專利名稱：封閉環(huán)境種植與氣體凈化技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)使用基本生態(tài)循環(huán)原理和較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可廣泛用于家庭環(huán)境空氣凈化，家庭植物種植，保溫環(huán)境(冬季保暖，夏季空調(diào))空氣凈化與反季節(jié)植物種植，相對(duì)封閉環(huán)境中的氣體凈化，如地鐵。此外，在特殊條件下(如強(qiáng)沙塵，煙霧，甚至核污染環(huán)境，空氣傳播的化學(xué)污染和生物污染環(huán)境)的封閉環(huán)境中的氣體凈化與蔬菜甚至糧食供給，也是它的應(yīng)用范圍。適當(dāng)改進(jìn)后，當(dāng)燃燒產(chǎn)生的復(fù)雜的有害氣體得以有效消除后，燃燒廢氣(比如家庭燃燒的廢氣)的二氧化碳利用與清除也是它的應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
這些年來(lái)，家庭養(yǎng)殖技術(shù)不斷發(fā)展，植物箱養(yǎng)殖也會(huì)越來(lái)越普遍。但是，以往的家庭養(yǎng)殖技術(shù)往往或者偏重于植物種植，或者偏重于空氣凈化，不能將兩者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)， 從而達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)和生活效果。本發(fā)明注意到隨著空調(diào)和節(jié)能環(huán)保的建筑保溫技術(shù)的發(fā)展，民用或商用建筑的封閉化必定成為一種趨勢(shì)，但是，隨著建筑物的封閉化，建筑物內(nèi)的空氣凈化肯定會(huì)成為一個(gè)大的問(wèn)題。另一方面，出于節(jié)能環(huán)保要求的建筑物的絕熱封閉化， 肯定導(dǎo)致建筑物內(nèi)的溫度長(zhǎng)時(shí)間維持在15-30度之間，而這一溫度區(qū)間恰恰是植物生長(zhǎng)達(dá)到最佳的光合作用區(qū)間。此外，城市擁有大量的建筑物，占有大量的土地，也浪費(fèi)著大量的陽(yáng)光，同時(shí)還消耗大量的糧食和蔬菜，如果找到在城市建筑物中大規(guī)模種植糧食和蔬菜的經(jīng)濟(jì)性的辦法，那會(huì)是一件非常有意義的事情。而且本地化的依托于封閉建筑的糧菜補(bǔ)給和空氣凈化也使得城市抵御人為或自然災(zāi)害的能力有一定的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一些基礎(chǔ)框架和具體的器件優(yōu)化以及植物的布局。本發(fā)明中的封閉指一個(gè)幾何意義上的連續(xù)空間不與其相鄰的外部空間發(fā)生物質(zhì)或能量交換的構(gòu)造或狀態(tài)。在本文中包括熱封閉(不交換熱)，氣封閉(不交換氣體)和光封閉(不交換光)。一般來(lái)說(shuō)，封閉總是相對(duì)的，總會(huì)有一些弱的交換，只要這種交換不產(chǎn)生大的影響，就認(rèn)為是封閉的。比如，一個(gè)門窗緊閉的房間在這里就可以被認(rèn)為是封閉的。 發(fā)明的基本內(nèi)容是將幾種植物集中放置在一個(gè)或幾個(gè)相對(duì)封閉的植物箱中，通過(guò)一個(gè)或數(shù)個(gè)管道與另一個(gè)或幾個(gè)人居的封閉空間或產(chǎn)生二氧化碳(比如燃燒)的其它封閉空間， 如建筑物相聯(lián)通，并通過(guò)數(shù)個(gè)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)植物箱內(nèi)空氣與人居空間或其它空間中的空氣的循環(huán)。發(fā)明的基本框架包括兩種1.外置式循環(huán)。將植物箱置于封閉的人居空間如建筑物外或居室外，如樓頂或房外空地。植物箱使用封閉保溫設(shè)計(jì)，并通過(guò)兩根保溫管道與人居室內(nèi)相聯(lián)通，一根是進(jìn)氣管道，另一根是排氣管道。這里進(jìn)排氣都相對(duì)與植物箱。排氣風(fēng)扇置于排氣管道的任一位置，風(fēng)向選擇由植物箱到室內(nèi)，排氣管道在室內(nèi)可延伸至人居臥位置。在進(jìn)氣管道適當(dāng)位置聯(lián)通氣阻區(qū)，在氣阻區(qū)放置適當(dāng)?shù)钠渌緦＠蚍潜緦＠x配凈化組件，如除塵殺菌組件，或純粹阻尼組件，以增加進(jìn)氣管道內(nèi)氣體流動(dòng)阻力(氣阻區(qū)也可設(shè)置在排氣管道中，但一定要在排氣風(fēng)扇前， 如果沒(méi)有專門的氣阻區(qū)，那就是利用植物箱和管道的自然阻力，效果要差一些)。氣阻區(qū)組件情況見(jiàn)氣阻區(qū)一節(jié)。在氣阻區(qū)靠近植物箱一側(cè)，可選用功率小于排氣扇功率的進(jìn)氣風(fēng)扇， 也可不選用，風(fēng)向選擇同排氣風(fēng)扇。風(fēng)扇和氣阻區(qū)的選用是為了在居室內(nèi)形成正壓。在氣阻區(qū)沿氣體流向，至第一個(gè)風(fēng)扇之間則形成負(fù)壓區(qū)，為保證室內(nèi)形成相對(duì)于封閉空間外的正壓，可在負(fù)壓區(qū)，打破封閉條件，選用壓力平衡管組件。見(jiàn)壓力平衡管一節(jié)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。2.內(nèi)置式循環(huán)。將植物箱置于居室內(nèi)。植物箱使用封閉設(shè)計(jì)，植物箱一側(cè)開(kāi)多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的縫或小孔， 作為有阻尼的進(jìn)氣孔。植物箱另一側(cè)有排氣風(fēng)扇，排氣風(fēng)向由植物箱到居室。在有阻尼的進(jìn)氣孔一側(cè)，也可類似外置式循環(huán)，使用進(jìn)氣管道接氣阻區(qū)的方案，在氣阻區(qū)放置適當(dāng)?shù)钠渌緦＠蚍潜緦＠x配凈化組件。在居室內(nèi)安裝連通風(fēng)扇，連通風(fēng)扇使用一個(gè)風(fēng)扇，在一側(cè)或兩側(cè)接管道。連通風(fēng)扇安裝在沒(méi)有植物箱的居室和有植物箱的居室之間，起到連通各居室氣體循環(huán)的作用。在窗口或居室外墻打孔，安裝壓力平衡管，在植物箱的放置位置合適的情況下，壓力平衡管可插入植物箱內(nèi)，如果不可能的話，可考慮在壓力平衡管屋內(nèi)一側(cè)加風(fēng)扇作為壓力風(fēng)扇，風(fēng)向由屋外至屋內(nèi)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。本發(fā)明使用的器件及做的器件優(yōu)化包括1.植物箱。本專利涉及的植物箱包括外置式陽(yáng)光型植物箱(或玻璃溫室)，外置式燈光型植物箱，外置式全天候植物箱，內(nèi)置式陽(yáng)光型植物箱，內(nèi)置式燈光型植物箱，內(nèi)置式全天候植物箱。1. 1外置式陽(yáng)光型植物箱(或玻璃溫室)外置式陽(yáng)光型植物箱非常類似保溫的玻璃溫室，這里只針對(duì)本專利所作的優(yōu)化做出說(shuō)明，本專利也可使用普通或其他合適專利的植物箱或溫室產(chǎn)品，下面幾個(gè)小節(jié)中的情況類似。所謂外置式陽(yáng)光型植物箱，指的是植物箱中植物所依賴的光源來(lái)自于陽(yáng)光。圖3是一個(gè)立方體式的外置式陽(yáng)光型植物箱。該植物箱的頂面，向陽(yáng)(南)的立面以及與之相鄰的兩個(gè)側(cè)面使用透明材料膜，帶或板，如玻璃或有機(jī)玻璃。為了充分密封和保溫，植物箱可以使用雙層或多層透明材料膜，帶(這里表示軟質(zhì)的，但又有一定厚度的扁平材料)或板。箱內(nèi)由一個(gè)可承重的透明材料板分為兩層。圖4是一個(gè)改進(jìn)型的植物箱示意圖，此圖中排氣口和進(jìn)氣口位于同一側(cè)面的上下位置，被分隔板分開(kāi)，分隔板與該側(cè)面及相鄰的兩個(gè)側(cè)面緊密接觸，而與對(duì)面的側(cè)立面之間留有一定間隙，氣體通過(guò)進(jìn)氣口到此間隙流向排氣口。進(jìn)氣口和排氣口的位置可顛倒。一種充分地利用陽(yáng)光的方案是，植物箱底面和背陽(yáng)(北)立面的內(nèi)側(cè)鍍反光膜或貼反光膜或貼刷其他反光材料，箱內(nèi)除分隔的透光材料板和植物外， 其他物體的外表面皆貼鍍刷反光材料，包括土壤。另一種充分利用陽(yáng)光的方案是在上一個(gè)方案的基礎(chǔ)上，在底面和側(cè)面的下部適宜位置(根據(jù)冬季陽(yáng)光照射與反射的情況，比如最極端的情況是將北立面全部)內(nèi)側(cè)改用吸光材料處理(比如涂黑)，箱內(nèi)除分隔的透光材料板和植物外，其他物體的外表面改用吸光材料處理(比如涂黑)，土壤使用普通膜或黑色膜覆蓋。前一種方案適用于四季(主要是冬夏)，后一種方案更適用于冬季采暖。兩種方案可以適當(dāng)融合。1. 2外置式燈光型植物箱外置式燈光型植物箱指的是植物所依賴的光源來(lái)自于燈光。圖5是一個(gè)立方體式的外置式燈光型植物箱。該植物箱除底面外，皆必須使用不透光或透光性很差的設(shè)計(jì)，同樣，為了充分地利用燈光，植物箱所有面的內(nèi)側(cè)鍍反光膜或貼反光膜或貼刷其他反光材料， 箱內(nèi)除分隔的透光材料板和植物外，其他物體的外表面皆貼鍍刷反光材料，包括土壤。在植物箱的頂面或側(cè)面的上部安裝燈。圖6是一個(gè)改進(jìn)型的植物箱示意圖，此圖中排氣口和進(jìn)氣口位于同一側(cè)面的上下位置，被分隔板分開(kāi)，分隔板與該側(cè)面及相鄰的兩個(gè)側(cè)面緊密接觸，而與對(duì)面的側(cè)立面之間留有一定間隙，氣體通過(guò)進(jìn)氣口到此間隙流向排氣口。1. 3外置式全天候植物箱外置式全天候植物箱指的是植物所依賴的光源既可以來(lái)自于燈光又可以來(lái)自于陽(yáng)光。圖7是一個(gè)立方體式的外置式全天候植物箱，其燈安裝在北側(cè)立面，箱體和外置式陽(yáng)光型植物箱基本一致，不同的是在其他側(cè)立面和頂面安裝有可拆卸的不透明的蓋膜或蓋板，在有陽(yáng)光的天氣打開(kāi)，使用陽(yáng)光照射植物。膜或板的內(nèi)側(cè)貼鍍刷反光材料或也可使用 1. 1中第二種陽(yáng)光利用方案。為了方便使用，可以將頂面和南側(cè)面的蓋膜連起來(lái)，將頂面和南側(cè)面也設(shè)計(jì)為有一定弧度或傾角連接的形狀。在頂端用桿和電機(jī)將其自動(dòng)卷起或放下。 圖7中進(jìn)排氣口可以放置于側(cè)立面上，所以沒(méi)有畫出。出于防雪的考慮，電機(jī)與卷簾的放置可以與圖7中相反。其分隔板改進(jìn)型與圖4，6類似，由于沒(méi)有其他特殊情況，不


。1.4內(nèi)置式陽(yáng)光型植物箱內(nèi)置式陽(yáng)光型植物箱放置于室內(nèi)窗口或陽(yáng)臺(tái)，其基本形態(tài)與外置式陽(yáng)光型植物箱近似，但為了美觀，可不進(jìn)行立面，底面及其他材料的反光處理或也可使用1.1中第二種陽(yáng)光利用方案。其對(duì)保溫也可以沒(méi)有要求，因此除分隔層和進(jìn)排氣口外近似于室內(nèi)的玻璃溫室。1. 5內(nèi)置式燈光型植物箱內(nèi)置式燈光型植物箱放置于室內(nèi)。其基本形態(tài)與外置式燈光型植物箱近似。其內(nèi)部反光處理也與外置式燈光型植物箱一樣。其對(duì)保溫也可以沒(méi)有要求。1. 6內(nèi)置式全天候植物箱內(nèi)置式全天候植物箱放置于室內(nèi)窗口或陽(yáng)臺(tái)。其基本形態(tài)與外置式全天候植物箱近似。其內(nèi)部反光處理也與外置式全天候植物箱一樣。其對(duì)保溫也可以沒(méi)有要求。2.種植盆與灌溉設(shè)施由于施肥中，可能使用的肥料具有氣味，并且一般也是一種污染氣體，因此期望其不逸出土壤，進(jìn)入氣體循環(huán)。出于這一考慮，對(duì)種植盆進(jìn)行了改進(jìn)，并結(jié)合種植箱設(shè)計(jì)了灌溉系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有異味氣體逸出。種植盆是在已有的花盆基礎(chǔ)上優(yōu)化而來(lái)?，F(xiàn)有的花盆具有簡(jiǎn)單的雙層的結(jié)構(gòu)，上下層由一個(gè)有很多空隙的塑料板分隔。上層有土，下層很淺，沒(méi)有土，下層側(cè)面有開(kāi)口可以透氣。本專利的改進(jìn)在于，用一根進(jìn)水導(dǎo)管穿過(guò)土壤插入下層，作為澆水的管道。在下層側(cè)面的開(kāi)口處連接一根向上彎曲的導(dǎo)管，導(dǎo)管上可以有刻度。導(dǎo)管也可在開(kāi)口處連接風(fēng)扇，以給植物根部供氧。風(fēng)向選擇較好的方法是朝向盆內(nèi)，以保持盆內(nèi)正壓。進(jìn)水管道則可以連接到一個(gè)大的水瓶，水瓶上方可以由蓋或塞密封，水瓶可以固定到植物箱壁上。這種改進(jìn)的種植盆的示意圖如圖8所示。這種改進(jìn)也可以用于普通花盆或任意的盆式種植器材。圖9 是這樣一個(gè)示意圖。在這種情況下，由于沒(méi)有下層的空氣層，這里使用一根帶孔的管道連接進(jìn)水管道和下部出側(cè)壁的彎曲小管道。這些器件露出土壤外的部分都必須要么使用透明材料，要么做反光處理。結(jié)合在土壤表面的反光膜，此種種植盆一方面可以很好地隔絕肥料帶來(lái)的污染， 另一方面，可以節(jié)水。結(jié)合風(fēng)扇，可以改善植物根部供氧。3.連通風(fēng)扇連通風(fēng)扇一般放置于房屋中兩個(gè)居室之間，或連接居室的過(guò)道，走廊，也可以將在房屋的內(nèi)墻或門上打洞放置連通風(fēng)扇。連通風(fēng)扇包括一臺(tái)風(fēng)扇和一到兩根管道(或左，或右，或兩端皆有)。管道的一端可以直接連接到植物箱的排氣風(fēng)扇，但是從實(shí)驗(yàn)上看沒(méi)有必要。甚至完全不連接管道都可以。房屋內(nèi)可以有多個(gè)連通風(fēng)扇。附圖10顯示的是一個(gè)風(fēng)扇門的設(shè)計(jì)。將風(fēng)扇裝在門上的風(fēng)扇框內(nèi)，風(fēng)扇框中間上下有轉(zhuǎn)軸，風(fēng)扇可以轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)或者向門內(nèi)，或者向門外的送風(fēng)，門如果密閉效果好的話，可在門上適當(dāng)位置，打換氣孔或縫。4.壓力平衡管與增壓管壓力平衡管的基本形態(tài)是一根細(xì)長(zhǎng)的保溫管道(可以彎曲)。保溫要求不高的話， 可以使用兩根長(zhǎng)套管，封閉兩端(內(nèi)管不封閉，通氣，當(dāng)然，最簡(jiǎn)單的做法是可以不封閉，或只封閉一端)，作簡(jiǎn)單的壓力平衡管。如圖ll.a所示。當(dāng)然，也可使用其他保溫材料或?qū)μ坠軆?nèi)抽真空。壓力平衡管原則上只是貫通外部環(huán)境和內(nèi)循環(huán)中的低壓區(qū)，使得兩者在只進(jìn)行最小的氣體和熱交換的情況下，保持兩者壓力平衡。由于在這種情況下，氣體交換是比較少的，所以壓力平衡管一般不需要連接額外的空氣凈化裝置或組件。壓力平衡管的內(nèi)端可以接一個(gè)氣閥或簡(jiǎn)單的蓋子進(jìn)一步減少氣體和熱交換。如果這個(gè)封閉環(huán)境的整體氣壓是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人體適宜的情況(比如高原)，可以考慮加大壓力平衡管的內(nèi)徑，并在壓力平衡管的一端加增壓風(fēng)扇，另一端可接氣閥，形成增壓管。圖ll.b是一個(gè)增壓管的示意圖。如果封閉環(huán)境的氡氣等有害氣體較多的情況下，可以考慮在壓力平衡管的一端加增壓風(fēng)扇，并在封閉空間的高壓區(qū)(居室中)，在接近地面位置，打穿封閉，增加一根壓力平衡管。增壓管的進(jìn)氣量較大，如果外部環(huán)境空氣污染大的話，可考慮連按額外的空氣凈化裝置或組件。5.氣阻區(qū)氣阻區(qū)內(nèi)的器件或組件可使用某些市場(chǎng)上的商品，比如空氣凈化商品，這里只對(duì)本專利在氣阻區(qū)的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。氣阻區(qū)內(nèi)可選用的組件包括純粹氣阻組件(兼少量除塵功能)，氣阻紫外殺菌組件，氣阻陽(yáng)光殺菌組件(兼陽(yáng)光集熱功能)，氣阻吸附組件。氣阻區(qū)可以由幾個(gè)氣阻組件串聯(lián)而成。5. 1純粹氣阻組件純粹氣阻組件既可以是單獨(dú)的組件，也可以是其他氣阻組件的框架。純粹氣阻組件可以通過(guò)波紋管道(管道自身的重復(fù)變形)，狹窄管道，管道內(nèi)壁粗糙化，彎曲管道，管道內(nèi)設(shè)擋板，管道內(nèi)設(shè)孔隙阻擋材料，等方案實(shí)現(xiàn)。圖12顯示了各種純粹氣阻管道的實(shí)現(xiàn)方案。其中，a是波紋管道，b是狹窄管道，c是管道內(nèi)壁粗糙化，d是彎曲管道，e是管道內(nèi)設(shè)擋板，f是管道內(nèi)設(shè)孔隙阻擋材料。純粹氣阻組件的保溫方案，既可以對(duì)管道本身包裹保溫
8材料，也可以在整個(gè)氣阻管道外包裹保溫材料或套一個(gè)大的密閉的盒子，盒子和氣阻管道之間可以抽真空(保溫要求不高的話，不抽也可以)。氣阻管道和保溫措施一起構(gòu)成氣阻組件。可以用擋板式氣阻組件實(shí)現(xiàn)一定的除塵功能。圖13是一個(gè)這種組件管道的示意圖，圖中箭頭標(biāo)明風(fēng)向。擋板的下方是積塵盒，灰塵可以落在此處。擋板式氣阻組件管道也可以演變?yōu)楹蛷澢艿拦δ茴愃频墓艿溃?dāng)把擋板的一端及側(cè)面和內(nèi)壁相連時(shí)，圖14是一個(gè)多重?fù)醢鍢?gòu)成的管道，類似于彎曲管道。以后的作圖把這種管道和彎曲管道視作一樣，統(tǒng)統(tǒng)畫成這種擋板式的管道。在權(quán)利要求書中，彎曲管道也包括此種擋板式管道。5. 2氣阻紫外殺菌組件氣阻紫外殺菌組件是由反復(fù)彎曲的管道(透紫外光的材料做成，比如石英玻璃， 有機(jī)玻璃等)，紫外燈，和內(nèi)壁由紫外反射材料處理或做成的外封閉盒(不透明，如果放在室外則要求保溫)構(gòu)成。圖15顯示了這樣一個(gè)組件的兩個(gè)相互垂直的剖面的示意圖。圖15 的上半部是組件正面(迎光的方向)的剖面圖，下半部分是側(cè)面的剖面圖。圖15是一個(gè)使用圖14作管道框架的氣阻紫外殺菌組件。氣阻紫外殺菌組件也可以由圖13所示管道為框架，在上方安裝紫外燈，擋板和管道皆使用透明材料，再包裝和圖15類似的外封閉盒構(gòu)成。氣阻紫外殺菌組件沿風(fēng)向的后方可接氣阻吸附組件。5. 3氣阻陽(yáng)光殺菌組件氣阻陽(yáng)光殺菌組件由反復(fù)彎曲的管道和外部保溫封閉盒構(gòu)成。氣阻陽(yáng)光殺菌組件可以是集熱型的(冬天使用)，也可以是阻熱型的(夏季或南方使用)。集熱型彎曲管道至少向陽(yáng)面由透紫外光的透明材料(全光譜透明材料)做成，比如石英玻璃，有機(jī)玻璃等，彎曲管道可以全部由全光譜透明材料構(gòu)成，彎曲管道的背陽(yáng)面的內(nèi)側(cè)或外側(cè)或兩側(cè)由全光譜吸收的材料處理(比如涂黑)，或者彎曲管道的背陽(yáng)面直接由全光譜吸收的材料做成，然后和向陽(yáng)面的透明材料粘合，也可以在管道內(nèi)放置吸收材料處理過(guò)或由吸收材料做成的吸熱板。外封閉盒至少向陽(yáng)面由全光譜透明材料做成，外封閉盒可以全部由全光譜透明材料構(gòu)成，外封閉盒的背陽(yáng)面內(nèi)壁或由全光譜反射的材料(比如金屬材料)處理或做成，或由全光譜吸收的材料處理或做成，當(dāng)然，如果要求不高的話外封閉盒的背陽(yáng)面不做處理也是可以的。圖16. a顯示了這樣一個(gè)集熱型氣阻陽(yáng)光殺菌組件的示意圖。阻熱型彎曲管道全部由全光譜透明材料構(gòu)成，外封閉盒至少向陽(yáng)面由全光譜透明材料做成，外封閉盒可以全部由全光譜透明材料構(gòu)成，外封閉盒的背陽(yáng)面內(nèi)壁或由全光譜反射的材料(比如金屬材料)處理或做成，當(dāng)然，如果要求不高的話外封閉盒的背陽(yáng)面不做處理也是可以的。圖16. b顯示了這樣一個(gè)阻熱型氣阻陽(yáng)光殺菌組件的示意圖。兩用型(四季型)彎曲管道的中間插入一塊兩用板，板的一面被吸收材料處理或由吸收材料做成，板的另一面被反射材料處理或由反射材料做成(如果需要減少光污染的話，可以做成漫反射，即將表面粗糙化或皺折化，或一面粗糙的透明材料，在另一面粘或鍍反射材料，形成亮白材料)，冬季將吸收面朝向陽(yáng)光，夏季將反射面朝向陽(yáng)光。圖16. c顯示了這樣一個(gè)兩用型(四季型)氣阻陽(yáng)光殺菌組件的示意圖。亮白材料可以在毛玻璃一面貼鍍粘反光材料，光照射另一面，將形成反射能量更為充足的漫反射，專利人將這種反射材料與透射材料的組合稱為亮白材料。亮白材料理論上是光照在有毛面的透明材料上，在透明材料后面有高反射率材料。所以，透射材料可以是毛玻璃，也可以是其它磨毛的透明晶體或玻璃或軟質(zhì)透明材料(如透明塑料)，也可以是透明材料纖維的織物或粘合物(可以是熱粘合，膠粘合，熱壓粘合或其它粘合方式，膠必須是透明材料)，也可以是透明材料微粒的粘合物。亮彩材料和亮白材料類似，但是其透明是局部光譜透明，其反射是局部光譜反射。比如可以使用添加了吸收雜質(zhì)的透明材料，使用加分布布拉格反射膜(DBR)的反射材料等等?？梢愿鶕?jù)植物需要的光，在植物箱中選擇應(yīng)用適合光譜的亮彩材料。在阻熱型或兩用型陽(yáng)光殺菌組件中，可以根據(jù)環(huán)境對(duì)光譜的需求，選擇適合光譜的亮彩材料。氣阻陽(yáng)光殺菌組件沿風(fēng)向的后方可按氣阻吸附組件。5. 4氣阻吸附組件在管道內(nèi)鋪吸附材科(如活性炭，竹炭等)即可形成氣阻吸附組件。為了裝卸方便，可以使用一些框架來(lái)輔助鋪設(shè)。通過(guò)鋪設(shè)吸附材料，形成狹窄管道，或管道內(nèi)壁粗糙化， 或只有吸附材料間的孔隙可通氣，從而形成氣阻區(qū)。本發(fā)明對(duì)植物的擺放布局有兩點(diǎn)特色1.高低光植物的分上下層擺放。結(jié)合植物箱的特點(diǎn)，在植物箱的上層擺放高光或中高光植物作為吸收二氧化碳放出氧氣的主要植物，在植物箱的下層擺放低光植物，特別是對(duì)有害氣體有吸收的一些低光植物，如綠蘿等，以充分利用陽(yáng)光。2.在溫度適應(yīng)性上，使用多種植物多個(gè)最宜溫度峰值，在溫度變化情況下，來(lái)控制光合作用效率保持平穩(wěn)。單一植物往往只有在某一溫度下，其光合作用效率達(dá)到峰值。但是，如果封閉環(huán)境中的溫度在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能保持穩(wěn)定，而是在一個(gè)大的范圍內(nèi)波動(dòng)的話，那么空氣中二氧化碳的濃度將無(wú)法保證一定在適宜的程度。而多種植物的同時(shí)使用，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)闹参?，可以在溫度變化時(shí)，讓某一種植物總處于最佳光合作用狀態(tài)，從而保證空氣的質(zhì)量在一個(gè)大的溫度區(qū)間波動(dòng)時(shí)，保持穩(wěn)定。

圖1是外置式循環(huán)的框架結(jié)構(gòu)圖。 圖2是內(nèi)置式循環(huán)的框架結(jié)構(gòu)圖。
圖3是一個(gè)立方體式的外置式陽(yáng)光型植物箱剖面示意圖。 圖4是一個(gè)改進(jìn)型的外置式陽(yáng)光型植物箱剖面示意圖。 圖5是一個(gè)立方體式的外置式燈光型植物箱剖面示意圖。 圖6是一個(gè)改進(jìn)型的外置式燈光型植物箱剖面示意圖。 圖7是一個(gè)立方體式的外置式全天候植物箱剖面示意圖。 圖8是改進(jìn)雙層結(jié)構(gòu)種植盆剖面示意圖。 圖9是改進(jìn)普通種植器材剖面示意圖。 圖10是一個(gè)風(fēng)扇門的示意圖。 圖11是壓力平衡管與增壓管的示意圖。 圖12是六種純粹氣阻管道的示意圖。圖13是擋板式氣阻除塵管道的示意圖。
圖14是一個(gè)類似于多重彎曲管道的由多重?fù)醢鍢?gòu)成的管道示意圖。 圖15是氣阻紫外殺菌組件在兩個(gè)相互垂直方向上的剖面示意圖。 圖16是三種氣阻陽(yáng)光殺菌組件(集熱型，阻熱型，兩用型)的示意圖。1.居室2.植物箱3.氣阻區(qū)4.進(jìn)氣與排氣的通氣管道(室外使用保溫管道)5.排氣風(fēng)扇6.壓力平衡管7.聯(lián)通風(fēng)扇8.多層的保溫的透明材料膜或板9.承重的透明材料板10.進(jìn)風(fēng)口11.排風(fēng)口12.燈13.北立面14.電機(jī)和卷筒15.里面有反光處理的卷簾16.桿17.水瓶蓋或塞18.水瓶19.植物箱壁或其他固定物20.進(jìn)水管道21.種植箱22. 土壤23.有大量空隙的擋板24.澆水后的水面25.可以標(biāo)記水面的彎曲小管道26.帶孔隙的管道27.風(fēng)扇28.門29.風(fēng)扇框30.風(fēng)扇31.轉(zhuǎn)軸32.通氣孔或縫33.增壓風(fēng)扇34.氣閥35.保溫管道
36.擋板37.積塵盒38.和管道的一端及側(cè)面相連的擋板39.內(nèi)壁由紫外反射材料處理或做成的外封閉盒40.紫外燈41.管道(反復(fù)彎曲的管道或擋板式管道)42.透明材料做成的管道(反復(fù)彎曲的管道或擋板式管道)43.透明材料做成的外封閉盒44.吸收材料或吸收處理的面45.反射材料或反射處理的面46.不透明的保溫的多層膜或板
具體實(shí)施例方式本專利雖然可選用組件較多，但組件本身較簡(jiǎn)單，實(shí)際工作時(shí)，只根據(jù)條件需要某些固定組件進(jìn)行組合。整體實(shí)施比較簡(jiǎn)單，并無(wú)制作和實(shí)施上的困難。具體實(shí)施與工作的例子如下在一個(gè)內(nèi)置式循環(huán)中，采用內(nèi)置式燈光型植物箱，植物箱上層擺放韭菜和小白菜， 下層放置綠蘿，使用紅色節(jié)能燈26W3到4盞，藍(lán)色節(jié)能燈^Wl盞。排氣風(fēng)扇2. 4W4個(gè)，連通風(fēng)扇IOW左右一個(gè)。在一個(gè)實(shí)際的控制二氧化碳濃度的驗(yàn)證試驗(yàn)中，未放置綠蘿的情況下，該系統(tǒng)在一個(gè)65m2的關(guān)閉門窗的房屋內(nèi)，在25°C至17°C的空氣溫度條件下，可以支持一個(gè)70公斤的成年人10小時(shí)的睡眠(二氧化碳濃度不超標(biāo))。在20°C的冬季供暖溫度下，可支持一個(gè) 70公斤的成年人輕微的體育活動(dòng)(如做操)。
權(quán)利要求
1.封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，包括封閉的人居空間(工作，交通或生活所在的建筑物，洞穴，載體)或產(chǎn)生二氧化碳的其它封閉空間(以下類似，可將人視為二氧化碳和其他有害氣體的產(chǎn)生源，居室作為有二氧化碳產(chǎn)生源的空間)和植物箱，其特征在于將幾種植物集中放置在一個(gè)或幾個(gè)相對(duì)封閉的植物箱中，通過(guò)一個(gè)或數(shù)個(gè)管道與另一個(gè)或幾個(gè)人居的封閉空間或產(chǎn)生二氧化碳(比如燃燒)的其它封閉空間，如建筑物相聯(lián)通，并通過(guò)數(shù)個(gè)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)植物箱內(nèi)空氣與人居空間或其它空間中的空氣的循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，其特征在于將植物箱置于封閉的人居空間外時(shí)，植物箱可以使用封閉保溫設(shè)計(jì)，并通過(guò)兩根保溫管道與人居室內(nèi)相聯(lián)通， 排氣風(fēng)扇置于排氣管道的任一位置(風(fēng)向選擇由植物箱到室內(nèi))，排氣管道在室內(nèi)可延伸至人處(工作，居臥)位置，在人居空間外部(包括深入人居空間的管道部分)氣體通道適當(dāng)位置(只要設(shè)在排氣風(fēng)扇前即可，一般設(shè)在進(jìn)氣管道)聯(lián)通氣阻區(qū)，在氣阻區(qū)放置適當(dāng)氣阻組件，在進(jìn)氣管道靠近植物箱一側(cè)，可選用功率小于排氣扇功率的進(jìn)氣風(fēng)扇(風(fēng)向選擇同排氣風(fēng)扇)，也可不選用，在氣阻區(qū)沿氣體流向，至第一個(gè)風(fēng)扇之間則形成負(fù)壓區(qū)，可在負(fù)壓區(qū)選用壓力平衡管組件；將植物箱置于居室內(nèi)時(shí)，植物箱使用封閉設(shè)計(jì)，植物箱一側(cè)開(kāi)多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的縫或小孔，作為有阻尼的進(jìn)氣孔，植物箱另一側(cè)有排氣風(fēng)扇(風(fēng)向由植物箱到居室)，在有阻尼的進(jìn)氣孔一側(cè)，也可根據(jù)使用進(jìn)氣管道接氣阻區(qū)的方案，在氣阻區(qū)放置適當(dāng)?shù)臍庾杞M件，可在居室內(nèi)安裝連通風(fēng)扇，連通風(fēng)扇安裝在沒(méi)有植物箱的居室和有植物箱的居室之間，起到連通各居室氣體循環(huán)的作用，可安裝壓力平衡組件，壓力平衡組件可在窗口或居室外墻打孔安裝。
3.亮白材料和亮彩材料亮白材料，包括高透明材料和高反射率材料，亮彩材料，包括對(duì)除某些色彩外高透明材料和高反射率材料，或高透明材料和對(duì)某些色彩高反射率材料， 或除某些色彩外高透明材料和對(duì)某些色彩高反射率材料，其特征在于在有毛面的透明 (全光譜透明或局部光譜透明)材料或內(nèi)部有大量小空隙或小顆粒的透明材料一面貼粘鍍有高反射率(全光譜反射或局部光譜反射)材料，當(dāng)光照在這種材料上，呈現(xiàn)反射強(qiáng)度較高的漫反射；透明材料可以是毛玻璃，也可以是其它磨毛的透明晶體或玻璃，也可以是透明材料纖維織物或粘合物(可以是熱粘合，膠粘合，熱壓粘合或其它粘合方式，膠必須是透明材料)，也可以是透明材料微粒的粘合物。
4.如權(quán)利要求1，2所述封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，使用植物箱，其特征在于當(dāng)植物箱用于室外時(shí)，為了充分密封和保溫，植物箱可以使用雙層或多層透明材料膜，帶或板； 當(dāng)植物箱用于白天陽(yáng)光下時(shí)，該植物箱的頂面，向陽(yáng)(南)的立面以及與之相鄰的兩個(gè)側(cè)面使用透明材料膜，帶或板，如玻璃或有機(jī)玻璃；箱內(nèi)可以(也可不要)由一個(gè)可承重的透明材料板分為兩層；排氣口和進(jìn)氣口可以位于同一側(cè)面的上下位置，被分隔板分開(kāi)，分隔板與該側(cè)面及相鄰的兩個(gè)側(cè)面緊密接觸，而與對(duì)面的側(cè)立面之間留有一定間隙，氣體通過(guò)進(jìn)氣口到此間隙流向排氣口 ；當(dāng)用于夜晚時(shí)，頂面或側(cè)面可以安有燈，這種燈光型植物箱除底面夕卜，皆必須使用不透光或透光性很差的材料或用不透光材料處理，底面也可進(jìn)行同樣處理； 如果需要在白天和夜晚都可工作，則燈可以安裝在背陽(yáng)側(cè)(北側(cè))立面內(nèi)側(cè)(箱內(nèi))，或靠近背陽(yáng)面的頂部(以不擋植物陽(yáng)光為考慮)，其它側(cè)立面和頂面透明，安裝有可拆卸的不透明的蓋膜或蓋板，膜或板的內(nèi)側(cè)貼鍍刷反光材料，可以將頂面和南側(cè)面的蓋膜連起來(lái)，將頂面和南側(cè)面也設(shè)計(jì)為有一定弧度或傾角連接的形狀，在頂端用桿和電機(jī)將其自動(dòng)卷起或放下，蓋膜的內(nèi)側(cè)貼鍍刷反光材料；植物箱底面和背陽(yáng)(北)立面或植物箱的所有面的內(nèi)側(cè)可鍍反光膜或貼反光膜或貼鍍刷其他反光材料如權(quán)利要求3所述的亮白/亮彩材料，箱內(nèi)除透光材料和植物外，其他物體的外表面皆可貼鍍刷反光材料，包括土壤；在底面和側(cè)面的下部適宜位置內(nèi)側(cè)也可改用吸光材料處理(比如涂黑)，箱內(nèi)除透光材料和植物外，其他物體的外表面用吸光材料處理(比如涂黑)，土壤使用普通膜或黑色膜覆蓋；出于采光和防雨的考慮，頂面和側(cè)面可以設(shè)計(jì)為有一定傾斜或弧度，其連接處可以是一定弧度或傾角連接的形狀；植物箱可以不保溫；以上反光材料或反光處理皆可使用如權(quán)利要求3所述的亮白/ 亮彩材料。
5.一種改進(jìn)的種植盆，其特征在于可以選用雙層結(jié)構(gòu)的花盆，用一根進(jìn)水導(dǎo)管穿過(guò)土壤插入下層，作為澆水的管道，在下層側(cè)面的開(kāi)口處連接一根向上彎曲的導(dǎo)管，導(dǎo)管上可以有刻度，導(dǎo)管也可在開(kāi)口處連接風(fēng)扇，以給植物根部供氧，進(jìn)水管道則可以連接到一個(gè)大的水瓶，水瓶上方可以由蓋或塞密封，水瓶可以固定到植物箱壁上；也可以選用普通花盆或任意的盆式種植器材，使用一根帶孔的管道連接進(jìn)水管道和下部出側(cè)壁的彎曲小管道；這些器件露出土壤外的部分都必須要么使用透明材料，要么做反光處理；如權(quán)利要求1，2所述封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，植物箱內(nèi)植物可種植于上述種植器材中。
6.一個(gè)風(fēng)扇門器件，其特征在于將風(fēng)扇裝在門上的風(fēng)扇框內(nèi)，風(fēng)扇框中間上下有轉(zhuǎn)軸，風(fēng)扇可以轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以實(shí)現(xiàn)或者向門內(nèi)，或者向門外的送風(fēng)，門如果密閉效果好的話， 可在門上適當(dāng)位置，打換氣孔或縫。
7.如權(quán)利要求1，2所述封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，放置連通風(fēng)扇于房屋中兩個(gè)居室之間，其特征在于包括一臺(tái)風(fēng)扇和一到兩根管道(或左，或右，或兩端皆有)，管道的一端可以直接連接到植物箱的排氣風(fēng)扇，另一端可連接到人經(jīng)常所處位置；也可根據(jù)權(quán)利要求7，使用風(fēng)扇門。
8.如權(quán)利要求1，2所述封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，使用壓力平衡管，其特征在于 基本形態(tài)是一根細(xì)長(zhǎng)的保溫管道，內(nèi)端可以接一個(gè)氣閥或簡(jiǎn)單的蓋子；也可在管道的一端加增壓風(fēng)扇，另一端可接氣閥。
9.如權(quán)利要求1，2所述封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，使用氣阻組件，其特征在于純粹氣阻管道可以通過(guò)波紋管道，狹窄管道，管道內(nèi)壁粗糙化，彎曲管道，管道內(nèi)設(shè)擋板，管道內(nèi)設(shè)孔隙阻擋材料，等方案實(shí)現(xiàn)；當(dāng)需要保溫時(shí)，比如處于室外時(shí)，在整個(gè)氣阻管道外包裹保溫材料或套一個(gè)大的密閉的盒子；可使用擋板式氣阻管道除塵，在擋板的下方放積塵盒， 讓灰塵落在此處；可以用氣阻組件殺菌，只要在氣阻管道外安裝紫外燈，擋板和管道皆使用紫外透明材料，再包裝以內(nèi)壁由紫外反射材料處理或做成的外封閉盒(不透明，如果放在室外則要求保溫)；可以用氣阻組件放在有陽(yáng)光處集熱殺菌，只要彎曲管道或擋板式管道至少向陽(yáng)面由全光譜透明材料做成(也可以全部由全光譜透明材料構(gòu)成)，背陽(yáng)面的內(nèi)側(cè)或外側(cè)或兩側(cè)由全光譜吸收的材料處理或做成，可以在管道內(nèi)放置吸收材料處理過(guò)或由吸收材料做成的吸熱板，外封閉盒至少向陽(yáng)面由全光譜透明材料做成(也可以全部由全光譜透明材料構(gòu)成)；可以用氣阻組件放在有陽(yáng)光處阻熱殺菌，只要彎曲管道或擋板式管道全部由全光譜透明材料構(gòu)成，外封閉盒至少向陽(yáng)面由全光譜透明材料做成(也可以全部由全光譜透明材料構(gòu)成)，外封閉盒的背陽(yáng)面內(nèi)壁可以由全光譜反射的材料處理或做成；可以用氣阻組件放在有陽(yáng)光處根據(jù)季節(jié)或者集熱殺菌或者阻熱殺菌，只要彎曲管道或擋板式管道的中間插入一塊兩用板，板的一面被吸收材料處理或由吸收材料做成，板的另一面被反光材料處理或由反光材料做成；可以用氣阻組件吸附有害氣體或灰塵，只要在管道內(nèi)鋪吸附材料即可形成氣阻吸附組件，可以使用一些框架來(lái)輔助鋪設(shè)，通過(guò)鋪設(shè)吸附材料，形成狹窄管道，或管道內(nèi)壁粗糙化，或只有吸附材料間的孔隙可通氣，從而形成氣阻區(qū)；可在氣阻殺菌或除塵組件后，加氣阻吸附組件；以上反光材料或反光處理皆可使用如權(quán)利要求3 所述的亮白/亮彩材料。
10.如權(quán)利要求1，2所述封閉環(huán)境種植和氣體凈化技術(shù)，在植物箱中擺放植物，其特征在于可以在植物箱的上層擺放高光或中高光植物作為吸收二氧化碳放出氧氣的主要植物，在植物箱的下層擺放低光植物，特別是對(duì)有害氣體有吸收的一些低光植物，以充分利用光線；可以使用多種植物多個(gè)最宜溫度峰值，在溫度變化情況下，來(lái)控制光合作用效率保持平穩(wěn)。
全文摘要
本發(fā)明是小型生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，氣體在一個(gè)植物箱和封閉的人居活動(dòng)空間中流動(dòng)，植物箱中的植物通過(guò)光合作用吸收二氧化碳，產(chǎn)生氧氣，為可以居室中的人提供清潔的空氣和食物，而人的生存與活動(dòng)則為植物提供更為適宜的光合作用條件，如適宜的二氧化碳濃度和適宜的溫度，從而提高植物的光合作用效率，使得兩者相得益彰。本發(fā)明使用基本生態(tài)循環(huán)原理和較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可廣泛用于家庭環(huán)境空氣凈化，家庭植物種植，保溫環(huán)境(冬季保暖，夏季空調(diào))空氣凈化與反季節(jié)植物種植，相對(duì)封閉環(huán)境中的氣體凈化，如地鐵。此外，在特殊條件下(如強(qiáng)沙塵，煙霧，甚至核污染環(huán)境，空氣傳播的化學(xué)污染和生物污染環(huán)境)的封閉環(huán)境中的氣體凈化與蔬菜甚至糧食供給，也是它的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)B01D53/84GK102512946SQ201110373040
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者程澎 申請(qǐng)人:程澎