JP2003235367A - 建屋の温度管理方法及び装置 - Google Patents

建屋の温度管理方法及び装置

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JP2003235367A
JP2003235367A JP2002041093A JP2002041093A JP2003235367A JP 2003235367 A JP2003235367 A JP 2003235367A JP 2002041093 A JP2002041093 A JP 2002041093A JP 2002041093 A JP2002041093 A JP 2002041093A JP 2003235367 A JP2003235367 A JP 2003235367A
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building
roof
greenhouse
space
roof space
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JP2002041093A
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English (en)
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Makoto Kitano
誠 北野
Koichi Watanabe
幸市 渡邉
Takeki Ebina
壮樹 蛯名
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IHI Corp
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IHI Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14Measures for saving energy, e.g. in green houses

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  • Greenhouses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖、冷房にのみ頼ることなく、室内の温度を
管理できるようにする。 【解決手段】 建屋1の屋根2を透明板3により二重構
造として、屋根空間4を形成する。冬季等には、屋根空
間4に、暖房機5の排ガス11の如き温室効果気体を供
給し、温室効果を発揮させて入射した赤外線が建屋1の
室内から外部へ逃げることを防止して室内の温度を保持
させる。夏季等には、屋根空間4に、吸収液貯蔵タンク
14内で冷却した赤外線吸収液19を流通させ、入射す
る赤外線を赤外線吸収液19に吸収させて室内の温度を
保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は園芸温室や植物工場
の工場棟の如き建屋の室内温度を管理するために用いる
建屋の温度管理方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】農作物等の植物の栽培方法の1つとし
て、ガラス、プラスチック、アクリル或いはビニール
(プラスチックフィルム)等の透明な素材で温室を形成
し、該温室内にて太陽光を利用して植物を栽培すること
が行われている。又、近年では、上記と同様の温室内に
て温度や日照量(光量)等を制御した環境下にて植物を
連続的に生産する植物工場も提案されてきている。
【0003】ところで、太陽光には植物に光合成を行わ
せるために必要な可視光線領域(400〜900nm)
の波長よりも長波長側の赤外線領域(900〜3000
nm)の波長も含んでいる。この赤外線は、物質に吸収
されると物質内の熱運動が励起されるため物質の温度を
上昇させる性質を持つことが知られているが、温室の素
材として挙げた上記各種の透明素材は、いずれも約20
00nm程度の赤外線領域までの赤外線を透過させてし
まう。
【0004】そのため、冬季には、温室内にせっかく入
射した赤外線が外部へ逃げることにより、思うような保
温効果が得られにくく、特に、北海道等の寒冷地では、
温室内の温度が植物を栽培できない温度、たとえば、−
5℃にまで低下することがあり、このような場合、ボイ
ラー等の暖房機により暖房を行うようにしている。
【0005】一方、夏季の日中には、温室内の温度は約
50℃まで上昇してしまうことがあり、この場合、簡易
蒸発冷房や機械式冷房を行うか、或いは、天窓や側窓か
ら換気を行って温室内温度を低下させるようにしてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、冬季の北海
道のような寒冷地において、大規模な植物工場で使用さ
れている1ha規模の工場棟の如き建屋の場合、暖房に
より温室内温度を、−5℃から植物の栽培に適した約1
5℃まで上昇させるには、約840000kJ/hの暖
房機が10台必要であり、その運転に必要な燃料費は1
日当り約70000円に達する。
【0007】一方、夏季日中に冷房を行って温室内温度
を50℃から植物の栽培に適した約20℃まで温度低下
させる場合、1ha規模の建屋では、冷房能力500k
Wの冷房機が15台必要であり、これらの冷房機を運転
するための電気代として、1日当り約120000円が
必要となる。
【0008】このように、冬季における室内温度の降下
時や、夏季における室内温度の上昇時に上記従来の如く
暖房や冷房のみに頼って温度の管理を行う方法では、ラ
ンニングコストが嵩むという問題がある。
【0009】そこで、本発明は、暖房や冷房のみに頼る
ことなく室温を管理することができるような建屋の温度
管理方法及び装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、建屋の屋根を、透明板により所要の空間
を形成するよう二重構造とし、上記屋根空間に温室効果
気体を封入又は流通させるようにして、温室効果気体に
よる温室効果で室内温度を保持させるようにする建屋の
温度管理方法及び装置とする。
【0011】冬季に、暖房機の排ガスの如き温室効果気
体を屋根空間に供給すると、温室効果が発揮されて室内
から赤外線が外部へ逃げることを防止できるので、温度
降下を抑制することができる。
【0012】又、建屋の屋根を、透明板により所要の空
間を形成するよう二重構造とし、建屋の室内温度降下時
期に、上記屋根空間に温室効果気体を封入又は流通させ
るようにして、温室効果気体による温室効果で室内温度
を保持させるようにし、一方、建屋の室内温度上昇時期
に、上記屋根空間に赤外線吸収液を流通させて循環させ
るようにして、入射する赤外線を赤外線吸収液で吸収さ
せることで室内温度を保持させるようにする建屋の温度
管理方法及び装置とすることにより、冬季に室内の温度
降下を抑制できることに加えて、夏季には、室内の温度
上昇を抑制できることになる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0014】図1は本発明の実施の一形態を示すもの
で、植物工場で使用する1ha規模の工場棟の如き建屋
1への採用例を示す。すなわち、建屋1の屋根2を、ガ
ラスやプラスチック、アクリル等の透明素材からなる透
明板3による二重構造として、該二重の透明板3の間に
層状の一様な屋根空間4を形成させるようにする。
【0015】本発明は、上記構成とした建屋1の温度管
理を行うもので、そのために、LPG、LNG、バイオ
ガス等を燃料として運転するボイラーの如き暖房機5を
建屋1外に設置して、該暖房機5で発生させた温風6
を、温風送給ライン7を通して建屋1の室内に供給でき
るようにすると共に、温室効果気体供給ラインとして用
いる暖房機5の排ガスライン8を、建屋1の屋根2の下
端部位置に、屋根空間4に連通するように接続し、且つ
上記屋根2の頂部に、屋根空間4と連通するようにして
途中に開閉弁10を備えた排ガス放出管9を接続して、
暖房機6の運転で生じた温室効果気体としての排ガス1
1を、排ガスライン8を通して屋根空間4に供給できる
ようにする。更に、上記暖房機5の排ガスライン8の途
中に、開閉弁12を備えた排ガス分岐ライン13を設け
て、該排ガス分岐ライン13を通して暖房機5の排ガス
11の一部を建屋1の室内に導入できるようにする。
【0016】又、上記建屋1の外部に、内部に貯蔵して
ある赤外線吸収液(熱線吸収液)19を冷却装置として
の冷却水供給装置20で冷却水との熱交換により冷却で
きるようにした吸収液貯蔵タンク14を設置し、該吸収
液貯蔵タンク14の底部に一端を接続し且つ途中に循環
ポンプ15を備えた吸収液送給ライン16の他端を、上
記建屋1の屋根2の所要位置に、上記屋根空間4と連通
するように接続すると共に、上記排ガス放出管9の開閉
弁10よりも上流位置に一端を接続した吸収液戻りライ
ン17の他端を上記吸収液貯蔵タンク14の頂部に接続
し、且つ該吸収液戻りライン17の排ガス放出管9への
接続部付近に開閉弁18を設け、屋根空間4に排ガス1
1を供給していないときに、冷却水供給装置20で冷却
した赤外線吸収液19を、循環ポンプ15の運転によ
り、吸収液送給ライン16を通し建屋1の屋根空間4内
に導入して流通させてから、排ガス放出管9、吸収液戻
りライン17を経由させて吸収液貯蔵タンク8に戻すよ
うに循環させるようにする。なお、上記建屋1の屋根2
と吸収液貯蔵タンク14との間には、図示していない
が、屋根空間4内の赤外線吸収液19を吸収液貯蔵タン
ク14内に回収するための吸収液回収ラインが設けてあ
る。
【0017】上記赤外線吸収液19としては、太陽光線
中の波長が900nm以上の赤外線を吸収できるように
した硫酸銅水溶液やフルオレン化合物、アルミニウム
塩、イソチオシアン酸、アリル、メタチオフェニル等の
熱線吸収剤の水溶液、又は、多糖類の水溶液を用いるよ
うにする。
【0018】建屋1の室内温度の降下時期となる冬季
は、赤外線吸収液19を屋根空間4から吸収液貯蔵タン
ク14内に回収させてある状態において、排ガス放出管
9の開閉弁10を開、吸収液戻りライン17の開閉弁1
8を閉として、暖房機5を運転し、運転により発生した
温風6を温風供給ライン7を通して建屋1内に供給する
と共に、暖房機5の運転により生じた排ガス11を、排
ガスライン8を通し建屋1の屋根空間4内に供給して充
満させ、更に、屋根空間4内を流通させた後、排ガス放
出管9を通して大気へ連続的に放出させるようにする。
又、上記屋根空間4への排ガス11の供給に伴わせて、
排ガス分岐ライン13を通して排ガス11の一部を建屋
1の室内に導入させるようにする。
【0019】上記のように、建屋1の屋根空間4に暖房
機5の排ガス11を流すようにすると、排ガス11に含
まれる二酸化炭素による温室効果、すなわち、二酸化炭
素の層で建屋1の室内から赤外線が外部へ逃げるのを防
止することができることにより、建屋1の室内の温度降
下を抑制することができて、室温を一定に保持すること
ができる。したがって、暖房機5により発生させる温風
7の温度を低く設定しても、建屋1の室内の温度を目的
の温度に管理することができる。なお、屋根空間4に排
ガス11を充満させた後は、排ガス放出管9の開閉弁1
0を閉じて、排ガス11の供給を停止させて排ガス11
を屋根空間4に封入しておくようにしてもよい。又、上
記建屋1の室内には、排ガスライン8から分岐させた排
ガス分岐ライン13を通して排ガス11が導入されてい
るため、排ガス11中の二酸化炭素を植物の炭酸同化作
用に寄与させることができ、排ガス11を有効利用する
ことができる。
【0020】一方、建屋1の室内温度の上昇時期となる
夏季は、排ガス放出管9の開閉弁10を閉、吸収液戻り
ライン17の開閉弁18を開とした状態において、冷却
水供給装置20によって冷却されている吸収液貯蔵タン
ク14内の赤外線吸収液19を、循環ポンプ15の運転
により、吸収液送給ライン16を通し建屋1の屋根空間
4内に送給して充填させるようにし、更に、該屋根空間
4内を流通させられた赤外線吸収液19を、排ガス放出
管9、吸収液戻りライン17を通して吸収液貯蔵タンク
14内に戻すようにすることにより、冷却された赤外線
吸収液19を循環させるようにする。
【0021】これにより、建屋1に入射する太陽光のう
ち、波長が900nm以上の赤外線が屋根空間4内に充
填されている赤外線吸収液19により吸収されることに
なり、且つ赤外線を吸収することにより昇温した赤外線
吸収液19は吸収液貯蔵タンク14に戻されて冷却され
てから再び屋根空間4に供給されるように循環されるた
め、建屋1の室内の温度上昇を抑制することができて、
室温を一定に保持することができる。したがって、上記
赤外線吸収液19の循環流量を制御することにより室温
を管理することができ、冷房の使用を必要最低限とする
ことができる。
【0022】以上は冬季と夏季の運用について説明した
が、たとえば、秋季は、建屋1の屋根空間4に、赤外線
吸収液19を循環流動させることなく充填しておくよう
にしたり、春季は、暖房機5の運転はしないが、屋根空
間4に排ガス11を封入しておくようにしたり、あるい
は、屋根空間4に単に空気の層を形成させておくように
する。又、上記の運用方法に限らず、気象条件に応じ、
最適な運用方法を選定することは任意である。
【0023】因に、植物工場で使用する1ha規模の工
場棟に上記のような運用方法を実施すると、冬季の暖房
代を1日当り約50000円、夏季の電気代を1日当り
約80000円程度とすることができ、これまで過剰に
使用してきた電気、灯油、LPG等の使用量を削減でき
るだけでなく、二酸化炭素の排出量も約20%程度削減
することができる。
【0024】なお、上記実施の形態では、温室効果を利
用して建屋1の室内の温度を均一に保持させるために、
屋根空間4に、二酸化炭素として暖房機5の排ガス11
を供給する場合について示したが、温室効果気体とし
て、メタンや養液の殺菌等に用いたオゾンを使用しても
よく、特に、屋根空間4にオゾンを封入してオゾン層を
形成させるようにすると、紫外線防除フィルタの役割を
果すことができて有利であること、又、実施の形態で
は、吸収液戻りライン17を排ガス放出ライン9を介し
て屋根2に接続するようにした場合を示したが、屋根2
側に直接接続するようにしてもよいこと、更に、建屋1
としては、植物の栽培に限らず、他のものを対象とした
ものであってもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【0025】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の建屋の温度管
理方法及び装置によれば、次の如き優れた効果を発揮す
る。 (1)建屋の屋根を、透明板により所要の空間を形成する
よう二重構造とし、上記屋根空間に温室効果気体を封入
又は流通させるようにして、温室効果気体による温室効
果で室内温度を保持させるようにするので、冬季に、暖
房機の排ガスの如き温室効果気体を屋根空間に供給する
ことで、入射した赤外線が室内から外部へ逃げることを
防止することができ、これにより、暖房のみに頼ること
なく温度の管理を行うことができて、暖房費を大幅に削
減することができる。 (2)建屋の屋根を、透明板により所要の空間を形成する
よう二重構造とし、建屋の室内温度降下時期に、上記屋
根空間に温室効果気体を封入又は流通させるようにし
て、温室効果気体による温室効果で室内温度を保持させ
るようにし、一方、建屋の室内温度上昇時期に、上記屋
根空間に赤外線吸収液を流通させて循環させるようにし
て、入射する赤外線を赤外線吸収液で吸収させることで
室内温度を保持させるようにするので、冬季に温室効果
気体による温室効果を、又、夏季に赤外線吸収液による
赤外線吸収効果を発揮させることができ、暖房、冷房の
費用を大幅に削減することができて、通年のランニング
コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の温室の温度管理装置の実施の一形態を
示す概略図である。
【符号の説明】
1 建屋 2 屋根 3 透明板 4 屋根空間 8 排ガスライン(温室効果気体供給ライン) 11 排ガス(温室効果気体) 14 吸収液貯蔵タンク 16 吸収液送給ライン 17 吸収液戻りライン 19 赤外線吸収液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邉 幸市 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 蛯名 壮樹 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 2B029 MA04 RA04 RA16 SB06 SD05 SD09 SD19 SD24

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建屋の屋根を、透明板により所要の空間
    を形成するよう二重構造とし、上記屋根空間に温室効果
    気体を封入又は流通させるようにして、温室効果気体に
    よる温室効果で室内温度を保持させるようにすることを
    特徴とする建屋の温度管理方法。
  2. 【請求項2】 建屋の屋根を、透明板により所要の空間
    を形成するよう二重構造とし、建屋の室内温度降下時期
    に、上記屋根空間に温室効果気体を封入又は流通させる
    ようにして、温室効果気体による温室効果で室内温度を
    保持させるようにし、一方、建屋の室内温度上昇時期
    に、上記屋根空間に赤外線吸収液を流通させて循環させ
    るようにして、入射する赤外線を赤外線吸収液で吸収さ
    せることで室内温度を保持させるようにすることを特徴
    とする建屋の温度管理方法。
  3. 【請求項3】 建屋の屋根を、透明板により所要の空間
    を形成するよう二重構造とし、該建屋の屋根空間に、温
    室効果気体を供給できるよう温室効果気体供給ラインを
    接続して、温室効果気体を屋根空間に封入又は流通させ
    るようにした構成を有することを特徴とする建屋の温度
    管理装置。
  4. 【請求項4】 建屋の屋根を、透明板により所要の空間
    を形成するよう二重構造とし、該建屋の屋根空間に、温
    室効果気体を供給できるよう温室効果気体供給ラインを
    接続して、温室効果気体を屋根空間に封入又は流通させ
    るようにし、且つ上記建屋外に、赤外線吸収液が貯蔵し
    てある吸収液貯蔵タンクを設置して、該吸収液貯蔵タン
    クと建屋の屋根との間に、吸収液貯蔵タンク内の赤外線
    吸収液を屋根空間へ送給する吸収液送給ラインと、屋根
    空間内の赤外線吸収液を吸収液貯蔵タンクへ戻す吸収液
    戻りラインとを接続し、温室効果気体の供給と切り替え
    て、上記屋根空間に赤外線吸収液を循環供給できるよう
    にした構成を有することを特徴とする建屋の温度管理装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009065890A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Okamoto Ind Inc 農業用ハウスの暖房方法
CN108697053A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 帝人薄膜解决有限公司 农用棚、使用该农用棚的植物栽培方法和热射线反射膜结构体

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