JP2009136203A

JP2009136203A - ハウス栽培の土壌加温方法

Info

Publication number: JP2009136203A
Application number: JP2007315335A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kanda; 哲郎神田
Original assignee: RAJIANT KK
Current assignee: RAJIANT KK
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2009072536A1

Abstract

【課題】ヒートポンプを熱源機として利用したハウス栽培の土壌加温方法を提案する。
【解決手段】ハウス１内にハウス内空気を熱源としたヒートポンプ８を設置し、このヒートポンプ８によって昼間の加熱された温水または温液を、地表５から４０ｃｍ乃至８０ｃｍの深さの地中に埋設された放熱パイプ４に循環させることにより、土壌６を作物の栽培に好適な地中温度２２℃（上限温度）まで加温する。
冬期でも昼間のハウス内の空気は温度が高いので、ハウス内に設置したヒートポンプのＣＯＰ（消費電力に対する加熱能力）、加熱能力が向上し、ハウス栽培の省エネルギー対策が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、農作物のハウス栽培において、土壌を加温する方法及び該土壌の加温方法を利用した土壌の消毒方法に関する。

従来、ガラスハウス、ビニールハウスなどのハウス栽培において、図３に示すように、冬期にはハウス１内の空気を温める温風暖房機２と、ボイラー３などによって加熱された温水または温液（以下、温水と称する）を地表５からの深さ４０乃至８０ｃｍの地中に埋設した放熱パイプ４に循環させてハウス内の土壌６を加温する地中暖房とによって作物の育成を促進する方法、および夏期にはハウス１を通過した太陽熱７と前記放熱パイプ４による地中暖房との併用によって前記ハウス１内の土壌６を加温すること、土壌を加温することで土壌の熱消毒が行われている（特許文献１参照）。

特許第３３６０８１６号公報

この地中暖房には、前記放熱パイプを循環する温水の熱源として重油、灯油などを燃料とするボイラーが使用されるが、ヒートポンプを熱源機とすることも考えられる。
このヒートポンプは電力を使用する圧縮機によって冷媒を圧縮することにより外気からの熱で温水を加熱するものである。また、ヒートポンプはバルブの切り替えによって冷水を得ることもできる。

前記ヒートポンプの加熱能力および消費電力は外気温度に大きく依存する。ここで、消費電力に対する加熱能力をＣＯＰと称している（ＣＯＰ＝加熱能力÷消費電力）。
ヒートポンプを用いて一定の温度の温水を得る場合、外気温度が低いと前記ＣＯＰおよび加熱能力は大きく低下する。したがって、冬期にはヒートポンプを熱源機としての地中暖房は殆ど行われていない。また、ヒートポンプの設備費は高価である。このため、重油または灯油のボイラーが多く使用されている。しかし、ボイラーの設備費は安価であるが、近年、重油および灯油の価格の高騰が続き、ボイラーの使用も厳しい状況にある。

このように、ボイラーに使用する重油または灯油の価格が上昇していることに鑑み、それに代わる電力を使用するヒートポンプによるハウス栽培の土壌加温方法を試みた。
ただ、前記したようにヒートポンプは、冬期においては外気温度が低いのでＣＯＰおよび加熱能力が低くなるので、十分な加熱ができず、また、消費電力が大きくなる。
しかし、本発明は、前記ヒートポンプを使用しても前記問題点を解決できるハウス栽培の土壌加温方法を提案するものである。

ヒートポンプをハウス内に設置し、ヒートポンプを熱源機として温水を加熱し、該温水を地中に埋設した放熱パイプに循環させて土壌を加熱する。ヒートポンプの運転は昼間のみとする。

冬期でも昼間のハウス内の空気は温度が高いので、ハウス内に設置したヒートポンプのＣＯＰ、加熱能力が向上する。

図１に示すように、ハウス１内の所定位置にヒートポンプ８を設置する。該ヒートポンプ８で加熱された温水を地表５から４０ｃｍ乃至８０ｃｍの深さの地中に埋設された放熱パイプ４を通して循環させ、土壌６を加温する。

冬期においてもハウス１内の空気の温度は昼間は３０℃以上となり、太陽熱７による熱量は余っている。そこで、昼間のみハウス１内の空気を熱源として前記ヒートポンプ８を運転することで５０℃の温水を得て前記放熱パイプ４を循環させて土壌６を加温する。
前記温水は、例えば戻り温度が４０℃で循環させる。ここで、作物のハウス栽培の際、地中の設定温度を作物栽培の適温の上限、例えば２２℃になるように前記ヒートポンプ８を運転し、夜間には前記ヒートポンプ８の運転を中止して加温は行わない。

夜間には前記ヒートポンプ８の運転に代えてハウス１内に設置した温風暖房機（図示せず）を運転してハウス内温度を確保するが、前記昼間の地中加温による地表からの放熱で温風暖房機の負荷を低減できる。この場合もハウス内空気を熱源とするので、熱源温度が高く温風暖房機のＣＯＰは高くすることが可能である。このように、土壌６が蓄熱体となって昼間の太陽熱エネルギーを含めて夜間に有効活用できる。

ここで、例えば、前記ヒートポンプ８を１０００ｍ³のハウス内に設置すると、ハウス
内の空気温度２５℃では加熱能力は１５ｋＷ（温水平均温度４５℃）でＣＯＰは４．５となる。すると電力料金は灯油ボイラーを使用した場合の燃料費に約半分になった。
これに対し、冬期に同じヒートポンプをハウス外に設置して外気を熱源として温水を得ようとしても、外気温度が０℃の場合におけるＣＯＰは３．０に達せず、また、加熱能力は１３ｋＷに低下する。したがって、得られる熱量に対して消費電力が大きくなり、ハウス外に設置したヒートポンプを前記地中暖房に利用しても省エネルギー対策にならない。

ここで、本発明のハウス栽培を関東地方で実施する際の例について説明する。
関東地方の冬の日射量は雨天でも晴天でも平均で２０００ｋｃａｌ／ｍ²ｄａｙであるか
ら、１０時間に日射とすると略２００ｋｃａｌ／ｍ²ｈ（１０００ｍ³で２３３ｋＷ）である。したがって、１５ｋＷの熱をヒートポンプによってハウス内の空気から奪われても、ハウス内の空気温度に影響しない。

次に、他の実施例について説明する。
前記図１に示す加温方法は、昼間のみヒートポンプを運転するが、早く地中温度を上げるために、ヒートポンプの性能は低下するが、夜間に運転を行うことも可能である。
図２に示すように、ハウス１内に内扉１０ａおよび外扉１０ｂを備える小部屋１０を設け、該小部屋１０内にヒートポンプ８を設置する。

前記図２に示す実施例においては、昼間には前記小部屋１０の内扉１０ａを開け外扉１０ｂを閉めてハウス１内の空気を熱源とし、夜間には前記小部屋１０の内扉１０ａを閉めて外扉１０ｂを開けて外気９を熱源とした前記ヒートポンプ８によって加熱された温水または温液を放熱パイプ４に循環させることにより、土壌６を加温する。

前記本発明の地中加温方法は、冬期のハウス栽培の地中加温の他、夏期に行う土壌消毒に適用しても好適である。土壌消毒は、ハウスを閉め切り太陽熱と放熱パイプとの併用により土壌を４５℃以上に加温して土壌中の病原菌、雑草の種子、虫の卵、線虫等を死滅させるものである。

本発明ハウス栽培土壌加温方法の第１の実施例の説明図である。本発明ハウス栽培土壌加温方法の第２の実施例の説明図である。従来の説明図である。

符号の説明

１・・ハウス４・・放熱パイプ６・・土壌８・・ヒートポンプ１０・・ヒートポンプを設置する小部屋

Claims

ハウス栽培において、ハウス内に設置され、ハウス内空気を熱源としたヒートポンプによって昼間の加熱された温水または温液を、地中に埋設された放熱パイプに循環させることにより、土壌を加温することを特徴とするハウス栽培の土壌加温方法。
ハウス栽培において、ハウス内に内扉および外扉を有する小部屋を設け、該小部屋にヒートポンプを設置し、昼間には小部屋の内扉を開け外扉を閉めてハウス内空気を熱源とし、夜間には小部屋の内扉を閉めて外扉を開けて外気を熱源としたヒートポンプによって加熱された温水または温液を、地中に埋設された放熱パイプに循環させることにより、土壌を加温することを特徴とするハウス栽培の土壌加温方法。
前記放熱パイプを地表からの深さ４０ｃｍ乃至８０ｃｍの地中に埋設することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の土壌加温方法。
夏期に請求項１、請求項２または請求項３の土壌加温方法を利用して土壌の消毒を行うことを特徴とする土壌消毒方法。