温室的温控模块及温控方法

温室的温控模块及温控方法
【专利摘要】本发明公开了一种温室的温控模块及温控方法。温室的温控模块包括气流进口及至少一钝体。气流进口设置于温室中，以提供气流。钝体设置于气流进口的相对位置，以使气流流至钝体而形成气体回流区域。气体回流区域可涵盖作物的生长空间，并提供一个可微调气候条件的隔离环境。
【专利说明】温室的温控模块及温控方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种温室的温控模块及温控方法，特别是有关于一种智能节能型的温室用局部空调装置及其微气候温控方法。
【背景技术】
[0002]台湾地区的高温期长达八个月以上，就算温室内温度可降至与室外气温相同，其温度仍然偏高。目前常见的降温方法有风机湿帘(水墙)法(Fan and Pad)、风机水雾法(Fan and Mist)及风机微雾法(Fan and Fog)等，以上方法皆是搅动整体温室空气使作物生长空间达到合适种植作物的温度。
[0003]实际上，只需将栽培作物的作物生长空间调整到适当的温度即可，并不需要对温室进行全室温控。然而，现有技术是对温室进行全室温控，因此容易造成能源的浪费。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种温室的温控模块，其可进行局部温控。
[0005]本发明的目的是提供一种温室的温控方法，其可节省能源的消耗。
[0006]本发明提出一种温室的温控模块，包括气流进口及至少一钝体。气流进口设置于温室中，以提供气流。钝体设置于气流进口的相对位置，以使气流流至钝体而形成气体回流区域。
[0007]在本发明的一实施例中，该相对位置是指改变与引导该气流流向的至少一位置。
[0008]在本发明的一实施例中，该钝体包括一盘床。
[0009]在本发明的一实施例中，还包括气体管道，以引导该气流流至该盘床底部，并沿着该盘床两侧从该气流进口流出。
[0010]在本发明的一实施例中，还包括升降温装置，装设于该盘床上。
[0011]在本发明的一实施例中，该钝体的形体是方形体、矩形体、三角体、圆盘体、锥体或以上组合的其中之一。
[0012]在本发明的一实施例中，还包括气体出口，设置于该气体回流区附近。
[0013]本发明亦提出一种温室的温控方法，包括下列步骤。提供上述的温室的温控模块。设定适合作物植栽的预定温度范围。侦测室内温度。接下来，判断室内温度是否达到预定温度范围内。当未达到预定温度范围内时，启动温控模块。若已达到预定温度范围内时，则停止温控模块。
[0014]在本发明的一实施例中，在启动该温控模块的步骤之后，还包括再次进行侦测该室内温度的步骤，以及判断该室内温度是否达到该预定温度范围内的步骤。
[0015]在本发明的一实施例中，在停止该温控模块的步骤之后，还包括再次进行侦测该室内温度的步骤，以及判断该室内温度是否达到该预定温度范围内的步骤。
[0016]基于上述可知，由于本发明所提出的温室的温控模块可通过钝体改变气流的流向，使气流形成笼罩作物植栽部的气体回流区域，所以可对作物植栽部进行局部温控，而将作物植栽部的温度控制在较佳的温度环境。
[0017]此外，由于本发明所提出的温室的温控方法可在温室内对作物植栽部进行局部温控，而非对温室进行全室温控，因此具有可节约能源的效果。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1所绘示为本发明的第一实施例的温室装置的示意图。
[0019]图2所绘示为本发明的第一实施例的温控模块的尺寸设计示意图。
[0020]图3A至图3D分别绘示使用本发明的第一施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1800秒与3600秒时的温度分布图。
[0021]图4所绘示为本发明的第二实施例的温室装置的示意图。
[0022]图5所绘示为本发明的第二实施例的温控模块的尺寸设计示意图。[0023]图6A至图6D分别绘示使用本发明的第二实施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1200秒与3600秒时的温度分布图。
[0024]图7所绘示为本发明的第三实施例的温室装置的示意图。
[0025]图8所绘示为本发明的第三实施例的温控模块的尺寸设计示意图。
[0026]图9A至图9D分别绘示使用本发明的第三实施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1800秒与3600秒时的温度分布图。
[0027]图10所绘示为本发明的第四实施例的温室装置的示意图。
[0028]图11所绘示为本发明的第四实施例的温控模块的尺寸设计示意图。
[0029]图12A至图12D分别绘示使用本发明的第四实施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1800秒与3600秒时的温度分布图。
[0030]图13所绘示为本发明的第五实施例的温室的温控方式的流程图。
[0031]其中，附图标记:
[0032]10:作物20:气流
[0033]100、200、300、400:温室装置102:温室
[0034]104:作物植栽部106、206、306、406:温控模块
[0035]108:作物生长空间110:非作物生长空间
[0036]112:含有植栽土壤或培养液的容器 114、214、314、414:气流进口
[0037]116、216、316、416:钝体
[0038]118、218、318、418:气体回流区域
[0039]120、320、420:气体出口122:温度感测器模块
[0040]124:通风装置126:遮阴装置
[0041]128:室内温度感测器129:气窗
[0042]130:室外温度感测器432:气体管道
[0043]434:升降温装置
[0044]S100、S102、S104、S106、S108、S110、S112、S114、S116、S118、S120、S122、S124、S126、S128、S130:步骤
【具体实施方式】[0045]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
[0046]本发明所提出的一种温室的温控模块是通过钝体以改变气流的流向，使气流形成笼罩作物植栽部的气体回流区域。上述气体回流区域近似隔绝的独立气室，进而可对温室进行局部温控，而将作物植栽部维持在预定温度范围内，甚至可将作物植栽部所处的作物生长空间维持在预定温度范围内，而不必对温室进行全室温控，所以可减少空调能源的消耗。此外，更可设置气流出口，以进一步地控制气体回流区域中气流的稳定性。
[0047]接着，以下列实施例来说明本发明所提出的几种温室装置的各种实施态样。
[0048]图1所绘示为本发明的第一实施例的温室装置的示意图。图2所绘示为本发明的第一实施例的温控模块的尺寸设计示意图。图3A至图3D分别绘示使用本发明的第一实施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1800秒与3600秒时的温度分布图。
[0049]请参照图1，温室装置100包括温室102、作物植栽部104及温控模块106。温室装置100包括作物生长空间108与非作物生长空间110。其中，作物生长空间108为温室102中用以栽培作物10的区域，亦即需要进行温控的区域。非作物生长空间110为温室102中非用以栽培作物10的区域。
[0050]作物植栽部104设置于温室100的作物生长空间108中。其中，作物植栽部104例如是含有植栽土壤或培养液的容器112。在此实施例中，虽然作物植栽部104是以三个含有植栽土壤或培养液的容器112作为一个单元为例进行说明，但只要作物植栽部104具有至少一个含有植栽土壤或培养液的容器112即属于本发明所保护的范围，本领域一般技术人员可依据作物10的种类或是温室装置100的设计需求进行调整。
[0051]温控模块106包括气流进口 114及钝体(bluff body) 116。气流进口 114设置于温室102中，以提供气流20。气流20的流量例如是0.75m3/s至12.5m3/s。在此实施例中，气流进口 114例如是设置作物植栽部104上方。气流进口 114所提供的气流例如是通过空调系统抽取外气且对气体温度进行调整后的气体。
[0052]钝体116设置于气流进口 114的相对位置，以使气流20至钝体116而形成气体回流区域118，其中此相对位置例如是指改变与引导气流20的流向的至少一位置。在本实施例中，钝体116例如是设置于温室102中且相对于气流进口 114，用意在于引导气流20的流向，避免流向作物植栽部104以外的区域，使气流20能形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域118，借此保冷或保暖该区域118。在此实施例中，钝体116例如以单一件方式位于作物植栽部104上方且设置于气流进口 114与作物植栽部104之间，使得气流20绕过钝体116而形成气体回流区域118。钝体116的数量可为多数而分配于作物植栽部104的四周，其形体例如是方形体、矩形体、三角体、圆盘体、锥体等或以上组合的其中之一，均可依实际条件而设计之。由于气流20是具有特定温度(例如低温)的气体，且气流20形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域118，因此通过气体回流区域118中的气流20可将作物生长空间108的温度调整至适合作物10生长的温度，至于非作物生长空间110的温度则例如是与室外温度相近即可。
[0053]此外，温控模块106更包括气体出口 120，设置于气体回流区118附近，可使得流经的气流20被吸入气体出口以进行循环再利用、减少作物植栽部104以下的空间对空调能源的消耗、且可进一步地控制气体回流区域118中的气流20的稳定性。在此实施例中，气体出口 120是以位于作物植栽部104下方为例进行说明。另外，根据季节不同造成的外气温度，可调整适宜的风量与风速，以节省空调系统的能源消耗。
[0054]接着，利用图2举例说明温控模块106各部的尺寸，但并不以此为限。请参照图2，钝体116的宽度与钝体116的高度比例范围可约为10:1至1:1，作物植栽部104的宽度约为0.4米，气体进口 114的宽度约为0.1米，气体出口 120的宽度约为0.1米，含有植栽土壤或培养液的容器112的高度约为0.15米，气体进口 114与钝体116的距离约为0.3米，气体进口 114与气体出口 120的距离为约1.5米，气体出口 120与作物植栽部104顶部的距离约为1.05米，气体出口 120与作物植栽部104底部的距离为0.75米，且钝体116的形体为三角体或其他，数量也可多数，以上尺寸与数量仅作为参考，实际施作时还须考虑作物种类、温室场地等其他因素而定。此外，图2中的连续箭头表示气流20的流动方向，借此可看出气体回流区域118的形成方式，其中气体进口 114、钝体116与气体出口 120的相对位置可另为调整，例如上下或左右调换等。
[0055]请继续参照图1，温室装置100更可包括温度感测器模块122、通风装置124与遮阴装置126中的至少一者。温度感测器模块122包括室内温度感测器128与室外温度感测器130。室内温度感测器128分别可用以侦测作物生长空间108及/或非作物生长空间110的室内温度。此外，室内温度感测器128更可用以侦测作物生长空间108中各作物植栽部104中的室内温度。室外温度感测器130可用以侦测温室外的温度。
[0056]通风装置124装设于温室102中，可使得温室内的气体进行循环。此外，通风装置124更可使得温室102内与温室102外的气体通过气窗129进行交换。通风装置124例如是风扇循环系统。
[0057]遮阴装置126装设于温室102上，可用来遮蔽阳光，以控制温室102的室内照度，亦有助于进行温室102的温控。遮阴装置126例如是遮阴网或遮阴板。
[0058]以下，通过图3A至图3D来说明本发明的第一实施例的温室装置的区域温控效果。在此实验例中的作物10举例为草莓，而适合草莓生长的温度范围约在18°C至24°C之间。
[0059]请同时参照图3A至图3D，当温控时间从300秒、600秒、1800秒增加至3600秒时，可以清楚地看出探针温度所指的是含有植栽土壤的容器112上方作物的空气温度，探针温度随着温控时间的增加而持续降低至适合草莓生长的温度，作物生长空间108及非作物生长空间110其整体平均温度虽然随着温控时间加长也随之降低温度，但总体来说适合植物生长的温度还是集中于作物生长空间108。
[0060]基于上述可知，上述实施例所提出的一种温室装置100是通过钝体116改变与引导气流20的流向，使气流20形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域118。由于气体回流区域118近似隔绝的独立气室，所以通过气体回流区域118中的气流20可对温室102进行局部温控，而将作物植栽部104维持在预定温度范围内，甚至可将作物植栽部104所处的作物生长空间108维持在预定温度范围内，而非对温室102进行全室温控，所以除了可有效地进行温控之外，更可减少空调能源的消耗。
[0061]图4所绘示为本发明的第二实施例的温室装置的示意图。图5所绘示为本发明的第二实施例的温控模块的尺寸设计示意图。图6A至图6D分别绘示使用本发明的第二实施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1800秒与3600秒时的温度分布图。
[0062] 请同时参照图1及图4，第二实施例与第一实施例的差异在于:在第二实施例的温室装置200中，温控模块206的气流进口 214及钝体216的设置方式与第一实施例的气流进口 114及钝体116的设置方式不同。详言之，气流进口 214例如是设置于钝体216与作物植栽部104之间，使得气流20经钝体216反射而形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域218。在此实施例中，气流进口 214例如是设置于作物植栽部104顶部的含有植栽土壤或培养液的容器112中。此外，第二实施例与第一实施例相似的构件使用相同标号表示，且具有相似的结构、设置方式与功效，故于此不再赘述。
[0063]接着，利用图5举例说明温控模块206的尺寸设计，但并不以此为限。请参照图5，钝体216的宽高比(宽度/高度)范围约为2~20，作物植栽部104的宽度约为0.68米，气体进口 214的宽度约为0.08米，气体出口 120的宽度约为0.08米，含有植栽土壤或培养液的容器112的高度为0.2~1.0米，气体进口 214与钝体216的距离约为0.4米，气体进口 214与气体出口 120的距离约为0.1~2.0米，气体出口 120与作物植栽部104顶部的距离约为0.2~2.0米，气体出口 120与作物植栽部104底部的距离约为0.75米，且钝体216的形体为矩形体或其他，以上尺寸、数量与形体仅为举例说明，不以此为限。此外，图5中的连续箭头表示气流20的流动方向,借此可看出气体回流区域218的形成方式。
[0064]请同时参照图6A至图6D，当温控时间从300秒、600秒、1200秒增加至3600秒时，可以清楚地看出探针温度所指的是含有植栽土壤的容器112上方作物的空气温度，探针温度随着温控时间的增加而持续降低至适合草莓生长的温度，作物生长空间108及非作物生长空间110其整体平均温度虽然随着温控时间加长也随的降低温度，但总体来说适合植物生长的温度还是集中于作物生长空间108。
[0065]同样地，上述实施例所提出的一种温室装置200是通过钝体216改变与引导气流20的流向，使气流20形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域218。通过气体回流区域218中的气流20可对温室102进行局部温控，而将作物植栽部104维持在预定温度范围内，甚至可将作物植栽部104所处的作物生长空间108维持在预定温度范围内，而非对温室102进行全室温控，所以除了可有效地进行温控之外，更可减少空调能源的消耗。
[0066]图7所绘示为本发明的第三实施例的温室装置的示意图。图8所绘示为本发明的第三实施例的温控模块的尺寸设计示意图。图9A至图9D分别绘示使用本发明的第三实施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1800秒与3600秒时的温度分布图。
[0067]请同时参照图1及图7，第三实施例与第一实施例的差异在于:在第三实施例的温室装置300中，温控模块306的气流进口 314与钝体316设置于作物植栽部104的下方，而气体出口 320设置于作物植栽部104上方，使得气流20绕过钝体316而形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域318。此外，第三实施例与第一实施例相似的构件使用相同标号表示，且具有相似的结构、设置方式与功效，故于此不再赘述。
[0068]接着，利用图8举例说明温控模块306的尺寸设计，但并不以此为限。请参照图8，钝体316的宽度约为0.4米，钝体316的高度约为0.23米，作物植栽部104的宽度约为
0.68米，气体进口 314的宽度约为0.1米，气体出口 320的宽度约为0.2~2.0米，含有植栽土壤或培养液的容器112的高度约为0.2~2.0米，气体进口 314与钝体316的距离约为0.2~2.0米，气体进口 314与气体 出口 320的距离约为1.5米，气体进口 314与作物植栽部104顶部的距离约为1.33米，气体出口 320与作物植栽部104底部的距离约为0.2~
2.0米，且钝体316的形体为三角体或其他，以上尺寸、数量与形体仅为举例说明，不以此为限。此外，图8中的连续箭头表示气流20的流动方向，借此可看出气体回流区域318的形成方式。
[0069]请同时参照图9A至图9D，当温控时间从300秒、600秒、1800秒增加至3600秒时，
可以清楚地看出探针温度所指的是含有植栽土壤的容器112上方作物的空气温度，探针温度随着温控时间的增加而持续降低至适合草莓生长的温度，作物生长空间108及非作物生长空间110其整体平均温度虽然随着温控时间加长也随之降低温度，但总体来说适合植物生长的温度还是集中于作物生长空间108。
[0070]同样地，上述实施例所提出的一种温室装置300是通过钝体316改变与引导气流20的流向，使气流20形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域318。通过气体回流区域318中的气流20可对温室102进行局部温控，而将作物植栽部104维持在预定温度范围内，甚至可将作物植栽部104所处的作物生长空间108维持在预定温度范围内，而非对温室102进行全室温控，所以除了可有效地进行温控之外，更可减少空调能源的消耗。
[0071]图10所绘示为本发明的第四实施例的温室装置的示意图。图11所绘示为本发明的第四实施例的温控模块的尺寸设计示意图。图12A至图12D分别绘示使用本发明的第四实施例的温室装置在温控时间为300秒、600秒、1800秒与3600秒时的温度分布图。
[0072]请同时参照图7及图10，第四实施例与第三实施例的差异在于:在第三实施例的温室装置400中，温控模块406的钝体416可用以承载作物植栽部104的盘床，亦或可直接作为盘床使用，且温控模块406更包括气体管道432。气体管道432具有位于作物植栽部104两侧的气流进口 414，且引导气流20流至钝体416底部，并沿着钝体416两侧从气流进口 414流出，使得气流20绕过钝体416而形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域418。气体管道432的宽度与钝体416的宽度的比例如约为1:1至1:10。温控模块406的气流出口 420例如是设置于钝体416·的上表面。在此实施例中，依照本发明的一实施例所述，在上述温室装置中，温控模块更可包括升降温装置434，装设于钝体416上，以维持作物10的根温恒定，并可顺便加热或冷却流经钝体416气流20的温度，以微调笼罩作物植栽部104的温度区间。此外，第四实施例与第三实施例相似的构件使用相同标号表示，且具有相似的结构、设置方式与功效，故于此不再赘述。
[0073]接着，利用图11举例说明温控模块406的尺寸设计，但并不以此为限。请参照图11，钝体416的宽高比(宽度/高度)约为2~20，作物植栽部104的宽度约为0.2~4.0米，气体进口 414的宽度约为0.2~4.0米，气体出口 420的宽度约为0.2~4.0米，含有植栽土壤或培养液的容器112的高度约为0.2~4.0米，气体管道432中央垂直部份的长度约为0.75米，气体管道432水平部份的长度约为0.6米，气体管道432两侧水平部份的长度分别约为0.27米，气体管道432两侧垂直部份的长度分别约为0.2米，且钝体316的形体为矩形体或其他，以上尺寸、比例、数量与形体仅作为举例说明，不以此为限。此外，图11中的连续箭头表示气流20的流动方向，借此可看出气体回流区域418的形成方式。
[0074]请同时参照图12A至图12D，当温控时间从300秒、600秒、1800秒增加至3600秒时，可以清楚地看出探针温度所指的是含有植栽土壤的容器112上方作物的空气温度，探针温度随着温控时间的增加而持续降低至适合草莓生长的温度，作物生长空间108及非作物生长空间110其整体平均温度虽然随着温控时间加长也随的降低温度，但总体来说适合植物生长的温度还是集中于作物生长空间108。[0075]同样地，上述实施例所提出的一种温室装置400是通过钝体416改变与引导气流20的流向，使气流20形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域418。此外，温室装置400更可通过气体管道432的协助，以形成笼罩作物植栽部104的气体回流区域418。通过气体回流区域418中的气流20可对温室102进行局部温控，而将作物植栽部104维持在预定温度范围内，甚至可将作物植栽部104所处的作物生长空间108维持在预定温度范围内，而非对温室102进行全室温控，所以除了可有效地进行温控之外，更可减少空调能源的消耗。
[0076]图13所绘示为本发明的第五实施例的温室的温控方式的流程图。
[0077]首先，请参照图13，进行步骤S100，提供温室的温控模块。温控模块可为上述实施例中所公开的温控模块106、206、306、406或其组合。
[0078]接着，进行步骤S102，设定作物植栽的预定温度范围。温室的预定温度范围例如是作物的最适生长环境。
[0079]然后,进行步骤S104，侦测室内温度。室内温度例如是作物植栽部的室内温度。侦测室内温度的方法例如是利用温度感测器模块进行侦测。
[0080]接下来，进行步骤S106，判断室内温度是否达到预定温度范围内。当室内温度未达到预定温度范围内时，进行步骤S108，启动温控模块，以将作物植栽部的温度调整至预定温度范围内。此外，在进行步骤S108之后，更包括再次进行步骤S104至S106，以判断室内温度是否达到预定温度范围内。
[0081]当室内温度已达到预定温度范围内时，进行步骤S110，停止温控模块。此外，在停止温控模块时，可进行通风操作，以将植栽区的温度维持在预定温度范围内。此外，在进行步骤SllO之后，更包括再次进行步骤S104至S106，以判断室内温度是否达到预定温度范围内。
[0082]基于上述实施例可知，温室的温控方法可通过温控装置在温室内对作物植栽部进行局部温控，而非对温室进行全室温控，因此具有可节约能源的效果。此外，当进行调整室内照度的步骤时，可协助进行室内温度的控制。
[0083]虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变更与修改，故本发明的保护范围当以权利要求为准。
【权利要求】
1.一种温室的温控模块,其特征在于,包括: 气流进口，设置于该温室中，以提供气流；以及 至少一钝体，设置于该气流进口的相对位置，以使该气流流至该钝体而形成气体回流区域。
2.如权利要求1所述的温室的温控模块，其特征在于，该相对位置是指改变与引导该气流流向的至少一位置。
3.如权利要求1所述的温室的温控模块，其特征在于，该钝体包括盘床。
4.如权利要求3所述的温室的温控模块，其特征在于，还包括气体管道，以引导该气流流至该盘床底部，并沿着该盘床两侧从该气流进口流出。
5.如权利要求3所述的温室的温控模块，其特征在于，还包括升降温装置，装设于该盘床上。
6.如权利要求1所述的温室的温控模块，其特征在于，该钝体的形体是方形体、矩形体、三角体、圆盘体、锥体或以上组合的其中之一。
7.如权利要求1所述的温室的温控模块，其特征在于，还包括气体出口，设置于该气体回流区附近。
8.—种温室的温控方法,其特征在于,包括: 提供如权利要求1至7任一项所述的温室的温控模块； 设定作物植栽的预定温度范围；` 侦测室内温度；以及 判断该室内温度是否达到该预定温度范围内， 当该室内温度未达到该预定温度范围内时，启动该温控模块， 当该室内温度已达到该预定温度范围内时，停止该温控模块。
9.如权利要求8所述的温室的温控方法，其特征在于，在启动该温控模块的步骤之后，还包括再次进行侦测该室内温度的步骤，以及判断该室内温度是否达到该预定温度范围内的步骤。
10.如权利要求8所述的温室的温控方法，其特征在于，在停止该温控模块的步骤之后，还包括再次进行侦测该室内温度的步骤，以及判断该室内温度是否达到该预定温度范围内的步骤。
【文档编号】A01G9/24GK103858708SQ201310068722
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年3月5日 优先权日:2012年12月14日
【发明者】陈建源, 李志杰, 冯志成 申请人:财团法人工业技术研究院