完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室的製作方法
2023-06-12 15:31:36
專利名稱：完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室，屬於環境控制領域。
背景技術：
近年來，隨著國內農業技術的發展以及國家對農業領域科研活動的重視，植物生長人工氣候室的建設項目越來越多，使用越來越頻繁。目前國內外的植物生長人工氣候室主要分為兩種類型。一種是通常所說的室內型人工氣候室，它建設在建築物內部，整個圍護結構密閉隔熱不透光，完全採用人工光源，通過空調、風機、加溼器等設備調控室內的環境因子，這其中以中國農業大學研發的密閉式完全利用人工光的環境控制型植物工廠(專利號CN200610076205.3)為代表。另一種是通常所說的室外型人工氣候室，它建設在開放的自然環境中，採用透明的玻璃作為圍護，完全採用太陽光，通過空調、風機、加溼器等設備調控室內的環境因子，以北京盛陽穀科技有限公司研發的環境控制型密閉式溫室(專利號 CN200910091426. 1)為代表。前一種人工氣候室由於圍護結構採用保溫性能很好的材料，保證室內密閉隔熱不透光，因此完全不受室外環境的影響，可以根據用戶需要任意調控室內環境參數。但由於目前人工光源無法完全模擬太陽光的譜線，因此對植物的正常生長有一定的影響。後一種人工氣候室採用的太陽光為植物提供光照，完全符合植物的生長對光源的需求，植物的生長情況符合自然規律。但在開放的室外環境中受外界自然環境的影響很大，即使採用真空玻璃建成密閉溫室也無法在夏季模擬冬季的環境，這樣很大程度降低了植物生長人工氣候室的使用效率。因此如何在密閉的環境中完全採用太陽光培養植物，成為了人工氣候室設計中的一個重要任務。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種完全採用太陽光的室內型植物生
長人工氣候室。完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室包括集光器、太陽光檢測器、驅動電機、光導纖維、太陽光分配器、補光燈、氣候室圍護結構、送迴風孔板、空氣處理調節機組； 集光器、太陽光檢測器、驅動電機安裝在氣候室圍護結構的外部上方，氣候室圍護結構外部同時還裝有空氣處理調節機組，太陽光分配器、補光燈均勻滿布於氣候室圍護結構頂部，氣候室圍護結構內部的兩側裝有送迴風孔板，集光器經驅動電機與太陽光檢測器相連，集光器通過光導纖維和太陽光分配器相連。所述的集光器內裝有多個不同焦距透鏡組成的透鏡組。所述的光導纖維採用石英光纖，並在石英光纖外層敷設包層和塗敷層。所述的太陽光分配器裝有可調節其高度的升降機構。所述的氣候室維護結構採用絕熱、不透光的聚氨酯彩鋼板製作的絕熱結構。本發明既具備了室外型氣候室採用太陽光的優勢，也具備室內型氣候室密閉、隔熱、不透光、能量利用效率高的特點，同時克服了通常的室內型人工氣候室和室外型人工氣候室各自的弊端。它在具備常規室內型人工氣候室控制精確、節約能量、使用範圍廣的特點同時，更有採用太陽光給植物提供照明，確保植物生長發育自然需求的優勢，為農業、林業、 生命科學等多方面的學科發展提供了一個良好的實驗平臺。
圖1是完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室包括集光器1、太陽光檢測器2、驅動電機3、光導纖維4、太陽光分配器5、補光燈6、氣候室圍護結構7、送迴風孔板8、空氣處理調節機組9 ；集光器1、太陽光檢測器2、驅動電機3安裝在氣候室圍護結構7 的外部上方，氣候室圍護結構7外部同時還裝有空氣處理調節機組9，太陽光分配器2、補光燈6均勻滿布於氣候室圍護結構7頂部，氣候室圍護結構7內部的兩側裝有送迴風孔板8， 集光器1經驅動電機3與太陽光檢測器2相連，集光器1通過光導纖維4和太陽光分配器 5相連。所述的集光器1內裝有多個不同焦距透鏡組成的透鏡組。所述的光導纖維4採用石英光纖，並在石英光纖外層敷設包層和塗敷層。所述的太陽光分配器5裝有可調節其高度的升降機構。所述的氣候室維護結構7採用絕熱、不透光的聚氨酯彩鋼板製作的絕熱結構。本發明按功能可劃分為太陽光導入系統和空氣處理系統。具體設備組成和工作過程如下
所述太陽光導入系統是本發明的重點。它由集光器1、太陽光檢測器2、驅動電機3、光導纖維4、太陽光分配器5、補光燈6組成。集光器1接收室外太陽光並以內部的透鏡將其匯聚後通過光導纖維傳輸到室內。由於太陽光是由多種不同頻率的光線組成，包括可見光、 紅外線和紫外線等，不同頻率的光線的波長不一樣，經過同一透鏡的焦點也不同，因此集光器1的透鏡組採用不同焦距的透鏡收集太陽光，這樣才能收集全光譜的太陽光。如果試驗不需要某個頻段的光譜，可以在集光器1中減少某個焦距規格的透鏡，這樣可以自動過濾太陽光中對實驗不需要的光譜。集光器1上安裝有太陽光檢測器2，它對太陽照射方向進行檢測和判斷，然後由集光器1內的晶片控制驅動電機3轉動集光器1以使其能夠隨時保持正對太陽的朝向。光導纖維4採用石英光纖，光纖外層敷設包層和塗敷層。包層材料的光折射率小於光纖的光折射率，因此太陽光以一定的角度射到光纖和包層的臨界面時將產生全反射，光在光纖中不斷的進行全反射向前傳遞。利用光的全反射現象，就能夠將室外的太陽光沿著光導纖維4傳入室內。太陽光傳導到室內後通過氣候室圍護結構7天花板上均勻、滿布的太陽光分配器5，使太陽光均勻地為氣候室內植物提供光照。通過升降機構調節太陽光分配器5的高度，能夠滿足不同實驗所需要的不同光照強度。在陰雨天自然光不足或需要夜間實驗的場合，補光燈6開啟為氣候室提供人工植物生長光源。
所述空氣處理系統，包括空氣處理調節機組9和送迴風孔板8。空氣處理調節機組 9可用於調節氣候室內部的空氣參數，包括溫度、溼度、C02氣體濃度、風度、風向、風量等。 空氣處理調節機組9處理所要通入氣候室內部的空氣，並通過氣候室內部兩側的送迴風孔板8使其在氣候室內循環。氣候室圍護結構7採用絕熱、不透光的聚氨酯彩鋼板，四周、天花板、地板所有的縫隙都進行密封處理，這樣人工氣候室與外界的熱交換最大限度的被隔絕開，保證了人工氣候室內環境因子能夠進行精確調控。
權利要求
1.一種完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室，其特徵在於包括集光器(1)、 太陽光檢測器(2)、驅動電機(3)、光導纖維(4)、太陽光分配器(5)、補光燈(6)、氣候室圍護結構(7)、送迴風孔板(8)、空氣處理調節機組(9)；集光器(1)、太陽光檢測器(2)、驅動電機 (3)安裝在氣候室圍護結構(7)的外部上方，氣候室圍護結構(7)外部同時還裝有空氣處理調節機組(9)，太陽光分配器(2)、補光燈(6)均勻滿布於氣候室圍護結構(7)頂部，氣候室圍護結構(7)內部的兩側裝有送迴風孔板(8)，集光器(1)經驅動電機(3)與太陽光檢測器 (2)相連，集光器(1)通過光導纖維(4)和太陽光分配器(5)相連。
2.根據權利要求1所述的一種完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室，其特徵在於所述的集光器(1)內裝有多個不同焦距透鏡組成的透鏡組。
3.根據權利要求1所述的一種完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室，其特徵在於所述的光導纖維(4)採用石英光纖，並在石英光纖外層敷設包層和塗敷層。
4.根據權利要求1所述的一種完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室，其特徵在於所述的太陽光分配器(5)裝有可調節其高度的升降機構。
5.根據權利要求1所述的一種完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室，其特徵在於所述的氣候室維護結構(7)採用絕熱、不透光的聚氨酯彩鋼板製作的絕熱結構。
全文摘要
本發明公開了一種完全利用太陽光的室內型植物生長人工氣候室。它包括集光器、太陽光檢測器、驅動電機、光導纖維、太陽光分配器、補光燈、氣候室圍護結構、送迴風孔板、空氣處理調節機組；集光器、太陽光檢測器、驅動電機安裝在氣候室圍護結構的外部上方，氣候室圍護結構外部同時還裝有空氣處理調節機組，太陽光分配器、補光燈均勻滿布於氣候室圍護結構頂部，氣候室圍護結構內部的兩側裝有送迴風孔板，集光器同時和太陽光檢測器、驅動電機相連，並通過光導纖維和太陽光分配器相連。本發明可在不透光的密閉空間內精確調控各環境參數，並實現利用太陽光為生長光源對植物進行培育實驗。
文檔編號A01G9/14GK102293132SQ20111020656
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者盧航, 李 傑 申請人:浙江求是人工環境有限公司