[发明专利]温室、温室气候控制系统和控制温室气候的方法

说明书

技术领域

本发明包括温室、温室气候控制系统和控制温室气候的方法。

技术背景

先前已知的温室是其中由风门或鼓风机控制气候的那些温室。在那些温室中，过量的太阳能和过量的湿气通过通风的方法排出温室。在最理想的生长环境中，温度大约在18至25℃之间、空气湿度大约在70至90％之间并且二氧化碳的浓度超过1000ppm。最理想的生长环境要求对空气温度、湿气和二氧化碳的浓度有很好的控制。很明显地，在开放的温室里满足不了最理想的生长环境的要求。由于开放的温室内通过外部的空气降温，温室的温度将会上升超过目标值，这种现象在最好的生长期间尤其明显。在夏天，由于供应的二氧化碳能从设有通风装置的温室里流出来，所以过量二氧化碳(超过外部350ppm的水平)的使用不会起作用。开放的温室在考虑到能量消耗时也是不希望的。当过量的太阳能在白天排出时，温室需要在夜晚加热。而且，在春天和秋天，必须通过通风排出湿气，这需要额外的加热。

封闭的温室的内部空气几乎与外部的空气隔绝。外部的空气不允许通过风门进入，也不能通过鼓风机吹进温室；但是，过量的热可以通过技术手段导出，而植物需要的二氧化碳也可以通过技术手段产生，并且其浓度可以更适宜地上升到至少500至1500ppm之间的水平。由于为了植物的生长，气候能被最理想的控制，所以封闭的温室被认为是植物生长的理想的解决方案。封闭的温室的使用首先受到劣质的功能性或早期解决方案的高成本的限制。

有几个涉及温室系统的国际专利已经被发明，在这些专利中是采用封闭系统控制气候的。WO 00/76296专利提供了一种基于利用地下储存水的解决方案。由于通常没有地下水池可以利用，所以这个解决方案只能在有限的情形下才能利用。而且，为了减少对冷却水的需要，水蓄热器用在了这种解决方案中，其中在每天积累的太阳能的一半用于在晚上加热温室。然而，这些蓄热器的尺寸很大，例如，对于1000平方米的温室而言，需要大约200立方米的蓄热器。由于这种系统所需的成本与上述重要原因有关，所以，还没有被广泛地推广应用。

EP 0 517 432 A1专利提供了一种蓄热器，该蓄热器每天吸收太阳能的热量；夜间，蓄热器的一部分被用来加热温室，一部分被导向较冷的空气。在这种情况下，对于1000平方米的温室而言，蓄热器必须有大约400立方米的大小。蓄热器所需的这么大的容积使整个温室系统的价格昂贵，因此，这种系统也没有广泛地使用。

参考作为现有技术的US 4,044,078专利，该专利提供了一种用于冷却储藏的改进设备，其中冷水从上面通过网格结构逆着空气流喷射下来，而加热的水由外部的冷却器冷却。由于结构原因，空气和水的入射速度非常小，因此，如果用于温室的冷却，该设备将是非常大的。而且，该设备不适合冷凝空气中的湿气，因为这里只有水的入口而没有出口。由于上面提及的原因，这种解决方案也不适用于温室的使用。

US 2003/0188477 A1专利包含了一种传统的开放的温室冷却系统，其中干燥的外部空气引导到该系统，该系统随着喷射到其上的环境温度的水的蒸发而降温。由于空气和水采用的这种混合的方式，其速度慢，所以热交换效果不好。由于外部的空气吹进系统并且进到温室内，所以不适用于冷却封闭的温室。不但过量的湿气不能用这种方法从温室里排出，而且被吹进去的空气所带有的潮湿也增加了通过通风将湿气排出温室的需要。

US 4,707,995专利包括一种控制温室的温度和空气湿度的系统，该系统基于利用盐水除去湿气。在上述的处理方案中，空气是通过水的喷射输送的，而处理后的水在设备外进行收集和回收。该设备不能广泛地适用于温室的冷却和湿气的除去。

一个相似的解决方案也提供在JP 4148123 A 19920521专利公开文献中。水从上面喷射，设备中也有通风装置，而由通风装置吹进的风准备与喷射进来的水汇合进行热交换。

在JP 2104222 A 19900417专利公开文献中，也叙述了用水和空气之间的热交换冷却温室的空气。该设备包括利用冷地下水工作的热交换器，夜间通过上部的空气入口进入的冷地下水冷却温室，而湿气从装置下端排出。这个系统的效率不足以将每天的热量从封闭的温室内排除。

发明目的

本发明的目的是提供可以在不同的环境下实现的温室和方法，这种温室和方法特别适用于封闭的应用环境，并且通过这种温室和方法，封闭的温室所需要的额外投资仅是上述解决方案的额外投资中的一小部分。

发明概述