低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器的制作方法

专利名称：低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于室内外空调系统、建筑节能、二氧化碳利用、有害气体利 用、高速公路护栏、城市道路护栏、太阳能风能应用、城市绿化、森林城市、减少城市热岛效 应、家用立体花园(菜园)的多用途商业及民用的室内外空气置换器。
背景技术：
1、建筑节能中国建筑能耗占全国能耗消费的28%,其中公共建筑占建筑能耗的 21.7%，建筑能耗总量大且逐年上升。(见中国建筑科学研究院中国的建筑能耗一徐伟)。一 方面由于中央空调，家用空调不能及时补充二氧化碳和有害气体含量低、氧气气体含量高 的空调新风，建筑物高密度集中的城市里浑浊的气流在空调系统中不断的循环，还有空调 系统排出的废气直接进入室外加速了空气污染的程度，空气质量恶化又是多种因素相互影 响，相互作用的结果空调空间从节能角度考虑要求“密封化”。造成了新鲜空气不足，尽管 有对应的标准限制，实际新风不够仍然普遍存在。空调空间的密封化，使室内设备、装修材 料及人体散发的化合物、有机物、细菌、异味等，随时间的累积、浓度增高；空调空间空气状 态的强制变化，使各种污染源得以迅速扩散，造成了空中悬浮物质增多，已沉降的被飘扬， 已悬浮的不易沉降。由于空调系统的热湿处理及过滤作用，空气中有益于自然态的臭氧和 负离子相应减少，负离子和臭氧所起到的杀菌、消毒、抑制分解和清新空气的作用也随之减 少，空气中的含菌量相较之下增加。空调系统的普通过滤装置只能吸纳空气中较大的尘埃， 对众多的细菌、有机化合物并不起作用，大量尘菌随着回风循环，不断反复的污染室内空 气。空调系统设备本身存在较严重的内部尘菌污染，是各种微生物生长的温床，是有害物质 的集散地和传播器。综合以上原因，导致室内空气品质恶化的因素集中在新风质量差、室内 产生的污染、进入室内的室外污染和空调系统本身产生的污染四个方面，它们相互影响、相 互作用，片面加大新风量，不解决商场室内产生的污染、进入室内的室外污染和空调系统 本身产生的污染也达不到预期的改善室内空气品质效果；另一方面加大新风量和节约能耗 是一对矛盾，加大新风量，特别是在夏季(冬季)室内、外温差较大的情况下，将会导致空调 能耗的增加。2、汽车污染道路交通的环境污染主要分为交通噪声、大气污染、交通振动三个主 要方面。道路交通噪声是由通过道路的汽车群发生、并传播到道路沿线的随机噪声，其特点 是大小不规则，且变动幅度大。汽车是大气污染的移动发生源，由汽车排放的污染物质有碳 氢化合物、一氧化碳、氮氢化合物、铅化物、颗粒物质等。城市人口和机动车辆的迅速增加， 使得城市空气中二氧化碳的含量浓度迅速提高大大加剧了城市热岛效应，也是城市空气污 染的主要污染源。现有的城市道路交通护栏，只起到了隔离作用，没有任何减少二氧化碳含 量，制氧，减少噪音，吸附粉尘的环保功能，而且数量巨大，造价不菲，不论是采用金属或非 金属制造，都需要大量的原材料，制造过程也会产生大量的二氧化碳，对环境造成破坏。3、森林城市目前我国城市化水平已达到36. 2%，预计到2010年和2020年将分 别达到50% 60%，届时全国人口可能分别达到13. 8亿和15. 0亿，城市总人口达到6. 9亿和9. 0。城市化是现代化的重要过程和标志，给社会带来长足进步的同时，也给城市带来 了令人深感忧虑的社会环境问题，如人口爆炸、资源短缺、能源危机、住房紧张、就业困难、 交通拥挤和环境恶化等。加上城市在开发和建设过程中，人为强度利用，大量排放烟尘、粉 尘、S02等有毒气体及光化学烟雾，引起城市大气污染、水污染、土壤污染、噪音污染、光污 染、酸雨污染、热岛效应等一系列环境问题，严重恶化了城市及周边地区生态环境，加剧了 生态失衡，影响了城市居民的身心健康，威胁着城市的生存与可持续发展。发展森林需要土 地和植物需要有成活期，因此不能尽快解决城市环境污染问题。有研究表明，植物通过蒸 腾作用可吸收环境中的大量热能，同时释放大量水分，lhm2绿地在夏季可从环境中吸收81 .8兆焦耳的热量，相当于189台空调机全天工作的制冷效果。与此相对应的是，树冠在 冬季可反射部分地面辐射，可减少热量损失，冬季绿地的温度要比无绿化地面高出1.C左 右。噪声是一种特殊的空气污染。关于绿色屏障的减弱噪声效应问题，曾有过很多研究和 调查。据测定，城市公园的成片树林可降低噪声26 43分贝；绿化的街道比没有绿化的 减少噪声1 0 20分贝。特别是高层建筑的街道，没有树木的人行道比有树木的高5倍。 沿街房屋与街道之间，留有5 7m宽的地带种植绿化，可以减低交通车辆的噪声15 25 分贝。树木对噪声的传播具有机械的阻隔和吸收作用。因此，森林植被是一种“绿色的消声 器”。经研究，不同功能的各类型城市绿地具有各不相同的减噪作用。街道绿地一般能减弱 噪声0. 7 3dB(A)，其中乔、灌、花草搭配型效果明显。对街边住宅从一楼到三楼分别可减 弱0.9 7.1 dB(A)，98对二楼的高蔓作用最明显。而乔灌草搭配的作用是乔木型效果的 五倍。一般公共绿地(片林)不同距离可减弱噪声1. 2 1 1. 1 dB (A)，单纯木片林20m 以内效果不明显，40m以上作用凋显乔灌型片林，从1 Om开始就有明显作用。草坪的吸声 作用低处优于高处，但随距离的增加，都具有一定的减噪作用。(张志强-北京林业大学)4、缓解热岛效应根据北京市气候中心2010年7月5日13点58分制作的北 京地表温度卫星遥感图显示，热岛效应使北京大部分平原地区地表温度在48° C以上，少 部分地区超过C，这表明解决热岛效应已经到了刻不容缓的程度，迫在眉睫；空调(包 括排风、车库、厨房)废气对城市空气造成污染加速了城市热岛效应，因此改善空调空气质 量，引进新的空气置换方式，使用低碳环保绿色节能产品，将有助于缓解城市热岛效应。5、二氧化碳利用技术中国能源消耗和环境保护已成为具有国际影响的重大问 题。为共同应对全球气候变化，在哥本哈根会议前夕，我国郑重向世界承诺，到2020年单 位⑶P 二氧化碳排放量比2005年下降40% - 45%。世界太阳城协会秘书长车尔·布斯托 提供的一组数字说明二氧化碳排放量中国人均5吨。2010年美国加利福尼亚大学伯克利 分校和圣迭戈分校两名学者发表报告称，中国已经取代美国成为全球最大的二氧化碳排放 国。目前广泛采用的固碳方法就是绿化，据统计2001-2004年全国园林绿化维护建设资金 支出1137. 3亿元，比“九五”期间的总和还多603. 5亿元(建设部仇保兴副部长在园林绿 化先进表彰大会上的讲话2006年04月19日)充分发挥园林绿化植物的碳汇(森林吸收 并储存二氧化碳的能力)功能，将大气中的温室气体(二氧化碳为主)储存于植物根际或土 壤中——积极扩大碳汇，是成本较低的减碳途径之一。绿地中发挥固碳作用的是植被和土 壤，为了保证绿地碳汇的恒定，需要合理种植、养护和补植，避免出现碳的迅速释放，但是城 市土地和土壤条件极其有限，大面积快速的固碳绿化受到植物成活率，土壤条件，工程量等因素制约，直接影响绿化效果。园林绿地通过植被的蒸腾作用和遮阴可以降低城市的地面和空气温度。建筑物 周边的绿地可以有效降低建筑物的能耗。亚特兰大都市区域的树木提供的遮阴，每年可 以为城市节约280万美元的能源费用。在爱丁堡，防风林可以使办公建筑供暖能耗减少 16%-42%。巴顿鲁治、萨克拉门托和盐湖城的模拟研究发现，如果每户都种植4棵乔木，将会 使地方电厂每年减少16000t、41000t和9000t的碳排放。6、与现有技术对比6.1植物墙，也称绿墙green wall or living wall,是用绿色植物组成的墙体， Green Screen和G-SKY都属于提供绿墙技术，是利用植物的根系对生长环境的超强自适 应能力，使自然界中栖息于平地上的植物生长于垂直的建筑墙面。6.2屋顶绿化与绿墙性质相似，不同的地方就是把绿墙技术应用于屋顶。以上技 术不是专门针对二氧化碳利用的技术、不可移动、和空调系统没接口、维修不方便，不是植 物机电一体化设备。绿墙或屋顶绿化存在成本高，施工复杂，实施周期长，植物生存更换保 养困难，无法根据需要移动，不能大规模复制生产，植物使建筑结构增加额外荷载，所得植 物叶面积有限，推广中需要考虑的建筑因素太多，还要增加防水处理，人工费用高，因此推 广周期长、过程复杂，困难度大。绿墙产品体积大，无法移动，因此无法应用于道路护栏。6. 3室内可移动植物家具，没有把空调废气二氧化碳作为资源利用，只是一种室 内采用植物的装修方式。6.4植物栽培技术包括管道栽培是利用人们易得的PVC管材组装成适合栽培 的容器与无土栽培的广泛适应性相结合，进行各种植物的栽培活动。这些栽培技术都是应 用于绿色大棚的，与生态空气置换器目的完全不同，不是二氧化碳资源化利用技术，植物栽 培过程当中为了植物快速成长，还需要人为的制造一些二氧化碳来满足植物光合作用的需要。6.5太阳能风能发电占用大量面积土地，设备体积大，可选择实用产品种类匮 乏。6. 6现有所有空调节能都是从围绕着建筑内现有的空调设备考虑节能措施，没有 从室外空调新风入口温度和空气质量考虑解决方案。另外现有中央空调系统安装后就不可 移动，无法选择室外新风口、排风口的位置，造成新风取风温度夏季高，冬季低，因而造成空 调新风能耗高，含氧量低，空气处理耗能过大。空调全热交换器(HRV)把空调排风和空调新 风在交换器里做不接触的热量交换，例如夏季的室外新风温度高于空调排风温度，经过全 热交换器降低新风温度，减少了新风在空调处理时需要的能耗，由于新风风道与回风风道 相互隔离，新风的空气质量不受回风影响。可变风量(VSD)空调机组送、排风机，根据空调负 荷变化改变风机频率从而改变风机转速，达到部分节能的目的。以上技术可以减少部分新 风处理的能耗，但是不能改变新风空气里二氧化碳和氧气的含量，如果新风本身取自已被 污染的空气，侧无法保障空气质量，另外现有空调技术没有制造氧气，减少室内二氧化碳， 甲醛，一氧化碳，苯、二甲苯，二氧化硫氯气和有害气体排放量的功能，空调排出的浑浊空气 反而二次污染了城市的大气，加剧了城市热岛效应。6. 7温室大棚植物种植技术和植物管理技术已经非常成熟了，但是温室大棚要求 的场地大，设备复杂，造价高，植物栽培技术还没有走出大棚框框，也没有任何可以供家庭使用的立体花园，菜园产品，植物光合作用没有利用于二氧化碳固化和制氧用途。 发明内容本实用新型的目的是提供一种低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气 置换器，要解决现有空调新风节能技术复杂、能耗高、空气质量差的技术难点问题；要解决 汽车尾气造成的城市空气污染，道路护栏没有环保效果的技术问题；要解决发展森林城市 缺少土地的矛盾，城市里普及立体绿化的技术难点问题，并可以从某种程度上缓解城市热 岛效应。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案这种低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，它至少包括支撑 体、镶嵌于支撑体内的植物光合作用模块、植物灌溉水路系统和空气置换风路系统；支撑体 由承重支架部分、能源部分和智能控制部分组成；能源部分由太阳能电池板和风能发电机 向交直流转换器供电，交直流转换器和直接数字DDC控制器与水泵连接，直接数字DDC控制 器的信号采集输入端分别与置于植物光合作用基质内部的温度传感器和湿度传感器连接， 所述直接数字DDC控制器的控制控制信号输出端分别与水泵和总水阀的开关连接；植物光合作用模块由模壳、植物光合作用基质、包裹在植物光合作用基质外侧的 可扩展覆膜和栽入模壳的植物组合而成；植物光合作用基质上分布有植物植入预留孔，可 扩展覆膜与植物植入预留孔对应分布有覆膜预留孔，覆膜预留孔内栽入有植物，模壳的上、 下壳壁上分别布有与植物灌溉水路系统对应的浇灌孔和排水孔；所述植物灌溉水路系统包括水箱、水泵、过滤器、总水阀、与水箱连接的供水主管、 回水主管和与供水主管连接的灌溉支管，所述灌溉支管与模壳上的浇灌孔对应，回水主管 与模壳下的排水孔对应；所述空气置换风路系统包括安装于支撑体后方并与浊风一侧连通的空气置换浊 风管路和与之连通并安装于支撑体前侧各模块之间空隙中的空气置换新风口。所述承重支架置于柜体内，承重支架由立柱和模壳连接件连接而成，立柱在柜体 底板上间隔排列，立柱上间隔分布有安装孔，立柱上下两端分别与柜体顶板和柜体底板垂 直连接，柜体底板的底面安装有轮子，模壳连接件间隔连接在立柱上，并与植物光合作用模 块连接。所述立柱上成对设置有与立柱铰接的带抽屉滑槽的托杆或设置有与立柱交叉连 接的横梁，所述横梁、立柱上分布有安装孔；模壳连接于带抽屉滑槽的托杆或横梁上，或者 直接与模壳连接件挂接；所述模壳两侧边或顶面两侧连接有拉手，或者在模壳上连接有挂 接件。所述植物灌溉水路系统的水泵动力源是外接电源、太阳能电池板或风能发电机， 太阳能电池板和风能发电机均通过交直流转换器和控制器与水泵连接，所述控制器是直接 数字DDC控制器，所述直接数字DDC控制器的信号采集端分别与置于植物光合作用基质内 部的温度传感器和湿度传感器连接，所述直接数字DDC控制器的控制端分别与水泵和总水 阀的开关连接。所述植物灌溉水路系统为滴灌水路管网、浇灌水路管网或毛细管灌溉管网；所述 模壳顶面的浇灌孔之间连有一道灌溉及添加基质槽，所述滴灌水路管网的灌溉支路采用灌溉支管，并对应在植物光合作用模块的模壳顶面开有滴灌凹槽，灌溉支管水平设置于一排 排植物光合作用模块上的滴灌凹槽中，灌溉支管上分布有透水孔，透水孔与浇灌孔相对设置。所述浇灌水路管网的灌溉支路采用水槽，水槽设置于最上层的植物光合作用模块 上方，水槽与植物光合作用模块的灌溉及添加基质槽相对设置；所述毛细管灌溉管网的灌溉支管采用直接与植物光合作用基质内部连通的毛细管。所述支撑体单面安装植物光合作用模块或双面安装植物光合作用模块，双面安装 植物光合作用模块时，太阳能电池板安装于支撑体顶部；植物光合作用模块的模壳为正方 形、长方形、梯形、带斜面多棱形或管道，模壳的顶面为敞口或封闭，或者顶面和前面均为敞 口状。所述支撑体中间竖向连接有植物抽屉隔离板，植物光合作用模块安装于的植物抽 屉隔离板之前，加热器、直接数字DDC控制器、空气置换风路系统、太阳能电池板、交直流转 换器均安装于植物抽屉隔离板之后。所述支撑体上还安装有照明单元、灯泡和加热器，灯泡和加热器与电源、太阳能电 池板或风能发电机连接，照明单元安装于支撑体顶部，灯泡连接于照明单元的顶部，所述太 阳能电池板安装于支撑体背面或顶面，风能发电机安装于支撑体顶部，交直流转换器和直 接数字DDC控制器安装于支撑体底部。所述承重支架置于柜体内，低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换 器的两个柜体之间连接有道路护栏配件。所述承重支架置于柜体内，所述柜体侧边连接有合页，两个或两个以上的低碳制 氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器之间由合页组合连接。与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果1.节能特点和有益效果1. 1有益于空调节能本实用新型从降低(提高)空调新风的温度和空气质量一个全新的角度考虑节能 和提高室内外空气质量的复杂技术问题。首先通过低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内 外空气置换器对空调新风口局部小环境的温度和空气质量进行改善，空调新风入口温度夏季 每降低rc，都可以大大节省公用建筑的空调能耗，植物的吸收二氧化碳和其他有害气体同 时释放氧气的功能直接惠及空调系统建筑物内部和建筑物周边的大气环境，本产品可以根 据实际情况在单面或者双面种植植物，使用多台低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内 外空气置换器提高空气置换力度和小环境降温效果。一颗乔木可以真正节能9度电，相当 于1000瓦的空调工作M小时产生的降温效应，低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室 内外空气置换可以起到1棵到多棵乔木的环境效果，直接节省能源，降低空调新风处理所 需能耗。(国务院参事、中国林科院首席专家盛炜彤在2010年4月27 -28日第七届中国 城市森林论坛演讲)低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器节省新风处理的能量可以通过以下公式计算空调热负荷Heating load = cfm χ 1. 08 χ (ti-tO) /3412 (kwh)空调冷负荷Coolingload = cfm χ 4. 5 χ (ti_t0) /3412 (kwh)(ti-tO)-—室内外温差(°C)，ti室内温度，t0室外温度。假设没有空气质换气的空调新风夏季负荷为Li，有了室外空气质换气的空调新风 夏季负荷为L2，室内温度为22 C0，室外温度t01为30 C0，经过空气质换气后的室外温度 t02为沈C0时，以下等式成立L1/L2 = (cfm χ 1.08 χ (ti-tOl) /3412)/( cfm χ 4. 5 χ (ti_t02) /3412 (kwh))=(ti-t01)/ (ti-t02)=2这个结果显示空调负荷L2仅仅是空调新风负荷Ll的50%。如果经过空气质换气后的室外温度t02为28 C0时，以下等式成立L1/L2 = (cfm χ 1.08 χ (ti-tOl) /3412)/( cfm χ 4. 5 χ (ti_t02) /3412 (kwh))=(ti-t01)/ (ti-t02)=4/3L2 = 3/4 Ll这个结果显示空调负荷L2也只有空调新风负荷Ll的3/4。以下公式也可以证明室内外温差对通风负荷起重要作用H = Ht + Hv + Hi (1)whereH = overall heat loss (W)Ht = heat loss due to transmission through walls, windows, doors, floors and more (W)Hv = heat loss caused by ventilation (W)Hi = heat loss caused by infiltration (W)Hv = Cp*p *qv*(ti-t0)Hv——通风能耗(W)Cp—计算系数(J/kg.K)ρ -—空气密度(Kg/M3)qv——空气系数(M3/S)(ti-tO)-—室内外温差(°C)，ti室内温度，t0室外温度。如果(ti-tO)的温差越小，处理新风所用的能耗就越少。低碳制氧太阳能风能智 能化生态植物室内外空气置换器可以在新风口周边制造小环境，新风口小环境温度在夏季 降低2V、°C理论上就可以节省209Γ40%的能耗。根据有关数据空调新风能耗占建筑总 能耗的2(Γ30%，因此本实用新型采用新的方式可以节省建筑总能耗的相当一部分，如果投 入的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器数量越多，对小环境改变力度 大，夏季温度降低的就多，冬季阻挡低温的效果就强，从而节省的能耗极为可观。从电能耗的角度计算，对于空气平均密度为1.2kg/nT3空气的比热为0. 24卡/克*度，一个30平方米，按100立方米的考虑的空间，降温1°C需要 100*1.2*1000*0. 24=28800cal28800*4. 2=120960了，120960/4500=27s，27/3600*1. 6=0. 012 度电。所以排除外界
热源影响，完全隔热的密闭空间里理想状态下气温降低l°c需要0.012度电。如果按照全 国商业建筑空调占总建筑能耗的30%电费计算，可以为用户和国家节约巨额资金和缓解电 力紧张问题。1. 2有益于太阳能、风能发电技术的广泛应用本实用新型是新一代生态城市道路护栏、高速公路护栏，可以充分利用道路光照 充足、通风好的条件低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器设备上的太阳 能、风能发电功能可以得到高效率发挥和应用，同时不占用宝贵的土地资源。生态空气置换器 同时也是太阳能(风能)的发电设备，因为空调排风口和新风口一般设在室外或屋顶，再生能 源阳光或者风力资源充足，当采用单边种植植物时太阳能电池板可以为本设备供电，多余电 能还可以输出。放置于室外的生态空气置换器可以同时作为太阳能(风能)发电设备，为生态
空气置换器提供电源，为就近建筑提供照明或其他用电，这样既解决了空气污染的问题又 可以同时获得太阳能(风能)电力。2. 二氧化碳利用和固碳制氧特点和有益效果生态空气置换器多方位利用太阳能，首先通过植物光和作用所实现的光能转换过 程应用于二氧化碳和有害气体的吸收，氧气的释放，同时也利用太阳能发电跨越学科技 术互相渗透，因此达到环保和能源利用相互结合的效果。植物光合作用具有以下特点光合作用的公式总反应CO2 + H2018 — (CH2O) + O218注意光合作用释放的氧气全部来自水，光合作用的产物不仅是糖类，还有氨基酸 (无蛋白质)、脂肪，因此光合作用产物应当是有机物。各步分反应H2O — H+ O2 (水的光解)NADP+ + 2e- + H+ — NADPH (递氢)ADP ^ ATP (递能)C02+C5化合物一C3化合物(二氧化碳的固定)C3化合物一(CH2O) + C5化合物(有机物的生成)低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器可以通过不同的规格尺 寸和生长的植物种类根据森林蓄积量法计算出二氧化碳的(减少量)固定量和释放氧气的量，根据光合作用方程式推算林木每生成1克干物质需1. 63克二氧化碳，并释放出1. 2克 氧气。每个低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器年均固碳量(吸收二氧化碳量)=干物质年生长量χ 1.63年均制氧量(释放氧气量)=干物质年生长量χ 1.2下一步的工作是在此基础上对每台设备的固碳量制氧量得到具体数据，从而可以 估算出安装的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器数量和其达到的低 碳制氧环境效，或者根据低碳减排的具体指标计算出所需安装的低碳制氧太阳能风能智能 化生态植物室内外空气置换器数量。它将在可持续发展、生态平衡、建筑节能、缓解城市热 岛效应诸多方面起到积极作用。2. 1有益于改善空调室内环境质量现代工业化使二氧化碳在大气里的浓度急剧增加不仅造成大气中氧气和二氧化 碳的比例失衡，而且直接危及人们的身体健康和生命。当其含量上升后人们就会感到头 疼、耳鸣、血压增高，严重的还可以使人中毒死亡。现有的空调新风取风口受到已建成建筑 物限制，无法选择取风位置，取风口位置空气的温度和质量直接影响到空气处理的能耗和 空调质量。当室外空气污染严重的时候进入空调系统的新风量也有同样程度的污染，反复 循环呼吸含氧量低含碳量高的空气对人体健康构成严重威胁，另外通过集中空调排出建筑 物的废气直接混入室外大气中对室外环境造成新的污染。当应用于空调系统时可以把空调 废气中所含二氧化碳和对人体有害的气体直接传送给植物光合作用模块单元里的植物，植 物通过光合作用吸收这些空调废气，这个化学反应过程中变空调废气为植物肥料，同时植 物在光合作用中释放大量的氧气，植物的氧气及时补充到大气和空调系统中提高了生态空 气置换器周边的空气质量。光合作用就是绿色植物在太阳光源或电光源的照射下吸收光 能，利用二氧化碳和水合成有机物(糖类)将太阳光能转变为化学能，并释放出氧气。植 物的光合作用可以吸收大气中的二氧化碳，生态空气置换器在空调及其周围是降低空气中 二氧化碳浓度增加氧气的供应使二者比例达到平衡的关键。夏季当植物枝叶的水分蒸发时 植物会消耗空气中的一部分热量，生态空气置换器可以使温度降低，生态空气置换器放置 的越多对环境降温的效果越明显。该技术带来空调系统新的节能方式，自然方式节省空调 制冷及加热能耗开支，通过利用植物的光合作用，以全新的生态方式补充原有空气调节方 式的不足，即可全面提高室内外空气环境质量，同时还可以达到人与自然的融洽效果。目前采用的建筑空调节能技术建立在采用传统的暖通空调技术上对用电量进行 更为精确的管理控制，但是对空气中的二氧化碳和其他有害气体没有任何作为，通常的做 法是通过通风措施对有害气体做排通风处理，不能吸收消化有害气体，不能制造氧气。空调 系统的新风进风口和废气排风口在设计时无法预知室外自然生态环境，因此不能选择将进 风口和排风口安装在在有植物生长的的地方，生态空气置换器可以随意移动，实施的时候 只需把生态空气置换器推到预定位置即可解决这个问题。生态空气置换器作为空调系统室 外新风的空气过滤器，放置在和新风口一定距离内，可以发挥植物降温增湿效益调节室外 环境空气进入新风口时的温度和湿度，吸收二氧化碳、释放氧气调节环境空气的碳氧平衡， 发挥植物的滞尘效益，释放出具有杀菌作用的物质，这一系列机电设备所不能实现的对空气质量的调节和控制，等同于对室外空气进入新风道前做了一次降温、过滤的处理，可以降 低空气处理过程所消耗的能量；在空调系统中的室内添加生态空气置换器，对室内空气进 行再次低碳、净化过滤，使更多的氧气供给建筑物内的空间；在空调系统的回风口生态空气 置换器可以减少空调废气在回风道中的污染程度，使与新风混合的那部分回风，能够低碳、 高氧、洁净；在空调系统的排风口室外生态空气置换器可以减少建筑物的空调废气对城市 大气的污染程度，起到缓解城市热导效应、生态环保的积极作用。2. 2本实用新型可以替代现有金属或者非金属道路护栏，成为新一代道路护栏， 和交通二氧化碳固化设备，成为汽车空气污染源的第一道过滤器，将汽车排放出的污染空 气置换为氧气，高效率的吸收有害气体，起到美化绿化公路和城市道路，又达到了环保的目 的。生态空气置换器应用于道路护栏时可以把汽车在道路行驶过程中产生的二氧化碳及时 低碳(固碳)制氧还可以吸尘消音，对城市道路两旁饱受空气和噪音污染的现状会有积极 的改善，在大城市和空气污染严重的交通枢纽将会起到非常积极的环保效果，在一定程度 上减少城市热岛效应。3.可流动绿墙和快速绿化特点和有益效果本实用新型可以帮助实现森林城市的目标，绿化的目的就是置换空气，空气置换 器可以替代部分森林的功能，通过对城市污染情况的数据分析，制定减碳数量，根据减碳数量 配置相应数量的空气置换器。本实用新型不需要成片的土地就可以改善环境，低碳制氧太 阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器立体栽培植物，高效率利用了空间，只使用零 碎的城市土地，就可以实现森林城市的环境效果。采用植物绿化的方式是低碳节能和环保 的重要又经济的方式，利用植物的特殊化学功能去减少城市污染，提高居住品质是目前全 世界通用的做法；但是城市人口密集，建筑物集中，土地有限，采用传统的绿化方式空间极 其有限。本实用新型切中问题的要害，可以解决植物生长环境，立体栽培，植物品种多样化， 将有污染的空气置换成氧气，可以大规模生产，运送方便，维护简单，智能化集中管理，太阳 能风能供电。不论城市规模多大，建筑物多高，密度多大，需要空气置换的地方远近，都可以 应用。空气置换器置换的能力与植物品种，设备尺寸，地区生态环境有直接关系，因此将是 系列化产品。植物单元模块体积小，运输方便，可选择不同植物，可以是速生植物也可以是 经济类植物，可以在温室大棚内大规模生产，同时方便人工维修保养，保持植物正常的光合 作用机理，因此可以迅速绿化局部地区或者街道，较之传统的土地上的绿化有很多明显的 优势。4.立体种植成倍增加土地利用率的特点和有益效果4. 1立体花园(菜园)带来巨大经济附加值植物光合作用模块是植物进行光合作用的基本模块，因为健康茁壮的植物才可以 正常进行光合作用的化学反应，因此对植物的保养成为经常性工作，植物光合作用模块的 特性提供了以上功能实施上的方便，可以保障生态空气置换器的正常工作，植物光合作用 模块的灵活组合给古老的植物和最新的植物栽培技术赋予了新的生命，生态空气置换器对 植物选择灵活，因此具有既有植物光合作用又能吸收特定气体、多商业用途、可被大规模生 产销售的优点。[0108]低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器在民用领域里应用前景 市场巨大，当植物模块种植的植物是花(蔬菜)时，就是一个立体花(菜)园，是每个普通家庭 都梦想拥有的设备，可以放置在家中或者阳台上，花(蔬)菜可以通过在超市购买种苗，就像 买花苗一样，买回来放置在设配里，自己种植没有污染没有重金属的绿色蔬菜。同时得到更 多的氧气改善家居环境。全国室内花卉市场大约300个亿，盆栽蔬菜市场走“俏”(中国企 业新闻网2010-8-10)惠民县麻店镇提口刘村农民刘立明把韭菜、辣椒、空心菜等30多种 菜种到花盆里，销往北京、济南等城市，每盆蔬菜售价30元，市场上非常畅销。植物模块也可以种植药用植物，总之前景广阔。建筑绿墙是固定的，保养和维修成本高，很难工业化复制，也就不能工业化生产， 无法与空调系统衔接。生态空气置换器可以涵盖建筑绿墙的主要功能，可以随意组成各种 几何图形，但是建筑绿墙和绿色屋顶不涵盖生态空气置换器的所有功能，不能完成生态空 气置换器的使用特性。4. 2高速公路多重利用成为可能可以在高速公路两旁种植多种经济作物如茶 叶，发挥低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器高效率利用土地的立体栽 培优势，为社会创造更多的财富。等同于增加了 1倍到几倍的可利用耕作土地资源(取决于 设备的尺寸)，同时改变了传统的植物栽培利用模式，不需要繁重的开挖土地，种植树木、果 木、蔬菜的劳动，全部采用工业化大制作生产，只需要把在工厂里预制好的低碳制氧太阳能 风能智能化生态植物室内外空气置换器和植物生长模块运送到现场组装，既可以实现计划 的种植的目的。因此低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器具有巨大的社 会有益效果，生产的越多，增加的土地越多，把立体栽培从温室里应用到了大自然。5.开拓综合技术应用领域特点和有益效果低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器为植物生长模块提供了 一个可以规范化、量化的硬件单位，不论采用哪种栽培方式，都可以采用生物模块的方式安 装进入低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，具有极强的灵活性，每个 单元可以根据需要选择，单元选择的不同整体效果不同。由于不同的植物在光合作用中产生 和吸收的气体不同，根据这个原理生态空气置换器可以通过栽种不同植物来选择植物可调节 的空气成分，从而提高空气所含氧气成分、降低空气所含二氧化碳和有害气体成分，通过生 态空气置换器空气质量被控制在设计指标范围内，达到绿色建筑室内环境标准、满足生态 环保、节能低碳的环境可持续发展目标。生态空气置换器的技术特征通过使人们能够对生 态空气置换器植物模块按照植物种类分类、按照植物密度叶面积分类、按照栽培方式分类， 对不同分类方式下植物光合作用产生的气体进行数据采集整理，进而实现生态植物机电设 备一体化的工业化、标准化、规范化。生态空气置换器把暖通空调工程技术与植物生长的光 合作用和植物栽培技术相结合，将温室大棚的功能浓缩在一个柜(盘)结构中，在室内外空 调机组及任何种类的空气处理装置中增加生态空气置换器，使植物在吸收光能利用二氧化 碳和水合成有机物(糖类)将光能(太阳光源或者照明光源)转变为化学能并释放出氧气的过程作为一个工业产品加以设计生产，生态空气置换器的植物光合作用模块采用工业化抽 屉概念设计，因而维修方便，可以大规模集中生产，便于技术推广，容易安装和运输，以商品 形式供应市场。低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器使工程技术与植物 栽培技术两个不同的领域有了结合的交点，把太阳能技术、风能技术应用于同一个产品里， 把空气处理从原有的工程技术处理方式(这种方式不能改变空气所含气体成分)提高到空 调在保留原有处理方式的同时增加生态空气置换器来减少空气中各种对人体有害气体如 二氧化碳，甲醛formaldehyde，一氧化碳，苯、二甲苯，二氧化硫、氯气的排放量，同时提高空 气里氧气的含量，生态空气置换器还可起到减少噪音，吸收热辐射，保护生态环境，缓解城 市热岛效应，使建筑工程中利用植物光合作用原理合理利用二氧化碳废气来达到生态环境 的平衡，补充空气中的氧气。该技术特征将二氧化碳资源化利用且适用于暖通空调工程、建 筑节能环保、道路环保绿化和太阳能风能发电并举，减缓城市热岛效应的不同节能环保领 域，是包含暖通空调技术、温室植物栽培技术、太阳能(风能)发电技术、植物栽培管理技术 的高科技密集型综合应用的产物，用途涵盖商业和民用领域是机电产品与生态植物产品一 体化结合的产物。本实用新型具有以下优点1、可以改变局部环境空气质量和环境温度，提高集中空调获取新风的质量，夏季 降低新风温度，冬季提高新风温度，可节省空调新风能耗20% 40%左右，同时增加空调 空气质量。空调技术与植物光合作用结合起来，利用二氧化碳作为资源，植物在光合作用下 产生氧气，吸收空调废气中存在的大量二氧化碳及对人体有害气体，来改变空气质量，提高 空气含氧量，减少空调废气对环境的污染同时节能环保，由于空调能耗市场占建筑总能耗 的30%，因此节能意义深远。2、可用作新一代生态城市道路护栏、高速公路护栏，吸收汽车排出的尾气制氧，减 少城市环境污染，还可以防治噪音污染，而且价格低廉。高速公路市场份额据不完全统计为 100亿人民币。3、可以作为大规模可移动的自然生态植物环境，服务于森林城市、城市绿化产品， 缓解城市热岛效应。城市绿化的投入不完全统计在1000亿元。4、可以扩大太阳能风能的应用领域，通过小块的太阳能(风能)发电板连接成太阳 能发电高速公路网带，充分利用高速公路太阳能(风能)充足的条件发电。5、创造了对每台设备栽培的不同植物做进一步的详细数据分析的条件，从而取得 每台设备年光合作用低碳量和制氧量具体量化数据，扩大产品应用范围，开拓新的研究领 域。6、可以支持立体花园和菜园，为普通家庭提供蔬菜供应和改善室内环境，美化家 居生活，可以支持各种植物栽培方法，开拓经济植物民用商业新空间，多学科的技术结合达 到多重节能环保效果，该技术特征适合在植物模块单元栽种经济作物如蔬菜、水果，为用 户提供有机无污染的绿色经济作物，成为综合性家庭必备绿色设备，创造巨大的经济和社 会环境效益。7、可以成为城市或者农村家庭用低碳制氧、空调净化、减少城市噪音污染，同时作 为家庭单位太阳能(或风能)发电设备。[0127]8、该技术的特点是具有机电设备的标准化、工业化能力，在工业化模式的柜(盘) 结构里实现了植物生长栽培所需的各项技术支持，浓缩温室绿色大棚栽培技术于柜(盘) 中。9、本实用新型工程预制、组装灵活多样、安装简单、造价低廉，可以任意移动选择 安装位置，维护简单，只需要将植物光合作用模块抽出即可，所需时间短，效率高。10、适用范围广，生态空气置换器可用于商业用途包括现在已有的所有类型的空 调器(包括室内、外空调器，整体、分体空调器，组合式空调器，已列出的和未列出的，全部 不同类型、不同名称的空调器)和空调系统上，但不限于此，还可以应用于车库，城市道路护 栏，高速公路护栏，森林城市以及任何低碳、制氧、太阳能(风能)发电的工程和地方。还可以 民用，成为家庭花园或者菜园，为城市居民提供绿色无害的有机蔬菜，和美化家居生活。生 态空气置换器可以单独使用也可以多个联接共同使用，当多个共同使用时可以共用一个水 源和智能化集中控制系统，生态空气置换器产品经过组合规模可大可小，既可以用于大规 模人工制造生态环境，也可以用于局部空调小范围改变人工环境。11、可以单独使用也可以连成网络使用。12、可以在大范围内改变传统植物栽培模式。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。


图1是本实用新型的工作原理图。图2是生态空气置换器各单元组合结构示意图。图3是植物光合作用模块与支架图安装示意图一。图4是图3的侧视安装示意图。图5是植物光合作用模块组装示意图一。图6是植物光合作用模块组装示意图二。图7是植物光合作用模块组装示意图三。图8是植物光合作用模块组装示意图四。图9是植物光合作用模块组装示意图五。
图10是植物光合作用模块组装示意图六。
图11是植物光合作用模块组装示意图七。
图12是植物光合作用模块组装示意图八。
图13是植物光合作用模块组装示意图九。
图14是植物光合作用模块滴灌示意图。
图15是植物光合作用模块浇灌示意图。
图16是植物光合作用模块温湿度测试和添加基质示意图一。
图17是植物光合作用模块温湿度测试和添加基质示意图二。
图18是植物光合作用主板结构示意图一。
图19是
图18的侧视结构示意图。图20是植物光合作用主板植物光合作用模块布置示意图一。图21是植物光合作用主板植物光合作用模块布置示意图二。[0154]图22是植物光合作用主板植物光合作用模块布置示意图三。图23是植物光合作用主板植物光合作用模块布置示意图四。图M是浇灌水路管网结构示意图一。图25是图M的侧视结构示意图。图沈是滴灌水路管网结构示意图一。图27是图沈的侧视结构示意图。图28是第二种水路(或喷雾)水路管网结构示意图。图四是第三种水路(或喷雾)水路管网结构示意图。图30是图观中A-A剖面的结构示意图。图31是风口单元、柜盘(盘)柜体的安装位置示意图。图32是图31的侧视结构示意图。图33是本实用新型单独使用时的正视结构示意图。图34是本实用新型单独使用时的俯视结构示意图。图35是本实用新型两个设备组合时的正视结构示意图。图36是本实用新型两个设备组合时的俯视结构示意图。图37是本实用新型两个设备组合时的后视结构示意图。图38是本实用新型双面有植物多个组合时正视结构示意图。图39是本实用新型双面有植物多个组合时俯视结构示意图。图40是本实用新型双面有植物多个组合时后视结构示意图。图41是本实用新型多个组合的结构示意图。图42是本实用新型用作道路护栏的结构示意图。图43是本实用新型用作道路护栏的俯视结构示意图。图44是本实用新型用作道路护栏的侧视结构示意图。图45是本实用新型的模块组成功能原理图。附图标记1-低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器、2-二氧 化碳、3-对人体有害气体、4-氧气、5-光能+太阳能、6-能量循环、7-空气循环、8-空调机 组、9-送风、10-回风、11-排风、12-室内、13-太阳、14-新风、15-柜体、16-轮子、17-支 撑体、18-植物光合作用模块、19-可扩展覆膜、20-模壳、21-水、22-植物光合作用基质、 23-灯泡、24-排水孔、25-合页、26-植物、27-植物植入预留孔、28-覆膜预留孔、29-浇灌 孔、30-挂接件、31-拉手、32-柜体底板、33-柜体顶板、34-带抽屉滑槽的托杆、35-模壳连 接件、36-横梁、37-立柱、38-植物抽屉隔离板、39-太阳能电池板、40-风能发电机、41-交 直流转换器、42-水泵、43-水箱、44-供水主管、45-灌溉支管、46-回水主管、47-过滤器、 48-总水阀、49-直接数字DDC控制器、50-空气置换新风口、51-空气置换浊风管路、52-照 明单元、53-加热器、54-安装孔、55-湿度传感器、56-温度传感器、57-滴灌凹槽、58-道路 护栏配件、59-灌溉及添加基质槽、60-水槽。
具体实施方式
实施例参见
图1所示，太阳13产生的光能量和来自空调机组8，从排风口出来的 空调废气包括二氧化碳2、对人体有害气体3、光能+太阳能5被低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器1吸收，同时低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空 气置换器1利用太阳能电池板39把太阳能转换成电能，由交直流转换器41输出送给水泵 42，水泵通过供水主管44将水送到生态空气置换器主板单元17，维持产生光合作用植物沈 的生长需要的水，利用产生光合作用植物沈将光能和空调废气二氧化碳2、对人体有害气 体3通过植物沈的化学反应转换成氧气4，完成能量循环6 ；氧气4被吸入空调机组，使空 调新风14的含氧量4提高，夏季植物本身的吸热作用使室外新风温度降低，冬季阻挡冷空 气使室外新风温度提高，空调机组新风经过处理后作为空调送风9进入室内12，使室内氧 气4含量增加。空调的浑浊废气经过回风10，最后从排风11排出空调机组8，完成空气循 环7。低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器1接着继续进行能量循环6， 继续完成空气循环7。该装置利用植物光合作吸收的空调系统排出的废气二氧化碳，以及其他对人体有 害的气体来减少大气污染，同时把植物光合作产生的氧气补充到空气中，这样一个工作循 环被考虑和纳入整个空调系统，从而改善空气质量，达到低碳，制氧，消音，灰尘过滤净化， 生态平衡的效果。低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器1应用于道路护 栏、建筑节能、森林城市、缓解城市热岛效应时工作原理相同。参见图2所示，这种低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器1，它 至少包括支撑体17、镶嵌于支撑体17内的植物光合作用模块18、植物灌溉水路系统和空气 置换风路系统。其中植物光和作用模块18、太阳能/风能/动力输入输出单元、智能控制单 元、柜体底部安装的轮子16均在虚线框之外示意。所述柜体、水路管网单元、风口单元在图 中在虚线框之内示意。支撑体17由承重支架部分、能源部分和智能控制部分组成；太阳能电池板39、风 能发电机40或是柜外电源均向交直流转换器41供电，交直流转换器41和控制器49与水 泵42连接，交直流转换器41也可以将电能输出给附近电网；直接数字DDC控制器49有输 入和输出检测和控制功能，信号采集输入端分别与需要检测的参数如置于植物光合作用基 质22内部的温度传感器56和湿度传感器55连接，所述直接数字DDC控制器49的控制控 制信号输出端分别与需要控制的设备如水泵42和总水阀48的开关连接。参见图3所示，所述承重支架置于柜体15内，承重支架由立柱37和模壳连接件35 连接而成，立柱37在柜体底板32上间隔排列，立柱上间隔分布有安装孔M，立柱37上下两 端分别与柜体顶板33和柜体底板32垂直连接，柜体底板32的底面安装有轮子16，模壳连 接件35间隔连接在立柱37上，并与植物光合作用模块18连接。所述立柱37上成对设置有与立柱铰接、并带抽屉滑槽的托杆34或设置有与立柱 交叉连接的横梁36，所述横梁36、立柱37上分布有安装孔；模壳20连接于带抽屉滑槽的托 杆34或横梁36上，或者直接与模壳连接件35挂接；所述模壳20两侧边或顶面两侧连接有 拉手31，或者在模壳20上连接有挂接件30。参见图4所示，带抽屉滑槽的托杆34与立柱37的铰接角度可以是随意调整。铰 接角度与水平形成小于90°的角度，使植物光合作用模块18安装后重心稳定，不会滑出支 撑体17。参见图5所示，植物光合作用模块18由模壳20、植物光合作用基质22、包裹在植 物光合作用基质22外侧的可扩展覆膜19和栽入模壳的植物沈组合而成；植物光合作用基质22上分布有植物植入预留孔27，可扩展覆膜19与植物植入预留孔27对应分布有覆膜预 留孔观，覆膜预留孔内栽入有植物沈，模壳20的上、下壳壁上分别布有与植物灌溉水路系 统对应的浇灌孔四和排水孔24。植物光合作用基质22具有吸水、渗透、保湿功能，可以是任何一种植物生长所需 基质供植物根部发育成长，可以是土壤、海绵、水、营养液、再生材料或其它可供植物根部附 着生长的基质。植物可以采用有土栽培、无土栽培、竖向、管道式、滚筒式，栽培形式不限。植 物生长块可以根据植物不同的栽培方式设计生产。参见图6所示，模壳20为矩形或是其他形状，模壳20上部和前侧为敞口状，由植 物沈、植物光合作用基质22、包裹在植物光合作用基质22外侧的可扩展覆膜19、植物植入 预留孔27和与插入预留孔27对应分布于可扩展覆膜19正面上的覆膜预留孔观组成的植 物生长块放置其中。所述模壳20上部两侧边设有一个可以固定和放置滴灌用灌溉支管45 的半圆弧形滴灌凹槽57，两前侧边连接有拉手31，拉手31形状可以是矩形在模壳20下表 面分布有浇灌孔四，后侧两边上连接有挂接件30，挂接件位置和数量可变。参见图7所示，与图6中的模壳不同的是拉手31可以设在顶面两侧边处，拉手31 形状可以是环形，也可以采用其他形状。参见图8所示，所述模壳20为矩形，模壳20上表面和下表面分布有浇灌孔四，模 壳20顶面两侧连接有拉手31。当植物生长根部需要增加基质时植物光合作用基质22可 以从灌溉及添加基质槽59打开可扩展覆膜19直接插入其中。模壳20上部设有一个横贯 全程的滴灌凹槽57和灌溉及添加基质槽59，使模壳20可以适用于两种不同的浇灌方式， 一种是滴灌水来自滴灌凹槽57上的灌溉支管45自然流入模壳20中的植物光合作用基质 22，然后通过下表面浇灌孔四流入下一层植物光合作用模块18 ；另外一种水来自灌溉及添 加基质槽59上方的水槽60自然流入模壳20中的植物光合作用基质22，然后通过下表面浇 灌孔四流入下一层植物光合作用模块18。参见图9所示，与图8中的模壳不同的是拉手31可以设在顶面两侧边处，拉手31 形状可以是环形，也可以采用其他形状。参见
图10所示，所述模壳20为矩形，上部设有一个横贯全程的滴灌凹槽57和灌 溉及添加基质槽59，模壳20后面可以布满浇灌孔四，后侧边上连接有挂接件30，前面两侧 连接有拉手31。参见
图11所示，与
图10中的模壳不同的是模壳20后面可以布满横条，顶面两侧 连接有拉手31。参见
图12所示，所述模壳20上部和前侧为敞口状，上部两侧设有滴灌凹槽57缺 口，可以支撑灌溉支管45，后侧可以是浇灌孔四或者横条，后侧边上连接有挂接件30，前面 两侧连接有拉手31。参见
图13所示，与
图11中的模壳不同的是述模壳20顶面两侧连接有拉手31。参见
图14所示，所述灌溉支管45水平安装于模壳20上方滴灌凹槽57处。参见
图15所示，所述水槽60水平安装于模壳20上方灌溉及添加基质槽59处，水 自上而下流入模壳20。参见
图16所示，所述植物光合作用基质22内部置有温度传感器56和湿度传感器 阳，模壳20底部开有排水孔对，温度传感器56和湿度传感器55穿过模壳20后侧可以是浇灌孔四或者横条插入植物光合作用基质22采集数据。参见
图17所示，所述植物光合作用模块18侧视结构图。参见
图18所示，所述支撑体17背面安装有太阳能电池板39、安装于柜体顶部的风 能发电机40、安装于柜体内部的交直流转换器41含电源开关和电源线、直接数字DDC控制 器49、照明单元52、灯泡23、加热器53。 所述智能控制单元包括直接数字DDC控制器49，直接数字DDC控制器49由信号线 分别与生态空气置换器水泵42、总水阀48、电源开关连接。所述柜体内部安装有照明单元52、灯泡23和加热器53，分别由电源线与电源连 接。灯泡23兼有双重作用，照度不够时给产生光合作用植物沈补光，同时兼做道路照明或 者装饰用灯。加热器53可以维持植物生长所必须的温度。电源来自太阳能电池板39、风能 发电40或者输入的动力电源。参见
图19所示，所述承重支架背面安装有太阳能电池板39，承重支架顶部有风能 发电机40、承重支架上还安装有交直流转换器41、直接数字DDC控制器49、照明单元52、灯 泡23、加热器53、模壳连接件35、植物光合作用模块18。参见图20所示，所述立柱37上成对设置有与立柱铰接、并带抽屉滑槽的托杆34。参见图21所示，所述立柱37上设置有与立柱交叉连接的横梁36，所述横梁36、立 柱37上分布有安装孔。参见图22所示，所述支撑体17上安装植物光合作用模块18，照明单元52安装于 支撑体17顶部，灯泡23连接于照明单元52的顶部。参见图23所示，所述支撑体17正反两面安装植物光合作用模块18。参见图M、25所示，所述水路或喷雾管网单元包括水箱43、与水箱43连接的供水 主管44、植物光合作用模块18的模壳20为矩形，灌溉及添加基质槽59与植物光合作用模 块上的上部的水槽60相对设置。从水槽60流出的水营养液最后汇集到水箱43，在经过水 泵42送入供水主管44，循环使用。所述支撑体17中间竖向连接有植物抽屉隔离板38，当 植物光合作用模块单面布置时植物光合作用模块18安装于植物抽屉隔离板38之前，加热 器53，直接数字DDC控制器49、太阳能电池板39、风能发电机40交直流转换器41均安装 于植物抽屉隔离板38之后，以保持干燥和电路安全所需的工作环境。当植物光合作用模块 18双面前后布置时植物抽屉隔离板38安装在需要保持干燥和电路安全所需的位置。植物供水灌溉方式可以是滴灌、淋灌、花洒，方式不限。供水主管44、回水主管46、灌溉支管45也可安装于横梁36、立柱37内部。参见图沈、27所示，所述水路或喷雾管网单元包括水箱43、与水箱43连接的供水 主管44和回水主管46、与供水主管44连接的灌溉支管45，灌溉支管45上分布有透水孔， 透水孔与植物光合作用模块上的浇灌孔四相对设置。所述植物光合作用模块18的模壳20 为矩形，灌溉支管45水平设置于一排排植物光合作用模块18上方的滴灌凹槽57中。所述 支撑体17中间竖向连接有植物抽屉隔离板38，当植物光合作用模块单面布置时植物光合 作用模块18安装于植物抽屉隔离板38之前，加热器53，直接数字DDC控制器49、太阳能电 池板39、交直流转换器41均安装于植物抽屉隔离板38之后，以保持干燥和电路安全所需的 工作环境。当植物光合作用模块18双面前后布置时植物抽屉隔离板38安装在需要保持干 燥和电路安全所需的位置。[0212]参见图观所示，所述植物光合作用模块18的模壳20为管道，植物光合作用模块 18 一排排竖向设置，灌溉支管45竖向通入模壳20内部，水、营养液或喷雾经灌溉支管45进 入管道行的模壳20，植物抽屉隔离板38将植物光合作用模块18与电气设备隔离，保障所述 支撑体17内的电气设备安全运行。参见图四所示，所述植物光合作用模块18的模壳20为管道，植物光合作用模块 18 一排排横向设置，灌溉支管45水平通入模壳20内部，水、营养液或喷雾经灌溉支管45进 入管道行的模壳20，植物抽屉隔离板38将植物光合作用模块18与电气设备隔离，保障所述 支撑体17内的电气设备安全运行。参见图30所示，其中模壳20为管道形式、植物光合作用基质22填充在管道内、灌 溉支管45或水流从内部通过。参见图31、32所示，所述风口单元有空调风口 50和空调机组联通风口 51两种，空 调风口 50安装于植物光合作用模块18每层之间的空隙中，与空调排风口相对设置；空调机 组联通风口 51竖向安装于支架后侧，直接与空调排风口对接。参见图33、34所示，所述低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器 1单独使用时，可单面安装植物光合作用模块18。参见图35-37所示，两个低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器 1之间由合页组合连接。所述柜体15侧边连接有合页25。使用时可以对折或者平行打开 放置。折叠时有植物枝叶的一面面向外侧，没有植物枝叶的一面面向里；打开时植物枝叶一 侧均向同一侧面。参见图38-40所示，多个低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器 1正反面安装植物光合作用模块18，可多个摆成一排使用。参见图41所示，多个低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器1正 反面安装植物光合作用模块18，可多个摆成一排使用。参见图42所示，所述多个低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换 器1正反面安装植物光合作用模块18，每个用道路护栏部件58固定后，可作为道路护栏使用。参见图43、44所示，该装置作为道路护栏使用时，太阳能电池板39由背面移至所 述低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器1顶部，参见图45所示，所述本实用新型的工作过程如下生态空气置换器的柜结构主体部件为工程预制件，造价低廉，材料适用范围广，可 以整件或散件运输到现场组装，其他单元也可以整件或者散件现场组装，植物光合作用模 块以散件方式运送现场，生态空气置换器主板单元安装后，对水箱加水，然后需要对柜体 进行空载调试空柜调试内容包括生态空气置换器结构、生态空气置换器主板单元结构、水 路系统、太阳能电池板、风能发电机、直接数字DDC控制器、照明、加热器、风口，此时柜内 其他所选单元除植物光合作用模块未装入之外均已入柜。生态空气置换器逐一测试合格后，接下来植物光合作用模块采用插、推、挂或其他任何方式装入支架。每个单元模块所含 设备的附图标记号码标注于每个单元模块引线上，可以根据附图标记号码组装出每个单兀。生态空气置换器多个或数量很大时可以通过集中控制系统统一控制和管理，也可 以通过互联网技术M小时网上监控，集中控制系统可以与任何具有BACnet通讯协议的 系统接口联接数据共享。生态空气置换器安装后需要定期测试产生光合作用植物生长情况，有1 3个月 的植物生长观察期，根据不同植物生长特性决定维护保养周期。如植物出现枯萎、病虫、坏 死情况，就不能完成光合作用的化学反应，可以将该植物光合作用模块取出更换，将替换下 来的植物光合作用模块拿到植物保养中心复壮、施肥、除虫或其他有效的栽培技术处理。生态空气置换器在室外放置时，可将太阳能电池板一侧朝阳，光合作用植物一侧 可以不朝阳，利用风机发电机发电时，光合作用植物一侧方向任选，所产生的电能除供应生 态空气置换器之外还可通过交直流转换器输出。当太阳能电池板放置于设备顶部时，太阳 能电池板可以配合照度计自动调整角度。生态空气置换器用于民用花园或者菜园时可以将各个单元拆下清洗，也可以采用 透明材料制作以保障植物采光效果。生态空气置换器用于道路护栏时可以将轮子拿掉，底板直接放在地面上。
权利要求1.一种低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其特征在于它至少 包括支撑体(17)、镶嵌于支撑体(17)内的植物光合作用模块(18)、植物灌溉水路系统和空 气置换风路系统；支撑体(17)由承重支架部分、能源部分和智能控制部分组成；能源部分 由太阳能电池板(39)和风能发电机(40)向交直流转换器(41)供电，交直流转换器(41)和 直接数字DDC控制器(49)与水泵(42)连接，直接数字DDC控制器的信号采集输入端分别与 置于植物光合作用基质(22 )内部的温度传感器(56 )和湿度传感器(55 )连接，所述直接数 字DDC控制器(49)的控制控制信号输出端分别与水泵(42)和总水阀(48)的开关连接；植物光合作用模块(18)由模壳(20)、植物光合作用基质(22)、包裹在植物光合作用基 质(22 )外侧的可扩展覆膜(19 )和栽入模壳的植物(26 )组合而成；植物光合作用基质(22 ) 上分布有植物植入预留孔(27)，可扩展覆膜(19)与植物植入预留孔(27)对应分布有覆膜 预留孔(28)，覆膜预留孔内栽入有植物(26)，模壳(20)的上、下壳壁上分别布有与植物灌 溉水路系统对应的浇灌孔(29)和排水孔(24)；所述植物灌溉水路系统包括水箱(43)、水泵(42)、过滤器(47)、总水阀(48)、与水箱 (43)连接的供水主管(44)、回水主管(46)和与供水主管(44)连接的灌溉支管(45)，所述灌 溉支管(45)与模壳上的浇灌孔(29)对应，回水主管(46)与模壳下的排水孔(24)对应；所述空气置换风路系统包括安装于支撑体(17)后方并与浊风一侧连通的空气置换浊 风管路(51)和与之连通并安装于支撑体(17)前侧各模块之间空隙中的空气置换新风口 (50)。
2.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述承重支架置于柜体(15)内，承重支架由立柱(37)和模壳连接件(35)连接 而成，立柱(37)在柜体底板(32)上间隔排列，立柱上间隔分布有安装孔(54)，立柱(37)上 下两端分别与柜体顶板(33)和柜体底板(32)垂直连接，柜体底板(32)的底面安装有轮子 (16)，模壳连接件(35)间隔连接在立柱(37)上，并与植物光合作用模块(18)连接。
3.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述立柱(37)上成对设置有与立柱铰接的带抽屉滑槽的托杆(34)或设置有与 立柱交叉连接的横梁(36)，所述横梁(36)、立柱(37)上分布有安装孔；模壳(20)连接于带 抽屉滑槽的托杆(34 )或横梁(36 )上，或者直接与模壳连接件(35 )挂接；所述模壳(20 )两 侧边或顶面两侧连接有拉手(31)，或者在模壳(20 )上连接有挂接件(30 )。
4.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述植物灌溉水路系统的水泵动力源是外接电源、太阳能电池板(39)或风能发 电机(40 )，太阳能电池板(39 )和风能发电机(40 )均通过交直流转换器(41)和控制器与水 泵连接，所述控制器是直接数字DDC控制器(49 )，所述直接数字DDC控制器(49 )的信号采 集端分别与置于植物光合作用基质(22 )内部的温度传感器(56 )和湿度传感器(55 )连接， 所述直接数字DDC控制器(49)的控制端分别与水泵(42)和总水阀(48)的开关连接。
5.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述植物灌溉水路系统为滴灌水路管网、浇灌水路管网或毛细管灌溉管网；所 述模壳(20)顶面的浇灌孔(29)之间连有一道灌溉及添加基质槽(59)，所述滴灌水路管网 的灌溉支路采用灌溉支管(45)，并对应在植物光合作用模块(18)的模壳(20)顶面开有滴 灌凹槽(57)，灌溉支管(45)水平设置于一排排植物光合作用模块(18)上的滴灌凹槽(57)中，灌溉支管(45)上分布有透水孔，透水孔与浇灌孔(29)相对设置。所述浇灌水路管网的灌溉支路采用水槽(60)，水槽(60)设置于最上层的植物光合作 用模块(18)上方，水槽(60)与植物光合作用模块(18)的灌溉及添加基质槽(59)相对设 置；所述毛细管灌溉管网的灌溉支管(45)采用直接与植物光合作用基质(22)内部连通的 毛细管。
6.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述支撑体(17)单面安装植物光合作用模块(18)或双面安装植物光合作用模 块(18)，双面安装植物光合作用模块(18)时，太阳能电池板(39)安装于支撑体顶部；植物 光合作用模块的模壳(20)为正方形、长方形、梯形、带斜面多棱形或管道，模壳(20)的顶面 为敞口或封闭，或者顶面和前面均为敞口状。
7.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述支撑体(17)中间竖向连接有植物抽屉隔离板(38)，植物光合作用模块(18) 安装于的植物抽屉隔离板(38)之前，加热器(53)、直接数字DDC控制器(49)、空气置换风路 系统、太阳能电池板(39)、交直流转换器(41)均安装于植物抽屉隔离板(38)之后。
8.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述支撑体(17)上还安装有照明单元(52)、灯泡(23)和加热器(53)，灯泡(23) 和加热器(53)与电源、太阳能电池板(39)或风能发电机(40)连接，照明单元(52)安装于 支撑体(17)顶部，灯泡(23)连接于照明单元(52)的顶部，所述太阳能电池板(39)安装于 支撑体(17)背面或顶面，风能发电机(40)安装于支撑体(17)顶部，交直流转换器(41)和 直接数字DDC控制器(49 )安装于支撑体底部。
9.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，其 特征在于所述承重支架置于柜体(15)内，低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空 气置换器(1)的两个柜体之间连接有道路护栏配件(58)。
10.根据权利要求1所述的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器， 其特征在于所述承重支架置于柜体(15)内，所述柜体(15)侧边连接有合页(25)，两个或 两个以上的低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器(1)之间由合页组合连 接。
专利摘要一种低碳制氧太阳能风能智能化生态植物室内外空气置换器，它至少包括支撑体、镶嵌于支撑体内的植物光合作用模块、植物灌溉水路系统和空气置换风路系统；支撑体由承重支架部分、能源部分和智能控制部分组成；植物光合作用模块由模壳、植物光合作用基质、包裹在植物光合作用基质外侧的可扩展覆膜和栽入模壳的植物组合而成，植物光合作用基质上分布有植物植入预留孔。本实用新型将空调技术、太阳能风能技术、智能控制技术、灌溉技术、栽培技术与植物光合作用结合起来，可吸收固化空调废气和大气中存在的二氧化碳及有害气体来改变空气质量、提高空气含氧量、缓解城市热岛效应，可用于所有类型的空调器和空调系统、道路护栏、森林城市、园林绿化及家庭。
文档编号A01G31/02GK201846648SQ2010205593
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者张泽彤, 江素霞 申请人:江素霞