FI63321B - Saett och apparat foer reglering av temperaturen i vaexthus - Google Patents

Description

63321

TAPA JA LAITE LÄMPÖTILAN SÄÄTÄMISEKSI KASVIHUONEESSA -SÄTT OCH APPARAT FÖR REGLERING AV TEMPERATUREN I VÄXTHUS

Keksinnön kohteena on tapa ja laite lämpötilan säätämiseksi kasvihuoneessa säätämällä kasvihuoneen lämmitysjärjestelmään kytkettyä lämpötilan säätelijää, jolloin auringonvalon intensiteetti ja kasvihuoneeseen päiväsaikaan tulevan 5 auringonvalon energiamäärä mitataan ja yölämpötila säädetään riippuen auringonvalon energiamäärästä korkeampaan pitoarvoon korkeammalla auringonvalon energiamäärällä ja alhaisempaan pitoarvoon alhaisemmalla auringonvalon energiamäärällä.

On tavallista, että sellaista muutosta eri lämpötilojen 10 välillä ohjaa kytkinkello, joka sopivilla vuorokauden ajankohdilla siirryttäessä päivästä yöhön vast, yöstä päivään kytkee lämmönsäätelijän kasvihuoneen lämpöaggregaattia varten asetetusta päivälämpötilasta asetettuun yölämpötilaan ja päinvastoin. Itsestään selvästi tällöin on mielenkiin-15 toista taloudellisesta näkökohdasta, että yöllä ei pidetä korkeampaa lämpötilaa kasvihuoneessa kuin mitä tarvitaan, jotta kasvit voisivat hyvin eikä niiden kasvu, kukkiminen tai hedelmien tuotto estyisi.

On kuitenkin voitu todeta, että yölämpötila, joka suu-20 ressa osassa vuotta on ideaalinen kasveille, vuoden toisen osan aikana, olosuhteiden päivällä ollessa suotuisammillaan kasveja varten, silmiinpistävän suuressa määrin vaikuttaa estävästi kasveihin. Syynä tähän on osoittautunut olevan se, että kasvit ovat päivän aikana saaneet huomattavan mää-25 rän auringon energiaa, jolloin siirtyminen päiväolosuhteista yöolosuhteisiin kasvihuoneessa aiheuttaa shokkimaisen alentumisen energian kokonaissiirrossa kasveihin, jos säätö on tarkasti sidottu ylläpitämään tiettyä lämpötilan pitoarvoa kasvihuoneessa päiväsaikaan ja tiettyä alempaa pitoarvoa 30 tälle lämpötilalle yöaikaan huomioiden ainoastaan energiataloudelliset näkökohdat mitä tulee näiden kahden pitoarvon sopivaan eroon.

2 63321

Tarkoituksena ja aikomuksena poistaa shokkivaikutus, joka kasveilla, kuten on käynyt ilmi, saattaa ilmetä aurinkoisina ja lämpiminä päivinä ja optimaalisen taloudellisuuden saavuttamiseksi koskien sekä energian käyttöä 5 että viljelytuloksia esitetään keksinnön mukaan tapa ja laite tavan toteuttamiseksi, joilla on patenttivaatimuksista 1 vast. 3 ilmenevät tunnusmerkit.

Keksinnön havainnollistamiseksi paria edullisinta sovellutusta siitä kuvataan lähemmin seuraavassa vii-10 täten oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää diagrammia, mikä havainnollistaa auringonvalon intensiteetin vaihtelua ajan mukana, kuva 2 on diagrammi, joka havainnollistaa asetettua lämpötilan pitoarvoa kasvihuoneessa eri ajankohtina, 15 kuva 3 on lohkokaavio keksinnön mukaisen laitteen erääs tä sovellutuksesta, kuva 4 on diagrammi, joka havainnollistaa asetetun päivä-lämpötilan pitoarvon ja tulevan auringon energian välistä suhdetta, sekä 20 kuva 5 on lohkokaavio keksinnön eräästä toisesta sovellu tuksesta.

Kuvan 1 mukaisessa diagrammissa kasvihuoneeseen tulevan valon intensiteetti on annettu luxeina diagrammin ordinaatal- la ajan ollessa annettu diagrammana abskissalla. Valon in- 25 tensiteetti luxeissa on suoraan verrannollinen valon tehoon 2 kal/cm /min. Päivän aikana valon intensiteetti nousee vähitellen arvosta lähellä nollaa maksimiin keskellä päivää ja alenee sitten jälleen arvoon lähelle nollaa, joka pysyy yön yli. Käyrän kuvassa 1 rajoittama pinta esittää saadun 2 30 auringon energian määrää yhteensä kal/cm . Tähän mennessä lämpötilan pitoarvoa säädettäessä ei ole lainkaan otettu huomioon sitä auringon energian määrää, jonka kasvit saavat päivän aikana, vaan kasvihuoneen lämpöaggregaatin säätelijä on asetettu etukäteen määrättyyn lämpötilaan päiväsaikaan

• I

3 63321 lämpötilan asettamiseksi sitten yön aikana taloudellisin perustein etukäteen määrättyyn alempaan asetusarvoon. Tätä havainnollistaa kuva 2, joka esittää kasvihuoneen lämpötilan pitoarvoa diagrammin ordinaatalla ja aikaa diagrammin ab-5 skissalla. Ehyt viiva osoittaa lämpötilan kehitystä tavanomaisen säätömenetelmän mukaan, jolloin siirtyminen korkeammasta päivälämpötilasta alempaan yölämpötilaan ja päinvastoin tapahtuu riippuen kytkinkeIlosta.

Keksintö perustuu siihen tarkoitukseen, että saatu 10 auringon energian määrä on huomioitava määrättäessä yölämpö-tila siten, että suurempaa auringon energian määrää on vastattava korkeampi yölämpötilan pitoarvo kasvihuoneessa, kuten on esitetty katkoviivalla kuvassa 2 sen välttämiseksi, että kasvit joutuvat alttiiksi shokkivaikutukselle siirryt-15 täessä päivälämpötilasta yölämpötilaan.

Eräs edullinen sovellutus tämän pitoarvon säädön aikaansaamiseksi yölämpötilaan siten, että yölämpötila lisääntyy suhteessa auringon energian määrään, on esitetty kuvassa 3.

Kuvan 3 mukaiseen laitteeseen kuuluu aurinkokenno 10, 20 joka tunnustelee kasvihuoneessa saatavan auringon valon intensiteettia ja antaa valon intensiteettiin suhteellisen sähköisen signaalin laskijaan 11. Tämä laskija antaa ajan perusteella muodostetun signaalin, joka esittää tiettynä aikana kasvihuoneeseen tulevan auringon energian määrää, ja joka 25 siirretään vertailulaitteeseen 12. Auringon energian määrä voidaan mitata myös epäsuorasti määräämällä suure, joka on riippuvainen auringon energian määrästä. Paitsi signaalia laskijasta 11 saa vertailulaite 12 myös referenssi-signaalin jännitelähteestä 13, esim. potentiometristä. Joka 30 kerta kun signaali laskijasta 11 vertailulaitteeseen 12 saavuttaa referenssijännitelähteestä 13 saatavan referenssisig-naalin arvon, antaa vertailulaite 12 pulssin osin laskijalle 14, osin laskijalle 11, jolloin laskija 14 laskee vaiheen ja laskija 11 nollataan laskemaan uudelleen signaalia valo-35 kennosta 10 nollasta referenssijännitelähteen 13 määrättyyn maksimiarvoon. Laskija 14 tulee siten vastaanottamaan pulsseja vertailulaitteelta 12, jotka huomioiden pulssitiheys edustavat saadun auringonsäteilyn intensiteettiä valokennon 10 mittaamana ja huomioiden pulssien määrä tiettynä aikana edusta-40 vat tänä aikana kasvihuoneeseen saatavan auringon energian 4 määrää. 6 3 3 21

Signaalin valokennosta 10 saa myös vertailulaite 12 valokennon signaalin vertailemiseksi tässä vertailulaittees-sa referenssisignaaliin, joka saadaan referenssijänniteläh-5 teestä 16, esim. potentiometristä. Referenssisignaal-i jännitelähteestä 16 vastaanottaa tällöin etukäteen määrättyä auringonvalon intensiteettiä, esim. tasolla, joka on merkitty vaakasuorin katkoviivoin kuvassa 1, ja kun signaali valokennosta 10 lisääntyy tietystä arvosta nollassa tai nollan 10 lähellä saadun auringonvalon intensiteetin perusteella ja ohittaa tällöin laitteesta 16 saatavan referenssisignaalin arvon, so. kohdassa D kuvassa 1, antaa vertailulaite 15 signaalin laskijaan 14 tämän nollaamiseksi. Kun signaali valokennosta 10 on auringonvalon sen intensiteetin alapuo-15 lella, joka on merkitty katkoviivoin kuvassa 1 ja määräytyy referenssisignaalin perusteella jännitelähteestä 16, antaa vertailulaite 15 signaalin laskijaan 11 tämän pitämiseksi nollattuna yön aikana. Kohdissa D ja N kuvassa 1, joka esittää siirtymistä yöstä päivään vast, päivästä yöhön, laskija 20 11 aktivoidaan vast, nollataan.

Signaali laskijasta 14 johdetaan digitaali-analogiamuunti-meen 17, joka muuntaa lasketun pulssien määrän vertailujän-nitteeksi, joka johdetaan vahvistimeen 18. Potentiometristä 19 tai muusta jännitelähteestä otetaan alkujännite vahvisti-25 melle 18, mikä määrää vahvistimen kaltevuuden vahvistimen karakteristiikalla, mikä on negatiivinen, niin, että korkeampi sisääntulosignaali vastaa suhteellisesi katsottuna alempaa ulosmenosignaalia. Sisääntulosignaali vahvistimeen 18 vastaa tiettynä ajanjaksona kasvihuoneessa saatavan auringon energian 30 määrää kal/cm , kun taas ulosmenosignaali tästä vahvistimesta vastaa sitä asteiden määrää, millä lämpötilaa on laskettava siirryttäessä päivälämpötilasta yölämpötilaan. Korkeampi auringon energian määrä vastaa tällöin alempaa asteiden määrää. Mainitun ajanjakson määrää valokenno 10 yhdessä vertailulait-35 teen 15 ja sen referenssijännitelähteen 16 kanssa, jolloin laskija 14 nollataan ja se alkaa uuden laskennan kohdassa D kuvassa 1, ja laskijan 14 laskenta keskeytetään kuvan kohdassa N kuvassa 1 samalla nollaten laskija 11 tällöin. Laskijan 14 laskema saatavan auringon energian määrän arvo (= vertailu-40 laitteelta 12 saatavien pulssien laskettu määrä) jää tällöin 5 63321 jäljelle laskijaan 14, kunnes laskija yön jälkeen nollataan kohdassa D.

Vahvistimen 18 ulostulosignaali tulee täten edustamaan korkeampaa tai alempaa lämpötila-arvoa riippuen siitä, kuinka 5 paljon auringon energiaa on saatu kasvihuoneeseen päivän aikana. Samanaikaisesti nollattaessa vertailulaitteelta 15 saatava signaali laskijassa 11 kohdassa N kuvassa 1, käytetään vertailulaitteelta 15 saatava ulostulosignaali suoraan tai epäsuoraan muuttamaan virtakatkaisin 21 normaalista 10 sulkuasennosta päälle-asentoon. Tällöin siirtyy ulostulosignaali vahvistimelta 18 vähentäjään 22, joka saa pontentio-metristä 23 tai muusta jännitelähteestä toisen sisäänmeno-signaalin, joka edustaa sitä korkeampaa lämpötilan pitoarvoa kasvihuoneessa, joka on tarkoitus olla päiväsaikaan. Tämä 15 arvo voidaan asettaa potentiometrilla 23. Kun virtakatkaisin 21 on sulkuasennossa päiväsaikaan, signaali vähentäjältä 22 on yhtä suuri kuin (tai suoraan verrannollinen) signaali potentiometrilta 23, koska tätä signaalia ei vähennä signaali vahvistimelta 18. Ulostulosignaali vähentäjältä 22 ohjaa 20 kasvihuoneen lämpöaggregaatin säätelijää 24, ja kun vain signaali 23 ohjaa tätä säätelijää, lämpöaggregaatti pysyy tällöin asetettuna säilyttämään asetettu päivälämpötilan arvo kasvihuoneessa.

Kun virtakatkaisin 21 on päällä-asennossa tullaan 25 potentiometristä saatavaa signaalia kuitenkin alentamaan arvolla, joka vastaa erotusta kasvihuoneen asetetun päivä-lämpötilan pitoarvon ja yölämpötilan pitoarvon välillä, joka viimeksi mainittu valitaan riippuen päiväsaikaan esiintyvästä auringon energian määrästä. Mitä korkeampi auringon 30 energian määrä on, sitä vähemmän laskee potentiometristä 23 saatava signaali vähentäjässä 22, so. sitä korkeammaksi asetetaan yölämpötila lämpöaggregaatin säätelijään.

Tätä havainnollistaa kuvan 4 mukainen diagrammi, jossa oordinaatta antaa yölämpötilan pitoarvon (ulostulosignaali 35 vähentäjältä 22) ja abskissa antaa saatavan auringon energian arvon (vahvistimen 18 ulostulosignaali). Diagrammi antaa suhteen päivälämpötilan pitoarvon ja saatavan auringon energian arvon välillä säädettäessä yölämpötilan pitoarvoa käyttämällä kuvassa 3 esitettyä laitetta. Digitaali-analogiamuunnin 6 63321 aiheuttaa sen, että säätö tapahtuu vaiheittain; 2-osainen D/A-muunnin antaa neljä vaihetta, jolloin säätö seuraa ehyttä käyrää, ja 8-osaa antaa 256 vaihetta, jolloin säätö seuraa likimain katkoviivaa. Todellisuudessa tapahtuu säätö 5 myös tässä tapauksessa vaiheittain, mutta pienin vaihein 0,01-0,05°C. Vielä pienempiin vaiheisiin voidaan päästä, jos D/A-muunnin sisältää useampia osia.

Samanaikaisesti, kun laskija 11 aktivoidaan kohdassa D, toimii virtakatkaisin 21 siirtymää varten päivälämpötilaan. 10 Kuvan 5 mukaisessa sovellutuksessa yksiköt 10-15 on järjestetty ja suhteutettu toisiinsa samalla tavoin kuin kuvan 3 mukaisessa sovellutuksessa. Ulostulosignaali vertailu-laitteesta 15 vaikuttaa vain laskijaan 11 ja laskijaan 14; vastaavuus virtakatkaisijaan 21 puuttuu kuvassa 5.

15 Jokainen kolmesta vertailulaitteesta 25a, 25b ja 25c saa ulostulosignaalin laskijasta 14. Jokainen näistä vertailu-laitteista saa lisäksi vertailusignaalin asetettavasta vertai-lujännitelähteestä 26a vast. 26b vast. 26c, ja vastaavat vertailulaitteet antavat ulostulosignaalin, kun signaali las-20 kijasta 14 ylittää vastaavasta vertailulaitteesta saatavan vertailusignaalin. Tällöin vertailusignaalit on asetettu nouseviin arvoihin niin, että vertailujännitelähteellä 26a on alin arvo ja vertailujännitelähteellä 26c korkein arvo.

2

Arvot voivat vastata esim. 0, 50 ja 100 kal/cm .

25 Vertailulaitteiden 25a, 25b ja 25c ulostulosignaalit johdetaan hilaverkkoon 27 (logiikka). Tällä hilaverkolla on kolme sisäänmenoa a, b ja c, liitettyinä vastaaviin vertailulaitteisiin 25a, 25b ja 25c, ja kolme ulosmenoa d, e ja f, jotka on liitetty kukin relepuolaansa 28a, 28b 30 ja 28c. Hilat hilaverkoissa 27 on kytketty niin, että jos verkko sisäänmenosignaalin yhteydessä kussakin sisään-menossa on laskijalta 14 saatavan signaalin perusteella korkeampi kuin vertailujännitelähteen 26a vertailusignaali, virta siirtyy relepuolaan 28 ulosmenosta d, jos sisäänmeno-35 signaali sekä sisäänmenossa a että sisäänmenossa b on laskijalta 14 saatavan signaalin perusteella korkeampi kuin joko vertailujännitelähteestä 26a saatava vertailusignaali tai vertailujännitelähteeltä 26b saatava vertailusignaali, siirtyy virta relepuolaan 28 ulosmenosta e, ja jos sisäänmenosig-40 naali kaikissa sisäänmenoissa a, b, c laskijalta 14 saatavan 7 63321 signaalin perusteella on korkeampi kuin kaikilta kolmelta vertailujännitelähteeltä 26a, 26b ja 26c saatavat vertailu-signaalit, siirtyy virta yksinomaan relepuolaan 28c ulos-menosta f. Hilaverkon (logiikka) rakenne käsittäen tämän 5 toiminnan on hyvin tunnettu ammattimiehelle ja sitä ei ole syytä senvuoksi kuvata yksityiskohtaisesti.

Relepuolat 28a, 28b ja 28c kuuluvat releisiin, joissa on koskettimet 29a ja 29a', 29b ja 29b' sekä 29c ja 29c'. Jännnitelähde 30, johon tavanomainen potentiometri on 10 tavanomaisesti liitetty kasvihuoneen yölämpötilan pito- arvon säätämiseksi, on tässä tapauksessa relekoskettimien 29a, 29b ja 29c avulla liitettävissä potentiometreihin 31a, 31b ja 31c, joihin on asetettavissa eri jännitteitä, vastaten yölämpötilan erilaisia pitoarvoja, nimittäin potentio-15 metri 31a alhaisimmalla esiintyvällä yölämpötilalla ja potentiometri 31c korkeimmalla esiintyvällä yölämpötilalla. Jännitteet kolmesta potentiometristä voidaan erikseen johtaa säätelijään 24 kasvihuoneen lämpöaggregaattia varten toisen koskettimen kautta kussakin releessä. Riippuen siitä, 20 minkä arvon laskija 14 johtaa vertailulaitteisiin 25a, 25b ja 25c, tulee siten kukin relepuolista 28a, 28b ja 28c saamaan virtaa laitteeseen kuuluvien relekoskettimien kytkemiseksi vuorollaan ja järjestyksessä riippuen mitatusta auringon energian määrästä niin, että saadaan asteittain 25 tapahtuva yölämpötilan pitoarvon lisäys ehyiden viivojen mukaisesti, kuten on piirretty käyrässä kuvassa 4.

Kuvan 5 mukaisessa sovellutuksessa tapahtuu vaihtokyt-kentä päivälämpötilan ja yölämpötilan välillä tavanomaiseen tapaan käyttäen kytkinkelloa niin, että potentiometri', joka 30 antaa päivälämpötilan pitoarvon, on kytketty päälle päiväsaikaan, kun taas jokin potentiometreistä 31a, 31b ja 31c on kytketty päälle yöaikaan.

On luonnollisesti mahdollista järjestää yölämpötilan siirto useammassa vaiheessa kuin ko. kuvan 5 mukaisen laitteen 35 kolmessa vaiheessa.

Säätölaite 24 ohjaa lämpöaggregaatin käyttöä kasvihuoneessa niin, että tämä ajoittaisella käytöllä antaa vaadittavan lämmityksen lämpötilan pitoarvon saattamiseksi vastaamaan kaikkina ajankohtina niin lähellä kuin mahdollista etukäteen 40 asetettua pitoarvoa. Mahdollisesti voi säätelijä myös ohjata 8 kasvihuoneen tuuletusluukkuja. 63321

Erilaisia sähköisiä yksiköitä, kuten laskijoita, vertai-lulaitteita ja laskinlaitteita, ei ole kuvattu yksityiskohtaisesti, koska sellaisten komponenttien rakentamisen katsotaan 5 kuuluvan yleiseen ammattitaitoon käytettäessä kaupallisesti saatavia elektroniikkaosia.

Keksintö ei luonnollisesti rajoitu kumpaankaan kuvattuun sovellutukseen vaan voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

10 * , 0

Claims (5)

63321

1. Tapa lämpötilan säätämiseksi kasvihuoneessa säätämällä kasvihuoneen lämmitysjärjestelmään kytkettyä lämpötilan säätelijää, jolloin auringonvalon intensiteetti ja kasvihuoneeseen päiväsaikaan tulevan auringonvalon energiamäärä mitataan ja yö- 5 lämpötila säädetään riippuen auringonvalon energiamäärästä korkeampaan pitoarvoon korkeammalla auringonvalon energiamäärällä ja alhaisempaan pitoarvoon alhaisemmalla auringonvalon energiamäärällä, tunnettu siitä, että päiväsaikaan tulevan auringonvalon energiamäärän mittaus aloitetaan, kun mitattu au- 10 ringonvalon intensiteetti ylittää etukäteen määrätyn arvon, ja katkaistaan, kun auringonvalon intensiteetti alittaa tämän etukäteen määrätyn arvon, ja että lämpötilan säätö tehdään riippuvaksi mitatusta auringonvalon energiamäärästä, kun auringonvalon intensiteetti alittaa mainitun etukäteen määrätyn arvon, ja 15 tehdään riippumattomaksi mitatusta auringonvalon enerqiamäärästä, kun auringonvalon intensiteetti ylittää mainitun etukäteen määrätyn arvon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että yölämpötilan pitoarvo kohoaa vaiheittain riippuen koho- 20 avasta auringonvalon energiamäärästä.

3. Laite lämpötilan säätämiseksi kasvihuoneessa muuttamalla lämpötilan pitoarvoa korkeamman päivälämpötilan ja alhaisemman yölämpötilan välillä patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisella tavalla, johon laitteeseen kuuluu laite (10) auringonvalon intensiteetin 25 mittaamiseksi, laite (14) kasvihuoneeseen päiväsaikaan tulevan auringonvalon energiamäärän mittaamiseksi ja lämmityksen säätelijä (24) kasvihuoneen lämmityslaitetta varten yölämpötilan säätämiseksi korkeammalle pitoarvolle korkeammalla mitatulla auringonvalon energiamäärällä ja alhaisemmalle pitoarvolle alhaisemmalla mitatul- 30 la auringonvalon energiamäärällä, tunnettu laitteesta (15), jota ohjaa laite (10) auringonvalon intensiteetin mittaamiseksi, järjestetty riippuen viimeksi mainitusta laitteesta aktivoimaan ja poistamaan aktivointi laitteesta (14) auringonvalon energia-määrän mittaamiseksi auringonvalon intensiteetin ylittäessä vast. 35 alittaessa etukäteen määrätyn arvon ja lämmityssäätelijän (24) kytkemiseksi kiinni ja irti laitteesta (14) auringonvalon energiamäärän mittaamiseksi auringonvalon intensiteetin alittaessa 10 63321 vast, ylittäessä etukäteen määrätyn arvon.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että lämmityssäätelijään (24) kuuluu säätölaite käsittäen laitteen (23) etukäteen määrättyä päivälämpötilan pitoarvoa vas- 5 taavan signaalin asettamiseksi ja laite (18, 19, 20, 22) tämän signaalin alentamiseksi kääntäen verrannollisesti mitattuun auringonvalon energiamäärään.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että säätölaitteeseen (25- 29) kuuluu laite lämmitys- 10 säätelijän (24) asettamiseksi vaiheittain kääntäen verrannollisesti mitattuun auringonvalon energiamäärään nähden. PATENTKRAV 6 3 3 21