JP2000262160A - 施設園芸用温室における暖房用熱源水の温度調整方法 - Google Patents

施設園芸用温室における暖房用熱源水の温度調整方法

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JP2000262160A
JP2000262160A JP11111260A JP11126099A JP2000262160A JP 2000262160 A JP2000262160 A JP 2000262160A JP 11111260 A JP11111260 A JP 11111260A JP 11126099 A JP11126099 A JP 11126099A JP 2000262160 A JP2000262160 A JP 2000262160A
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greenhouse
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heating
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Shuichi Harada
Hisae Kato
寿枝 加藤
秀一 原田
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Nepon Inc
ネポン株式会社
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Abstract

(57)【要約】 【課題】 施設園芸用温室を熱源水で暖房するにおい
て、日の出後に日射により室温が上昇し放熱パイプ内の
70〜80℃の熱源水による放熱と相まって室温上昇が
激しくなることを温室の換気などによる熱発散に頼るこ
となく防止する。 【解決手段】 本発明方法は、ボイラ11から温室10
内へ延在しボイラ11に戻る配管14の配置において、
ボイラ11から熱源水の流れる方向に三方弁12、循環
ポンプ13、水温センサ15を配置し、制御部21には
三方弁制御部12a、水温センサ15、日射センサ2
2、外気温センサ23を配置し、循環熱源水温は、屋外
日射量および外気温と温室室温管理温度との差により補
正し制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、野菜、花卉、果樹
等の栽培のための施設園芸用温室における暖房用熱源水
の温度調整方法、より詳しくは、当該温室の暖房のため
に、温水管を温室内に設置し、この温水管にボイラで昇
温した暖房用熱源水を通し、温水管からの放熱により温
室内温度を管理温度に保つ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】暖房用熱源水を使用する施設園芸用温室
(以下、温室という。)においては、ボイラと放熱管と
の間に配置した循環ポンプを室温サーモスタットを用い
てON、OFFし室温を調整してきた。この方法では、
ボイラ、管および当該管の戻り管の間に三方弁を配置
し、室温により管へ供給する循環熱源水の水温を比例制
御してきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】管へ供給する熱源水の
温度は70℃〜80℃程度であるが、夜明け後の温室室
温が温室の管理のために設定した温度以上になったとき
循環ポンプをOFFにして熱源水の循環を停止するが、
その時点での管内の熱源水の温度は70℃〜80℃のま
まであり、循環ポンプをOFFにした後に室内温が温室
外日射量により上昇したとき管に残留する熱源水は無駄
な、かつ、作物に悪影響を与える熱を放出するが、この
際に温室の天窓を開いて換気することも行われる。ボイ
ラに関して説明すると、ボイラの湯の温度は40℃を下
ると、ボイラの煙管内では結露してできた水が排ガス中
の硫黄と結合して硫酸となり煙管を損傷するので、ボイ
ラの湯は40℃より低くすることはできない。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題は、施設園芸用
温室の暖房用熱源水による暖房において、循環熱源水
は、その水温を、温室外日射量および温室外の外気温と
温室内室温の管理温度との差により補正され、三方弁を
用いて温室内へ行き管、放熱管および戻り管へ供給され
て放熱することを特徴とする施設園芸用温室における暖
房用熱源水の温度調整方法を提供することにより解決さ
れる。
【0005】また、上記課題は、ボイラで加熱した循環
熱源水を循環ポンプにより三方弁を経て温室内へ行き管
および放熱管を通して供給し戻り管を経てボイラへ戻す
装置において、三方弁につながる三方弁制御部、温室に
入る前の点で行き管に連結された水温センサ、日射セン
サ、外気温センサおよび室温センサは制御部へ連結さ
れ、水温センサ、日射センサおよび外気温センサから入
力される情報により制御部は三方弁制御部へ三方弁の動
作制御情報を与えることを特徴とする施設園芸用温室に
おける暖房用熱源水の温度調整装置を提供することによ
り解決される。
【0006】
【作用】本発明によると、日の出から所定時間ごとに日
射量を積算して日射量補正温度Aを求め、また外気温と
温室の暖房設定温度から外気温補正温度Bを求め、循環
熱源水温はボイラ内の熱源水の最高温度であるTmax
からAとBの値を引いた値の温度とし、暖房運転中には
所定時間ごとに循環する熱源水温設定値を制御部におい
て更新した更新値を三方弁制御部に入力し、三方弁制御
部は温水管に設置した水温センサで循環熱源水温を計測
し、それによって循環する熱源水の温度を調整する。
【0007】
【実施例】本願の発明者らは下記に注目した。 温室の外の外気温の最低値は通常日の出時に発生す
る。 したがって、暖房の最大負荷は日の出時に生じる。 日射量は日の出時から正午に向かって増大し続け
る。 日射量の増大に伴い室温は上昇する。
【0008】そこで、発明者らは下記の解決策を考え
た。 i.日の出時から一定時間ごとに日射量を積算して日射
補正温度Aを求め、外気温と暖房設定温度とから外気温
補正温度Bを求め、 循環熱源水温=最高熱源水温(Tmax)−A−B とする。ただし、Tmaxはボイラが要求する最高熱源
水温である。 ii.一定時間ごとに循環熱源水温設定地を更新し、更
新した値を三方弁制御部へ送る。 iii.三方弁制御部は、管に設置した水温センサで循
環熱源水温を計測しそれを調節する。 以上を添付図を参照してより詳細に説明する。図1は日
射量、暖房設定温度、外気温、循環熱源水温の変化を示
す線図、図2は本発明の実施に用いる配管の配置を示す
図、図3は図2に対応するブロック図、図4は発明者ら
が発明にかかる方法の実施において実測したデータを示
す線図、図5は発明者らが実施した試験結果を示す図4
に類似する線図である。
【0009】図1の線図において横軸は左端の日照開始
から右端の日照終了時までの時間tを、縦軸には最上部
には日射量Sを、またその下方には上から順に暖房設定
温度Ts、外気温To、循環熱源水温Twをとった。一
定時間はi、暖房設定温度と外気温との温度差はΔTで
示した。積算した日射量と循環熱源水温とは曲線で表さ
れる。本発明の目的は、日射が始まり日射量が増加し、
ピークに達し、次いで日射量がゼロになるまでの間、す
なわち外気温は徐々に上昇し、ピークに達し、徐々に降
下する状況下において、暖房負荷に対応して循環熱源水
温を最高値(MAX)から最低値(MIN)まで降下さ
せ、次いで最高値まで上昇させることである。
【0010】前記目的を達成するために下記を考察し
た。 1.循環熱源水温を暖房負荷に応じて調節する。 2.暖房負荷は日射量と外気温である。 3.循環熱源水温を次の式で求める。 循環熱源水温=(ボイラの)最高水温(Tmax)−A
−B ただし、Aは日射補正温度、Bは外気温補正温度 日射補正温度Aは、一定時間ごとに日射量を積算し、そ
の値に温室の代償、作物等の比例定数を乗じた値であ
り、外気温補正温度は暖房設定温度(これは一定の温度
である。)と外気温との差(ΔT)にオフセット温度
(温室固有の定数で放熱係数等から求める定数)を加え
た温度である。
【0011】本発明の方法においては、前段の3.の循
環熱源水温の目標温度と、三方比例弁を制御し、循環熱
源水温を調節する。そのための装置の基本的構成は図2
の配管図に示され、図中、10は温室、11はボイラ、
12は三方弁、13は循環ポンプ、14aは行き管、1
4bは放熱管、14cは戻り管、15は水温センサであ
る。ボイラ11で70℃〜80℃の温度まで昇温された
熱源水は循環ポンプ13の動作により三方弁12を通過
し、行き管14a内を流れ水温センサ15を経由して温
室10内に配置された放熱管14bを通りその間に放熱
し、戻り管14cを経て三方弁12に戻るかまたはボイ
ラ11に戻される。
【0012】図3は、図2の配管系の操作の制御のため
の装置の配置を示すブロック図で、図中、図2に示した
部分と同じ部分は同一符号で示し、12aは三方弁制御
部、21は制御部、22は日射センサ、23は外気温セ
ンサ、24は室温センサである。制御部21には、水温
センサ15から温室10内の放熱パイプ14bに入る循
環熱源水の温度が、日射センサ22から日射量が、また
外気温センサ23から外気温が入力され、これらの情報
に基づき三方弁制御部12aに対し、放熱管14bを出
た循環熱源水を三方弁12に戻すかまたはボイラ11に
戻すかの指示を与える。
【0013】図4は1999年2月1日(1999.
2.1)に発明者らが本発明の方法を実施した試験の結
果を示す線図で、横軸には当日の00:00時から2
3:20時をわずか過ぎた時刻までをとり、縦軸には温
度(℃)をとる。下から線1は限時積算日射量、線2は
外気温、線3は温室の室温、4は循環熱源水水温(熱源
水温)、一点鎖線5は設定水温、破線6は従来例による
運転をした場合の循環熱源水水温、線7は三方弁開度を
それぞれ表し、砂地を付したブロック8は暖房運転を示
す。三方弁開度は右軸上方に0から100%までの間の
値をとることを示す。本発明が扱う日照開始時(ほぼ0
7:00時)から日照終了時(ほぼ16:40時)まで
の間、線4で表す循環熱源水水温と線5で示す設定水温
とはきわめて接近していること、すなわち、図示の線の
左から始まりa点とb点まで設定水温(線5)と熱源水
温(線4)はほぼ一致しており、c点近くまでは設定水
温(線5)はより急激に降下し、点dとeの間では熱源
水温(線4)は線5よりもかなり下にある。これを図1
の線図と照らし合わせると、日射量(線1)が08:2
0時から高くなりはじめ10:00時にピークに達し、
その後高い値を保ちつつ15:00時で降下しはじめる
までの間、熱源水温(線4)は降下を続け点eで上昇に
転ずるので、試験は本発明の方法が図1に示す目標に合
致することが判明した。その結果、室温(線3)は0
6:40時から徐々に上昇し、10:00時の少し前で
20℃を超え、11:40時を少し過ぎた時点で最高の
23℃まで上昇し、次いで下降し13:20時に20℃
より低くなり、その後1度だけ20℃よりわずか高くな
った後は20℃を切って徐々に下降したことが認められ
る。上記した試験は、三重県桑名郡三島町の大松農園の
温室内において農園所有者の許諾を得て行われた。当該
温室の面積は1,500坪(1坪0.033アールで換
算して49.5アール)であり、温室内には、30万K
cal/hの出力のボイラが2台設置されて稼動してお
り、栽培作物は水耕トマトである。
【0014】発明者らはさらに平成11年2月21日
(1999.2.21)に、再度前記大松農園で同じ試
験を実施して図5の線図に示す結果を得た。図4に示さ
れる記号はそのまま図5に用いるが、この試験の結果は
本発明が初期の目的を達成したことを示す。
【0015】前段で述べた1999年2月1日の試験に
おいて得られた本発明方法により得られた省エネルギー
(無駄な燃焼油の節減)のデータは次のとおりである。 暖房設定温度 18℃ 外気温平均値 5.7℃ 限時日射量 1.4cal. この試験の省エネルギー時間帯における省エネルギー総量=〔平均水温差(従 来運転−省エネルギー運転)〕×総循環水量×水の熱量=(63.5−49.4 )×13000リットル×1Kcal/℃リットル=18.3×10Kcal ・・・ (1) 燃油量=省エネルギー総量/A重油低位発熱量×HB熱効率 =18.3×10Kcal/(8770Kcal/リットル)×0.9 =23.2リットル ・・・ (2) 省エネルギー評価額=燃油量×単価=23.2リットル×40円/リットル =928円・・・(3) 式(3)より1日の省エネルギー運転による経費削減は
1,000円 1シーズン180日として 180,000円 気候による補正をしてもほぼ 100,000円とな
る。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、日の出直後であって
も、熱源水を調整することによって、パイプ内の温度上
昇を抑え、無駄な熱損失を防止し、また、周辺温度も不
必要に上昇することがないため、作物への悪影響を及ぼ
すことがない。さらに、前段で説明したように、本発明
の方法によると従来例に従う温室暖房に比べ1日当たり
ほぼ1,000円の経費削減が得られることが確認され
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための日射量と循環熱
源水温との関係を示す線図である。
【図2】本発明の実施に用いる配管の配置を示す図であ
る。
【図3】図にの配管配置の運転方法を示すブロック図で
ある。
【図4】平成11年2月1日に本発明の方法を実施した
試験において得られたデータを示す線図である。
【図5】平成11年2月21日に行った本発明の方法の
現場試験において得られたデータを示す線図である。
【符号の説明】
10 温室 11 ボイラ 12 三方弁 12a 三方弁制御部 13 循環ポンプ 14a 行き管 14b 放熱管 14c 戻り管 15 水温センサ 21 制御部 22 日射センサ 23 外気温センサ 24 室温センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 施設園芸用温室の暖房用熱源水による暖
    房において、循環熱源水は、その水温を、温室外日射量
    および温室外の外気温と温室内室温の管理温度との差に
    より補正され、三方弁を用いて温室(10)内へ行き管
    (14a)、放熱管(14b)および戻り管(14c)
    へ供給されて放熱することを特徴とする施設園芸用温室
    における暖房用熱源水の温度調整方法。
  2. 【請求項2】 ボイラ(11)で加熱した循環熱源水を
    循環ポンプ(13)により三方弁(12)を経て温室
    (10)内へ行き管(14a)および放熱管(14b)
    を通して供給し戻り管(14c)を経てボイラ(11)
    へ戻す装置において、 三方弁(12)につながる三方弁制御部(12a)、温
    室(10)に入る前の点で行き管(14a)に連結され
    た水温センサ(15)、日射センサ(22)、外気温セ
    ンサ(23)および室温センサ(24)は制御部(2
    1)へ連結され、 水温センサ(15)、日射センサ(22)および外気温
    センサ(23)から入力される情報により制御部(2
    1)は三方弁制御部(12a)へ三方弁(12)の動作
    制御情報を与えることを特徴とする施設園芸用温室にお
    ける暖房用熱源水の温度調整装置。
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