2024年国内外植物工厂建设研究状况目录
第—节植物工厂建设的系统组成与相关设备设施..........................................2
一、风能太阳能发电装置...........................................................................2二、环境闭锁密封系统...............................................................................2三、人工补光系统的建设...........................................................................3四、微喷加湿系统的建设...........................................................................4五、空气循环流通系统.............................................................................5六、二氧化碳补充系统...............................................................................5七、营养液自动控制与供给系统...............................................................6八、物理杀菌系统.....................................................................................6九、温度控制系统.......................................................................................7十、立体式栽培系统...................................................................................8十一、计算机自动控制及远程控制系统...................................................8十二、视频监控与图像传送系统...............................................................9十三、废物废液的循环再利用系统.........................................................9第二节植物工厂示意图及应用效果............................................................10第三节投资估算及效益分析............................................................................11
一、投资估算.............................................................................................11二、效益估算.............................................................................................12
1第—节植物工厂建设的系统组成与相关设备设施一、风能太阳能发电装置
植物工厂属于电动力农业范畴，它所涉及的每一块运行系统都离不开电能，如环境模拟、工厂操作、人员管理等都需要用电，而电资源在当前这个时代又是耗能比较大匮乏的资源，如何实现电资源利用的节能化是建造植物工厂需要考虑的核心问题，所以在尽量挖掘可利用资源上进行研究与开发是极为重要的，再加上有些植物工厂是建在无电力供应的地方，更需把电摆到主要的位置来进行科学设计，当前电资源以水资源的利用较为广泛，还有煤发电、核发电、沼气发电等发电模式，而这些发电都有它的局限性，只有太阳光发电与风力发电才具有它运用的普遍性，而且在实践上往往又是把两者结合起来设计，达能源供应的互补，如没有光照时可利用风能发电，这些发电技术与装置投入成本又不大，而且安装简单易实施，例如在地球的南北极建造植物工厂或在月球上建造植物工厂首选的发电系统是风太阳能发电系统，在有工业电供应区也可利用这两种发电技术进行补充供电，特别是用于通风与补光上比较经济实用。
太阳能发电原理与技术是利用半导体材料在光照作用下发生电子跃迁位移而形成电流的原理而设计的，现在常用的半导体发电板有晶体电板与非晶体电板，这些电板在太阳照射下能产生电流，再利用贮电电瓶与逆变装置进行电的贮藏与转换，这样构成了一个完整的太阳能发电系统；而风力发电是利用风力对风扇的带动而实现能量转换的发电方式，原理与操作都较为简单而容易掌握，在植物工厂配置太阳能或风能发电系统时，可先对补光所需的功率进行计算，再确定太阳能电板的受光发电面积，从而使所发的电能供给人工补光或其它用电器件的供电需要。可以形成风力发电机组或太阳能电板群，实现用之不竭的植物工厂供电系统。
二、环境闭锁密封系统
植物工厂是在全封闭的环境下构建的植物种植系统，它要求栽培环境不受任何外界气候因子的影响，基于此要利用隔热避光与防风的材料进行厂房的建设，以最佳的隔热性能来实现能量损耗的节能化，根据冷库建设的隔热原理，先择
215CM厚的泡沫绝热板作为建设材料，这种材料具有良好的隔热性与避光性，能使工厂内外的能量交换及内外影响最小化，当然对于发达的国家可以选择一些更高档的隔热避光材料进行建设，如日本大多用工业上的隔热塑料板材为建造材料，这样成本极高，对于我们国家还是难以接受。建设时要求接缝处粘接密封良好，以免透风而影响植物工厂内的人工生态环境，在建造隔热密封系统时，还要加入承载力与牢固度较好的钢材或木材作骨架，另外，在隔热板的内外两面还要喷涂上反光层，以实现内环境补光的充分利用，和外环境日照影响的最
小化，一般我国当前的植物工厂大多内套于温室大棚内，这样有更好
的抗风性与避风防雨作用，如果是在一般的厂房或室内进行植物工厂之改造，也能在内墙壁上套建泡沫房，达环境因子影响较少，让植物工厂内的环境实现真正的人工模拟不受外界影响之环境。在建造时，要求重视与注意的是，通风窗或进气口与泡沫板的交接处的密封性一定要好，否则漏风造成环境不稳外，还会参杂大量的细菌进入植物工厂，而造成细菌真菌的滋生繁衍，影响植物之生长与无菌环境的创造。
三、人工补光系统的建设
植物工厂内补光系统是较为重要的系统，它是构成植物生物量的一种主要能源，没有光照，植物光合作用不能正常进行，一切代谢与活动所需的能量不能供给，植物的正常生长不能进行，根据科学家对光照的多年研究表明，植物的光合作用单元叶绿素对于特定波段的光源有嗜好性，如红光、蓝光、远红光，除了这些光外，其它光质的光照利用率转换率并不高，为了使植物工厂内的植物有更高的光合作用效率，一般选择红蓝光为主的人工补光系统，通常不同光质的科学搭配比例为R/B为10-5/1，这样的光对于植物的栽培是比较合适的，而且在光周期上通常采用二十四小时全光照补光与400US的脉冲补光相结合，实现光照光合时间的比较大化，而对于光周期敏感的开花结果植物，一般还是要求光期暗期分明的补光方式，这与常规自然条件下栽培有点相似。
随着二极管技术及激光技术的发展，目前新建造的植物工厂大多采用LED（二极管）作为补光光源，它具有安装方便，光合效率高，省电节能的优点，据生产测定，在相同强度的光照强度下，二极管的耗电量只是常规补光灯的1/10
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2024年国内外植物工厂建设研究状况
