本發(fā)明涉及一種用于對栽培園藝產(chǎn)品的基質(zhì)進(jìn)行溫度控制的熱交換器。本發(fā)明還涉及一種設(shè)置有此種熱交換器的基質(zhì)載體和/或支架。

背景技術(shù)：

1、園藝產(chǎn)品，如蘑菇、水果、蔬菜或菌絲體，通常在受控環(huán)境中栽培，例如在室內(nèi)設(shè)施中，在該環(huán)境中可以監(jiān)測和調(diào)控生長條件如光照、濕度和溫度。產(chǎn)品在基質(zhì)如土壤、鋸末或稻草的層上生長，這些基質(zhì)層可以由設(shè)置在支架中的多個層級上的載體板支撐。

2、基質(zhì)的最佳溫度和濕度可以隨時間變化，這取決于產(chǎn)品的栽培階段。例如，在生長階段，溫和的基質(zhì)條件可能是期望的，以促進(jìn)產(chǎn)品生長，而在收獲階段，可以提高基質(zhì)的溫度以降低基質(zhì)的濕度，從而促進(jìn)收獲過程。出于其他原因，控制基質(zhì)的溫度也可能是有益的，例如基于園藝產(chǎn)品的類型、基質(zhì)的類型、營養(yǎng)吸收、季節(jié)方面和產(chǎn)品的生長階段來優(yōu)化生長條件。

3、在用于栽培園藝產(chǎn)品的常規(guī)設(shè)置中，基質(zhì)支撐在載體結(jié)構(gòu)、如載體板上，該載體結(jié)構(gòu)具有用于承載基質(zhì)的特定載體表面區(qū)域。由于基質(zhì)和在基質(zhì)上生長的園藝產(chǎn)品的重量，載體結(jié)構(gòu)可能需要一定的厚度以跨表面區(qū)域提供足夠的強(qiáng)度和剛度，例如彎曲剛度，以支撐基質(zhì)和園藝產(chǎn)品而不會對結(jié)構(gòu)造成損壞或過度變形，例如當(dāng)基質(zhì)懸掛在支架或其他類型的支撐件中時。

4、用于支撐基質(zhì)和園藝產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度可以通過將熱交換器封閉或夾在載體結(jié)構(gòu)內(nèi)來提供，例如通過將熱交換機(jī)放置在載體框架內(nèi)或在載體板與基質(zhì)板之間。然而，在加熱基質(zhì)時，載體結(jié)構(gòu)可以充當(dāng)散熱器，使來自熱交換器和/或基質(zhì)的能量的一部分轉(zhuǎn)移到載體結(jié)構(gòu)中。相反，當(dāng)熱交換器被設(shè)置用于冷卻基質(zhì)時，儲存在載體結(jié)構(gòu)中的熱量的一部分可以傳遞到熱交換器和/或基質(zhì)中。在這種情況下，載體結(jié)構(gòu)因此充當(dāng)熱量源。

5、已知的支架，例如描述于ep2564687中的支架，包括支架底部、用于基質(zhì)的相對于支架底部支撐的載體、以及用于對載體上的基質(zhì)進(jìn)行加熱和/或冷卻的熱交換器。雖然這可以在一定程度上影響基質(zhì)的溫度，但基質(zhì)溫度的可控性仍然很差，例如由于所使用的部件和材料的內(nèi)部設(shè)置，這影響整個系統(tǒng)的熱傳遞特性。因此，這些支架系統(tǒng)的能量效率及其園藝產(chǎn)量是次優(yōu)的。

6、本發(fā)明的目的是提供一種熱交換器，該熱交換器對于園藝產(chǎn)品基質(zhì)的溫度具有改善的可控性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、總之，本發(fā)明提供了一種用于對栽培園藝產(chǎn)品的基質(zhì)進(jìn)行溫度控制的熱交換器。該熱交換器具有包括熱交換表面的結(jié)構(gòu)，該熱交換表面被設(shè)置用于加熱或冷卻基質(zhì)。該結(jié)構(gòu)被設(shè)置用于支撐基質(zhì)，從而形成具有載體表面的載體板，使得熱交換表面形成載體表面。熱交換器包括或被配置為與一個或多個安裝件配合，這些安裝件被設(shè)置用于將熱交換器懸掛到支架。熱交換器的結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為自支撐的，用于至少在一個或多個安裝件之間支撐基質(zhì)，使得與熱交換表面相對的結(jié)構(gòu)的底表面面向周圍環(huán)境。

2、通過形成載體表面，熱交換表面直接接觸基質(zhì)。直接接觸極大地有益于溫度的可控性。此外，支撐基質(zhì)的自支撐結(jié)構(gòu)使熱交換器與基質(zhì)之間的熱質(zhì)量最小化，并由此減少了在熱交換器與基質(zhì)之間的熱量傳遞期間的熱損失。例如，當(dāng)熱交換器被設(shè)置用于加熱基質(zhì)時，與熱交換器相鄰的任何熱質(zhì)量(例如在熱交換器與基質(zhì)之間)可以充當(dāng)散熱器，從而減緩加熱過程。相反，當(dāng)熱交換器被設(shè)置用于冷卻基質(zhì)時，此類熱質(zhì)量可以充當(dāng)熱量源，從而減緩冷卻過程。通過減少與熱交換器相鄰的可能有助于熱質(zhì)量的元件的數(shù)量，改善了溫度的可控性以及熱交換器的效率?？梢岳斫獾氖?，基質(zhì)的直接加熱和冷卻方式結(jié)合熱交換器由于熱質(zhì)量的量減少而提高的效率，對于完整栽培設(shè)備積聚成顯著的能量使用節(jié)約，使得設(shè)備是非常耐久和環(huán)境友好的。

3、由于熱交換器的結(jié)構(gòu)是自支撐的，因此與熱交換器支撐在支架底部上的常規(guī)熱交換器系統(tǒng)相反，在熱交換器下方不需要額外的支撐元件。在本發(fā)明中，在熱交換器下方?jīng)]有額外的熱質(zhì)量。相應(yīng)地，在熱交換器下方不存在可能干擾加熱或冷卻過程的散熱器或熱量源，并且因此改善了熱交換器的可控性。

4、熱交換器的結(jié)構(gòu)可以包括一個或多個支撐構(gòu)件，例如梁，其中一個或多個支撐構(gòu)件在平行于載體板的平面的方向提供結(jié)構(gòu)完整性。支撐構(gòu)件可以例如橫向地設(shè)置，跨越熱交換器的長邊之間，或者可以例如縱向地設(shè)置，跨越熱交換器的短邊之間，或者可以對角線地設(shè)置，跨越熱交換器的角之間。這允許熱交換器結(jié)構(gòu)的其他部分具有抵抗載體板的平面外彎曲的較低剛度，因為一個或多個支撐構(gòu)件可以提供結(jié)構(gòu)完整性以支撐熱交換器抵抗重力載荷，例如由熱交換器的自重、基質(zhì)的重量和在其上栽培的園藝產(chǎn)品的重量形成的重力載荷。

5、由于不存在支架底部，可能存在基質(zhì)塊落下通過熱交換器結(jié)構(gòu)并落在(例如支架中的)較低層級上栽培的園藝產(chǎn)品上的風(fēng)險。因此，熱交換器的結(jié)構(gòu)可以形成不能滲透的屏障，其被設(shè)置用于防止基質(zhì)材料通過該結(jié)構(gòu)。

6、當(dāng)熱交換器加熱或冷卻基質(zhì)時，熱交換器的結(jié)構(gòu)將分別膨脹或收縮?？紤]到形成載體板的熱交換器的尺寸，載體板的平面中的熱誘導(dǎo)膨脹和收縮將是最大的。當(dāng)熱交換器安裝在其邊緣或沿其邊緣安裝時，由此限制載體板的平面中的運動自由度，將出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力。為了補(bǔ)償熱交換器的熱誘導(dǎo)收縮或膨脹，結(jié)構(gòu)可以包括可延伸區(qū)段，其被配置為在載體板的平面中延伸或縮短。

7、優(yōu)選地，可延伸區(qū)段被配置為通過其彈性變形而延伸或縮短?？裳由靺^(qū)段可以例如包括偏置元件，該偏置元件可以集成在結(jié)構(gòu)中或可以是單獨的元件。

8、在一些實施例中，該結(jié)構(gòu)包括至少兩個隔室，其中可延伸區(qū)段由至少兩個隔室中的至少一個隔室形成。以此方式，至少一個隔室的彈性變形可以補(bǔ)償熱交換器的熱誘導(dǎo)收縮或膨脹，同時隔室可以例如用于保持或引導(dǎo)熱交換器的其他部件，如電纜、管道、通道或流體。

9、至少兩個隔室中的每個隔室可以例如包括周向外壁，以提供熱交換表面。以此方式，通過減小隔室內(nèi)部與基質(zhì)之間的周壁厚度，可以減少熱質(zhì)量以及抵抗彈性變形的抵抗力。

10、周向外壁可以包括頂部部段和底部部段，其中頂部部段和底部部段可以在載體板的平面中的相應(yīng)相對端部區(qū)段相互連接，并且其中頂部部段和底部部段中的每一個可以包括相對于載體板的平面向外彎曲的中間區(qū)段。因此，熱交換表面和底表面都是波紋狀、彎曲或折疊的，由此降低了抵抗隔室的彈性變形的抵抗力。

11、優(yōu)選地，圓周外壁具有菱形截面，具有長對角線和短對角線，其中長對角線在載體板的平面中，并且其中短對角線垂直于載體板的平面。相應(yīng)地，熱交換器在板的平面中的膨脹導(dǎo)致長對角線的伸長和短對角線的縮短。

12、為了提供不能滲透的屏障以防止基質(zhì)材料穿過熱交換器的結(jié)構(gòu)，以下至少一項：至少兩個隔室通過彈性元件相互連接，彈性元件在載體板的平面中可彈性變形；以及熱交換器周向地設(shè)置有一個或多個可彈性變形的元件；其中，至少兩個隔室剛性地相互連接。

13、在一些實施例中，至少兩個隔室中的每個隔室包括通道，流體可以流動通過該通道以加熱或冷卻熱交換表面。因此，隔室內(nèi)的體積用于引導(dǎo)流體。

14、通道可以連接到能量回收系統(tǒng)，該能量回收系統(tǒng)被設(shè)置用于從由基質(zhì)產(chǎn)生的熱量中回收能量。以此方式，可以改善熱交換器的能量效率。

15、在一些實施例中，結(jié)構(gòu)包括一個或多個安裝到載體板的壁。以此方式，可以形成容器或抽屜。

16、用于將熱交換器可移動地安裝到支架的一個或多個安裝件可以包括以下至少一項：軸承、軌道或托架或滑橇。結(jié)果是，設(shè)置了可移動的安裝裝置，用于將熱交換器直接安裝到支架。

17、通過在熱交換器的底側(cè)設(shè)置光源，可以控制在支架中的較低層級上栽培的園藝產(chǎn)品的照明條件，同時由光源產(chǎn)生的廢熱可以由熱交換器(再)使用，例如通過使用廢熱來加熱基質(zhì)或通過將廢熱傳遞到可操作地耦接到熱交換器的能量回收系統(tǒng)。

18、本發(fā)明的另一個方面涉及一種基質(zhì)載體，該基質(zhì)載體在用于承載栽培園藝產(chǎn)品的基質(zhì)的支架中使用，該基質(zhì)載體設(shè)置有如本文所述的熱交換器。

19、本發(fā)明的又另一個方面涉及一種支架，其用于承載栽培園藝產(chǎn)品的基質(zhì)，其中該支架設(shè)置有如本文所述的熱交換器。

20、支架還可以包括可連接到熱交換器的能量回收系統(tǒng)，用于從由熱交換器獲得的流體中回收能量，以改善熱交換器的能量效率。

21、另外地或可替代地，支架可以設(shè)置有如本文所述的基質(zhì)載體。