环境控制系统技术方案

本发明专利技术涉及用于在干燥环境中种植农作物的温室。特别地，本发明专利技术涉及使用流体床装置的大型植物温室，其中该温室是封闭系统，该封闭系统设有多个无源缓冲系统以调节温度、湿度和二氧化碳水平而不依赖于功率密集型系统。

Environmental control system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环境控制系统
本专利技术涉及一种包括环境控制系统的温室。特别是在干燥环境下使用无源缓冲系统(passivebufferingsystem)控制温度、湿度和CO2浓度的温室。
技术介绍
众所周知，世界范围内存在严重的粮食短缺，而且随着气候变得不那么宜人，这一问题可能还会加剧。随着气候变化，可用于常规农业的土地也越来越少。因此，需要创新的方法来提高食物产量，并更好地利用地球表面用于农业目的。一个感兴趣的特别区域是沙漠。沙漠通常被定义为几乎没有降水的贫瘠地区，它不一定很热。大多数非极地沙漠整年都接受大量阳光。尽管这种阳光非常有助于促进光合作用，但通常可以从环境中除去任何痕量的水。此外，随着地球气候变暖，全世界的沙漠每年都在扩大。这些非极地沙漠的温度也往往会发生很大变化，一天中温度的波动量很大，最高可达15℃至20℃。这些因素对植物构成了重大挑战。通过将农作物保护在封闭和调节气氛(atmosphere)中，通常为温室，在这种环境下，可以防止水分蒸发流失。作物也可以在封闭的空间内生长，以免水分从地下逸出。但是，这可能会导致调节温度的问题，因为不可能在排放热/冷空气的同时保留水蒸气。如果没有小心控制温度，则植物将过热并死亡。此外，直到培养气氛中水蒸气饱和前，湿度一直会增加，这将阻止植物吸收养分。湿度过高也会更加有利于真菌、霉菌和其他疾病的生长。因此，有必要将温度和湿度控制在容许的范围内。通常，这是通过使用除湿机，主动冷却气氛(例如使用动力空调系统)，并向气氛中排放来完成的。但是，在许多沙漠环境中，很难可靠地为除湿机等设备供电。此外，即使是暂时的电源中断也可能导致严重的农作物退化或歉收。因此，将系统在恢复电源之前可以维持其作物的时间最大化非常有价值。此外，所需的能量消耗是巨大的，并且在偏远的沙漠地区几乎总是不可行的。因此，需要一种用于在位于沙漠般的环境中封闭生长环境中控制温度、湿度和二氧化碳条件的系统，其电力需求低至可以忽略不计。本专利技术旨在克服或至少改善一些上述问题。
技术实现思路
一种温室，包括用于种植农作物的生长室和流体处理系统；所述流体处理系统包括至少一个无源缓冲系统，所述无源缓冲系统选自：热缓冲器、干燥剂和CO2缓冲剂；其中，所述生长室与所述流体处理系统流体连通；并且其中所述温室是封闭系统。术语“无源缓冲”旨在表示它不需要能量源(通常是电源)来调节所考虑的参数。缓冲会自动发生。这样的系统具有最大的缓冲能力极限，并且为了提供期望的控制水平，即，为了不超过承受能力，必须有足够的数量(或者至少具有足够的能力)提供给它们，使它们能够以适当的速率缓冲。例如，碳酸盐溶液的吸收和释放的速率应理想地足以满足在生长室内生长的植物的需求。术语“温室”不旨在被解释为仅包括玻璃结构，而是涵盖用于种植农作物的任何结构。不存在与所述温室相关联的最小尺寸或特定尺寸。不需要将温室基本地或甚至部分地由透明材料制成。然而，通常情况是，温室将包括透明部分以便提高温室内的温度。温室通常包括彼此关联以形成封闭环境的屋顶、墙壁和基座。所述屋顶、墙壁和基座可包括隔热材料，以避免热量损失，例如以带衬垫的材料或整体气囊的形式设置在屋顶、墙壁和基座材料内。另外，在所述温室的内部温度超过或接近可接受的期望温度条件的上限的情况下，温室还可以具有适于辐射或吸收热量的区域。这些可以是与外部环境相接触的导热材料的一部分。这样的部分可以是温室的墙壁、屋顶、基座或上述组合的部分，其可以具有几何形状将表面积最大化，以提高热传递速率。温室的整个屋顶和/或墙壁可以由透明材料制成，或者可以包括多个由透明材料制成的窗户。所使用的透明材料的选择不限于玻璃。只要可以将其制造成合适的形状，任何透明材料都足以使用。通常，透明聚合物材料被用作为所述透明材料。本领域技术人员熟悉适用于此类目的的多种典型聚合物，例如聚乙烯或聚丙烯。通常将使用柔性聚合物，因为此类材料易于运输，并且在沙漠条件下通常具有更好的性能。例如，玻璃在强风中更容易产生刮伤，这可能会损害光学性能。此外，破碎的玻璃可能最终会进入生长环境并带来危害。可以对透明材料进行增强或改性以控制材料的反射率或增强材料的热性能。在一天中的某些时间，也可以使用阴影来控制入射到温室外表面的阳光量。如本文所使用的术语“封闭系统”旨在表示封闭的环境，使得生长气氛，并且优选地整个生长环境不能与外部环境连通(即，物理接触)。这防止了温室内的空气逸出，因此防止了由于对流造成的热量损失。它还防止了空气中有价值的生长物质(如水蒸气、氧气、CO2等)的损失。这也防止了水和养分从温室底部逸出。尽管优选的是，温室使温室中的气体或流体以连续的回路在生长室和空气处理系统之间再循环，但这不是必须的。利用无源缓冲系统允许在温室的封闭环境内的条件的低功率缓冲。这样，条件基本保持不变，温度、CO2和湿度的波动被无源系统所容纳，并在24小时内再生。所述温室通常包括至少两个无源缓冲系统，所述无源缓冲系统选自：热缓冲器、干燥剂和CO2缓冲剂，并且更经常地，所述温室包括热缓冲器、干燥剂和CO2缓冲剂中的每一个。此外，所述温室通常包括至少两个所述无源缓冲系统。这允许所述系统协同调节两个相互关联的参数。通常将温室放置在温暖的非极地沙漠环境中时，要使温室在白天变热时将多余的热量存储在缓冲区中，然后在温度下降的夜晚释放出所述热量。这可以通过设置多个阀，以提高控制水平，利用这些阀使得流体可以在系统周围移动。通过提供上述两个无源缓冲系统，这可以增加系统对温度、湿度和二氧化碳变化的整体缓冲能力。此外，通常情况下，至少两个所述无源缓冲系统彼此热连通。这是有利的，因为它有效地允许不同的无源缓冲系统一起工作，以更好地抵抗系统环境的变化，尤其是在封闭系统中的CO2浓度、湿度和温度相互影响时。专利技术人发现，通过将至少两个选自上述干燥剂、热缓冲器和CO2缓冲剂的无源缓冲系统一起热耦合，这两个系统一起提供了改善的环境缓冲。所述温室通常容积大于10m3。更典型地，大于20m3，更典型地大于100m3。术语“生长室”意指所述温室中种植农作物的区域。例如，可能的情况是，所述温室包括多个播种机，该播种机包含土壤，或者可以简单地包括覆盖在温室的基座的土壤，植物可以在其中生长。术语“流体处理系统”旨在指改变温室中的气氛或流体的性质的装置。特别是温度和湿度。通常，流体处理系统是气体处理系统。因此，对生长环境中的气氛进行处理以调整上述变量。但是，气氛(通常是空气)可以通过使其通过液体进行处理。在这样的实施例中，空气可以鼓泡通过或流过液体，以促进热量、CO2浓度和水含量的交换。在这样的实施例中，流体处理系统通过处理暴露于空气中的液体来调节空气的性质。在一些实施例中，流体处理系统结合了结合的液体处理系统和空气处理系统。这是有利的，因为当液体介质是水时，仅使用水处理系统很难调节空气中的水含量。空气在液体处理系统中所通过的液体通常是水。流体处理系统不必包含在温室的生长室(通常是在由温室的基座、屋顶和墙壁所界定的区域内的空间)内，而仅需要与温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温室，包括，/n生长室，其用于种植作物；以及/n流体处理系统，其包括至少一个无源缓冲系统，所述无源缓冲系统选自热缓冲器、干燥剂和CO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170629 GB 1710395.31.一种温室，包括，
生长室，其用于种植作物；以及
流体处理系统，其包括至少一个无源缓冲系统，所述无源缓冲系统选自热缓冲器、干燥剂和CO2缓冲器；
其中，所述生长室与所述流体处理系统流体连通；
其中，所述温室是封闭系统。


2.根据权利要求1所述的温室，包括至少两个无源缓冲系统，所述无源缓冲系统选自：热缓冲器、干燥剂和CO2缓冲剂。


3.根据权利要求1或2所述的温室，其中所述流体处理系统包括热缓冲器、干燥剂和CO2缓冲剂。


4.根据权利要求1至3中任何一项所述的温室，其中所述缓冲系统的至少两个相互热连通。


5.根据前述权利要求中任意一项所述的温室，还包括流体再循环装置。


6.根据前述权利要求中任意一项所述的温室，其中所述流体处理系统为空气处理系统。
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【专利技术属性】
技术研发人员：布伦丹·考利，
申请(专利权)人：二氧化碳I有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB