一种垂直农场及其空气调控方法技术

本发明专利技术属于垂直农业领域，具体涉及一种垂直农场及其空气调控方法，其为在一栋多层建筑中设置上下垂直贯穿整个建筑的植物工厂区，植物工厂区底端通过通风调温系统和外部大气相连；每层植物工厂区与建筑内其它功能区以玻璃墙隔开，各层植物工厂区设有人员进出口；每层植物工厂区以镂空钢结构平台替换隔层楼板；植物工厂区和其它功能区之间设有装着阀门的通风管道。本发明专利技术的垂直农场充分发挥垂直农场空间布局优势与特点，上下联通一体的植物工厂区空间通过透明玻璃将其与其它功能区隔离，作为蔬菜立体栽培空间的同时，又作为空气由底部至顶部流通的通道，将高密度植物栽培融合进建筑空气循环系统中，使植物工厂区成为空气优化功能区和绿色观赏区。

A Vertical Farm and Its Air Control Method

The invention belongs to the field of vertical agriculture, and specifically relates to a vertical farm and its air control method. The plant factory area is set up in a multi-storey building, which runs through the whole building vertically from top to bottom. The bottom of the plant factory area is connected with the external atmosphere through a ventilation and temperature control system. Each layer of plant factory area is separated from other functional areas in the building by a glass wall, and each layer of plant factory area is provided with people. Import and export of staff; replacement of partition floor with hollow steel structure platform in each plant factory area; ventilation pipes with valves between plant factory area and other functional areas. The vertical farm of the invention gives full play to the advantages and characteristics of the spatial layout of the vertical farm, isolates the plant factory area space with other functional areas through transparent glass, acts as the three-dimensional vegetable cultivation space, at the same time acts as the air circulation channel from the bottom to the top, integrates the high-density plant cultivation into the air circulation system of the building, and makes the plant factory area into a plant factory area. For air optimization function area and green ornamental area.

【技术实现步骤摘要】
一种垂直农场及其空气调控方法
本专利技术属于垂直农业领域，具体涉及一种垂直农场及其空气调控方法。
技术介绍
随着植物工厂技术的成熟，在其基础上发展起来的垂直农业受到了广泛的关注，作为未来的一种重要的果蔬、粮食生产方式，相关概念与设计不断涌现。目前，针对垂直农业的专利仅限于楼宇外观(201330191059.X)，家庭蔬菜立体种植柜(201510678970.1)及产品外观(201530404173.5)，针对农产品生产的都市垂直农场内部结构的设计多为不同楼层进行不同农事活动，此时传统植物工厂立体栽培方式作为人工光栽培的主要手段，得到最大程度的保留，已存在的一些弊端也未得到解决，并未充分发掘“垂直”所带来的结构和功能上的创新并在植物生长、环境调控中发挥其积极作用。以植物工厂通风降温为例，受多层立体栽培结构限制，已有通风模式如全密闭侧面通风(200610076205.3)在小规模植物工厂内效果较好，当栽培面积进一步扩大，层数增加时，出风口和回风口之间距离增加，加之栽培架和植物阻挡，通风调温效果降低。申请人以植物工厂技术为基础，发展出集蔬菜立体栽培，食用菌生产，水产养殖，果菜、花卉、果树栽培，绿色农耕体验，观光休闲购物会议等功能为一体的垂直农业/农场，即在高层建筑的各层安排不同功能区，并在各功能区间实现物质、能量的循环流动，实现最大程度的资源利用。该类建筑宜位于城市或其周边地区，便于产品的就近运输，方便居民现场选购，及大地减少物流时间与物质损耗，是未来都市优质农产品供给的一种有效途径。
技术实现思路
本专利技术提出了一种垂直农场，创造性的提出一种蔬菜立体栽培空间布置方式及基于该布置方式的垂直农场高效环控方法，即充分发挥垂直农场空间布局优势与特点，将建筑内各层设计为上下联通一体的植物工厂区，并通过透明玻璃将其与其它功能区隔离，即作为蔬菜立体栽培空间的同时，又作为空气由底部至顶部流通的通道，将高密度植物栽培融合进建筑空气循环系统中，使蔬菜生产区作为楼内空气的优化功能区和绿色观赏区出现在楼内各层。本专利技术的垂直农场，其为在一栋多层建筑中设置上下垂直贯穿整个建筑的植物工厂区，植物工厂区底端通过通风调温系统和外部大气相连；每层植物工厂区与建筑内其它功能区以玻璃墙隔开，各层植物工厂区设有人员进出口；每层植物工厂区以镂空钢结构平台替换隔层楼板；植物工厂区和其它功能区之间设有装着阀门的通风管道。其中，所述植物工厂区底端通过通风调温系统和外部大气相连，优选在植物工厂区内部设上下贯穿的风道，通过风道设于每层植物工厂区的风口向植物工厂区供气。风口对着栽培架，每层植物工厂区可设多个风口。本专利技术的垂直农场，所述其它功能区，各层可自由划分其功能，可分区块用于餐厅、商场、影院、室内游乐场、办公区、会议室等人类公共活动区，也可设置为作物果蔬花卉的种植温室、食用菌种植区、水产养殖区、药材种植区等农业生产观光区；还可将人类公共活动区和农业生产和/或观光区两种区域交叉设置。例如，可直接在一商场大楼中设置垂直农场，或者新建设有垂直农场的建筑，植物工厂区之外的其它功能区的各层阳面可考虑采用现代化温室技术进行果菜(如番茄、黄瓜、辣椒、茄子和草莓)、作物(如小麦、玉米、水稻等栽培)栽培，也可考虑栽培果树，热带植物等；其它功能区的各层背阴面可采用设施工厂化方式进行食用菌、水产、药用高附加值植物等的生产，适当引入人工光。当垂直农场所在建筑设有水产养殖区时，可在地下室设植物工厂区营养液储液池和水产养殖区水处理池，二者间液体经过过滤、消毒和硝化床处理后形成鱼菜共生循环体系。当垂直农场所在建筑设有餐厅、商场、影院、室内游乐场、办公区、会议室等人类活动区中的任一种或几种时，人类活动区与植物工厂区共用至少一面的通高透明玻璃墙，可设有百叶窗，透明玻璃墙透过玻璃可直接观察到植物工厂区中人工光栽培的绿色植物，增加房间绿色生机的同时，可为阴面房间提供足够的光照。通高指从该层楼板到更高一层的楼板。其中，所述镂空钢结构平台固定在建筑各层楼板上。工作人员在镂空钢结构平台上对该层植物工厂区的植物进行管理采收。其中，每层植物工厂区设置多个通高的栽培架，栽培架设置有若干栽培层。每层植物工厂区设有人工光源，根据植物生长需求进行补光。其中，所述植物工厂区设有通风调温系统，优选分段设置(从下向上运行的气流，在某段温湿度不合适的情况下可以随时通过该段前后的通风调温系统进行调整)。所述其它功能区设有通风调温系统。所述通风调温系统，以空调、风机作为主要设备。其中，所述植物工厂和所述其它功能区均设有温湿度探头、氧气浓度探头和二氧化碳浓度探头，用以监测温湿度、氧气浓度和二氧化碳浓度。其中，所述植物工厂区，优选各层设有二氧化碳出气口，用于喷施二氧化碳。其中，所述通过通风调温系统和外部大气相连的空气管道优选经过一定深度的地下。本专利技术的垂直农场，还包括紧靠植物工厂区的观光梯，在电梯运行中可参观植物生长情况。本专利技术还提供适用于上述垂直农场的空气高效调控方法，由于植物工厂区的人工光散发的热量以及植物呼吸产生的热量，植物工厂区长期处于高温高湿环境，主要考虑通风降温，若遇植物工厂区气温低于植物工厂区设定气温时，以通风调温系统为植物工厂区加温。所述植物工厂区设定气温依据植物工厂区内所种植物的生长适宜气温范围设定。本专利技术提供的适用于上述垂直农场的空气高效调控方法，包括如下步骤：1)以低温的垂直农场外部大气为植物工厂区通风降温；2)以低温的其它功能区空气为植物工厂区通风降温；3)以通风调温系统为植物工厂区降温；上述3个步骤单个或者多个结合进行，直至气温降至植物工厂区设定气温为止。步骤1)、步骤2)中所述低温是指小于等于植物工厂区气温。所述1)以低温的垂直农场外部大气为植物工厂区降温，具体为：当垂直农场外部大气温度低于或等于植物工厂区当前气温时，外部大气经通风调温系统调节湿度后进入植物工厂区(有风道的通过风道进入植物工厂区，没有风道的直接进入植物工厂区)，定向向上流动，由植物吸收二氧化碳，释放氧气得到富氧空气，同时降低植物工厂区环境温湿度；当外部大气温度高于植物工厂区当前气温时，停止引入外部大气。其中，所述定向向上流动，进入植物工厂区的空气在空气压力、空气热升动力、或风扇推/拉力等一种或多种的作用下定向向上流动。其中，所述空气压力是在植物工厂底部进风时产生的。其中，所述空气热升动力是空气经过内部人工光源加热后在建筑顶部形成空气热升拉动。当停止引入外部大气时，若植物工厂区需要通风降温，进行步骤2)。所述2)以低温的其它功能区空气为植物工厂区通风降温，具体为：当其它功能区气温低于或等于植物工厂区当前气温时，其它功能区空气经其与植物工厂区相连的通风管道进入植物工厂区，降低植物工厂区气温；当其它功能区气温高于植物工厂区当前气温时，停止引入其它功能区空气。当外部大气及其它功能区的气温均高于(不含等于)植物工厂区气温时，进行步骤3)以通风调温系统为植物工厂区降温。夏天优选在温度较低的夜晚进行通风降温，以更多的利用大气进行降温，减少通风调温系统的能耗。与之相配合的，需将植物光周期进行相应的调整，即在夜晚气温低引入外部大气时打开人工光源进行光期，在白天气温高停止引入外部大气进行暗期。本专利技术提供的适用于上述垂直农场的空气高效调控方法，还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直农场，其特征在于，其为在一栋多层建筑中设置上下垂直贯穿整个建筑的植物工厂区，植物工厂区底端通过通风调温系统和外部大气相连；每层植物工厂区与建筑内其它功能区以玻璃墙隔开，各层植物工厂区设有人员进出口；每层植物工厂区以镂空钢结构平台替换隔层楼板；植物工厂区和其它功能区之间设有装着阀门的通风管道。

【技术特征摘要】
1.一种垂直农场，其特征在于，其为在一栋多层建筑中设置上下垂直贯穿整个建筑的植物工厂区，植物工厂区底端通过通风调温系统和外部大气相连；每层植物工厂区与建筑内其它功能区以玻璃墙隔开，各层植物工厂区设有人员进出口；每层植物工厂区以镂空钢结构平台替换隔层楼板；植物工厂区和其它功能区之间设有装着阀门的通风管道。2.如权利要求1所述的垂直农场，其特征在于，所述植物工厂区底端通过通风调温系统和外部大气相连，优选在植物工厂区内部设上下贯穿的风道，通过风道设于每层植物工厂区的风口向植物工厂区供气。3.如权利要求1或2所述的垂直农场，其特征在于，所述其它功能区，用于人类公共活动区和/或农业生产观光区域。4.如权利要求3所述的垂直农场，其特征在于，所述人类公共活动区为餐厅、商场、影院、室内游乐场、办公区、会议室中的一种或多种；所述人类公共活动区与植物工厂区共用至少一面的通高透明玻璃墙。5.如权利要求3所述的垂直农场，其特征在于，所述农业生产观光区域为作物果蔬花卉的种植温室、食用菌种植区、水产养殖区、药材种植区中的一种或多种。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琨，杨其长，程瑞锋，巫国栋，魏强，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，中国农业科学院都市农业研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11