本发明涉及旨在为饲养昆虫幼虫提供合适环境的暖通空调(HVAC)系统。幼虫可在提供营养的基质(即营养培养基)上生长。该培养基可包含适于昆虫幼虫并允许其生长的有机废物或其他类型的营养。因此，该基质本身包含也生长并产生热量和CO₂的微生物。将幼虫与基质一起储存在能够堆叠的板条箱1中，这些板条箱可以为矩形。板条箱1本身的壁优选地为气密的。板条箱1堆叠以形成列，并且多列彼此相邻地储存以形成排。多个排可彼此相邻地储存，从而形成壁和通道。可堆叠性例如通过板条箱壁上的自定中心元件来实现，这些自定中心元件允许板条箱竖直堆叠，从而以气密方式粗略地密封板条箱。然而，可提供允许板条箱1竖直堆叠的其他装置。优选地，一列板条箱1包括三个至三十个板条箱1。从而实现幼虫高密度和大产量。

由于必须向幼虫供应新鲜空气，因此切口11形成于板条箱1中以允许空气通过。切口11形成在相对侧上，优选地形成在较短侧上，但也可设置在所有四个侧上。因此，切口11可侧向设置。

板条箱1优选地为约290mm高，并且从板条箱1的底部到切口11的高度为至少150mm，以便允许基质或营养培养基的高度为100mm。更优选地，从板条箱1的底部到切口11的高度为160mm，这导致切口11高度为130mm。切口11的宽度因此优选地为450mm。切口11的面积因此可为约58500mm²。板条箱优选地具有300mm至1200mm的长度、200mm至800mm的宽度和100mm至500mm的高度。板条箱1可具有允许它们能够堆叠的结构特征，诸如沟槽和突起。此外，板条箱1可各自包括允许识别板条箱1和自动化处理的RFID芯片、条形码、QR码等。

然而，当将板条箱1简单地堆叠在房间中以形成排和列并且通过常规风扇对房间进行通风时，难以提供通过板条箱1的均一化气流，尤其是如果为了增大饲养规模而增加板条箱1的数量。因此，本发明提供经过每个单独的板条箱1的定向气流。此外，可小心地调节空气以确保空气中的最佳温度、水分和CO₂含量。因此，每个板条箱1可具有其自身的单独空气供应。

根据本发明，进气管道2邻近一列堆叠的板条箱1形成，以提供经调节空气。进气管道2可设置在竖直方向上，其中竖直描述垂直于地面的方向。进气管道2也可设置在水平方向上，其中水平描述平行于地面的方向。可被设计为进气管道2中的开口或喷嘴21的出气口以一定间隔形成，这些间隔对应于呈堆叠布置时的板条箱1的切口11。喷嘴优选地布置在切口11的底线上方10mm至80mm之间。每个板条箱1提供至少一个开口和最多十个开口，但是每个板条箱1可优选一个至五个开口。通过将开口设计为喷嘴21，可确保定向气流并且可实现优化的热量分布。即，喷嘴21用于引导和/或调节气流。开口或喷嘴21的直径可以为可调整的。

板条箱1可定位在彼此后面，并且喷嘴21可为多个板条箱1提供经调节空气。因此，多列板条箱1可在气流的方向上形成一排，并且空气将在水平方向上顺序地通过板条箱。因此，一个喷嘴21和喷嘴21的布置可分别用作一个至八个板条箱1，优选地一个至四个板条箱1，并且最优选地仅一个板条箱1。换句话讲，分别由一个喷嘴21或喷嘴21的布置提供的面积可小于2m²，优选地小于1m²，并且更优选地小于0.5m²。

为了确保到达每个板条箱1的经调节空气的气压和流速均一化，竖直进气管道2可以为柔性空气管道，例如由波纹管或护套形成。波纹管可例如填充有加压空气，然后该加压空气经由喷嘴21递送到板条箱1。波纹管可具有圆形横截面。如果使用具有圆形横截面的波纹管，则可通过布置相对于彼此具有角度偏移的喷嘴21来避免在波纹管1内产生涡流。但是也可使用能够以相同的压力和流速将空气均匀地分布到每个板条箱1的其他结构来实现这一目的。可在板条箱堆叠上方设置加压室，以确保空气相对于压力、气流和空气参数均匀分布到所有进气管道2。在竖直进气管道2的情况下，波纹管可悬挂在天花板上。喷嘴21可设置在进气管道2的相对侧上，以能够同时向两列堆叠的板条箱1提供经调节空气。每个板条箱的气流可小于40m³/h，优选地小于30m³/h，更优选地小于20m³/h。模拟已表明，每个板条箱的适当体积气流可以为13m³/h。

为了找到最佳配置，已经执行了计算流体动力学(CFD)模拟。使用垂直于板条箱1的切口11定向的一个喷嘴21导致从入口到出口的直接喷射，但似乎与生物质几乎没有相互作用。其他CFD模拟使用三个喷嘴21，其中一个垂直于板条箱1的切口11，并且另外两个分别向左和向右偏移30°。这产生通过板条箱1的均匀分布和气流，而在板条箱的与喷嘴21相对的切口11处没有流泄漏。因此，在整个板条箱1中实现与生物质的相互作用。另外，通过将喷嘴21的数量增加到分别偏移30°和45°的五个喷嘴，观察到板条箱1中的良好流动分布。同样，在板条箱的切口11处没有发生渗漏，因此可预期经调节空气与生物质的良好相互作用。然而，外部喷嘴21可产生一些再循环现象。然而，本公开不限于一个、三个或五个喷嘴21，而且也可使用其他数量和角度。

图1从两个不同的透视图示出了使用板条箱1和三个喷嘴21的简单模型的CFD模拟的结果。从流管线22可以看出，经调节空气分布在板条箱1的大部分体积上，从而提供均一化生长气候。图2为进气管道2、板条箱1和出气管道3的俯视图。在该模拟中，使用如上所述的具有三个喷嘴21的波纹管。同样，通过观察气流管线22，可观察到均匀分布的经调节空气。

高效空调和循环的一个关键方面是将排气(即热量、水分和CO₂)传送出房间。因此，出气管道3由在板条箱1的与进气管道2相对的一侧上的两列和两排堆叠的板条箱1之间的空间形成。由于切口11设置在板条箱1的至少两侧上，因此通过的空气可通过与进气管道2相对的切口11离开板条箱1。

在空调房间的天花板处，设置有在排出管道32中形成的至少一个开口31，以将排气抽吸出房间。相应气流33示于图3a)和图3b)中。开口31可形成为单个中心排出开口31，如图3b)所示。在形成多个开口而不是单个中心开口31的情况下，开口31的位置优选地对应于出气管道3。参考图3a)，CFD模拟已表明，多个出气管道3和相应开口31(优选地用于两个邻列的板条箱1的一个)已产生优选的结果。为了有效地将空气抽吸出房间，可产生抽吸力。然而，存在的问题是真空必须均匀地分布在所有出气管道3上。

为了避免需要为每对列(即，每个出气管道3)提供单独开口，可连接一排出气管道3并设置有单个开口。尽管如此，为了为该排中的所有出气管道3并且因此为所有板条箱提供类似的抽吸力，板条箱上方的排出管道(即，板条箱上方的将空气从出口管道引导到开口的空间)可以锥形形式形成。换句话讲，出口管道3由板条箱1的列之间的空间形成，而排出管道32形成在板条箱1的列上方，并且受到板条箱1所位于的储存厅的天花板限制。因此，开口31优选地形成于储存厅的天花板中。如果应当使用单个中心开口31，则可通过升高排出管道32的高度来改善所有出气管道3之间的真空分布，即，扩大板条箱上方的体积。因此，由板条箱1的排和列形成的一个饲养隔室中的出口点处的抽吸力可为统一的。因此可实现每个板条箱的均匀空气流速，因为来自出口通道的所有出口开口具有相同的抽吸力。

优选地，通过向出气管道3提供负压的抽吸力来移除已经通过板条箱1的内部的排气。另外，由堆叠的板条箱1形成的出气管道3可宽于进气管道2。例如，出气管道3的宽度可介于200mm至1000mm宽之间，更优选地介于300mm至500mm宽之间。

因此，出口管道3可分别由堆叠的板条箱1和它们的壁之间的空间形成，这形成了通道以及通道上方的管道，以向出口通道提供均匀的抽吸力。

可相对于温度、水分和CO₂对进气和排气进行测量，以便控制空调并收集有关昆虫幼虫生长的信息。

图4示出了穿过空调房间的两个剖视图，这两个剖视图偏移了90°。在该示例性实施方案中，形成进气管道2和出气管道3的列之间的空间分别为300mm和400mm。根据板条箱1的尺寸和总数以及它们在空调房间内的定位，其他措施也可能是适当的。

图5示出了根据本发明的示例性实施方案的空调房间中的具有六行板条箱1的三个单独隔室的板条箱的示例性布置，每个隔室具有三个进气管道2和四个出气管道3。因此，每个隔室中的顺序可如下：出气管道3、板条箱1、进气管道2、板条箱1、出气管道3，以重复方式，使得每个入口管道2由两列板条箱1共用。

图5a)至图5c)示出了在排出管道32的结构上不同的本发明的三个示例性实施方案。图5a)和图5b)均示出了如上所述的锥形排出管道32。在图5c)的隔室中，描绘了排出管道32的升高的天花板。此外，新鲜空气供应的三种不同结构在图5中示出。

如果板条箱1的一些排或列没有就位，则本发明的效力和性能不受影响。因此，尽管可同时调节较高密度的板条箱1并因此调节较大量的昆虫幼虫，但系统没有必要总是用板条箱1完全填满房间来正常工作。

图6是示出根据本发明的实施方案的气流的示意性系统图。来自空调饲养房间的回气可与新鲜空气混合，并且相对于不同的参数诸如温度(加热/冷却)、CO₂含量、O₂含量和水分进行调节。经调节空气作为进气提供给该房间，在那里它为昆虫幼虫提供健康的生长气候。来自饲养房间的回气可部分地再循环并作为排气部分地排放到环境中。再循环速率可介于0％至100％之间，这取决于内部空气和外部空气的条件。提供功率源以驱动空调系统。关于空气状况(诸如温度、水分和CO₂含量)的测量数据从空调系统返回，并且用于控制所述系统并在必要时调整参数，以便始终具有室内的最佳气候。测量点或传感器可设置在入口管道2、出口管道3或板条箱1本身中。可提供控制器以分析进入和/或离开空气的参数并相应地调整经调节空气。

概括地说，根据本发明，可以有效地为大量昆虫幼虫提供均一化最佳生长气候。使用常规风扇提升空气循环仅在房间中达到一定密度的板条箱时才可行。通过将气流直接引导到每个单独的板条箱上方，而不是通过常规风扇循环空气并小心地调节空气，基质到空气的能量传递得以优化，并且昆虫幼虫的高密度饲养是可行的。此外，该系统从房间抽取空气以防止热量和水分积聚。因此，昆虫幼虫的均匀和健康生长是可能的，同时减少了能量的使用量。在一些动物患病的情况下，可仅抽取单个板条箱而不影响其余的板条箱，因为存在往返于每个板条箱的单独气流。通过将进气管道设计为波纹管或护套，确保了通过每个板条箱的相等且均一化气流。板条箱也可使用流体进行调节。例如，可提供连接到每个单独的板条箱的水回路。

附图标记列表

1 板条箱

11 切口

2 进气管道

21 喷嘴

22 新鲜气流

3 出气管道

31 排出开口

32 排出管道

33 排出气流

Claims (6)

1.用于向饲养昆虫幼虫的房间提供经调节空气的系统，所述系统包括：

-板条箱(1)，所述板条箱用于储存所述昆虫幼虫，其中所述板条箱(1)能够堆叠以形成竖列的堆叠的板条箱(1)，并且其中所述板条箱(1)包括设置在相对侧上的侧向切口(11)，

-进气管道(2)，所述进气管道用于向所述板条箱(1)提供经调节空气，其中所述进气管道(2)包括用于列中的每个板条箱(1)的至少一个喷嘴(21)，其中所述至少一个喷嘴(21)的位置对应于所述列的堆叠的板条箱(1)中的所述相应板条箱(1)的所述侧向切口(11)的位置，并且

其中多列板条箱(1)被定位成形成排，并且水平方向上的至少一排板条箱(1)通过所述相应至少一个喷嘴提供有经调节空气，

-出气管道(3)，其中所述出气管道(3)由两个相邻列的板条箱(1)之间的空间形成并且设置在所述列的堆叠的板条箱(1)的与所述进气管道(2)相对的一侧上，并且

其中提供抽吸力以通过所述出气管道(3)抽吸排气，并且

其中在所述出气管道(3)上方形成空间，以向所有出气管道(3)提供均匀的抽吸力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述空气被调节成具有特定温度、湿度、速度/压力、O₂比例和/或CO₂比例。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述进气管道(2)由波纹管形成，以向每个板条箱(1)提供均匀的气压。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述进气管道(2)包括每个板条箱(1)三个或五个喷嘴(21)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述进气管道(2)向两列堆叠的板条箱(1)提供经调节空气，所述两列堆叠的板条箱相对于所述进气管道(2)彼此相对定位。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中两列堆叠的板条箱(1)在所述列的相应外侧上各自具有一个公共进气管道(2)和两个出气管道(3)，所述公共进气管道用于在所述两列之间提供经调节空气。

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