一种温室系统的制作方法

本发明涉及气体吸附及分离技术领域，具体而言，涉及一种温室系统。

背景技术

随着社会经济的和依靠石油等燃料的交通运输业的迅猛发展，现代社会的人均碳排放量也急剧上升，二氧化碳的过量排放会导致温室效应的加剧，而随着人们环保意识的提升，国际社会已经对二氧化碳的排放问题越来越重视，一方面，削减作为地球温室化气体的二氧化碳的排放量，是全球范围的课题。一方面进行太阳能、风力、地热等的开发，另一方面，对使用煤等化石燃料时排放的燃烧废气中的二氧化碳进行分离回收，贮存于地下等的技术的开发研究和实证试验在全世界范围进行。

同时，农业生产中各种农作物在生长过程中对二氧化碳的需求量也较大，尤其是在大规模进行农业种植时，而现有的温室大棚并没有对空气中的二氧化碳进行有效的利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种温室系统，以改善现有的温室大棚无法对空气中的二氧化碳进行清洁、有效地利用的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供了一种温室系统，所述温室系统包括温室本体、太阳能凹面镜加热装置、二氧化碳吸附装置和导流装置。所述温室本体包括顶棚。所述太阳能凹面镜加热装置设置在所述顶棚外。所述二氧化碳吸附装置设置在所述顶棚外，包括吸附单元和蒸汽脱附单元，所述蒸汽脱附单元被所述太阳能凹面镜加热装置加热后产生高温蒸汽使所述吸附单元中吸附的二氧化碳脱附。所述导流装置包括风扇和导流管，所述风扇设置在所述二氧化碳吸附装置的进气口和/或排气口，所述导流管的一端与所述排气口连接，所述导流管的另一端包括多个分散设置在所述温室本体内的二氧化碳输送口。

在本发明可选的实施例中，所述吸附单元包括二氧化碳吸附材料和二氧化碳吸附剂。

在本发明可选的实施例中，所述二氧化碳吸附材料为多孔性物质，所述二氧化碳吸附剂为胺化合物。

在本发明可选的实施例中，所述胺化合物为单乙醇胺、二乙醇胺或其混合物。

在本发明可选的实施例中，所述吸附单元包括第一吸附单元和第二吸附单元，所述第一吸附单元和所述第二吸附单元均与所述蒸汽脱附单元连接。

在本发明可选的实施例中，所述高温蒸汽为水蒸气或水蒸气和空气的混合气体。

在本发明可选的实施例中，所述温室系统还包括太阳能供电装置，所述太阳能供电装置包括设置铺设在所述顶棚上的光伏组件以及与所述光伏组件连接的蓄电池。

在本发明可选的实施例中，所述导流装置还包括与所述蓄电池连接的电动机，所述电动机驱动所述风扇。

在本发明可选的实施例中，所述温室系统还包括设置在所述温室本体内的传感装置。

在本发明可选的实施例中，所述传感装置包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光照传感器。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种温室系统，所述温室系统通过二氧化碳吸附装置中的吸附单元和蒸汽脱附单元完成二氧化碳的吸附和脱附，从而对二氧化碳进行回收再利用，降低了空气中的二氧化碳含量，提高了温室内的农作物产量。同时，温室系统采用太阳能凹面镜加热装置会聚太阳光对蒸汽脱附单元进行加热，提高了温室系统的环保程度，进一步减少了温室气体的排放。另一方面，温室系统还设置有连通二氧化碳吸附装置以及温室本体内部的导流管，该导流管将二氧化碳吸附装置脱附出来的二氧化碳精确输送至温室本体内的农作物位置，极大地提高了二氧化碳的利用率以及农作物的二氧化碳吸收率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰，在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明第一实施例提供的一种温室系统的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的一种二氧化碳吸附装置的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的一种太阳能供电装置的连接示意图；

图4为本发明第二实施例提供的另一种温室系统的结构示意图。

图标：10-温室系统；11-温室本体；12-太阳能凹面镜加热装置；13-二氧化碳吸附装置；132-吸附单元；1321-第一吸附单元；1322-第二吸附单元；134-蒸汽脱附单元；14-导流装置；15-控制器；16-传感装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

第一实施例

经本申请人研究发现，在农业生产中越来越多的温室大棚需要对温室内的气体浓度进行人工调节，其中，二氧化碳作为植物光合作用必不可少的组分，在进行温室的二氧化碳浓度调节时常常会向其中输送二氧化碳以提高农作物的光合作用效果，但是现有的温室大棚无法利用清洁能源获得二氧化碳，往往在二氧化碳的获取过程中还需要消耗能源，例如火电产生的电能、天然气燃烧产生的热能等，造成新的能源消耗和二氧化碳的排放。为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种温室系统10。

请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种温室系统的结构示意图。

温室系统10包括温室本体11、太阳能凹面镜加热装置12、二氧化碳吸附装置13和导流装置14。太阳能凹面镜加热装置12和二氧化碳吸附装置13均设置在温室本体11上，太阳能凹面镜加热装置12利用太阳光对二氧化碳吸附装置13进行加热使其中的二氧化碳脱附，导流装置14将脱附获得的二氧化碳精确输送至温室本体11内部的农作物位置。

应当理解的是，该温室系统10可以设置在城市中的厂房、商业楼房或住宅楼房的楼顶等闲置空间，温室系统10可以是封闭的模块化玻璃温室，便于整体安装于上述闲置空间中，为城市进行空气净化，同时产出品质更好的农作物。进一步地，该温室系统10还可以设置有雨水收集装置，从而减少水资源的浪费、并在降水量较大时对其起一定的调节作用。可选地，本实施例的温室系统10还可以在侧面设置有向下的摄像头，对楼房以及街道进行图像采集，防止高空坠物等意外情况的发生。

温室本体11包括顶棚，同时，温室本体11的顶棚和其他部分应当具备一定的透明度，以便阳光透射进入温室本体11，从而让农作物进行光合作用。可选地，温室本体11的材质可以是塑料、玻璃或其他透明的材料。

可选地，本发明实施例中的温室本体11内的农作物可以是立体设置的，即分层摆放，在同一垂直方向上摆放有多盆或多株农作物。其中，同一垂直方向上的农作物可以为同一种类或对二氧化碳浓度需求相同的农作物，以使导流装置14从顶棚向下输送二氧化碳时保证同一垂直方向上的农作物处于相同二氧化碳浓度环境下。进一步地，同一垂直方向上的农作物可以根据二氧化碳的密度在不同高度的分布规律进行具体调整。

作为一种实施方式，本实施例中的温室系统10中农作物摆放的承重架可以为木塑料材料制成，并将岩棉填充在玻璃或陶瓷等容器中作为该农作物的培养机构。

太阳能凹面镜加热装置12设置在温室本体11的顶棚外，现有的太阳能会聚技术通常采用凸透镜或凹面镜，其中，凹面镜(concavemirror)，即凹面的抛物面镜。平行光照于其上时，通过其反射而聚在镜面前的焦点上，反射面为凹面，焦点在镜前，当光源在焦点上，所发出的光反射后形成平行光束，也叫凹镜，会聚镜。考虑到在大面积进行凸透镜或凹面镜的设置时，同样面积的凸透镜成本高于凹面镜，因此发明第一实施例中采用凹面镜或凹面镜矩阵会聚太阳光。可选地，该太阳能凹面镜加热装置12还可以包括金属导热装置，该金属导热装置用于进行传热导热对二氧化碳吸附装置13中二氧化碳脱附提供热量，最大限度地利用太阳能。

请参考图2，图2为本发明第一实施例提供的一种二氧化碳吸附装置的结构示意图。

二氧化碳吸附装置13设置在所述顶棚外，对空气中的二氧化碳进行采集。二氧化碳吸附装置13包括吸附单元132和蒸汽脱附单元134，吸附单元132用于对空气中的二氧化碳进行吸附，蒸汽脱附单元134用于向吸附单元132提供高温蒸汽，从而使吸附单元132中的二氧化碳脱附，其中，吸附单元132和蒸汽脱附单元134通过管道连接，所述高温蒸汽为水蒸气或水蒸气与空气的混合气体。其中，吸附单元132包括二氧化碳吸附材料和二氧化碳吸附剂，二氧化碳吸附剂填充在二氧化碳吸附材料中。

可选地，二氧化碳吸附材料可以多孔性物质，例如活性炭、活性氧化铝等。这些材料表面上有许多细孔，胺化合物承载量大，而且也适合在承载后吸附二氧化碳。这些材料中，活性炭的体积密度小，因此适合作为轻质的二氧化碳吸附材料，本实施例中适合作为二氧化碳吸附材料的活性炭，细孔容积为0.5～1.5cc/g，比表面积为800～1600m2/g的特性的活性炭。此外，二氧化碳吸附剂可以采用多孔有机聚合物，共价有机骨架材料是由有机构建单元通过共价键连接在一起，形成具有周期性结构的多孔骨架，骨架之间有很强的共价作用力，其热稳定性更好，在500℃～600℃的空气气氛下可以稳定存在。同时，因为这类材料只有轻质元素组成，所以有较低的重量密度，孔隙结构非常发达，因此其在气体吸附分离与储存领域越来越受到关注，同时作为co2吸附剂pops显示了很高的吸附量。可选地，在本实施例中二氧化碳吸附剂可以为胺化合物或其他化合物，密胺基微孔聚合物(melaminebasedmicroporouspolymer,mbmps)是以三聚氰胺(密胺)和苯甲醛同系物为原料，通过schiff碱反应制得的具有微孔结构的多孔聚合物材料。由于mbmps高胺基含量和丰富的微孔结构，显示了良好的co2吸附性能。具体地，本实施例中的二氧化碳吸附剂为属于密胺基微孔聚合物的胺化合物，包括聚乙烯亚胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四亚乙基五胺、甲基二乙醇胺等，考虑到制备成本和难易程度，本实施例中可以采用单乙醇胺、二乙醇胺或其按照一定浓度配比的混合物。可选地，二氧化碳吸附材料的制造中使用的多孔性物质是颗粒状活性炭，而承载的胺化合物采用二乙醇胺时，在二氧化碳吸附材料的制造中，将活性炭在二乙醇胺的40％水溶液中浸渍24小时以使其含浸二乙醇胺后，在分离剩余的胺水溶液后使其干燥。

进一步地，吸附单元132可以包括第一吸附单元1321和第二吸附单元1322，第一吸附单元1321和第二吸附单元1322的进气口均与蒸汽脱附单元134通过管道连接，第一吸附单元1321和第二吸附单元1322相互连接，第一吸附单元1321和第二吸附单元1322的排气口均与导流装置14连接，同时，第一吸附单元1321与蒸汽脱附单元134之间设置有第一阀门，第二吸附单元1322与蒸汽脱附单元134之间设置有第二阀门，第一吸附单元1321和第二吸附单元1322还与进气口连接，第一吸附单元1321与第二吸附单元1322之间设置有第三阀门，第一吸附单元1321与排气口之间设置有第四阀门，第二吸附单元1322与排气口之间设置有第五阀门。在进气口打开，第四阀门开启，其他阀门关闭时，通过第一吸附单元1321对空气中的二氧化碳进行吸附；在第一吸附单元1321的二氧化碳饱和后，打开第一阀门利用蒸汽脱附单元134的高温蒸汽对第一吸附单元1321中的二氧化碳进行脱附，并通过排气口输送至导流装置14；在第一吸附单元1321冷却后，保持进气口打开，打开第三阀门，其他阀门关闭，通过第二吸附单元1322对第一吸附单元1321散发出的二氧化碳吸附剂进行重新吸附，从而避免二氧化碳吸附剂的过快消耗，进一步提高了资源利用率。

可选地，在将空气通入二氧化碳吸附装置13之前，还可以让空气通过设置在进气口处的过滤网，以过滤空气中的灰尘、雾霾颗粒物等污染物质。

导流装置14包括风扇和导流管，所述风扇设置在二氧化碳吸附装置13的进气口和/或排气口，用于向排气口方向引流。进一步地，还可以有风扇设置在第一吸附单元1321和第二吸附单元1322上，以使第一吸附单元1321和第二吸附单元1322之间的气体流通。同时，所述导流管将排气口与二氧化碳吸附装置13连接，将二氧化碳吸附装置13脱附获得的二氧化碳输送至温室本体11的各个二氧化碳输送口处，从而精确、定点地将二氧化碳输送至农作物处。

作为一种实施方式，导流装置14中的风扇需要电力驱动，本实施例还可以在温室本体11的顶棚外设置太阳能供电装置，请参考图3，图3为本发明第一实施例提供的一种太阳能供电装置的连接示意图，该太阳能供电装置包括铺设在顶棚上的光伏组件以及与所述光伏组件连接的蓄电池。所述蓄电池可以和导流装置14中用于驱动风扇的电动机连接。

第二实施例

请参考图4，图4为本发明第二实施例提供的另一种温室系统的结构示意图。

本实施例中的温室系统10与第一实施例不同之处在于，还包括控制器15和传感装置16。

控制器15可以是计算机、处理器或其他能够进行计算和控制的电子设备，控制器15还可以与设置在温室本体11内的摄像装置连接，并将摄像装置采集的图像进行图像识别，以判断是否存在意外情况。同时，传感装置16可以包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、风力传感器和光照传感器，上述传感器均与控制器15连接，以使控制器15在根据传感装置16和摄像装置采集的信息判定存在意外情况时通过互联网、服务器等通信路径对手机或其他通讯设备发出预警，同时还可以在温室系统10内进行声光报警。

应当理解的是，本实施例中的上述阀门均可以为电控阀门，以使控制器15对阀门进行自动控制。

综上所述，本发明实施例提供了一种温室系统，所述温室系统通过二氧化碳吸附装置中的吸附单元和蒸汽脱附单元完成二氧化碳的吸附和脱附，从而对二氧化碳进行回收再利用，降低了空气中的二氧化碳含量，提高了温室内的农作物产量。同时，温室系统采用太阳能凹面镜加热装置会聚太阳光对蒸汽脱附单元进行加热，提高了温室系统的环保程度，进一步减少了温室气体的排放。另一方面，温室系统还设置有连通二氧化碳吸附装置以及温室本体内部的导流管，该导流管将二氧化碳吸附装置脱附出来的二氧化碳精确输送至温室本体内的农作物位置，极大地提高了二氧化碳的利用率以及农作物的二氧化碳吸收率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。