本发明涉及一种降低或者维持温室中的生长空间内温度的方法。
背景技术：
1、降低或者维持温室中的生长空间内温度的方法在wo2008/002686中有记载。这个公开文件记载了一种温室，在端部山墙处设有收集环境气体和/或温室循环气体，并通过多个平行通风管将其分布在生长区的空间。根据这个公开文件，通过在端部山墙的环境气体入口处设置的垫式冷却系统吸入环境气体，并通过通风管分配该环境气体，可以降低温室内部的温度。
2、jp20156133记载了一种温室，在端部山墙处设有一个空间，环境气体和/或温室循环气体通过多个平行通风管在此空间内被收集并在生长区分布。环境气体（可选地与温室循环气体混合）通过水垫后再分布到生长区。可选地，温室循环气体可与通过水垫的气体混合后，再分布到生长区。
3、通过使用环境气体和温室循环气体来控制温室中的气候已经为人们所知多年，例如，1968年公开的us3404618中就有记载。在这个公开文件中记载了通风管，其可以将环境气体、温室循环气体或二者的组合分配到温室中的生长区。可以通过将气体吸入穿过水垫来实现降温。
4、wo2017/176114 记载了一种温室，其中环境气体首先通过与液态水接触来冷却，以在蒸发垫中获得冷却且湿度饱和的气流。该气流随后与水性1,2-丙二醇溶液接触以干燥气体。干燥的气体与水接触以获得冷却的气体。冷却的气体通过通风管分配到生长区。
技术实现思路
1、现有技术有一个缺点在于，尤其是当环境气体的相对湿度较高的情况下，有时通过水垫进行冷却是不够的。本发明的目的是提供一种用于降低或维持温室中生长空间的温度的方法或系统。优选地，该方法应当在环境气体的相对湿度较高的情况下也能够运行。
2、本发明是通过以下方法实现的。用于降低或者维持温室中生长空间的温度的方法包括以下步骤：
3、步骤（a）、收集环境气体、生长空间中的气体和/或环境气体与生长空间中的气体的混合物以获得进气气体，
4、步骤（b）、通过与冷媒进行间接热交换，将水源降低至低温以获得冷却水，
5、步骤（c）、将部分进气气体直接与冷却水接触，其中冷却水的温度低于进气气体的露点温度，从而冷却进气气体，获得作为调节气体的冷气体和使用过的冷却水，并将调节气体排放至生长空间。
6、申请人发现，通过上述方法，即使当环境气体的相对湿度高的情况下，生长空间的温度也能够降低或者保持在所需的低温。例如，当根据本方法对具有相对湿度高的环境气体进行冷却时，气体中的水分将会冷凝。这些凝结的水分可以作为灌溉水被有益地利用。由于冷媒没有直接与接触气体的水接触，因此不可能通过冷媒来污染气体。这允许使用在能源效率方面最佳的冷媒。在下文描述优选实施例时将进一步讨论其他有益之处。
7、该方法中，进气气体可以是环境气体、生长空间中的气体和/或环境气体与生长空间中的气体的混合物（适当地，为环境气体或者环境气体与生长空间中的气体的混合物）。环境气体的温度可能在18℃-40℃之间，并且相对湿度在50%以上（适当地，相对湿度在50%-80%之间）。环境气体在上述温度和相对湿度的特性下，上述方法的优势最为显著。环境气体的湿球温度（wet bulb temperature）适当地等于或者高于生长空间中气体的干球温度（dry bulb temperature）。
8、步骤（b）中的水源可以是（例如）饮用水、雨水、地表和/或地下储备的水源、和/或非传统来源，例如经过工业处理的废水。优选地，将已用于冷却水源的冷却水重复利用为步骤（b）中的水源。通过这种方法限制新鲜水源的使用。为了避免在上述循环水流中积攒盐类，部分水从循环水流中排出。排出的水量可以通过向循环水流中添加新鲜水来补充，这些新鲜水可以是上述的任一水源。进气气体中的部分水分在步骤（c）中会冷凝，成为使用过的冷却水的一部分。这部分水可能足以补充排出的水量。在这种情况下，不需要添加或者只需要添加很少量的上述新鲜水到循环水流中。优选地，至少将从进气气体中凝结的水分作为生长空间中的灌溉水。
9、经获取的灌溉水在供应给生长空间中的植物之前，可以由其他新鲜水源补充。这些水在供应给植物之前可以进行处理，例如减少水中存在的矿物离子、细菌、生物膜、酵母或其他微生物。适合的处理方法例如包括紫外线处理和/或热处理。其他可以单独使用或者与上述处理方法中的一个结合使用的处理方法还包括添加或者现场生成臭氧、氯、次氯酸盐和过氧化氢；膜过滤、电渗析和超声波噪声处理。一个合适的处理方法例如是添加热及非热等离子体活化水，该水包含如us2018/0327283所描述的亚硝酸盐和过氧化氢化合物。这个方法能够减少不需要的细菌、生物膜、酵母或者其他微生物，同时还提供可以作为肥料的氮类物质。
10、在步骤（b）中，通过与冷媒进行间接热交换，将水源降低到较低温度以获得冷却水。这样的冷媒可以是蒸发态液体（例如蒸发态氨）或者温度低于冷却水温度的液体或气体。冷媒优选地存于封闭回路中，在其中其能够循环并被重复用作冷媒。适合的冷媒为氨和制冷气体。
11、步骤（b）中的间接热交换可以在公知的热交换设备中进行，例如壳管式热交换器（shell and tube heat exchangers）或板式热交换器（plate heat exchanger）。
12、步骤（b）优选使用热泵来运行。热泵适当地通过制冷循环将热能从第一热载流体（优选为水）传递给第二热载流体（优选为水），作为热汇（heat sink）以获得用于步骤（b）的冷媒和经加热的第二热载流体。当热交换在所谓的干式制冷器中进行时，作为热汇，第一热载流体可以是气体。这些干式制冷器包括风扇，用于沿着热交换表面引导气体。这是能源密集型的，并且干式制冷器需要较大的建筑区域。基于此原因，更加适合使用流体（优选为水）作为热汇，以便准备经加热的第二热载流体（优选为热水）。这种热交换可以在小得多的设备中进行，并且不需要上述干式制冷器所需的能量。
13、问题在于，获得的经加热的第二热载流体（例如热水）需要排出。申请人发现，可通过间接热交换将经加热的第二热载流体（例如热水）用于获得热水的来源。这种热水的来源用于在白天通过直接与其接触来降低进气气体的温度。
14、因此，优选地在夜间的部分或全部时段执行步骤（c），在白天的部分或全部时段执行步骤（c2），部分进气气体与热水来源接触，以便通过蒸发部分热水来源来将进气气体冷却到接近湿球温度的温度，从而获得经过调节的冷气体并将其排放到生长空间。其中，热水的来源是在步骤（b2）中通过与加热的第二热载流体进行间接热交换获得的。
15、步骤（c2）中的直接接触优选在垂直延伸的湿润网中进行，热水来源顺着湿润网向下流动，进气气体则横向穿过湿润网。更优地，步骤（c1）和步骤（c2）使用相同的湿润网。
16、步骤（c）中，进气气体与冷却水的接触在夜间的部分或全部时段进行，进气气体与热水来源的接触则在白天的部分或全部时段进行。当可能需要在夜间和白天进行冷却时，这个方法在春、夏、秋季尤其有利。对此，夜间定义为当地时间下午6点至（第二天）早上6点，白天定义为当地时间早上6点至下午6点。
17、因此，本发明还涉及一种用于降低或维持温室内生长空间的温度的方法，包括以下步骤：
18、步骤（a）、收集环境气体、生长空间中的气体和/或环境气体与生长空间中的气体的混合物以获得进气气体，
19、步骤（b）、通过热泵获取冷媒和经加热的第二热载流体，其中热泵通过制冷循环将热能从第一热载流体（优选为水）传递给第二热载流体（优选为水），作为热汇以获得冷媒和经加热的第二热载流体，
20、步骤（b1）、通过与冷媒进行间接热交换，将第一水源降低到较低的温度以获得冷却水，
21、步骤（b2）、通过与经加热的第二热载流体进行间接热交换，获得热水来源，
22、步骤（c1）、在夜间的部分或全部时段，将进气气体的部分直接与步骤（b1）获得的冷却水接触，其中冷却水的温度低于进气气体的露点温度，从而冷却进气气体，获得作为调节气体的冷气体和使用过的冷却水，并将调节气体排放到生长空间；和
23、步骤（c2）、在白天的部分或全部时段，将进气气体的部分直接与步骤（b2）获得的热水来源接触，其中通过蒸发部分热水来源来将进气气体冷却到接近湿球温度的温度，从而获得作为调节气体的冷气体，并将调节气体排放到生长空间。
24、冷却水的温度优选地低于进气气体的露点温度5℃以上，更优选地，低于进气气体的露点温度10℃以上。冷却水的温度优选地在5-10℃之间。
25、步骤（c）中，直接接触适当地发生在垂直延伸的湿润网上，冷却水顺着湿润网向下流动，进气气体沿横向穿过湿润网。湿润网也被称为水垫或者蒸发垫。湿润网适合地为垂直放置的湿润网，冷却水从其上端流向其下端，进气气体则以大致水平的流向穿过湿润网。进气气体直接与垫上的冷却水接触。由于冷却水的温度比进气气体的露点温度低，水分会从进气气体中冷凝并成为已使用的冷却水的一部分。wo2004/068051、ep1659357以及us5966953中均描述了这种垂直延伸的湿润网的例子。
26、冷气体的湿度会较高，甚至高达100%的相对湿度。这对于直接排放到生长空间中作为调节气体的冷气体来说可能湿度过高。利用未与步骤（c）中的冷却水接触的气体来稀释冷气体，可以适当降低调节气体的湿度。更优选地，在单独的步骤（d）中，环境气体、生长空间中的气体和/或环境气体与生长空间中的气体的混合物（其未与步骤（c）中的冷却水接触）与冷气体混合以获得调节气体。更优选地，在与冷气体混合之前，升高环境气体、生长空间中的气体和/或环境气体与生长空间中的气体的混合物（其未与步骤（c）中的冷却水接触）的温度。通过这种方式，调节气体的相对湿度可以被进一步降低。
27、上述方法可以在任何温室中进行，其中环境气体被引入温室的生长区之前就被降温。更合适地，如wo2008/002686、jp20156133以及wo2017/176114描述的那样，在半封闭的温室中也能执行该方法。
28、当温室配备了制备冷却水的装置，特别是还配备了上述的热水来源，它也可以被用于对温室的生长区的气体进行除湿。这可以通过以下方法实现。在温室的生长空间中对气体进行除湿的方法包括以下步骤：
29、步骤（b）、通过热泵获取冷媒和经加热的第二热载流体，其中热泵通过制冷循环将热能从第一热载流体（优选为水）传递给第二热载流体（优选为水），作为热汇以获得冷媒和经加热的第二热载流体，
30、步骤（b1）、通过与冷媒进行间接热交换，将第一水源降低到较低的温度以获得冷却水，
31、步骤（cc）、将生长区的部分气体与步骤（b1）获得的冷却水在垂直延伸的湿润网中直接接触，冷却水在湿润网上向下流动，生长区的气体沿横向穿过湿润网，其中冷却水的温度低于生长区的气体的露点温度，因此获得除湿的气体并将除湿后的气体排放到生长区。
32、上述方法的优点在于，为了降低绝对湿度，需要从温室中排放的气体量更少。因此，也会减少热量和二氧化碳的损失，相应地，温室中需要增加的二氧化碳也更少。
33、将上述气体除湿方法中获得的经加热的第二热载流体适宜地直接或者通过另一种热载体来用于加热气体、灌溉水和/或生长区中的植物。
34、在步骤（cc）中获得的除湿气体可以在被排入生长区之前或者之后加热。该加热方法可以通过与经加热的第二热载流体进行间接热交换来实现。
35、依据本发明所述的温室优选地在夏季执行本发明所述的方法，在春季、秋季和/或冬季执行所述气体除湿方法，其允许在不同季节间高效利用温室。
1.用于降低或维持温室中生长空间温度的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中在单独的步骤（d）中，环境气体、生长空间中的气体和/或未经过步骤（c）的环境气体与生长空间中的气体的混合物与冷气体混合，以获得调节气体。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在与冷气体混合之前，升高环境气体、生长空间中的气体和/或未经过步骤（c）的环境气体与生长空间中的气体的混合物的温度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，步骤（c）中的直接接触发生在垂直延伸的湿润网上，冷却水顺着湿润网向下流动，进气气体沿横向穿过湿润网。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中冷却水的温度低于进气气体的露点温度5℃以上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中环境气体的相对湿度高于50%，且环境气体的湿球温度等于或者高于温室气体的干球温度。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中冷却水的温度为5-10℃。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中使用过的冷却水是步骤（b）中的水源。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其中进气气体中的水分在步骤（c）中冷凝，成为使用过的冷却水的一部分。
10.根据权利要求9所述的方法，其中部分或所有使用过的冷却水作为生长空间中的灌溉水使用。
11.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其中通过使用热泵来执行步骤（b）。
12.根据权利要求11所述的方法，其中热泵通过使用制冷循环将热能从第一热载流体（优选为水）传递给第二热载流体（优选为水），作为热汇以获得用于步骤（b）的冷媒和经加热的第二热载流体。
13.根据权利要求12所述的方法，在夜间的部分或全部时段执行步骤（c），在白天的部分或全部时段执行步骤（c2），部分进气气体与热水来源接触，以便通过蒸发部分热水来源来将进气气体冷却到接近湿球温度的温度，从而获得作为调节气体的冷气体并将其排放到生长空间，其中，热水的来源是在步骤（b2）中通过与加热的第二热载流体进行间接热交换获得的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤（c2）中的直接接触在垂直延伸的湿润网中进行，热水的来源顺着湿润网向下流动，进气气体则横向穿过湿润网。
15.一种温室（1），具有屋顶（2）、地面（3）、两个端墙（4）、两个侧墙（5）和与延长的调节气体空间（7）相邻设置的延长的混合空间（6），其中混合空间（6）和调节气体空间（7）与温室（1）内的生长空间（8）隔开，
16.根据权利要求15所述的温室，其中平行气流通道包括一个或多个间接加热单元（15）。
17.根据权利要求15-16任一项所述的温室，其中平行气流通道（b）设有气体置换装置。
18.根据权利要求15-17任一项所述的温室，其中给混合空间（6）的环境气体连通到温室外部（10）的开口（9）为屋顶（2）上的开口。
19.根据权利要求15-17任一项所述的温室，其中给混合空间（6）的环境气体连通到温室外部（10）的开口（9）为其中一个端墙（4）或其中一个侧墙（5）上的开口。
20.根据权利要求15-19任一项所述的温室，其中混合空间（6）和调节气体空间（7）分别为独立的空间。
21.根据权利要求15-20任一项所述的温室，其中混合空间（6）由屋顶（2）、端墙（4）或侧墙（5）、与端墙（4）或侧墙（5）间隔且与端墙（4）或侧墙（5）大体上平行的基本垂直设置的隔墙（16）、以及地面（3）或与地面（3）间隔且大体上水平的高架地板（17）来限定。
22.在根据权利要求15-21任一项所述的温室中执行权利要求1-14任一项所述的方法。
23.用于降低或维持温室中生长空间温度的方法，包括以下步骤：
24.对温室中生长空间内的气体进行除湿的方法，包括以下步骤：
25.根据权利要求24所述的方法，其中将经加热的第二热载流体直接或者通过另一种热载体用于加热气体、灌溉水和/或生长区中的植物。
26.使用根据权利要求15-21任一项所述的温室，在夏季执行根据权利要求1-13任一项或权利要求23所述的方法，在春季、秋季和/或冬季执行根据权利要求24或25所述的方法。
