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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510151300.4 (22)申请日 2015.04.01 A01G 9/14(2006.01) A01G 9/18(2006.01) A01G 9/24(2006.01) F24F 11/02(2006.01) (71)申请人 欣兴电子股份有限公司 地址 中国台湾桃园市桃园区龟山工业区兴 邦路 38 号 (72)发明人 廖本卫 林豪杰 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 马雯雯 臧建明 (54) 发明名称 节能系统及节能控制方法 (57) 摘要 本发明提供一种用于植物工厂的节能系统及 节。
2、能控制方法， 包括 ： 热交换器、 第一供给装置、 第二供给装置、 发电单元以及栽培区。 第一供给装 置提供热交换介质至热交换器中。第二供给装置 提供液态二氧化碳至热交换器中。液态二氧化碳 流经热交换器后转变为气态二氧化碳。发电单元 连接至热交换器， 其包括涡轮机与发电机。 所述气 态二氧化碳驱动涡轮机产生动能至发电机， 进而 产生电能。栽培区连接至发电单元。经由发电单 元后的气态二氧化碳被运送至栽培区中， 以供应 栽培区中的植物进行光合作用。从而可降低植物 工厂的耗电量， 以节省成本。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书。
3、5页 附图4页 CN 106134841 A 2016.11.23 CN 106134841 A 1/2 页 2 1.一种节能系统， 其特征在于， 用于植物工厂， 所述节能系统包括 ： 热交换器 ； 第一供给装置， 提供热交换介质至所述热交换器中 ； 第二供给装置， 提供液态二氧化碳至所述热交换器中， 其中所述液态二氧化碳流经所 述热交换器后转变为气态二氧化碳 ； 发电单元， 连接至所述热交换器， 其包括涡轮机与发电机， 其中所述气态二氧化碳驱动 所述涡轮机产生动能至所述发电机， 进而产生电能 ； 以及 栽培区， 连接至所述发电单元， 其中经由所述发电单元后的所述气态二氧化碳被运送 至所述栽培。
4、区中， 以供应所述栽培区中的植物进行光合作用。 2.根据权利要求 1 所述的节能系统， 其特征在于， 所述热交换器包括互不相通的第一 管路与第二管路， 所述第一管路具有第一入口与第一出口， 所述第二管路具有第二入口与 第二出口， 所述第一管路通过所述第一入口连接至所述第一供给装置， 而所述第二管路通 过所述第二入口连接至所述第二供给装置， 且通过所述第二出口连接至所述发电单元。 3.根据权利要求 2 所述的节能系统， 其特征在于， 还包括空调单元， 其一端通过所述第 一出口连接至所述热交换器， 而其另一端连接至所述第一供给装置， 以形成封闭循环流道， 用以调节所述栽培区的温度。 4.根据权利要。
5、求 1 所述的节能系统， 其特征在于， 还包括 ： 电热装置， 连接至所述发电单元， 用以将所述电能转为热能 ； 以及 储热装置， 连接至所述电热装置， 用以储存热水。 5.根据权利要求 4 所述的节能系统， 其特征在于， 还包括空调单元， 分别通过第三管路 与第四管路连接至所述储热装置， 以形成封闭循环流道， 用以调节所述栽培区的温度。 6.根据权利要求 1 所述的节能系统， 其特征在于， 还包括 ： 控制单元， 连接至所述第二供给装置， 用以控制所述第二供给装置的开关 ； 以及 警示单元， 分别连接至所述控制单元与所述栽培区， 用以接收所述栽培区中的所述气 态二氧化碳的浓度， 进而控制所述。
6、控制单元的开关。 7.一种节能控制方法， 其特征在于， 用于植物工厂， 所述节能控制方法包括 ： 利用第一供给装置提供热交换介质至热交换器中 ； 利用第二供给装置提供液态二氧化碳至所述热交换器中， 其中所述液态二氧化碳流经 所述热交换器后转变为气态二氧化碳 ； 将所述气态二氧化碳运送至所述发电单元中， 所述发电单元包括涡轮机与发电机， 其 中所述气态二氧化碳驱动所述涡轮机产生动能至所述发电机， 进而产生电能 ； 以及 将经由所述发电单元后的所述气态二氧化碳运送至所述栽培区中， 以供应所述栽培区 中的植物进行光合作用。 8.根据权利要求 7 所述的节能控制方法， 其特征在于， 还包括将空调单元分。
7、别连接至 所述热交换器以及所述第一供给装置， 以形成封闭循环流道， 当外界温度高于预设温度时， 所述第一供给装置提供所述热交换介质至所述热交换器 中， 使得流经所述热交换器后的所述热交换介质的温度低于所述预设温度， 并将所述热交 换介质运送至所述空调单元， 用以调节所述栽培区的温度。 9.根据权利要求 7 所述的节能控制方法， 其特征在于， 还包括 ： 权 利 要 求 书 CN 106134841 A 2 2/2 页 3 利用电热装置将所述电能转为热能 ； 以及 利用所述热能加热储热装置中的热水， 且储存所述热水。 10.根据权利要求 9 所述的节能控制方法， 其特征在于， 还包括将空调单元分。
8、别连接至 所述储热装置， 以形成封闭循环流道， 当外界温度低于预设温度时， 所述储热装置提供所述热水至所述空调单元中， 其中流 经所述空调单元的所述热水的温度高于所述预设温度， 用以调节所述栽培区的温度。 11.根据权利要求 7 所述的节能控制方法， 其特征在于， 还包括 ： 利用控制单元来控制所述第二供给装置的开关 ； 以及 利用警示单元来接收所述栽培区中的所述气态二氧化碳的浓度， 以控制所述控制单元 的开关。 12.根据权利要求 11 所述的节能控制方法， 其特征在于， 利用所述警示单元来控制所 述控制单元的开关的步骤包括 ： 当所述栽培区中的所述气态二氧化碳的浓度高于 1500PPM， 。
9、产生警示信号， 且同时关闭 所述控制单元， 进而停止提供所述液态二氧化碳至所述热交换器中。 权 利 要 求 书 CN 106134841 A 3 1/5 页 4 节能系统及节能控制方法 技术领域 0001 本发明涉及一种节能系统及节能控制方法， 尤其涉及一种用于植物工厂的节能系 统及节能控制方法。 背景技术 0002 近年来， 由于人造光源式的植物工厂是在室内育成植物， 因此植物的成长不容易 受到外来因素 ( 天候、 气候， 虫害等 ) 影响。所以， 目前很多公司都亟欲发展此植物工厂， 以 解决未来粮食短缺的问题。 0003 一般而言， 空调设备是现今植物工厂最为耗能的设备之一。目前市面上大型。
10、的空 调设备大多为冷凝 - 压缩的热回收循环式设备， 或是以节能方式运行的热泵装置。然而， 所 述空调设备在长时间以及大空间使用上的耗电量相当惊人。 但植物工厂需长年保持均温以 精准掌控植物生长时间与产能， 因此， 空调设备为植物工厂中不可或缺的重要用电设备。 如 此一来， 如何发展一种用于植物工厂的节能系统及节能控制方法， 以降低植物工厂的耗电 量将成为未来重要的一门课题。 发明内容 0004 本发明提供一种用于植物工厂的节能系统及节能控制方法， 其可降低植物工厂的 耗电量， 以节省成本。 0005 本发明提供一种用于植物工厂节能系统， 包括 ： 热交换器、 第一供给装置、 第二供 给装置、。
11、 发电单元以及栽培区。第一供给装置提供热交换介质至热交换器中。第二供给装 置提供液态二氧化碳至热交换器中。液态二氧化碳流经热交换器后转变为气态二氧化碳。 发电单元连接至热交换器， 其包括涡轮机与发电机。所述气态二氧化碳驱动涡轮机产生动 能至发电机， 进而产生电能。栽培区连接至发电单元。经由发电单元后的气态二氧化碳被 运送至栽培区中， 以供应栽培区中的植物进行光合作用。 0006 在本发明的一实施例中， 所述热交换器包括互不相通的第一管路与第二管路。所 述第一管路具有第一入口与第一出口。所述第二管路具有第二入口与第二出口。所述第一 管路通过所述第一入口连接至所述第一供给装置。 而所述第二管路通过。
12、所述第二入口连接 至所述第二供给装置， 且通过所述第二出口连接至所述发电单元。 0007 在本发明的一实施例中， 所述节能系统还包括空调单元， 其一端通过所述第一出 口连接至所述热交换器， 而其另一端连接至所述第一供给装置， 以形成封闭循环流道， 用以 调节所述栽培区的温度。 0008 在本发明的一实施例中， 所述节能系统还包括电热装置与储热装置。所述电热装 置连接至所述发电单元， 其可用以将所述电能转为热能。所述储热装置连接至所述电热装 置， 其可用以储存热水。 0009 在本发明的一实施例中， 所述节能系统还包括空调单元分别通过第三管路与第四 管路连接至所述储热装置， 以形成封闭循环流道。。
13、所述空调单元可用以调节所述栽培区的 说 明 书 CN 106134841 A 4 2/5 页 5 温度。 0010 在本发明的一实施例中， 所述节能系统还包括控制单元与警示单元。所述控制单 元连接至所述第二供给装置， 其可用以控制所述第二供给装置的开关。所述警示单元分别 连接至所述控制单元与所述栽培区， 其可用以接收所述栽培区中的所述气态二氧化碳的浓 度， 进而控制所述控制单元的开关。 0011 本发明提供一种用于植物工厂的节能控制方法， 其步骤如下。利用第一供给装置 提供热交换介质至热交换器中。利用第二供给装置提供液态二氧化碳至所述热交换器中。 所述液态二氧化碳流经所述热交换器后转变为气态二。
14、氧化碳。 将所述气态二氧化碳运送至 所述发电单元中。所述发电单元包括涡轮机与发电机。所述气态二氧化碳驱动所述涡轮机 产生动能至所述发电机， 进而产生电能。将经由所述发电单元后的所述气态二氧化碳运送 至所述栽培区中， 以供应所述栽培区中的植物进行光合作用。 0012 在本发明的一实施例中， 所述节能控制方法还包括将空调单元分别连接至所述热 交换器以及所述第一供给装置， 以形成封闭循环流道。 当外界温度高于预设温度时， 所述第 一供给装置提供所述热交换介质至所述热交换器中， 使得流经所述热交换器后的所述热交 换介质的温度低于所述预设温度， 并将所述热交换介质运送至所述空调单元， 其可用以调 节所述。
15、栽培区的温度。 0013 在本发明的一实施例中， 所述节能控制方法还包括利用电热装置将所述电能转为 热能。利用所述热能加热储热装置中的热水， 且储存所述热水。 0014 在本发明的一实施例中， 所述节能控制方法还包括将空调单元分别连接至所述储 热装置， 以形成封闭循环流道。 当外界温度低于预设温度时， 所述储热装置提供所述热水至 所述空调单元中， 其中流经所述空调单元的所述热水的温度高于所述预设温度， 用以调节 所述栽培区的温度。 0015 在本发明的一实施例中， 所述节能控制方法还包括利用控制单元来控制所述第二 供给装置的开关。利用警示单元来接收所述栽培区中的所述气态二氧化碳的浓度， 以控制。
16、 所述控制单元的开关。 0016 在本发明的一实施例中， 利用所述警示单元来控制所述控制单元的开关的步骤如 下。当所述栽培区中的所述气态二氧化碳的浓度高于 1500PPM， 产生警示信号， 且同时关闭 所述控制单元， 进而停止提供所述液态二氧化碳至所述热交换器中。 0017 基于上述， 本发明通过热交换器， 将流经所述热交换器后的液态二氧化碳转变为 气态二氧化碳， 藉此产生电能。 所述电能可用来加热且储存热水， 以提供空调单元来调节栽 培区的温度。 另一方面， 所述气态二氧化碳也可运送至栽培区中， 用以供应栽培区中的植物 进行光合作用。如此一来， 本发明不仅能通过二氧化碳的相变来发电以降低植物。
17、工厂的耗 电量， 同时还可通过气态二氧化碳来供应栽培区中的植物进行光合作用， 进而降低植物工 厂的生产成本。 0018 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， 并配合附图作详 细说明如下。 附图说明 0019 图 1 是本发明的第一实施例的节能系统示意图 ； 说 明 书 CN 106134841 A 5 3/5 页 6 0020 图 2 是本发明的第二实施例的节能系统示意图 ； 0021 图 3 为对应图 1 的节能控制方法流程图 ； 0022 图 4 为对应图 2 的节能控制方法流程图。 0023 附图标记说明 ： 0024 10、 20、 30、 40、 50、 60、。
18、 70、 80 ： 管路 ； 0025 10a、 20a ： 入口 ； 0026 10b、 20b ： 出口 ； 0027 100、 200 ： 节能系统 ； 0028 102 ： 控制单元 ； 0029 104 ： 第一供给装置 ； 0030 106 ： 第二供给装置 ； 0031 108 ： 热交换器 ； 0032 110 ： 发电单元 0033 112 ： 空调单元 ； 0034 114 ： 电热装置 ； 0035 116 ： 储热装置 ； 0036 118 ： 栽培区 ； 0037 120 ： 警示单元 ； 0038 S001 S010 ： 步骤。 具体实施方式 0039 图 1 是本。
19、发明的第一实施例的节能系统示意图。图 3 为对应图 1 的节能控制方法 流程图。 0040 请同时参照图1与图3， 本实施例提供一种节能系统100及利用此节能系统100的 节能控制方法， 其可用于植物工厂。节能系统 100 包括 ： 控制单元 102、 第一供给装置 104、 第二供给装置 106、 热交换器 108、 发电单元 110、 空调单元 112 以及栽培区 118。本实施例 的利用所述节能系统 100 的节能控制方法的步骤如下。 0041 首先， 进行步骤 S001， 利用控制单元 102 控制第一供给装置 104 与第二供给装置 106。第一供给装置 104 可用以提供热交换介质。
20、 ； 而第二供给装置 106 则可用以提供液态二 氧化碳。在本实施例中， 热交换介质可例如是盐水。由于盐水的凝固点比纯水低， 因此， 在 后续经由热交换器 108 中进行热交换时， 其较不容易凝结成冰。但本发明不以此为限， 在其 他实施例中， 热交换介质的种类可依照需求来置换。 0042 接着， 同时进行步骤 S002 以及步骤 S003， 利用第一供给装置 104 提供热交换介质 至热交换器108中， 且同时利用第二供给装置106提供液态二氧化碳至热交换器108中。 热 交换器 108 包括互不相通的第一管路 10 与第二管路 20。在本实施例中， 第二管路 20 可例 如是单盘管或多盘管。。
21、第一管路 10 具有第一入口 10a 与第一出口 10b。第一管路 10 通过 第一入口 10a 连接至第一供给装置 104， 因此， 第一供给装置 104 所提供的热交换介质经由 第一管路 10 来进行热交换。第二管路 20 具有第二入口 20a 与第二出口 20b。第二管路 20 通过第二入口 20a 连接至第二供给装置 106， 且通过第二出口 20b 连接至发电单元 110， 因 说 明 书 CN 106134841 A 6 4/5 页 7 此， 第二供给装置 106 所提供的液态二氧化碳经由第二管路 20 来进行热交换。液态二氧化 碳流经热交换器 108( 也即第二管路 20) 后可。
22、转变为气态二氧化碳。详细地说， 当热交换介 质进入第一管路 10 且液态二氧化碳进入第二管路 20 时， 液态二氧化碳的沸点为 -57， 而 热交换介质的温度为室温(约为2228)。 由于上述两者具有温度差， 因此， 热交换介 质与液态二氧化碳可在热交换器 108 中进行热交换。所述热交换使得热交换介质的温度降 至约 -6 ； 而液态二氧化碳则会因为吸热转变为气态二氧化碳。在本实施例中， 热交换介 质可例如是盐水， 由于盐水的凝固点较低， 即使盐水的温度降至约 -6也不容易凝固成冰。 0043 之后， 进行步骤 S004， 将流经热交换器 108 后的热交换介质运送至空调单元 112， 用以调。
23、节栽培区 118 的温度。详细地说， 空调单元 112 的一端通过管路 30、 第一出口 10b 连 接至热交换器 108 中的第一管路 10 ； 而空调单元 112 的另一端则是通过管路 40 连接至第 一供给装置 104， 以形成封闭循环流道。当外界温度 ( 可例如是 30 38 ) 高于预设温 度时 ( 也即夏季环境 )， 第一供给装置 104 便会提供热交换介质至热交换器 108 中。由于流 经热交换器后的热交换介质的温度将低于所述预设温度， 因此， 当低于所述预设温度的所 述热交换介质运送至空调单元112中， 其可用来维持栽培区118的温度， 以降低植物工厂的 耗电量， 进而节省成本。
24、。 在本实施例中， 预设温度可例如是28， 但本发明不以此为限， 在其 他实施例中， 所述预设温度可依使用者需求来调整。 0044 之后， 进行步骤 S005， 将所述气态二氧化碳运送至发电单元 110 中， 进而产生电 能。详细地说， 发电单元 110 通过管路 50 连接至热交换器 108 的第二管路 20。发电单元 110 包括涡轮机与发电机 ( 未示出 )。由于温度约为 -57的液态二氧化碳在流经热交换 器 108 后转变为室温 ( 约为 25 30 ) 的气态二氧化碳， 其体积迅速膨胀， 故可驱动涡 轮机产生动能至发电机， 进而产生电能。 0045 接着， 同时进行步骤S006以及步。
25、骤S007， 利用电热装置114将所述电能转为热能， 并利用所述热能加热储热装置 116 中的热水。而储热装置 116 用以储存所述热水。另一方 面， 又同时将经由发电单元 110 后的气态二氧化碳运送至栽培区 118 中， 以供应栽培区 118 中的植物进行光合作用。 本实施例可通过热交换器108， 将流经热交换器108后的液态二氧 化碳转变为气态二氧化碳， 藉此产生电能。所述电能可用来加热且储存热水。此外， 气态二 氧化碳也可运送至栽培区 118 中， 用以供应栽培区 118 中的植物进行光合作用。因此， 本实 施例不仅能通过二氧化碳的相变来发电以降低植物工厂的耗电量， 同时还可通过气态二。
26、氧 化碳来供应栽培区中的植物进行光合作用， 进而降低植物工厂的生产成本。 在一实施例中， 若储热装置 116 中的热水已达到限制温度 (85 )， 则可停止加温， 且可将发电单元 110 所 产生的多余电能并联市电系统， 其可用以提供植物工厂内的其他部分用电。 0046 之后， 进行步骤 S008 与步骤 S009， 当栽培区 118 中的气态二氧化碳的浓度高于 1500PPM， 停止提供液态二氧化碳至热交换器 108 中。详细地说， 请继续参照图 1， 本实施例 还包括警示单元 120， 其分别连接至控制单元 102 与栽培区 118。警示单元 120 可用以接 收栽培区 118 中的气态二。
27、氧化碳的浓度， 进而控制控制单元 102 的开关。换言之， 当栽培区 118 中的气态二氧化碳的浓度高于 1500PPM( 即对人体有害的状况 )， 警示单元 120 接收栽 培区118中的气态二氧化碳的浓度高于1500PPM的信号， 进而产生警示信号， 且同时关闭控 制单元 102。如此一来， 控制单元 102 便会停止提供液态二氧化碳至热交换器 108 中， 以避 免栽培区 118 中的气态二氧化碳的浓度持续升高。另一方面， 当栽培区 118 中的气态二氧 说 明 书 CN 106134841 A 7 5/5 页 8 化碳的浓度低于1500PPM， 则可根据本实施例的栽培区118的温度来决。
28、定控制单元102的开 关。也就是说， 当栽培区 118 的温度高于所述预设温度 ( 可例如是 28 ) 时， 则利用控制单 元 102 开启第一供给装置 104 与第二供给装置 106。反之， 当栽培区 118 的温度低于所述预 设温度 ( 可例如是 28 ) 时， 则利用控制单元 102 关闭第一供给装置 104 与第二供给装置 106。 0047 图 2 是本发明的第二实施例的节能系统示意图。图 4 为对应图 2 的节能控制方法 流程图。 0048 请同时参照图 2 与图 4， 由于图 2 的节能系统 200 与图 1 的节能系统 100 基本上相 似， 且图 4 的步骤 S001 S00。
29、3、 S005 S009 与图 3 的步骤 S001 S003、 S005 S009 相 同， 于此便不再赘述。图 4 与图 3 不同之处在于 ： 当外界温度 ( 可例如是 20 ) 低于预设 温度时 ( 也即冬季环境 )， 储热装置 116 便会提供所述热水至空调单元 112 中。如图 2 所 示， 空调单元 112 分别通过第三管路 70 以及第四管路 80 连接至储热装置 116， 以形成封闭 循环流道， 用以调节栽培区 118 的温度。由于储热装置 116 中的热水的温度 (85 ) 高于所 述预设温度。如此一来， 本发明便可利用储热装置 116 中的热水来维持栽培区 118 的温度，。
30、 以降低植物工厂的耗电量， 进而节省成本。在本实施例中， 预设温度可例如是 28， 但本发 明不以此为限， 在其他实施例中， 所述预设温度可依使用者需求来调整。 0049 值得一提的是， 虽然本实施例的节能系统 100 也使用二氧化碳当作发电媒介， 但 经由发电单元 110 后的气态二氧化碳可被运送至栽培区 118 中， 以供应栽培区 118 中的植 物进行光合作用。因此， 本实施例的节能系统 100 整体散逸至外界的二氧化碳量远低于采 用其他耗能的空调设备所产生的温室气体量 ( 也即二氧化碳量 )。在一实施例中， 节能系 统 100 散逸至外界的二氧化碳量与其他空调设备所产生的二氧化碳量的比。
31、为 1 ： 5。由此可 知， 本实施例的节能系统 100 不仅可降低植物工厂的耗电量， 以节省成本， 相较于其他耗能 的空调设备， 还更具备环保绿能的功用。 0050 综上所述， 本发明通过热交换器， 将流经所述热交换器后的液态二氧化碳转变为 气态二氧化碳， 藉此产生电能。在夏季环境下， 所述电能可用来加热且储存热水， 以在冬季 环境下提供热水至空调单元来调节栽培区的温度。另一方面， 所述气态二氧化碳也可运送 至栽培区中， 用以供应栽培区中的植物进行光合作用。 如此一来， 本发明不仅能通过二氧化 碳的相变来发电以降低植物工厂的耗电量， 同时还可通过气态二氧化碳来供应栽培区中的 植物进行光合作用。
32、， 进而降低植物工厂的生产成本。 此外， 本实施例的节能系统不仅可降低 植物工厂的耗电量， 以节省成本， 相较于其他耗能的空调设备， 还更具备环保绿能的功用。 0051 最后应说明的是 ： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。 说 明 书 CN 106134841 A 8 1/4 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 106134841 A 9 2/4 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 106134841 A 10 3/4 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 106134841 A 11 4/4 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 106134841 A 12 。