科创中国

农、林、牧、渔业,农业

一种有机种养结合循环受光高效的设施农业系统，其特征在于：包括建筑主体，建筑主体内形成种养空间，种养空间内上下分层布置多层种养层，多层种养层之间设有上下连通多层种养层的中间通道，多层种养层包括从上至下依次设置的植物种植层、菌类种植层和鱼类养殖层；与建筑主体及多层种养层配合还设有太阳能供热系统、降温系统、通风系统和运输系统。 由于本立体农业种植养殖系统既有养殖又有种植，下层的鱼类养殖层和菌类种植层产生大量二氧化碳流经中间的上下通道为植物种植层提供碳源，通过植物将其固定可为建筑内部提供氧气，这减少了系统与外部的空气交换，实现了有效的碳传递。系统本身可完成碳的供给与热量供给，能有效减少冬季与外界的通风频率，同时也将减少热量损失和经济开支。此外，在一定条件下，由于菌类种植层数量众多，室内二氧化碳浓度势必将高于外界，以此可加快植物生长，提高种植效率。鉴于二氧化碳浓度升高可能会对鱼类养殖造成影响，可通过适当通风与鱼塘加氧确保鱼类良好生长。植物种植层与菌类种植层的上下通道为菌类种植和鱼类养殖提供的弱光环境有益于菌类与鱼类的生长。

多层种养层采用三层设计，由上而下依次设置为植物种植层、菌类种植层和鱼类养殖层。具体表现为：上层利用阳光充足的特点种植蔬菜，中层充分利用其弱光环境种植菌类，底层的鱼类养殖层产生大量的二氧化碳可通过中间的上下通道为植物种植层提供碳源，三层空间设计使地上空间和底下空间得到充分利用，为种植养殖用地日益缺乏的现实背景提供了新思路，新方法。 本系统多层种植养殖的设计不仅充分利用了太阳光线，而且通过合理位置与角度加装太阳能集热器，充分利用了太阳光的热能，降低了碳排放。在夏季可以通过调节太阳能集热器系统工作模式，提供生活热水，冬天则利用太阳能集热器的闭环循环为鱼池加热，进而为整个立体系统提供热量。 植物种植层通过加装反光板，充分利用建筑所在环境的光线，为蔬菜种植提供更加丰富的光线资源，为该层植物密度的增加奠定基础。通过太阳能集热器，植物种植层，反光板阶梯的设计，整套系统所在区域的太阳光得以充分利用，达成了空间高效利用和区域太阳光高效利用的目的。

团队依托河南省特色骨干学科群农业工程学科群和农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室平台，致力于生物质燃料与燃烧技术、太阳能转换与利用技术领域的研究，在农林废弃物燃烧技术、太阳能光电、光热利用技术和农业日光温室生物能量与物质转换规律方向形成鲜明的特色。团队成员近年来主持了大量与农林废弃物燃烧和太阳能利用相关的科研项目，在生物质成型燃烧、打捆燃烧、悬浮燃烧和太阳能制冷、温室大棚、太阳能加热沥青等领域，开展了大量的基础研究工作，还设计了一系列的农林废弃物燃烧和太阳能利用设施与装备，取得了丰硕的成果。同时，农林废弃物燃烧相关研究成果还在河南省四通锅炉有限公司、河南省永兴锅炉有限公司、河南斯威锅炉有限公司等企业得到了成果转化，太阳能利用相关研究成果在河南省农垦生物科技开发有限公司和河南九一环保科技股份有限公司等企业得到了成果转化。

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