用于光合生物的追踪太阳生长系统的制作方法
【技术领域】
[0001]描述了用于光合生物例如植物和藻类的生长系统，所述系统以允许合意且受控的日照的方式追踪太阳的运动。
【背景技术】
[0002]虽然追踪太阳系统通常与太阳能收集器一起使用以允许通过追踪太阳划过天空的运动来最大化太阳能收集，但是用于植物的生长系统通常是固定的。因此，植物在一天的一部分中受到日光直射，特别是在日光能量最高时常常受到过多的光的照射，而在同一天的其余时间内不被日光直射，这又导致光的不足。需要的是满足光合生物例如植物和藻类的需要的追踪太阳系统。
【发明内容】
[0003]根据一个方面，提供一种追踪太阳生长系统，所述系统包括主体，所述主体具有第一面、与所述第一面相反的第二面以及与所述第一面和第二面的尺寸比较相对小的周缘连接边缘。一个底座使得所述主体能够围绕一条枢轴线枢转。接收植物的植物支架沿所述第一面、第二面或二者被所述主体支撑。提供一种追踪太阳机构，所述机构感测或者计算太阳的位置并调整所述主体围绕所述枢轴线的方向以保持所述主体的周缘连接边缘的选定部分面对太阳。
[0004]就如上所述的追踪太阳生长系统而言，沿所述第一面、第二面或二者被支撑的植物全天都被直接暴露于日光而不相互遮挡。与太阳能收集器一起使用的追踪太阳系统被设计以最大化日照，并且像这样趋于在一天中光能最高的延续的时间段内过度暴露植物，这是因为对于大多数植物来说光合作用在全部日光的二十分之一到四分之一处达到饱和。相反，所描述的追踪太阳生长系统允许根据植物的需要的日照的调整和自然衰减。
[0005]根据另一个方面，提供一种使生长系统追踪太阳的方法。第一步包括提供一个主体，所述主体具有第一面、与所述第一面相反的第二面以及与所述第一面和第二面的尺寸比较相对小的周缘连接边缘。第二步包括安装所述主体以围绕一条枢轴线枢转。第三步包括将植物放入沿所述第一面、第二面或二者被所述主体支撑的植物支架中。第四步包括感测或者计算太阳的位置。第五步包括调整所述主体围绕所述枢轴线的方向以保持所述主体的周缘连接边缘的选定部分面对太阳。
[0006]可有许多使得生长主体(或板)调整方向的方法。例如，一种方法是将所述主体朝向南北方向对齐并伴随太阳光线的每日变化运动以使板的两侧总是与太阳光线平行。另一个可能的例子是将所述主体朝向东西方向对齐并伴随太阳高度(或太阳光线)的季节性变化和每日变化来调整以便保持板的两侧总是与太阳光线平行。
[0007]要注意的是所述枢轴线可以若干种方法布置。例如，所述主体绕其枢转的所述枢轴线可能是实质上水平的枢轴线。可选地，所述主体绕其枢转的所述枢轴线可能是实质上竖直的枢轴线。虽然水平和竖直对于所述枢轴线来说是最合逻辑的定向，但也有可能将所述枢轴线放置在既不水平也不竖直的方向上。
[0008]虽然可能是单个主体，但是想象得到的是将有多个主体以平行间隔的关系放置，所述主体中的每个同时追踪太阳。
[0009]虽然可能是单列的多个主体，但是想象得到的是将有数列的多个主体平行布置，其中所有列同时追踪太阳。
[0010]所述主体可采用若干种形式。它可能是立体生长壁。在优选实施例中，所述主体是植物沿所述第一面、第二面或二者被植物支架支撑的开放式框架。当生长藻类时，所述植物支架是任意容器，例如容纳液体营养的圆柱管或平板。
[0011]想象得到的是所述植物或圆柱管将沿所述框架的宽度或长度中的一个以间隔的关系放置。为了使光从所有侧打到所述植物或藻类，优选的是所述植物或圆柱管是交错的，以便它们朝向第一面然后朝向所述第二面交替定位，这允许光打到植物支架的后侧。
[0012]不同物种或品种的植物需要或可容忍不同量的日光。优选的是所述主体是楔形的并且该楔的薄的边缘是随着追踪太阳的运动保持面对太阳的所述主体的周缘连接边缘的选定部分。日照的量由所述第一面和所述第二面之间的角度关系(即在中间的板的锥度)确定。当所述第一面和所述第二面平行时，在两侧打到所述植物上的日光最少。随着所述第一面和所述第二面之间的角度增加，所述第一面和所述第二面的日照也增加。这使得所述主体能够被修改以适应特定物种的植物的需要。将被理解的是当所述第一面的角度等于所述第二面的角度时，所述第一面和所述第二面接收相等的日照。也将被理解的是所述第一面的角度和所述第二面的角度也可以不等，以便所述第一面和所述第二面接收不等的曰照以适应不同植物物种或品种的不同需要。
[0013]在夜晚或有厚重云层时太阳是不可用的。因此，当人造光源在日光不可用或不充足时被所述主体支撑以将人造光提供给所述植物支架时可获得甚至更多的效益。人造光的加入创造了混合生长系统，所述混合生长系统能够根据需要在日光和人造光之间切换。
[0014]随着所述生长系统的尺寸增大，重量增加并且运动变得更困难。因此，当所述追踪太阳机构包括液压或机械弹簧和/或重量支架以帮助所述主体的运动时，可获得甚至更多的效益。
[0015]虽然所述生长主体通常被固定在平地上，但是通过调整所述主体相对于地面的斜度以及方向以便例如与太阳高度的季节性变化同步可获得潜在的效益。
【附图说明】
[0016]这些以及其他特征将根据以下描述变得更加明显，所述描述参照附图。附图仅是为了说明而并不旨在以任意方式限制，其中:
[0017]图la和图lb是在一个基轴(水平轴线)上的板系统的3D视图，其使用植物保持架(图la)或藻类管(图lb)的例子示出了将所述板的侧边和/或顶部直接与日光对齐(例如向南)允许日光相等地打到所述板的两侧；
[0018]图2是在一天中日出、正午和日落的时候追踪日光运动的在与南北方向对齐的水平枢轴线上的主体的3D视图；
[0019]图3是在不同季节期间追踪日光运动的在与东西方向对齐的水平枢轴线上的主体的3D视图；
[0020]图4是在与南北方向对齐的侧边竖直枢轴线上的主体的俯视图；
[0021]图5是在与南北方向对齐的中心竖直枢轴线上的主体的俯视图；
[0022]图6是主体的俯视图，其示出了植物保持架或保持管在所述板的两侧上的交替的位置使得能够捕获打到保持架或保持管的所有表面的反射或折射的日光；
[0023]图7a、7b和7c是所述板在水平枢轴线上的端视图，其使用在两侧上具有较不合意但等量的光照的例子(较锐锥度，图7a)、在两侧上具有较合意但等量的光照的例子(较钝锥度，图7b)以及在两侧上具有不等量的光照的例子(图7c)示出了调整所述板的锥化的程度允许照在所述板的每一侧上的不同等级的日光强度。
[0024]图8a和图8b是3D视图，其示出了在植物保持架或保持管之间人造光的布置(图8a)或在管内放置光(图8b)以用于混合光源生长系统的例子(也参照图1);
[0025]图9是与驱动器控制器耦连以帮助用于光合生物的追踪太阳生长系统的运动的重量支撑机构的侧视图；
[0026]图10是示出了调整所述板的斜度(即α )例如以允许与太阳高度的季节性变化的合意的对齐的3D视图。
【具体实施方式】
[002