[发明专利]一种分频采光、照明、发电及供热一体化植物生长系统

说明书

本发明涉及一种分频采光、照明、发电及供热一体化植物生长系统，包括抛物槽式聚光装置、分频装置、光伏装置、换热装置。本发明聚光装置设置在植物工厂的顶部，通过抛物线型反射镜和聚光槽将太阳光反射聚集，采光效率高。同时通过调节反射镜的数量来控制光的强度，满足了植物对光的强度的满足。再利用光谱分频器，将适宜植物进行光合作用的波段的光反射到植物工厂内，用于植物照明，满足了植物对光质的要求。再将响应太阳光电池波段的光输送到聚光光伏电池表面上，用于发电，节约了电费成本。另一部分两个波段都不能响应的光通过换热器转换成热，可用于加热水箱。该系统综合利用太阳能，节约成本，减少浪费，提高了产量和效率。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种分频采光、照明、发电及供热一体化植物生长系统。

背景技术

植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，通过人为控制适宜植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境，使设施内植物的生长发育不受或很少受自然条件制约。这一农业系统未来具有巨大潜力，代表着未来农业的方向。在植物工厂中，光是植物光合作用的唯一能量来源，植物的生命活动离不开光照。光照强度、光质及光的周期性变化对作物的生长发育具有深刻影响。所以为了促进植物的生长发育，必须对光环境进行精准的调控。目前一般植物工厂所应用的照明系统是LED照明，虽然能满足对光的强度和光质进行调控，但是灯光系统就算是按照最简单的红蓝比灯管或者全光谱灯管，一年下来也会耗费巨大成本，并且资源浪费严重。所以尽快开发利用新能源成为重中之重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种分频采光、照明、发电及供热一体化植物生长系统，该系统采用抛物槽式聚光装置、分频装置、光伏装置、换热装置来实现太阳能的综合利用，节省成本。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种分频采光、照明、发电及供热一体化植物生长系统，包括聚光装置、分频装置、导光装置、光伏装置、换热装置和植物工厂，其中，所述聚光装置设置在植物工厂的顶部，用于将太阳光反射聚集到分频装置上；所述分频装置位于聚光装置的聚光侧，为了提高能量的利用率，优选分频装置位置尽量靠近聚光装置的焦点，用于将聚集到分频装置上的光进行分频，将不同波段的光区分开，并获得适宜植物进行光合作用的波段；所述导光装置一端与分频装置的出光端连接，另一端延伸至植物工厂内部，将适宜植物进行光合作用的波段的光输送到植物工厂内；所述光伏装置为植物工厂提供电能；所述换热装置用于将太阳能光转换为热能加热水箱。

具体的，所述聚光装置为抛物槽式聚光装置，设置在植物工厂顶部，包括由多个曲线型支撑架沿聚光装置排列方向形成的支撑架体和设于支撑架体上的多个反射镜片，多个反射镜片沿着抛物线型支撑架拼接形成曲面反射镜。

进一步，所述分频装置采用光谱分频器，所述光谱分频器为选择性反射及透射镜，所述光谱分频器连接着聚光器，对汇聚后的不同光谱的太阳能进行重新分配，其中，将太阳光谱中响应光伏电池的波段I的太阳光透射到聚光光伏电池表面，将太阳光谱中响应适宜植物光合作用的波段II的太阳光反射回去，再通过导光管输送到植物工厂内用于照明，太阳光谱中除了波段I和波段II之外的光透射到换热器转换成热。

分频装置将太阳光谱中聚光光伏电池响应波段的太阳光透射到聚光光伏电池表面，将响应适宜植物光合作用波段的太阳光反射回去，而都不响应这两个波段的光透射到换热器转换成热。

进一步，所述导光装置包括导光管和漫射器，所述导光管为金属材质的管道，其内表面为反射镜面；所述导光管上端与光谱分频器连接，导光管向下延伸至植物工厂内，且末端设置漫射器，所述导光管贯穿于植物工厂内外，漫射器位于植物工厂内。适宜植物进行光合作用的波段II的光经导光管传导后，通过漫射器漫射作用后进入植物工厂内，用于提供植物光合作用需要的光能。

进一步，所述光伏装置包括太阳能电池及蓄电池，太阳能电池用于发电，通过线路与蓄电池连接，为植物工厂提供电能。