CN119547676A - 一种干旱气候区植物工厂及其多向控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干旱气候区植物工厂及多向控温方法，包括空气通道，由烟囱通管和涡流通管连通组成；换热反应装置另一端连接有空气调节机组；第一换热管另一端连接有调能装置，调能装置与类晶体管水能收集器通过管路连通、与换热反应装置通过第一阀门和第二阀门连通。昼时降温：低温气体导入换热反应装置内进行预冷；开启第一阀门和第二阀门，水箱与微通道换热器形成回路，开启风机促进降温。夜时升温：开启第三阀门和水泵，水箱与相变储热箱体形成回路进行热量交换；开启第一阀门和第二阀门，水箱与微通道换热器形成回路，开启风机促进升温。

Description

一种干旱气候区植物工厂及其多向控温方法

技术领域

本发明涉及栽培装置领域，尤其是一种干旱气候区植物工厂及多向控温方法。

背景技术

太阳能作为一种清洁、可再生的新能源，在传统化石燃料日趋枯竭的今天具有很高的利用价值。目前市面可见的太阳能产品，如LED太阳能照明灯、太阳能热水器等，技术已经相当成熟，但与太阳能相关节能项目的开发仍然具有十分广阔的前景。将光伏光热技术与辐射制冷技术结合对农业设备实现温度调控亦是深具探索价值的领域之一。各类新型的日光温室案例已屡见不鲜，但光伏光热技术与辐射制冷技术在封闭式植物工厂中的联合应用却较为罕见。

研究表明，光伏光热一体化装置结构紧凑，可以明显改善太阳能利用效果；但聚热不充分、散热不及时的问题会影响太阳能集热器和光伏发电板的工作效率。而相变材料是一种性能优良的储能和传热材料，利用环境温度变化控制其热量的吸放来实现室内温度调控是实现植物工厂节能目标的途径之一。因此，合理利用相变材料传热和储热功能减轻光伏光热一体化带来的散热问题是提升集热和发电两方面的性能的一种途径。

垂直方向上的空气流动对于空间温度和湿度影响明显。而植物工厂内部温度和湿度条件对于农作物正常生长至关重要。适合作物生长的温度范围在10℃-35℃，湿度范围在40％-60％，过高和过低的温度、湿度都会对农作物存活、生长带来威胁。目前用于农业调温调湿常见的主动或被动系统由于功能单一、位置分立、可调节性不佳，导致在植物工厂应用空间下内部空气垂直方向流动性略差，温湿分布不均、局部差异明显。而且供热制冷装置设立存在侵占植物种植空间或对某些关键材料要求较高，在一定程度上会影响植物工厂生产效益。这也是立体式农作物栽培应考虑的问题。

考虑到大陆性气候区干旱少雨湿度低、昼夜温差大的气候特点，利用其丰富的光能资源，通过结合光伏、光热利用技术(PVT)、辐射制冷技术(RC)、水能类晶体管发电技术(LA-TEG)，并辅以相变材料和水体作为储热、传热装置，便能够实现维持植物工厂运行所需光、热、水、电的协调生产，保证植物工厂供暖、制冷、供电的循环高效节能运行。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中所存在的将光伏光热技术与辐射制冷技术结合对农业设备实现温度调控亦是深具探索价值的领域之一的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是，将光伏光热技术和辐射制冷技术的相关装置，按照符合植物工厂控温操作逻辑的方式，组合起来。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种干旱气候区植物工厂，包括，植被区域和墙体，其特征在于：包括，

空气通道，由烟囱通管和涡流通管连通组成；

所述烟囱通管末端为冷气出口，所述涡流通管末端为热气出口，所述冷气出口连接有换热反应装置，所述热气出口连接有第一换热管；

所述换热反应装置另一端连接有空气调节机组；

所述第一换热管另一端连接有调能装置，所述调能装置与类晶体管水能收集器通过管路连通、与所述换热反应装置通过第一阀门和第二阀门连通。

作为本发明所述一种干旱气候区植物工厂的一种优选方案，其中：所述换热反应装置内安置有微通道换热器、风机；

所述微通道换热器的出入口分别连通着所述第一阀门和第二阀门。

作为本发明所述一种干旱气候区植物工厂的一种优选方案，其中：所述调能装置包括，相变储热箱体，安置在所述相变储热箱体下方的水箱以及平铺在所述相变储热箱体顶部斜面的光伏光热板组。

作为本发明所述一种干旱气候区植物工厂的一种优选方案，其中：所述水箱外置有第二换热管，所述第二换热管置于所述相变储热箱体内并于两端分别设有第三阀门和水泵；

所述水箱通过第四阀门另连通有备用水箱，所述备用水箱连通有加热管。

作为本发明所述一种干旱气候区植物工厂的一种优选方案，其中：所述墙体一侧墙体通过摇杆机构活动连接有辐射冷却取水装置；

所述辐射冷却取水装置与所述类晶体管水能收集器通过管路连通，类晶体管水能收集器内设有收集水池，所述收集水池通过管路与所述水箱连通。

作为本发明所述一种干旱气候区植物工厂的一种优选方案，其中：所述空气调节机组包括相互之间通过制冷剂管道连通的可调膨胀阀、冷凝器、压缩机、蒸发器；

所述蒸发器与所述换热反应装置连通，所述压缩机处开设有三位四通换向阀。

作为本发明所述一种干旱气候区植物工厂的一种优选方案，其中：所述烟囱通管与所述涡流通管连接处设有控制阀和启停阀；

所述烟囱通管入口处设有曲面口径，其管道内部另设有调湿板。

本发明的有益效果：通过合理的装备布置和使用，形成光伏光热一体化和相变储热与类太阳能热水技术的结合以及辐射降温产水利电的完备工作系统。

鉴于利用丰富的光能资源，通过结合光伏、光热利用技术、辐射制冷技术、水能类晶体管发电技术，并辅以相变材料和水体作为储热、传热装置，便能够实现维持植物工厂运行所需光、热、水、电的协调生产，保证植物工厂供暖、制冷、供电的循环高效节能运行。

因此，本发明所要解决的技术问题是将光伏光热技术、相变储热技术、辐射制冷技术、水能利用技术，通过特殊的调温方式加以融合升级，以保证植物工厂循环高效的供暖、制冷、供电。

为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：多向控温方法，包括所述一种干旱气候区植物工厂，以及，昼时降温：所述植被区域高温气体通过所述烟囱通管来到与涡流通管交接端口处，高温气体通过控制阀进入所述涡流通管，低温气体经过冷气出口进入所述换热反应装置内进行预冷；

开启所述第一阀门和所述第二阀门，所述水箱与所述微通道换热器形成回路，开启所述风机促进降温。

夜时升温：开启所述第三阀门和所述水泵，所述水箱与所述相变储热箱体形成回路进行热量交换；

开启所述第一阀门和所述第二阀门，所述水箱与所述微通道换热器形成回路，开启所述风机促进升温。

作为本发明所述多向控温方法的一种优选方案，其中：所述辐射冷却取水装置反射8μm-13μm波长的红外辐射和0.3μm-2.5μm波长的太阳光；

所述辐射冷却取水装置反射的0.3μm-2.5μm波长的太阳光投至所述光伏光热板组上进行补光；

所述辐射冷却取水装置反射的8μm-13μm波长的红外辐射投至所述光伏光热板组上二次反射上空，进行辐射降温。

作为本发明所述多向控温方法的一种优选方案，其中：所述光伏光热板组斜置于所述墙体上，以底面横向中心线为界；

所述相变储热箱体于所述光伏光热板组底面横向中心线靠上侧，所述加热管设于光伏光热板组底面横向中心线靠下侧。

作为本发明所述多向控温方法的一种优选方案，其中：高温气体沿所述涡流通管、所述第一换热管，进入所述相变储热箱体进行热量储能，用于夜时升温使用。

作为本发明所述多向控温方法的一种优选方案，其中：所述辐射冷却取水装置昼时凝结水蒸气、夜时捕获水蒸气产生水；

所述辐射冷却取水装置产生的水通过管道滴至所述类晶体管水能收集器内的所述收集水池内，过程中通过重力势能转化为电能使用。

作为本发明所述多向控温方法的一种优选方案，其中：当所述水箱与所述相变储热箱体形成回路时：

所述水箱中的水流经所述相变储热箱体与其进行热量交换，并进入所述微通道换热器，进行升温；

当所述水箱中的水温低于空气温度时：

开启所述第四阀门补水升温。

作为本发明所述多向控温方法的一种优选方案，其中：当降温幅度达不到植物正常生长温度时：

开启所述压缩机、所述可调膨胀阀，将所述三位四通换向阀位于第一操作位置，使所述制冷剂管道内的制冷剂逆时针流动；

此时，制冷剂流经所述蒸发器时吸收所述换热反应装置内的热量辅助降温。

作为本发明所述多向控温方法的一种优选方案，其中：当升温幅度达不到植物正常生长温度时：

开启所述压缩机、所述可调膨胀阀，将所述三位四通换向阀位于第三操作位置，使所述制冷剂管道内的制冷剂顺时针流动；

此时，制冷剂流经所述蒸发器向所述换热反应装置内释放热量辅助升温。

本发明的有益效果：提高了日间储热量和夜间释热量，满足大陆性气候区显著昼夜温差背景下对于夜间供热的需求；多种传热方式结合应用能够提高光伏发电效率，从而有效减少运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂的基础结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂的储能换热部分详细结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂在白天吸热制冷状态下的工作流程示意图；

图4为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂在夜晚放热状态下的工作流程示意图；

图5为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂中空压器，及其管道布置细节示意图；

图6为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂中没有空气管道设计下的散热情况温度线性变化图；

图7为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂中有空气管道设计下的散热情况温度线性变化图；

图8为本发明提供的一种实施例所述的一种干旱气候区植物工厂中光伏光热板组关于PCM的配置位置说明图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细地说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1-4，本实施例提供了一种干旱气候区植物工厂，包括植被区域P和墙体A，植被区域P即种植的植物所处的区域，而墙体A即进行控温的外置框架，框架内部装备着进行控温的大部分装置，其中，空气通道100就是底部由植被区域P向上漂浮的气体所被吸入的通道，烟囱通管101和涡流通管102连通组成，烟囱通管101在下，涡流通管102在上，两者组合呈“足字形”，可从附图中清晰看出其构造；

进一步地，烟囱通管101末端为冷气出口101a，涡流通管102末端为热气出口102a，从图中可以看出，冷热分离的端口，作为侧方进气孔，在此，冷气进入下一套系统，热气继续向上进入涡流通管102；

关于“足字形”结构的烟囱通管101和涡流通管102，烟囱通管101是利用了其内部蜿蜒曲轴的通管，会让气体在管道内形成高压区和低压区，压差给予气体向上的排出速度，在低压区靠近地面时温度上升再次获得更大的排气速度，使得调温的效率更高，反应更迅速。

而涡流通管102，其构造为三通管道，侧方进气孔进入经过烟囱通管101加速，形成的压缩气体，形成内外圈的高低温涡流，在后续的控制阀104的锥形端头处，在锥头的调节下，外圈的高温涡流，进入涡流通管102，去往热气出口102a，内圈低温涡流积攒，进而从管道另一端被挤入冷气出口101a。

进一步地，详细地，冷气出口101a连接有换热反应装置200，热气出口102a连接有第一换热管103，换热反应装置200的作用主要是直接降温，形成换热并作用于下方的植物，或升温，将高温气体从烟囱通管101排出。第一换热管103则是简单的过气通道，连接使用。

进一步地，换热反应装置200另一端连接有空气调节机组500，空气调节机组500的作用，主要是在常规流程不足以满足植物当前所需温度时，进行适配性的加持调整；

进一步地，第一换热管103另一端连接有调能装置300，调能装置300与类晶体管水能收集器400通过管路连通、与换热反应装置200通过第一阀门201和第二阀门202连通。调能装置300用来储热和放热，类晶体管水能收集器400的作用主要是对温度变化带来的液态生成物，进行二次利用此时主要调节部件的连接方式已经串联起来，整个运作系统在一定的逻辑下，形成完整的工作流程。

实施例2

参照图1-4，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：换热反应装置200内安置有微通道换热器203、风机204，其中微通道换热器203是一种常用的管式控温部件，通过极小的管道紧密布置，加强换热的效率，风机204用来将气体更效率的作用于下方的植物以及管道系统；

进一步地，微通道换热器203的出入口分别连通着第一阀门201和第二阀门202，两个阀门又与调能装置300连通，所以微通道换热器203的换热与否，以及换热方式，取决于上方的调能装置300。

进一步地，调能装置300包括，相变储热箱体301，安置在相变储热箱体301下方的水箱302以及平铺在相变储热箱体301顶部斜面的光伏光热板组303。相变储热箱体301是一种能够把过程余热、废热及太阳能吸收并储存起来，在需要时再把它释放出来的储热体，具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固－液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变储热体吸收并储存大量的潜热；当相变储热体冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。本技术方案中使用但不仅限于通过固－液相变进行相变储热。

详细地，水箱302内的水在调整好温度后，通过第一阀门201和第二阀门202进入微通道换热器203，对下方植物的温度环境进行调整；而调整温度，则依靠其内部的液体与相变储热箱体301换热实现，相变储热箱体301在热量来源光伏光热板组303的辅助下，在白天进行储热，夜晚进行放热。

进一步地，水箱302外置有第二换热管302a，第二换热管302a置于相变储热箱体301内并于两端分别设有第三阀门302a-1和水泵302a-2,当需要对水箱302内部液体温度进行调整时，打开阀门和水泵，让内部的液体进入第二换热管302a进行循环，换热管内的水逐渐完成调温，即可形成换热的效果；

详细地，水箱302通过第四阀门302b另连通有备用水箱302，备用水箱302连通有加热管304a，打开第四阀门302b即可补充水箱302在换热以及流动循环过程中流失掉的水分，加热管304a可让补充高温热水成为可行。

实施例3

参照图1-4，为本发明第三个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：墙体A背光一侧通过摇杆机构活动连接有辐射冷却取水装置600，是一种通过多层隔板材料堆砌而成的复合装置，由透阳光PDMS-PET TRC膜、穿孔隔热板、选择性太阳能吸收器隔板组合而成，三者的复合隔板表面有PE保护膜，底部设有吸水材料和翅片散热器，整个装置外另设有隔热外壳，在摇杆机构的辅助下可以调整倾角角度，增加调节灵活性，用于应对太阳方位和太阳高度角的日变化和调整对于所述光伏光热板组太阳光的补充。

辐射冷却取水装置600与类晶体管水能收集器400通过管路连通，辐射冷却取水装置会在吸收阳光的同时，通过内部其他部件完成水蒸气的收集，并在夜晚将捕获的水蒸气，再次凝结形成水，类晶体管水能收集器400内设有收集水池401，水滴在的引导下进入收集水池401，收集水池401通过管路与水箱302连通，积水过多会直接被引导至水箱内，形成循环二次利用。

实施例4

参照图1-4，为本发明第四个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：空气调节机组500包括相互之间通过制冷剂管道连通的可调膨胀阀501，对制冷剂起降温降压作用、冷凝器502，将高温高压的气体或蒸气冷却并凝结成液体从而实现热量的释放、压缩机503对制冷剂起加压作用、蒸发器504，和冷凝器502的作用相反，气化液体吸热放冷；

进一步地，蒸发器504与换热反应装置200连通，蒸发器504在对应所需的情况下，和冷凝器进行功能互换，向植物工厂内部释放热量或释放冷气，压缩机503处开设有三位四通换向阀503a。

进一步地，烟囱通管101与涡流通管102连接处设有控制阀104和启停阀105，控制阀104用来实现冷热分离，启停阀105则控制上下两种管道是否连通，在释放热量时，让热气从烟囱通管101通过而不走涡流通管102；

详细地，烟囱通管101入口处设有曲面口径，其管道内部另设有调湿板101b，曲面口径加强气体的流动效率，调试板对气体湿度进行控制，防止影响输送速度。

实施例5

参照图1-4，为本发明第五个实施例，本实施例提供了多向控温方法，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：控温过程和方式根据白天和黑夜进行变化。

昼时降温：在白天气温过高的情况，植物工厂内部近地面空气会通过烟囱通管101，在曲面口径的入口引导下，植被区域P高温气体通过烟囱通管101来到冷气出口101a，高温气体通过控制阀104进入涡流通管102，低温气体换热反应装置200内进行预冷，冷空气进入换热反应装置200内的同时，热气通过涡流通管102，进入调能装置300内进行储热；

进一步地，开启第一阀门201和第二阀门202，水箱302与微通道换热器203形成回路，水箱302内的水，进入微通道换热器203中，在换热器的催动下，向下方的植物工厂植被区域P释放冷气，开启风机204促进降温，同时促进空气流通。

夜时升温：开启第三阀门302a-1和水泵302a-2，打通第二换热管302a通道，同时让水箱302内的水进入循环，此时水箱302内的水与相变储热箱体301形成回路进行热量交换，相变储热箱体301在白天吸收到的热量，在夜晚释放并供换热过程使用；

进一步地，开启第一阀门201和第二阀门202，与控冷的方式一样，水箱302与微通道换热器203形成回路，从而让热水进入微通道换热器203中，同时开启风机204促进升温。

实施例6

参照图1-4和图7，为本发明第五个实施例，本实施例提供了多向控温方法，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：在墙壁内部的管道布置方式，可从图5中看出其构造，烟囱通管101和涡流通管102交接点，做分流的节点处设置有空压器，用来进一步加强空气流通的效率以及对分流的控制效率。

实施例7

参照图1-6和图8，为本发明第六个实施例，本实施例提供了多向控温方法，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：辐射冷却取水装置600反射8μm-13μm波长的红外辐射和0.3μm-2.5μm波长的太阳光。

详细地，热辐射通常由高温热源向低温热源传输，地球表面物体(即冷却对象)可以利用外太空(～3K)作为可持续冷源不断获取冷量。但仅有一小部分地表红外辐射(8-13μm)可以穿过大气，而8-13μm波长以外的红外辐射会被大气层吸收并与大气产生净红外辐射热交换。所以8-13μm这个波段的红外辐射可以对高于环境温度发射体带来冷却正效益，相比传统辐射制冷材料冷却效果的大幅提升，这一特性可以辅助其将0.3μm-2.5μm波长的太阳光，反射至光伏光热板组303上的同时，让自身的表面温度降低，也避免光热光伏板组303温度过高，也有助于水蒸气形成。

进一步地，辐射冷却取水装置600反射的0.3μm-2.5μm波长的太阳光投至光伏光热板组303上进行补光，用于吸收、储存光伏光热板组运行产生的热量，避免夜晚装置无法工作的弊端；

光伏光热板组303斜置于墙体A上，以底面横向中心线为界；

相变储热箱体301于光伏光热板组303底面横向中心线靠上侧，加热管304a设于光伏光热板组303底面横向中心线靠下侧，这样的布置方式可以让光伏光热板组303的散热效率更好，保证其运行效率，备用水箱304和加热管304a的集成效果，基本可以相当于一个类太阳能集水器，而将这种相变蓄能装置和太阳能集水器集合的布置方式，可以将这部分看做是PCM相变蓄能式太阳能热水器，光伏光热板组303此时有三种情况：分别是不含PCM相变蓄能式太阳能热水器的情况下的基本配置、有PCM情况下的两种配置，第二种配种PCM全面接触吸收板，第二种配置只在靠上侧沿吸收板铺设了PCM，详细可参考图8的内容。

其中基本配置情况不予考虑，第二种配置情况与第一种配置情况相比，大多数PCM被融化，换热效果更好，故选用这种配置方式。

实施例8

参照图1-6，为本发明第七个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：辐射冷却取水装置600昼时凝结水蒸气、夜时捕获水蒸气产生水；

辐射冷却取水装置600产生的水通过管道滴至类晶体管水能收集器400内的收集水池401内，过程中通过重力势能转化为电能使用。

在反射板的基础上，采用透射型辐射冷却膜(TRC)允许太阳光透过辐射致冷膜，实现同一占地面积下的顶部日间辐射致冷与底部光热转化，加强装置的紧凑程度。白天运行时，阳光透过TRC膜加热吸附材料以释放水蒸气，释放的水蒸气在TRC膜表面快速凝结。夜晚运行时，吸附材料从空气中捕获水蒸气，同时周围空气中较高湿度的水蒸气在TRC膜上凝结，实现夜间辐射致冷驱动的直接产生水。

这种基于水蒸气吸附的大气水收集技术(S-AWH)具有太阳光驱动性、水生产受时间、空间影响小的优势，引入的透射型辐射冷却薄膜通过逐层组装各部件显著提高了吸附式空气取水技术的产水能力。

实施例9

参照图1-8，为本发明第八个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：升温过程详细地内容，当水箱302与相变储热箱体301形成回路时：

进一步地，水箱302中的水流经相变储热箱体301与其进行热量交换，并进入微通道换热器203，进行升温；

当水箱302中的水温低于空气温度时，开启第四阀门302b，此时备用水箱304里的水在加热管304a的辅助下，内部的高温水进入水箱302里，进行补温和补水。

实施例10

参照图1-8，为本发明第九个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：当降温幅度达不到植物正常生长温度时：

开启压缩机503、可调膨胀阀501，将三位四通换向阀503a位于第一操作位置，使制冷剂管道内的制冷剂逆时针流动；

此时，制冷剂流经蒸发器504时吸收换热反应装置200内的热量辅助降温，从植物工厂内部环境空气中吸收低品位热能。

当升温幅度达不到植物正常生长温度时：

开启压缩机503、可调膨胀阀501，将三位四通换向阀503a位于第三操作位置，使制冷剂管道内的制冷剂顺时针流动；

此时，制冷剂流经蒸发器504向换热反应装置200内释放热量辅助升温。

实施例11

参照图1-7，为本发明第十个实施例，该实施例基于上一个实施例，且与上一个实施例不同的是：利用Fluent软件进行瞬态计算时，初始温度设定为30℃。通过分析降温速率，我们可以评估墙体结构白天散热性能，并观察到在10000秒时的温度分布云图以及该时间段内温度参考点的变化情况。具体实验内容可以从图5和图6中清晰看出数值变化。

对比10000秒末的温度数据，实心结构的温度为29.86℃，而足字形结构的温度为28.84℃。根据这些对比结果，可以看出足字形结构在散热性能方面表现更优，整个过程降温速率更大，在一定程度上能促进白天植物工厂室内降温。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (15)

1.一种干旱气候区植物工厂，包括植被区域(P)和墙体(A)，其特征在于：包括，

空气通道(100)，由烟囱通管(101)和涡流通管(102)连通组成；

所述烟囱通管(101)末端为冷气出口(101a)，所述涡流通管(102)末端为热气出口(102a)，所述冷气出口(101a)连接有换热反应装置(200)，所述热气出口(102a)连接有第一换热管(103)；

所述换热反应装置(200)另一端连接有空气调节机组(500)；

所述第一换热管(103)另一端连接有调能装置(300)，所述调能装置(300)与类晶体管水能收集器(400)通过管路连通、与所述换热反应装置(200)通过第一阀门(201)和第二阀门(202)连通。

2.根据权利要求1所述的一种干旱气候区植物工厂，其特征在于：所述换热反应装置(200)内安置有微通道换热器(203)、风机(204)；

所述微通道换热器(203)的出入口分别连通着所述第一阀门(201)和第二阀门(202)。

3.根据权利要求2所述的一种干旱气候区植物工厂，其特征在于：所述调能装置(300)包括，相变储热箱体(301)，安置在所述相变储热箱体(301)下方的水箱(302)以及平铺在所述相变储热箱体(301)顶部斜面的光伏光热板组(303)。

4.根据权利要求3所述的一种干旱气候区植物工厂，其特征在于：所述水箱(302)外置有第二换热管(302a)，所述第二换热管(302a)置于所述相变储热箱体(301)内并于两端分别设有第三阀门(302a-1)和水泵(302a-2)；

所述水箱(302)通过第四阀门(302b)另连通有备用水箱(304)，所述备用水箱(304)连通有加热管(304a)。

5.根据权利要求4所述的一种干旱气候区植物工厂，其特征在于：所述墙体(A)一侧墙体通过摇杆机构活动连接有辐射冷却取水装置(600)；

所述辐射冷却取水装置(600)与所述类晶体管水能收集器(400)通过管路连通，类晶体管水能收集器(400)内设有收集水池(401)，所述收集水池(401)通过管路与所述水箱(302)连通。

6.根据权利要求5所述的一种干旱气候区植物工厂，其特征在于：所述空气调节机组(500)包括相互之间通过制冷剂管道连通的可调膨胀阀(501)、冷凝器(502)、压缩机(503)、蒸发器(504)；

所述蒸发器(504)与所述换热反应装置(200)连通，所述压缩机(503)处开设有三位四通换向阀(503a)。

7.根据权利要求5所述的一种干旱气候区植物工厂，其特征在于：所述烟囱通管(101)与所述涡流通管(102)连接处设有控制阀(104)和启停阀(105)；

所述烟囱通管(101)入口处设有曲面口径，其管道内部另设有调湿板(101b)。

8.多向控温方法，其特征在于：包括权利要求7所述的一种干旱气候区植物工厂，以及，

昼时降温：所述植被区域(P)高温气体通过所述烟囱通管(101)来到与所述涡流通管交接端口，高温气体通过控制阀(104)进入所述涡流通管(102)，低温气体经过冷气出口(101a)进入所述换热反应装置(200)内进行预冷；

开启所述第一阀门(201)和所述第二阀门(202)，所述水箱(302)与所述微通道换热器(203)形成回路，开启所述风机(204)促进降温。

夜时升温：开启所述第三阀门(302a-1)和所述水泵(302a-2)，所述水箱(302)与所述相变储热箱体(301)形成回路进行热量交换；

开启所述第一阀门(201)和所述第二阀门(202)，所述水箱(302)与所述微通道换热器(203)形成回路，开启所述风机(204)促进升温。

9.根据权利要求8所述的多向控温方法，其特征在于：所述辐射冷却取水装置(600)反射8μm-13μm波长的红外辐射和0.3μm-2.5μm波长的太阳光；

所述辐射冷却取水装置(600)反射的0.3μm-2.5μm波长的太阳光投至所述光伏光热板组(303)上进行补光；

所述辐射冷却取水装置(600)反射的8μm-13μm波长的红外辐射投至所述光伏光热板组(303)上二次反射上空，进行辐射降温。

10.根据权利要求9所述的多向控温方法，其特征在于：所述光伏光热板组(303)斜置于所述墙体(A)上，以底面横向中心线为界；

所述相变储热箱体(301)于所述光伏光热板组(303)底面横向中心线靠上侧，所述加热管(304a)设于光伏光热板组(303)底面横向中心线靠下侧。

11.根据权利要求10所述的多向控温方法，其特征在于：高温气体沿所述涡流通管(102)、所述第一换热管(103)，进入所述相变储热箱体(301)进行热量储能，用于夜时升温使用。

12.根据权利要求11所述的多向控温方法，其特征在于：所述辐射冷却取水装置(600)昼时凝结水蒸气、夜时捕获水蒸气产生水；

所述辐射冷却取水装置(600)产生的水通过管道滴至所述类晶体管水能收集器(400)内的所述收集水池(401)内，过程中通过重力势能转化为电能使用。

13.根据权利要求12所述的多向控温方法，其特征在于：当所述水箱(302)与所述相变储热箱体(301)形成回路时：

所述水箱(302)中的水流经所述相变储热箱体(301)与其进行热量交换，并进入所述微通道换热器(203)，进行升温；

当所述水箱(302)中的水温低于空气温度时：

开启所述第四阀门(302b)，利用所述备用水箱(304)中的水进行补水升温。

14.根据权利要求13所述的多向控温方法，其特征在于：当降温幅度达不到植物正常生长温度时：

开启所述压缩机(503)、所述可调膨胀阀(501)，将所述三位四通换向阀(503a)位于第一操作位置，使所述制冷剂管道内的制冷剂逆时针流动；

此时，制冷剂流经所述蒸发器(504)时吸收所述换热反应装置(200)内的热量辅助降温。

15.根据权利要求14所述的多向控温方法，其特征在于：当升温幅度达不到植物正常生长温度时：

开启所述压缩机(503)、所述可调膨胀阀(501)，将所述三位四通换向阀(503a)位于第三操作位置，使所述制冷剂管道内的制冷剂顺时针流动；

此时，制冷剂流经所述蒸发器(504)向所述换热反应装置(200)内释放热量辅助升温。