專(zhuān)利名稱(chēng)：用于加熱和除濕的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及一種用于對(duì)罩殼的內(nèi)部進(jìn)行除濕的方法和系統(tǒng)，且更特 別地，但并非排他地，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)其中種植有植物的溫室罩殼的內(nèi)部進(jìn)行除濕 的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫室內(nèi)的空氣溫度和空氣濕度需要受到調(diào)節(jié)，以確保葉片溫度和蒸騰速率能夠保 持葉片干燥和植物的健康生長(zhǎng)。較大的濕度，尤其是植物葉片上存在的自由水，都促進(jìn)了葉 片疾病的產(chǎn)生，這些葉片疾病例如為出現(xiàn)在各種農(nóng)作物中的番茄枯萎病、灰霉病和霜霉病。 這些疾病給農(nóng)作物帶來(lái)了嚴(yán)重傷害，大大降低了農(nóng)作物產(chǎn)量，且嚴(yán)重?fù)p害了產(chǎn)品質(zhì)量。盡管 使用了殺蟲(chóng)劑來(lái)控制這些疾病，但出于某些原因，殺蟲(chóng)劑的使用會(huì)受到限制。殺蟲(chóng)劑的使用 會(huì)增強(qiáng)對(duì)多種致病菌(病原體)的抗藥性，且政府普遍采取的政策是逐步淘汰一些殺蟲(chóng)劑 的使用或者限制其使用。許多消費(fèi)者也需要無(wú)殺蟲(chóng)劑殘留的產(chǎn)品。此外，這種殺蟲(chóng)劑的使 用會(huì)對(duì)其它環(huán)境考慮因素帶來(lái)不利的影響。用外部空氣替換溫室空氣是一種降低溫室中濕度并由此降低在葉片上產(chǎn)生自由 水的風(fēng)險(xiǎn)的慣用方法。外部冷空氣具有較低的絕對(duì)濕度，用這種空氣替換更暖的溫室空氣 會(huì)吸收氣化產(chǎn)生的過(guò)量水。然而，這種方法非常耗費(fèi)能量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種控制罩殼內(nèi)部中的空氣的條件 的方法，所述方法包括收集來(lái)自所述內(nèi)部的下部部分的空氣、對(duì)所述收集的空氣進(jìn)行除濕、 并且在所述內(nèi)部的上部部分中釋放所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣，由此控制所述罩殼的所述內(nèi)部中 的空氣的條件。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括減少或防止通過(guò)所述罩殼的頂壁 進(jìn)行的熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述減少或防止步驟包括減少或防止通過(guò)對(duì)流的方式 進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述減少或防止步驟包括減少或防止通過(guò)傳導(dǎo)的方式 進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述減少或防止步驟包括減少或防止通過(guò)輻射的方式 進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括使熱輻射反射離開(kāi)隔熱板(保溫 幕或隔熱屏)，所述隔熱板在所述頂壁下方覆蓋所述內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括在所述內(nèi)部的所述上部部分中釋 放所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣之前對(duì)所述空氣進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述除濕步驟包括使用除濕單元，致冷劑流體在所述除濕單元中循環(huán)，所述單元具有氣化器和冷凝器，在所述氣化器處，所述致冷劑流體產(chǎn)生氣 化，在所述冷凝器處，所述致冷劑流體產(chǎn)生冷凝，其中通過(guò)所述氣化器對(duì)所述空氣進(jìn)行冷卻 和除濕且通過(guò)所述冷凝器對(duì)所述空氣進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了用于控制罩殼內(nèi)部中的空氣條件的 設(shè)備，所述設(shè)備包括被構(gòu)造以便收集來(lái)自所述內(nèi)部的下部部分的空氣的空氣入口、用于對(duì) 所述收集的空氣進(jìn)行除濕的除濕單元、和被構(gòu)造以便在所述內(nèi)部的上部部分中釋放所述經(jīng) 過(guò)除濕的空氣的空氣出口。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種溫室系統(tǒng)，所述溫室系統(tǒng)包括 本文所述的設(shè)備且包括罩殼，所述罩殼具有與環(huán)境至少部分地隔離開(kāi)來(lái)的內(nèi)部，其中所述 設(shè)備被定位在所述內(nèi)部?jī)?nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種溫室系統(tǒng)，所述溫室系統(tǒng)包括 多個(gè)本文所述的設(shè)備且包括罩殼，所述罩殼具有與環(huán)境至少部分地隔離開(kāi)來(lái)的內(nèi)部，其中 所述設(shè)備被配置在所述內(nèi)部?jī)?nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述設(shè)備被定位在所述內(nèi)部的所述上部部分處。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述罩殼包括隔熱板，所述隔熱板覆蓋所述罩殼且被 構(gòu)造以便減少或防止通過(guò)所述隔熱板進(jìn)行的熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述隔熱板被密封而使得空氣不能透過(guò)該隔熱板，以 便減少或防止通過(guò)對(duì)流的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述隔熱板由絕熱材料制成，以便減少或防止通過(guò)傳 導(dǎo)的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述隔熱板是熱輻射不能透過(guò)的，以便減少或防止通 過(guò)輻射的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述隔熱板是熱反射性的以便反射熱輻射。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述內(nèi)部在所述下部部分處沒(méi)有熱源。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述空氣被收集且被釋放以便總是保持這樣的平均溫 度，所述平均溫度在所述下部部分處比在所述上部部分處更低。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述除濕單元使致冷劑流體在其中循環(huán)且包括氣化器 和冷凝器，在所述氣化器處，所述致冷劑流體產(chǎn)生氣化，在所述冷凝器處，所述致冷劑流體 產(chǎn)生冷凝，其中通過(guò)所述氣化器對(duì)所述收集到的空氣進(jìn)行除濕和冷卻，且其中通過(guò)所述冷 凝器對(duì)所述經(jīng)過(guò)除濕和冷卻的空氣進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述除濕單元是加熱和除濕單元，所述加熱和除濕單 元包括用于在所述內(nèi)部的所述上部部分中釋放所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣之前對(duì)所述空氣進(jìn)行 加熱的熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述熱交換器是液體型熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述除濕單元被罩在公用殼體內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，借助于被定位在所述單元中的風(fēng)扇使所述空氣從所述 罩殼的所述內(nèi)部循環(huán)通過(guò)所述除濕單元。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述除濕單元被罩在殼體中，所述殼體包括向外張開(kāi) 的入口、向外張開(kāi)的出口和使二者相互連接的相對(duì)較窄的喉部，所述向外張開(kāi)的入口罩住所述氣化器和所述冷凝器，且所述較窄的喉部罩住所述風(fēng)扇。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，借助于被定位在所述單元中的風(fēng)扇使所述空氣從所述 罩殼的所述內(nèi)部循環(huán)通過(guò)所述加熱和除濕單元。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述風(fēng)扇被定位以便接收流動(dòng)遠(yuǎn)離所述熱交換器的空 氣并將所述空氣吹送通過(guò)所述空氣出口。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述風(fēng)扇被插置在所述冷凝器與所述熱交換器之間， 從而使得所述風(fēng)扇接收流動(dòng)遠(yuǎn)離所述冷凝器的空氣且所述熱交換器接收流動(dòng)遠(yuǎn)離所述風(fēng) 扇的空氣。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，通過(guò)介于所述氣化器與所述冷凝器之間的空氣對(duì)被排 出所述冷凝器的致冷劑流體進(jìn)行進(jìn)一步冷卻。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，其中通過(guò)介于所述氣化器與所述冷凝器之間的空氣對(duì) 從所述罩殼進(jìn)入所述氣化器的空氣進(jìn)行預(yù)冷卻。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，其中所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣與來(lái)自所述罩殼的空氣進(jìn)行 混合以便提供混合物，且其中通過(guò)所述熱交換器對(duì)所述混合物進(jìn)行加熱。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，其中所述罩殼是用于使植物生長(zhǎng)的溫室，且其中所述 空氣在所述植物的所述葉片上方被釋放。除非以其它方式限定，否則本文使用的所有技術(shù)和/或科技術(shù)語(yǔ)的含義與本發(fā)明 所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義是相同的。盡管在本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)踐或試驗(yàn)過(guò) 程中可使用與本文所述的那些方法和材料相似或等效的方法和材料，但下面會(huì)對(duì)典型方法 和/或材料進(jìn)行描述。如果有所沖突，則以本說(shuō)明書(shū)(包括定義在內(nèi))為準(zhǔn)。此外，這些材 料、方法和實(shí)例僅僅是示例性的且并不旨在一定具有限制性。


下面將結(jié)合附圖并僅通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例進(jìn)行描述?，F(xiàn)在特別詳細(xì)地 參見(jiàn)附圖，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)圖中所示的特定細(xì)節(jié)僅是示例性的且旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做 出說(shuō)明的目的。就這方面而言，通過(guò)上面結(jié)合附圖做出的描述，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理 解本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)施方式。在所述附圖中圖1是溫室的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例的適于控制罩殼內(nèi)部中的空氣條件的方法 的流程圖；圖3是罩殼的示意圖，在所述罩殼中采用了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法；圖4A-圖4B示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例執(zhí)行的計(jì)算機(jī)模擬而獲得 的速度分布(圖4A)和溫度分布(圖4B)；圖5A-圖5G是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例的用于控制罩殼內(nèi)部中的空氣條件 的設(shè)備的示意圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例的在配置了多個(gè)設(shè)備的實(shí)施例中的罩殼的 頂視示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及一種用于對(duì)罩殼的內(nèi)部進(jìn)行除濕的方法和系統(tǒng)，且更特 別地，但并非排他地，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)其中種植有植物的溫室罩殼的內(nèi)部進(jìn)行除濕 的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。為了更好地理解如圖2-圖6所示的本發(fā)明的一些實(shí)施例，首先對(duì)圖1所示的用于 種植植物12的溫室10的構(gòu)造和操作進(jìn)行說(shuō)明。溫室10包括側(cè)壁14和頂壁36，所述側(cè)壁和頂壁限定出溫室的內(nèi)部16。側(cè)壁14 上通常形成有開(kāi)口 30和31。加熱單元18將暖空氣20供應(yīng)至導(dǎo)管布置22，所述導(dǎo)管布置 被布置在地面水平高度處或接近地面水平高度處且通常低于植物12的葉片所處的水平高 度。導(dǎo)管22上的開(kāi)口 24使得暖空氣20可被排出導(dǎo)管22并向上進(jìn)入內(nèi)部16內(nèi)以便對(duì)內(nèi) 部16進(jìn)行加熱。在對(duì)空氣進(jìn)行加熱的過(guò)程中，該內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生濕化且水蒸氣傾向于冷凝在葉 片上，從而導(dǎo)致產(chǎn)生葉片疾病，如出現(xiàn)在各種農(nóng)作物中的番茄枯萎病(由馬鈴薯晚疫病菌 引起)、灰霉病(由灰霉菌引起)和霜霉病。為了防止水冷凝在葉片上，本發(fā)明還利用了通風(fēng)過(guò)程，由此環(huán)境空氣26進(jìn)入溫室 內(nèi)部并替換濕空氣28。在側(cè)壁14中還設(shè)置了一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇31來(lái)促進(jìn)這種通風(fēng)。此外，一 個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇32使空氣在內(nèi)部16內(nèi)循環(huán)。環(huán)境空氣通常較冷且絕對(duì)濕度(水蒸氣含量) 較低，用這種環(huán)境空氣替換更暖的溫室空氣并吸收氣化產(chǎn)生的過(guò)量水。此外，溫室10包括 透過(guò)性或半透過(guò)性隔板(screen) 34，所述隔板在頂壁36下方覆蓋內(nèi)部16，這使得可進(jìn)一步 降低濕度，原因在于部分濕空氣28可通過(guò)隔板34被排出且冷凝在頂壁36上的水蒸氣也被 排出。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)盡管上述解決方案可部分地降低內(nèi)部16內(nèi)的濕度，但它們 遠(yuǎn)未達(dá)到優(yōu)化的程度。這是因?yàn)槭箍諝馀c溫室10的內(nèi)部進(jìn)行交換(無(wú)論是通過(guò)側(cè)壁14 上的開(kāi)口 30還是通過(guò)頂壁36)都會(huì)帶來(lái)大量熱損失，為此，必須通過(guò)為加熱單元18供應(yīng)更 多能量的方式來(lái)補(bǔ)充這些熱損失。有鑒于燃料價(jià)格目前日益上漲的趨勢(shì)，加熱成本已經(jīng)成 為溫室輸入的主要考慮因素。因此，為補(bǔ)償由于通風(fēng)帶來(lái)的熱損失所需的附加能量大大降 低了利潤(rùn)率。在本發(fā)明的構(gòu)想和簡(jiǎn)化實(shí)踐過(guò)程中，要強(qiáng)調(diào)和認(rèn)識(shí)到的是罩殼內(nèi)部的除濕和可 選的加熱可通過(guò)節(jié)省能量的方式實(shí)現(xiàn)。在對(duì)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明之前，應(yīng)該理解在本申請(qǐng)中，本發(fā)明 無(wú)需限于以下描述中闡明的和/或在附圖和/或?qū)嵗惺境龅牟考?或方法的構(gòu)造和布 置細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠包括其它實(shí)施例或以多種方式實(shí)踐或?qū)嵤，F(xiàn)在參見(jiàn)圖2，圖2是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例的適于控制罩殼(例如溫室) 內(nèi)部中的空氣條件的方法的流程圖。應(yīng)該理解除非以其它方式限定，否則下文描述的操作均可以多種組合方式或?qū)?施次序同時(shí)或順序地實(shí)施。特別是，流程圖的次序不應(yīng)被視作是限制性的。例如，在以下描 述或流程圖中以特定次序出現(xiàn)的兩個(gè)或多個(gè)操作可以不同次序(例如相反的次序)被實(shí)施 或大體上同時(shí)地被實(shí)施。此外，下文所述的多個(gè)操作(例如，圖2所示框101、102、105和 107中的操作中的一個(gè)或多個(gè)操作)是可選實(shí)施的操作且也可不被實(shí)施。本發(fā)明的實(shí)施例的方法始于步驟100，且可選且優(yōu)選地繼續(xù)前進(jìn)至步驟101，在步驟101中，減少(例如使其最小化)或防止了通過(guò)罩殼的側(cè)壁和/或頂壁進(jìn)行的熱能輸運(yùn)。 這可通過(guò)關(guān)閉在側(cè)壁中形成的開(kāi)口或?yàn)檎謿ぴO(shè)置沒(méi)有這種開(kāi)口的側(cè)壁的方式實(shí)現(xiàn)。在本發(fā) 明的多個(gè)典型實(shí)施例中，罩殼被制造具有不可透過(guò)空氣和水蒸氣的頂壁。在本發(fā)明的多個(gè) 典型實(shí)施例中，隔熱板覆蓋在頂壁下方覆蓋罩殼內(nèi)部，以便改善該內(nèi)部與環(huán)境的熱隔離。所述熱能輸運(yùn)的減少或防止優(yōu)選是相對(duì)于選自以下組群的至少一種輸運(yùn)類(lèi)型而 言的，所述輸運(yùn)組群包括對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射。更優(yōu)選地，所述減少或防止是相對(duì)于至少兩種， 例如所有類(lèi)型，的熱輸運(yùn)而言的。可通過(guò)減少，更優(yōu)選地消除，通風(fēng)的方式減少或防止通過(guò)對(duì)流的方式進(jìn)行的熱能 輸運(yùn)。在該實(shí)施例中，側(cè)壁、頂壁和/或隔熱板被密封而使得空氣和水蒸氣不能穿透。可通 過(guò)使用由絕熱材料制成的側(cè)壁、頂壁和/或隔熱板的方式減少或防止通過(guò)傳導(dǎo)的方式進(jìn)行 的輸運(yùn)。可通過(guò)使用不能被熱輻射透過(guò)的側(cè)壁、頂壁和/或隔熱板的方式減少或防止通過(guò) 傳導(dǎo)的方式進(jìn)行的輸運(yùn)，所述熱輻射通常具有極長(zhǎng)的波長(zhǎng)(例如約10，OOOnm或更長(zhǎng))。在 這些實(shí)施例中，可使用下文進(jìn)一步詳述的隔熱板。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，所述方法可選且優(yōu)選地繼續(xù)前進(jìn)至步驟102，在所 述步驟中，使在罩殼內(nèi)產(chǎn)生的熱輻射反射離開(kāi)所述隔熱板。這可用被制成具有熱反射性的 隔熱板的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)罩殼內(nèi)的物體(如葉片)所處溫度高于隔熱板的溫度時(shí)，熱輻射 的反射是特別有用的。在這種情況下，更暖的物體會(huì)發(fā)射熱輻射，熱熱反射性隔板會(huì)將該熱 輻射反射回罩殼內(nèi)部?jī)?nèi)。當(dāng)隔熱板溫度高于罩殼內(nèi)物體的溫度時(shí)，隔熱板通常會(huì)發(fā)射出熱 輻射(而不是反射熱輻射)。所述方法繼續(xù)前進(jìn)至步驟103，在所述步驟中，收集來(lái)自內(nèi)部的下部部分的空氣。 例如，當(dāng)罩殼是用于種植植物的溫室時(shí)，通常從比葉片平均高度水平更低的高度水平處收 集空氣。應(yīng)該理解盡管收集的是來(lái)自下部部分的空氣，但這種收集并不一定在罩殼的下部 部分處實(shí)施。例如，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，空氣的收集是通過(guò)產(chǎn)生這樣的空氣實(shí)現(xiàn)的， 所述空氣從內(nèi)部的下部部分向上進(jìn)入被定位在內(nèi)部的上部部分處的空氣入口內(nèi)(例如高 于或處于葉片的平均高度水平處)。但本發(fā)明也預(yù)想了在溫室的下部部分處收集空氣(例 如使用位于下部部分處的空氣入口)的實(shí)施例。所述方法繼續(xù)前進(jìn)至步驟104，在所述步驟中對(duì)所述收集到的空氣進(jìn)行除濕。正如本文所使用地那樣，除濕是一種減少空氣的水含量的過(guò)程，但這種水含量并 不一定被降至最低限度或?yàn)榱恪Ｒ虼?，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“經(jīng)過(guò)除濕的空氣(dehumidified air) ”指的是水含量相對(duì)于濕化前的水含量降低了的空氣。例如，當(dāng)罩殼是用于種植植物的 溫室時(shí)，除濕例如是為了將葉片上的冷凝降至最低限度或消除這種冷凝，同時(shí)確保在葉片 附近具有足夠高的濕度而實(shí)現(xiàn)的。表征葉片附近的適當(dāng)條件的實(shí)例是，但不限于，溫度為約 18°C且相對(duì)濕度為約80%。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，除濕是通過(guò)產(chǎn)生熱循環(huán)的致冷劑線路實(shí)現(xiàn)的。在 這些實(shí)施例中，致冷劑流體在氣化器與冷凝器之間循環(huán)，在所述氣化器處，致冷劑流體被氣 化，在所述冷凝器處，致冷劑流體被冷凝?，F(xiàn)在將對(duì)該線路的熱循環(huán)進(jìn)行說(shuō)明。使致冷劑流體在氣化器內(nèi)氣化所需的熱能是由通過(guò)氣化器的空氣供應(yīng)的。結(jié)果 是，承載水蒸氣(例如從葉片和地面發(fā)射出的水蒸氣)的收集到的空氣在通過(guò)氣化器的同 時(shí)產(chǎn)生冷卻，且空氣的水含量至少部分地被冷凝。冷凝的水被排出且空氣得到了除濕。致冷劑流體的冷凝釋放出熱量，所述熱量被進(jìn)一步傳遞至通過(guò)冷凝器的該經(jīng)過(guò)了除濕和冷卻 的空氣。因此，空氣被氣化器冷卻和除濕且被冷凝器重新加熱。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，所述方法繼續(xù)前進(jìn)至步驟105，在所述步驟中，用 熱交換器對(duì)該經(jīng)過(guò)除濕的空氣進(jìn)一步加熱，正如下文進(jìn)一步詳述地那樣。所述方法繼續(xù)前進(jìn)至步驟106，在所述步驟中，所述空氣在經(jīng)過(guò)了除濕且可選地進(jìn) 過(guò)了進(jìn)一步加熱之后，在罩殼的上部部分中被釋放，以便對(duì)罩殼內(nèi)部進(jìn)行加熱和除濕。因 此，本發(fā)明的實(shí)施例的方法作為熱泵操作，所述熱泵收集來(lái)自罩殼下部部分的濕空氣且在 罩殼的上部部分處釋放更干燥且可選更暖的空氣。在步驟107中，該方法可選且優(yōu)選地使 空氣在罩殼內(nèi)循環(huán)，從而例如將更暖且更干燥的空氣分布在葉片附近。該方法結(jié)束于步驟108。在對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)描述之前，應(yīng)該注意這些實(shí)施例帶來(lái)的優(yōu) 點(diǎn)和潛在應(yīng)用。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種創(chuàng)新性的方案來(lái)解決罩殼中過(guò)量的水分的問(wèn)題，同時(shí) 通過(guò)將罩殼的加熱、除濕和熱絕緣組合在一起的方式大大降低了能量消耗。本發(fā)明的一些 實(shí)施例可有用地降低罩殼中的濕度，所述罩殼已經(jīng)通過(guò)其它手段得到了加熱，所述加熱例 如是通過(guò)上面結(jié)合圖1所述的被布置在地面水平處或接近地面水平處的導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)的。在罩殼內(nèi)使用熱泵的方式使得起初被冷卻的空氣被重新加熱，所述重新加熱是通 過(guò)為所述空氣供應(yīng)在除濕過(guò)程中去除的熱量和驅(qū)動(dòng)熱循環(huán)所需的外部能量的方式實(shí)現(xiàn)的。 本發(fā)明的實(shí)施例因此提供了這樣一種工藝，其中能量從潛熱(水蒸氣冷凝)被轉(zhuǎn)換成可感 測(cè)的熱量(空氣溫度升高)，且向環(huán)境產(chǎn)生的熱損失被降至最低限度或沒(méi)有熱損失。由于其 中一些能量在該工藝中得到了再循環(huán)利用，因此該工藝的能量消耗低于傳統(tǒng)技術(shù)的能量消
^^ ο本發(fā)明的實(shí)施例還可促進(jìn)燃料利用的返回。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到電力的產(chǎn)生是通過(guò)產(chǎn)生 熱量實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，操作致冷劑線路所需的電力是用被定位在罩 殼內(nèi)部附近或被定位在所述罩殼內(nèi)部?jī)?nèi)的發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，且發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量被用來(lái)進(jìn)一 步加熱處在罩殼內(nèi)部中的空氣。這可例如用導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)，所述導(dǎo)管充注有用于從發(fā)電機(jī)中排 出熱量的流體(氣體或液體)并在罩殼的上部部分處釋放所述流體。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，用于發(fā)電的燃料被選擇，以使得其中一種燃燒副產(chǎn)物 是二氧化碳。在這些實(shí)施例中，二氧化碳，或至少其一部分，被釋放進(jìn)入溫室的內(nèi)部?jī)?nèi)以便 有利于植物在其中生長(zhǎng)。從環(huán)境考慮的角度來(lái)看，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所提供的燃料使用 的改進(jìn)也是有利的。這種使用可減少燃料使用和/或減少排入大氣內(nèi)的CO2,從而減緩了全 球變暖。本發(fā)明的實(shí)施例的用于對(duì)溫室的CO2含量進(jìn)行除濕、加熱和/或富化的實(shí)施方式 可產(chǎn)生適于植物在溫室中生長(zhǎng)的條件，同時(shí)降低燃料消耗。這改善了生長(zhǎng)且使得種植者可 提高利潤(rùn)率。本發(fā)明的實(shí)施例優(yōu)選用于不可能使用天然來(lái)源，例如用外部空氣替換內(nèi)部空氣， 以便進(jìn)行干燥并去除過(guò)量的水分，和/或同時(shí)需要加熱，的場(chǎng)合中。在這種實(shí)例中，當(dāng)需要 關(guān)閉罩殼時(shí)，優(yōu)選首先以穩(wěn)定且連續(xù)的方式啟動(dòng)除濕。熱泵將空氣潛熱轉(zhuǎn)化成可感測(cè)的熱 量且將能量加入空氣中，所述能量約等于在操作冷卻循環(huán)過(guò)程中投入的電能。也可根據(jù)環(huán)境條件、罩殼熱絕緣和罩殼內(nèi)的所需條件的需要，而以變化的方式啟動(dòng)加熱操作。上述操作可被監(jiān)控以便獲得所需溫度和濕度條件。特別是，除濕優(yōu)選是根據(jù)相對(duì) 濕度進(jìn)行的，且加熱工藝優(yōu)選是根據(jù)空氣溫度進(jìn)行的。當(dāng)所需條件是穩(wěn)定條件時(shí)，氣化通量 是大體上恒定的且因此可以連續(xù)的方式在恒定的負(fù)載下實(shí)施該方法。上述實(shí)施例的基本除濕循環(huán)的典型性能系數(shù)(COP)為約5至約12，該數(shù)值并無(wú)限 制性。圖3示意性地示出了具有內(nèi)部302的罩殼300，在所述罩殼中利用了根據(jù)本發(fā)明的 一些實(shí)施例的方法。所述方法可通過(guò)設(shè)備304實(shí)施，所述設(shè)備包括通常被示作306的空氣 入口。入口 306被構(gòu)造以便收集來(lái)自內(nèi)部302的下部部分310的空氣308。設(shè)備304進(jìn)一 步包括用于對(duì)收集到的空氣進(jìn)行除濕的除濕單元312，和被構(gòu)造以便在內(nèi)部302的上部部 分318中釋放該經(jīng)過(guò)除濕的空氣330的空氣出口 314?？蛇x且優(yōu)選地，除濕單元312是在除 濕之后對(duì)空氣進(jìn)行加熱的除濕和加熱單元，下文將會(huì)對(duì)此做進(jìn)一步詳細(xì)描述。設(shè)備304可 被定位在上部部分318中且被構(gòu)造以便產(chǎn)生從下部部分310大體上向上流動(dòng)(這例如是通 過(guò)在入口 306處產(chǎn)生負(fù)壓的方式實(shí)現(xiàn)的)的空氣流，從而使得可收集空氣308。另一種可選 方式是，設(shè)備304可在內(nèi)部302的兩個(gè)部分上都進(jìn)行延伸，從而使得入口 306處在下部部分 310處，而出口 314處在上部部分318處。在圖3所示示意圖中，罩殼300被示作用于使植物12生長(zhǎng)的溫室。在該實(shí)施例中， 下部部分310優(yōu)選被限定為處在植物12的平均葉片水平高度下方的部分，且上部部分318 優(yōu)選被限定為處在植物12的最大葉片水平高度上方的部分。平均葉片水平高度和最大葉 片水平高度在圖3中分別由虛線320和322表示。罩殼300的壁部?jī)?yōu)選被設(shè)計(jì)且被構(gòu)造以便減少或防止熱損失，正如上文進(jìn)一步詳 述地那樣。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，壁部沒(méi)有開(kāi)口，或其被成形為具有可封閉的開(kāi)口 (未示出)。側(cè)壁324和/或頂壁326優(yōu)選被密封以使空氣不能透過(guò)。側(cè)壁324和/或頂 壁326也可由熱隔離材料制成。此外或另一種可選方式是，側(cè)壁324和/或頂壁326是熱 輻射不能透過(guò)的。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，罩殼300包括隔熱板328以便改善內(nèi)部302與環(huán) 境之間的隔離。隔板328優(yōu)選是熱輻射不能透過(guò)的。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，隔熱板具有 熱反射性以便將熱輻射反射回內(nèi)部302內(nèi)，正如上文進(jìn)一步詳述地那樣。例如，內(nèi)部302可 被帶雙層壁部的，例如膨脹的，密封結(jié)構(gòu)覆蓋，所述結(jié)構(gòu)具有熱反射性隔板328，所述隔板被 附接到該結(jié)構(gòu)的面向內(nèi)部320的表面上或與所述表面成一整體。應(yīng)該意識(shí)到，這種構(gòu)造與 溫室構(gòu)造領(lǐng)域的傳統(tǒng)趨勢(shì)是相反的，在傳統(tǒng)的溫室構(gòu)造中會(huì)采用透過(guò)性或半透過(guò)性隔板， 正如上文進(jìn)一步詳述地那樣。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，罩殼壁部中的至少一個(gè)壁部，優(yōu)選大多數(shù)或所有 的壁部，可傳送陽(yáng)光，從而使得指向內(nèi)的陽(yáng)光可透過(guò)壁部。圖3以粗箭頭示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的內(nèi)部302內(nèi)的空氣分布。經(jīng)過(guò)除 濕和可選的加熱的空氣由空心塊箭頭330表示。如圖所示，空氣330經(jīng)由出口 314被排向 隔板328，且隨后被反射向處在罩殼下部部分處的植物12。在這種布置中，空氣330防止或 至少減輕了冷凝水在隔板328的內(nèi)面上的積聚。因此，內(nèi)部的上部部分318處的濕度相對(duì) 較低。CN 101909427 A
說(shuō)明書(shū)
8/12 頁(yè)當(dāng)空氣在隔板328的附近流動(dòng)時(shí)，空氣將熱量傳送給隔板328、冷卻下來(lái)且開(kāi)始下 降，從而為來(lái)自出口 314的更多暖空氣留下了空間。經(jīng)過(guò)部分冷卻的空氣由黑箭頭332表 示。出口 314處的空氣溫度優(yōu)選被選定為高于內(nèi)部的中心部分處的所需溫度，從而使得該 部分冷卻過(guò)程將空氣冷卻至所需溫度。例如，當(dāng)罩殼是用于使植物生長(zhǎng)的溫室時(shí)，處在平均 葉片水平高度320處的空氣332的溫度可為約17-19°C，且處在出口 314處的空氣330的溫 度高于20°C。由于空氣330來(lái)自濕度相對(duì)較低的區(qū)域，因此空氣330防止或減少了冷凝水 在植物12的葉片上的積聚。當(dāng)在葉片處通過(guò)時(shí)，空氣330收集水蒸氣(潛熱)且供應(yīng)可感 測(cè)的熱量。因此，空氣330被冷卻下來(lái)。當(dāng)空氣繼續(xù)下降時(shí)，空氣的冷卻過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行。下 部部分310處的冷卻空氣由帶圖案的箭頭308表示。由于入口 306在其附近產(chǎn)生了從下部部分310向上流的空氣流，因此使得發(fā)生了 循環(huán)，由此在相對(duì)遠(yuǎn)離設(shè)備304的位置處，下部部分310處的空氣308沿設(shè)備304的方向流 動(dòng)。另一種有助于循環(huán)的因素是空氣314經(jīng)由出口 314流動(dòng)遠(yuǎn)離設(shè)備304。由于空氣308 比空氣332更冷，因此空氣308主要沿水平方向運(yùn)動(dòng)，特別是在相對(duì)遠(yuǎn)離設(shè)備304的區(qū)域處 更是如此。進(jìn)一步地，空氣332繼續(xù)產(chǎn)生冷卻并下降。圖4A-圖4B示出了通過(guò)由本發(fā)明的發(fā)明人執(zhí)行的計(jì)算機(jī)模擬而獲得的速度分布 (圖4A)和溫度分布(圖4B)。在圖4A-圖4B中，紅線對(duì)應(yīng)于較高的溫度和速度，且綠線對(duì) 應(yīng)于較低的溫度和速度。如圖所示，在圖4B中，下部部分處的空氣溫度低于上部部分處的 空氣溫度。圖4A示出了相似的效應(yīng)，下部部分處的空氣速度大體上低于上部部分處的空氣 速度。圖5A-圖5G示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備304的構(gòu)造。設(shè)備304優(yōu)選包括殼體340，所述殼體具有位于一端(下端)處的向外張開(kāi)的入口 部段342、位于相對(duì)端處的向外張開(kāi)的出口部段344、和將入口端與出口端相連的相對(duì)較窄 的喉部346。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，采用了公用的殼體，由此設(shè)備304的所有元件都處 在同一殼體內(nèi)。在其它實(shí)施例中，使用了一個(gè)以上的殼體，例如可將除濕單元引入一個(gè)殼體 內(nèi)，且加熱單元可被引入另一殼體中。本發(fā)明還預(yù)想了這樣的構(gòu)型，其中向外張開(kāi)的入口部 段342處在一個(gè)殼體中且向外張開(kāi)的出口部段344處在另一殼體中。這種殼體構(gòu)造可通過(guò)以下方式產(chǎn)生設(shè)置殼體，所述殼體具有大體上呈圓柱形的 下端以便限定出入口部段342、且漸細(xì)至中間部分處的更小的直徑以便限定出喉部346，且 隨后朝向上端漸細(xì)至略大的直徑以便限定出出口部段344 ；并且在所述殼體的下端處設(shè)置 錐形障板348，在所述殼體的上端處設(shè)置另一更小的錐形障板350。入口部段342引入來(lái)自 罩殼內(nèi)部的空氣308，而出口部段344在已經(jīng)通過(guò)殼體內(nèi)的多個(gè)裝置對(duì)通過(guò)殼體的空氣進(jìn) 行處理以便控制其條件如溫度和濕度之后使空氣返回罩殼。殼體340的向外張開(kāi)的入口部段342罩住了除濕單元312。在本發(fā)明的多個(gè)典型 實(shí)施例中，單元312包括氣化器350和冷凝器352。氣化器350和冷凝器352構(gòu)成了熱泵， 所述熱泵包括致冷劑流體(圖中未示出)，所述致冷劑流體經(jīng)由用于降低致冷劑流體壓力 的膨脹閥345和受到外部馬達(dá)(未示出)驅(qū)動(dòng)的用于對(duì)被供給至冷凝器352的致冷劑流體 進(jìn)行加壓的壓縮機(jī)而在該熱泵中循環(huán)。氣化器350由此經(jīng)由入口部段342有效地接收從罩 殼引入的空氣，從而對(duì)進(jìn)入的空氣進(jìn)行冷卻，并導(dǎo)致水在其中冷凝，正如上文進(jìn)一步詳述地 那樣。至少一部分水蒸氣冷凝在氣化器350的外表面上以便經(jīng)由出口排出裝置358而從殼體340且可選地還從罩殼300(未示出，參見(jiàn)圖3)中被排出。冷凝器352可有效地接收來(lái) 自氣化器350的經(jīng)過(guò)冷卻和除濕的空氣360以便對(duì)空氣進(jìn)行重新加熱，正如上文進(jìn)一步詳 述地那樣。流動(dòng)遠(yuǎn)離冷凝器352的經(jīng)過(guò)除濕的空氣如附圖標(biāo)記364所示。從氣化器350流入冷凝器352內(nèi)的空氣流和流動(dòng)遠(yuǎn)離冷凝器352的空氣流并不一 定是相同的。圖5A和圖5B示出了這樣的實(shí)施例，其中大體上所有的收集到的空氣308首 先經(jīng)過(guò)氣化器350且隨后經(jīng)過(guò)冷凝器352。這對(duì)應(yīng)于這樣的實(shí)施例，其中氣化器350處的空 氣流與冷凝器352處的空氣流大體上相同。圖5C示出了這樣的實(shí)施例，其中空氣308中的 一部分經(jīng)過(guò)氣化器350且隨后經(jīng)過(guò)冷凝器352，而空氣308的另一部分則經(jīng)過(guò)冷凝器350， 同時(shí)繞過(guò)氣化器350。這對(duì)應(yīng)于這樣的實(shí)施例，其中氣化器350處的空氣流與冷凝器352處 的空氣流是不同的。可利用溫濕圖分析的方法選擇氣化器350處的空氣與冷凝器352處的 空氣之比，以便根據(jù)所需的除濕水平優(yōu)化設(shè)備304的性能。經(jīng)過(guò)除濕的空氣可通過(guò)受到馬達(dá)366驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇362被泵送以便經(jīng)由出口部段 344釋放空氣。風(fēng)扇362可被罩在殼體340的喉部346內(nèi)。在本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例中，設(shè)備304包括熱交換器368以便在空氣經(jīng)由殼體 出口 344返回罩殼之前對(duì)空氣進(jìn)行進(jìn)一步加熱。熱交換器368可被罩在喉部部段346中， 如圖5A、圖5C和圖5D所示，或其可被罩在與冷凝器352相鄰的入口部段342中，如圖5B所 示。當(dāng)熱交換器368被罩在喉部部段346中時(shí)，風(fēng)扇362接收流的遠(yuǎn)離冷凝器352的經(jīng)過(guò) 預(yù)熱但經(jīng)過(guò)除濕的空氣，并沿?zé)峤粨Q器368的方向?qū)⒖諝獯惦x風(fēng)扇。當(dāng)熱交換器368被罩 在入口部段342中時(shí)，風(fēng)扇362接收流動(dòng)遠(yuǎn)離熱交換器368的經(jīng)過(guò)除濕且經(jīng)過(guò)加熱的空氣 并將其吹送通過(guò)出口 314。本發(fā)明還預(yù)想了這樣的實(shí)施例，其中使用了多個(gè)熱交換器368， 例如一個(gè)熱交換器被罩在喉部部段346中且罩在入口部段342中。熱交換器368可使用任何熱源。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，熱交換器368是液體 型熱交換器，所述液體型熱交換器與液體線路流體連通。從進(jìn)入線路270進(jìn)入熱交換器368 的熱液體對(duì)熱交換器368進(jìn)行加熱，所述熱交換器進(jìn)一步對(duì)通過(guò)其的空氣進(jìn)行加熱。變冷 的液體通過(guò)出口線路272被排出。本發(fā)明的范圍內(nèi)還包括其它類(lèi)型的熱交換器。氣化器350和冷凝器352可具有圓形或彼此共軸的環(huán)形構(gòu)型。當(dāng)熱交換器368與 冷凝器352相鄰時(shí)，其也可具有圓形或與氣化器350和冷凝器352共軸的環(huán)形構(gòu)型。當(dāng)熱 交換器368被罩在喉部部段346中時(shí)，其優(yōu)選與殼體軸線360是共軸的。圖5D示出了一種構(gòu)型，其中被排出冷凝器352的致冷劑流體在氣化器350與冷凝 器352之間進(jìn)一步受到該經(jīng)過(guò)冷卻和除濕的空氣360的冷卻。在該實(shí)施例中，可在氣化器 350與冷凝器352之間，在空氣流路360中配置致冷劑子線路374。致冷劑流體可被帶動(dòng)而 流出冷凝器352、通過(guò)子線路374并進(jìn)入氣化器350內(nèi)，從而使得空氣360在致冷劑流體進(jìn) 入膨脹閥345和氣化器350內(nèi)之前對(duì)所述致冷劑流體進(jìn)行冷卻。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于其 提高了性能系數(shù)，而沒(méi)有增加表征熱循環(huán)的溫差。圖5E示出了一種構(gòu)型，其中通過(guò)介于氣化器350與冷凝器352之間的經(jīng)過(guò)冷卻和 除濕的空氣360對(duì)從罩殼收集到的空氣308進(jìn)行預(yù)冷。圖5E所示的設(shè)備基本上與上述設(shè)備 是相同的，且因此相應(yīng)的零部件由相同的附圖標(biāo)記表示，但為說(shuō)明清晰起見(jiàn)，圖5E的示圖 中省去了多個(gè)零部件。改變之處在于入口 306位于入口部段342的底部處且在氣化器350 與冷凝器352之間設(shè)置了空氣到空氣的熱交換器354。圖5E示出的另一處改變?cè)谟谠O(shè)置了空氣流路徑276以導(dǎo)引空氣308通過(guò)其中?？諝獾娇諝獾臒峤粨Q器354可有效地通過(guò)被 排出氣化器350的冷卻空氣對(duì)從罩殼進(jìn)入設(shè)備內(nèi)的空氣進(jìn)行預(yù)冷卻。路徑276開(kāi)始于入口 306處，經(jīng)過(guò)交換器354且繼續(xù)延伸進(jìn)入氣化器350的相對(duì)側(cè)內(nèi)(遠(yuǎn)離冷凝器352)。由于 路徑276攔截了空氣流路360，因此在路徑276中流動(dòng)的收集到的空氣308在與氣化器250 相互作用之前與空氣360相互作用。因此收集到的空氣受到空氣360的預(yù)冷。該實(shí)施例的 優(yōu)點(diǎn)在于其提高了除濕過(guò)程的效率。圖5F-圖5G示出了一種構(gòu)型，其中空氣364 (流動(dòng)遠(yuǎn)離冷凝器352的經(jīng)過(guò)除濕的 空氣)可與來(lái)自罩殼內(nèi)部的空氣378進(jìn)行混合。空氣364與空氣378的混合物380經(jīng)過(guò)熱 交換器368以便進(jìn)行加熱且受到加熱的混合物382經(jīng)由出口 314被釋放出設(shè)備304。圖5F 示出了一個(gè)實(shí)施例，其中空氣380受到熱交換器368的加熱且在經(jīng)由出口 314返回罩殼內(nèi) 之前在向外張開(kāi)的出口部段344內(nèi)流動(dòng)，且圖5G示出了一個(gè)實(shí)施例，其中熱交換器368被 定位在出口 314處。在空氣364與空氣378混合的實(shí)施例中(例如圖5F-圖5G所示的實(shí)施例)，設(shè)備 304優(yōu)選包括附加的空氣入口 306'，來(lái)自罩殼的空氣378通過(guò)所述空氣入口進(jìn)入。本發(fā)明 還設(shè)置了附加的風(fēng)扇362'，所述風(fēng)扇可起源于附加的馬達(dá)366'，所述風(fēng)扇可有利地促使 空氣378被吸入空氣364的流路內(nèi)且促進(jìn)空氣364與空氣378的混合。在該實(shí)施例中，在 風(fēng)扇362與風(fēng)扇362'之間設(shè)置了附加的空氣入口 306'。在加熱之前使空氣364與空氣 378混合的優(yōu)點(diǎn)在于該構(gòu)型使得可對(duì)釋放的空氣382與罩殼中的處在出口 314附近的空 氣之間的溫差進(jìn)行控制。這種控制防止了在設(shè)備304附近形成高溫區(qū)域，因此有利于在罩 殼內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好的溫度分布。在一個(gè)罩殼內(nèi)可配置多個(gè)設(shè)備以便提高對(duì)空氣條件進(jìn)行高效控制的有效性。圖6 示意性地示出了罩殼實(shí)施例300的頂視圖，其中在罩殼內(nèi)部?jī)?nèi)配置了與設(shè)備304相似的多 個(gè)設(shè)備。圖6示出了多個(gè)設(shè)備304、用于將熱能輸送至設(shè)備304的熱交換器(未示出，參見(jiàn) 圖5A-圖5E)的液體進(jìn)入線路270、用于使變冷的液體返回而遠(yuǎn)離熱交換器的液體排出管線 272、和用于為設(shè)備304供電(例如用于啟動(dòng)壓縮機(jī)356和類(lèi)似部件)的電力線278。組合 式熱力和電力系統(tǒng)280可被定位在罩殼300附近以便控制向液體線路和電力線進(jìn)行的電力 供應(yīng)和熱力供應(yīng)。應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例的方法、設(shè)備和系統(tǒng)也可與其它類(lèi)型的罩殼，例如由 人類(lèi)或動(dòng)物占據(jù)的建筑結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)中的房間等，一起使用。在這種應(yīng)用中，可能希望將 從空氣出口系統(tǒng)流出的經(jīng)過(guò)加熱和除濕的空氣引向罩殼的下部部分，從而使得空氣沿向上 方向(而不是沿圖3所示的向下方向)流動(dòng)，以便將對(duì)由人類(lèi)或動(dòng)物占據(jù)的罩殼的下部部 分進(jìn)行的干燥最大化。在本申請(qǐng)的發(fā)明保護(hù)期限期間，預(yù)期將會(huì)開(kāi)發(fā)出多種相關(guān)除濕技術(shù)，且術(shù)語(yǔ)除濕 單元的范圍旨在先驗(yàn)地包括所有這種新技術(shù)。正如本文所使用地，術(shù)語(yǔ)“約(about) ”指的是士 10%。術(shù)語(yǔ)“包括(comprises)”、“包括(comprising) ”、“包括(includes) ”、“包括 (including) ”、“具有(having) ”及其動(dòng)詞變化形式意味著“包括但不限于(including and limited to) ”。術(shù)語(yǔ)“包括(consistingof) ” 意味著“包括但不限于(includingand limited
13to) ”。術(shù)語(yǔ)“基本上包括(consisting essentially of) ”意味著組成、方法或結(jié)構(gòu)可包 括附加的組分、步驟和/或零部件，但僅當(dāng)附加的組分、步驟和/或零部件不會(huì)實(shí)質(zhì)上改變 所要求保護(hù)的組成、方法或結(jié)構(gòu)的基本和新穎特性時(shí)才是如此。正如本文所使用地，除非文中特別指明，否則單數(shù)形式“a”、“an”和“the”也包括 復(fù)數(shù)形式。例如，術(shù)語(yǔ)“a compound”或“至少一種化合物(at least one compound) ”可包 括多種化合物，包括其混合物。在整個(gè)申請(qǐng)中，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例可呈現(xiàn)出范圍格式。應(yīng)該理解以范圍格式呈 現(xiàn)出的描述僅為便利和簡(jiǎn)明起見(jiàn)，且不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的范圍做出了剛性限制。因此， 范圍性描述應(yīng)該被認(rèn)為已經(jīng)特別披露了所有可能的子范圍以及該范圍內(nèi)的單獨(dú)數(shù)值。例 如，范圍性描述如從1至6應(yīng)該被認(rèn)為已經(jīng)特別披露了子范圍，例如從1至3、從1至4、從 1至5、從2至4、從2至6、從3至6等，且披露了該范圍內(nèi)的單獨(dú)數(shù)字，例如1、2、3、4、5和 6。無(wú)論所描述的范圍寬度任何，這一準(zhǔn)則都是適用的。當(dāng)本文描述數(shù)字范圍時(shí)，該數(shù)字范圍包括該范圍內(nèi)的任何引用數(shù)字(分?jǐn)?shù)或整 數(shù)術(shù)語(yǔ)“在第一表示數(shù)字與第二表示數(shù)字之間變化(ranging/ranges between a first indicate number and a secondindicate number)，，禾口 "從第一表不數(shù)字變化至第二表不 ■字(ranging/ranges from a first indicate number to a second indicatenumber) ” 在本文中被互換地使用且意味著包括第一表示數(shù)字和第二表示數(shù)字及其間的所有分?jǐn)?shù)數(shù) 字和整數(shù)數(shù)字在內(nèi)。應(yīng)該意識(shí)到對(duì)于那些為清晰起見(jiàn)在多個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例中描述的本發(fā)明的特定特 征而言，這些特征還可被組合地設(shè)置在單個(gè)實(shí)施例中。相反地，對(duì)于那些為簡(jiǎn)明起見(jiàn)在單個(gè) 實(shí)施例中描述的本發(fā)明的多個(gè)特征而言，這些特征也可被獨(dú)立地提供或以任何適當(dāng)?shù)淖咏M 合被提供，或者在本發(fā)明的任何其它所述實(shí)施例中以適當(dāng)方式被提供。在多個(gè)實(shí)施例中描 述的特定特征不應(yīng)被視為那些實(shí)施例的關(guān)鍵特征，除非這些實(shí)施例沒(méi)有這些元件就無(wú)法操 作。上面對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例和方面進(jìn)行了描述且在下面的權(quán)利要求書(shū)部分中將 主張這些實(shí)施例和方面的權(quán)利，下面的實(shí)例則將對(duì)此提供支持。實(shí)例現(xiàn)在參見(jiàn)以下實(shí)例，所述實(shí)例與上面的描述一起，以非限制性的方式示出了本發(fā) 明的一些實(shí)施例。本發(fā)明人基于以下假設(shè)對(duì)于罩殼為溫室的實(shí)施例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算每IOOOm2的溫室面積設(shè)置一個(gè)設(shè)備。溫室中的所需條件溫度約18 °C且相對(duì)濕度約80%。植物蒸騰流量約40g/m2/小時(shí)。燃料成本約600美元/噸。電力成本約0. 1美元/kWh。除濕循環(huán)的性能系數(shù)(COP)約6。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例避免使用替換空氣的方式去除過(guò)量的水分，這等效于每 IOOOm2的溫室約61/h，在半干燥條件下每季度(1440小時(shí))約8. 7噸燃料，電能投資為14，400kWh，這等效于1. 5噸燃料的附加加熱輸入。每年的加熱小時(shí)數(shù)在全世界范圍內(nèi)會(huì)有所不同，處在1000(熱帶區(qū)域)至 3000 (寒冷區(qū)域)的范圍內(nèi)。此外，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，溫室氣體排放(CO2)被大大降低對(duì)于節(jié)省下來(lái) 的每噸燃料而言，防止產(chǎn)生了 3噸的溫室氣體。上面已經(jīng)基于以色列的條件對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行 了估計(jì)，這是通過(guò)在以下兩種溫室中進(jìn)行對(duì)比的方式實(shí)現(xiàn)的，一種是通過(guò)夜間加熱和通風(fēng) 保持所需條件(無(wú)潤(rùn)濕)的對(duì)照溫室，一種是采用本發(fā)明的實(shí)施例的技術(shù)的溫室。本發(fā)明 對(duì)兩個(gè)隔熱板進(jìn)行了估計(jì)，這兩個(gè)隔熱板節(jié)省了 40%與60%的能量(在下文被分別稱(chēng)作組 件I和組件II)。結(jié)果如表1所示。表1 盡管上文已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但顯然，所屬領(lǐng)域 技術(shù)人員將易于理解多種其它可選方式、變型和變化。因此，其旨在包括落入所附權(quán)利要求 書(shū)的精神和廣義范圍內(nèi)的所有這種可選方式、變型和變化。本說(shuō)明書(shū)中提到的所有公開(kāi)文獻(xiàn)、專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)的整體披露內(nèi)容作為參考被引 入說(shuō)明書(shū)內(nèi)，這種引用就像每個(gè)單獨(dú)的公開(kāi)文獻(xiàn)、專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)以特定且單獨(dú)的方式被 說(shuō)明而作為參考被引用那樣。此外，本申請(qǐng)中任何參考文獻(xiàn)的引用或說(shuō)明不應(yīng)解釋為該文 獻(xiàn)可被視作本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。對(duì)于所使用的部段標(biāo)題而言，它們不應(yīng)被解釋為一定具有 限制性。
權(quán)利要求
一種控制罩殼內(nèi)部中的空氣的條件的方法，所述方法包括收集來(lái)自所述內(nèi)部的下部部分的空氣、對(duì)所述收集的空氣進(jìn)行除濕、并且在所述內(nèi)部的上部部分中釋放所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣，由此控制所述罩殼的所述內(nèi)部中的空氣的條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括減少或防止通過(guò)所述罩殼的頂壁進(jìn)行的熱 能輸運(yùn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述減少或防止步驟包括減少或防止通過(guò)對(duì)流的 方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述減少或防止步驟包括減少或防 止通過(guò)傳導(dǎo)的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述減少或防止步驟包括減少或防止 通過(guò)輻射的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括使熱輻射反射離開(kāi)隔熱板，所 述隔熱板在所述頂壁下方覆蓋所述內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在所述內(nèi)部的所述上部部分中 實(shí)施所述釋放所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣的步驟之前對(duì)所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣進(jìn)行加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述除濕步驟包括使用除濕單元，所 述除濕單元使致冷劑流體在其中循環(huán)，所述單元具有氣化器和冷凝器，在所述氣化器處，所 述致冷劑流體產(chǎn)生氣化，在所述冷凝器處，所述致冷劑流體產(chǎn)生冷凝，其中通過(guò)所述氣化器 對(duì)所述空氣進(jìn)行冷卻和除濕且通過(guò)所述冷凝器對(duì)所述空氣進(jìn)行加熱。
9.用于控制罩殼內(nèi)部中的空氣的條件的設(shè)備，所述設(shè)備包括被構(gòu)造以便收集來(lái)自所述內(nèi)部的下部部分的空氣的空氣入口；用于對(duì)所述收集的空氣進(jìn)行除濕的除濕單元；和被構(gòu)造以便在所述內(nèi)部的上部部分中釋放所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣的空氣出口。
10. 一種溫室系統(tǒng)，所述溫室系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備且包括罩殼，所述罩 殼具有與環(huán)境至少部分地隔離開(kāi)來(lái)的內(nèi)部，其中所述設(shè)備被定位在所述內(nèi)部?jī)?nèi)。
11. 一種溫室系統(tǒng)，所述溫室系統(tǒng)包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備且包括罩殼，所 述罩殼具有與環(huán)境至少部分地隔離開(kāi)來(lái)的內(nèi)部，其中所述設(shè)備被配置在所述內(nèi)部?jī)?nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述設(shè)備被定位在所述內(nèi)部的所 述上部部分處。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述罩殼包括隔熱板，所述隔熱板 覆蓋所述罩殼且被構(gòu)造以便減少或防止通過(guò)所述隔熱板進(jìn)行的熱能輸運(yùn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述隔熱板被密封而使得空氣不能透過(guò)該隔熱 板，以便減少或防止通過(guò)對(duì)流的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述隔熱板由絕熱材料制成，以 便減少或防止通過(guò)傳導(dǎo)的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述隔熱板是熱輻射不能透過(guò)的， 以便減少或防止通過(guò)輻射的方式進(jìn)行的所述熱能輸運(yùn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述隔熱板是熱反射性的以便反 射熱輻射。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部在所述下部 部分處沒(méi)有熱源。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述空氣被收集且被 釋放以便總是保持這樣的平均溫度，所述平均溫度在所述下部部分處比在所述上部部分處 更低。
20.根據(jù)權(quán)利要求9-19中任一項(xiàng)所述的設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述除濕單元使致冷劑流體 在其中循環(huán)且包括氣化器和冷凝器，在所述氣化器處，所述致冷劑流體產(chǎn)生氣化，在所述冷 凝器處，所述致冷劑流體產(chǎn)生冷凝，其中通過(guò)所述氣化器對(duì)所述收集到的空氣進(jìn)行除濕和 冷卻，且其中通過(guò)所述冷凝器對(duì)所述經(jīng)過(guò)除濕和冷卻的空氣進(jìn)行加熱。
21.根據(jù)權(quán)利要求8和20中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述除濕單元是加熱 和除濕單元，所述加熱和除濕單元包括用于在所述內(nèi)部的所述上部部分中實(shí)施所述釋放所 述經(jīng)過(guò)除濕的空氣的步驟之前對(duì)所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣進(jìn)行加熱的熱交換器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述熱交換器是液體型 熱交換器。
23.根據(jù)權(quán)利要求8-21中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述除濕單元被罩在 公用殼體內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求8-22中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中借助于被定位在所述 單元中的風(fēng)扇使所述空氣從所述罩殼的所述內(nèi)部循環(huán)通過(guò)所述除濕單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述除濕單元被罩在殼體中，所述 殼體包括向外張開(kāi)的入口、向外張開(kāi)的出口和使二者相互連接的相對(duì)較窄的喉部，所述向 外張開(kāi)的入口罩住所述氣化器和所述冷凝器，且所述較窄的喉部罩住所述風(fēng)扇。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中借助于被定位在所述單元中的風(fēng) 扇使所述空氣從所述罩殼的所述內(nèi)部循環(huán)通過(guò)所述加熱和除濕單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述風(fēng)扇被定位以便接收流動(dòng)遠(yuǎn) 離所述熱交換器的空氣并將所述空氣吹送通過(guò)所述空氣出口。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述風(fēng)扇被插置在所述冷凝器與 所述熱交換器之間，從而使得所述風(fēng)扇接收流動(dòng)遠(yuǎn)離所述冷凝器的空氣且所述熱交換器接 收流動(dòng)遠(yuǎn)離所述風(fēng)扇的空氣。
29.根據(jù)權(quán)利要求8、20-22和26-28中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中通過(guò)介于 所述氣化器與所述冷凝器之間的空氣對(duì)被排出所述冷凝器的致冷劑流體進(jìn)行進(jìn)一步冷卻。
30.根據(jù)權(quán)利要求8、20-22和26-29中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中通過(guò)介于 所述氣化器與所述冷凝器之間的空氣對(duì)從所述罩殼進(jìn)入所述氣化器的空氣進(jìn)行預(yù)冷卻。
31.根據(jù)權(quán)利要求21、22和26-28中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述經(jīng)過(guò)除 濕的空氣與來(lái)自所述罩殼的空氣進(jìn)行混合以便提供混合物，且其中通過(guò)所述熱交換器對(duì)所 述混合物進(jìn)行加熱。
32.根據(jù)權(quán)利要求1-31中任一項(xiàng)所述的方法、設(shè)備或系統(tǒng)，其中所述罩殼是用于使植 物生長(zhǎng)的溫室，且其中所述空氣在所述植物的葉片上方被釋放。
全文摘要
本申請(qǐng)披露了一種控制罩殼內(nèi)部中的空氣的條件的方法。所述方法包括收集來(lái)自所述內(nèi)部的下部部分的空氣、對(duì)所述收集的空氣進(jìn)行除濕、并且在所述內(nèi)部的上部部分中釋放所述經(jīng)過(guò)除濕的空氣，由此控制所述罩殼的所述內(nèi)部中的空氣的條件。
文檔編號(hào)A01G9/24GK101909427SQ200880124364
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者A·施克爾亞爾, A·阿貝爾, M·巴拉克 申請(qǐng)人:以色列國(guó)家農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展農(nóng)業(yè)研究組織沃爾坎尼中心