JP2021144345A - 栽培施設の設計支援システム、栽培施設空調システム、栽培施設の設計支援方法、および、栽培施設の設計支援プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(ハードウェア構成の説明)
図2を用いて、気象情報サーバ10、設計支援装置20を構成する情報処理装置H10のハードウェア構成を説明する。情報処理装置H10は、通信装置H11、入力装置H12、表示装置H13、記憶部H14、プロセッサH15を備える。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアにより実現することも可能である。
記憶部H14は、設計支援装置20の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶装置である。記憶部H14の一例としては、ROM、RAM、ハードディスク等がある。
次に、図1を用いて、栽培施設の設計支援システムの各機能を説明する。
気象情報サーバ10は、気象情報を提供するコンピュータシステムである。気象情報は、気温、絶対湿度、法線面直達日射量、水平面天空日射量、水平面夜間放射量、風向、風速に関する時刻別の情報が含まれ、例えば、拡張アメダス気象データである。気象情報サーバ10は、この気象情報を用いて、設計用気象データと年間気象データとを算出する。設計用気象データは、気象情報のなかから空調機に過度な負荷がかかる日を複数選択し、気温、絶対湿度、法線面直達日射量、水平面天空日射量、水平面夜間放射量、風向、風速をそれぞれ時刻別に算出した平均値である。空調機に過度な負荷がかかる日とは、冷房運転における負荷や、暖房運転における負荷によって特定することができる。年間気象データは、気象情報から標準的な気候である日を複数選択し、気温、絶対湿度、法線面直達日射量、水平面天空日射量、水平面夜間放射量、風向、風速をそれぞれ時刻別の平均値である。年間気象データは、1年間の気象データの平均値でもよいが、例えば、季節ごとの平均値でもよい。上記の処理により算出された設計用気象データと年間気象データとは、気象情報サーバ10に保存される。
制御部21は、後述する処理(栽培施設の設定段階、影響量算出段階、最大熱負荷算出段階、空調機の選定段階、空調機の配置設定段階、シミュレーション段階、総装置容量の再設定段階等を含む処理)を行なう。このための各処理のためのプログラムを実行することにより、制御部21は、栽培施設設定部211、影響量算出部212、空調機選定部213、空調機配置設定部214、シミュレーション部215等として機能する。
影響量算出部212は、植物の影響量を算出する処理を実行する。
シミュレーション部215は、CFD(computational fluid dynamics)解析を用いて栽培環境をシミュレーションし、シミュレーションの結果が、予め保持している栽培条件の範囲内であるか判定する処理を実行する。栽培環境は、栽培領域周辺の温度や湿度であり、栽培領域は、栽培施設において植物が栽培される領域である。
要素モデルは、栽培施設の建築に用いる各建築要素(部材)、栽培施設に配置される什器、栽培領域の3次元モデル(オブジェクト)に関する情報である。
属性情報は、各建築要素、什器、栽培領域の属性情報である。この属性情報には、仕様(規格、寸法、面積、体積、素材)に関する情報が含まれる。
蒸散気熱モデルは、植物の蒸散量に水の気化熱を乗算することで蒸散気熱を算出する数理モデルである。
貫流負荷は、栽培施設を構成する壁や柱を介して伝熱される熱負荷である。
内部発熱負荷は、栽培施設内に設置される三次元オブジェクトによる熱負荷である。例えば、栽培施設内に設置される什器の内部発熱である。
熱負荷データ223は、栽培施設データ221の要素モデル、配置情報、属性情報を用いて、栽培施設内の熱環境のシミュレーションを行なうことにより算出することができる。
安全率データは、後述する栽培環境のシミュレーションの結果に応じて、総装置容量に乗算される安全率に関する情報である。総装置容量に安全率を乗算することで、必要容量が定められる。
図6を用いて、設計支援処理を説明する。
まず、設計支援装置20の制御部21は、栽培施設の設定処理を実行する(ステップS1−1)。具体的には、制御部21の栽培施設設定部211は、CAD画面を出力する。この場合、ユーザが、CAD画面において、栽培施設のレイアウト、栽培領域や什器を含む配置物等の各三次元モデル(オブジェクト)を配置することにより、栽培施設を構成する。ここでは、ユーザが、各三次元モデルの規格、寸法、素材を設定する。栽培施設設定部211は、各三次元モデルの面積や体積を算出し、三次元モデルの属性情報(プロパティ)として設定する。そして、栽培施設設定部211は、作成した栽培施設データ221を記憶部22に記録する。
(1)本実施形態では、設計支援装置20の制御部21は、蒸散気熱を予測し、予測した蒸散気熱と設計用気象データとに基づいて最大熱負荷を算出する。制御部21は、算出した最大熱負荷に基づいて、栽培施設の空調設備の能力を算出する。これにより、蒸散気熱を考慮した上で、空調設備の能力を設定することができる。
・上記実施例では、設計支援装置20の制御部21は、CAD画面において、三次元オブジェクトを配置することで、栽培施設を設定する(ステップS1−1)。ここで、設計支援装置20の制御部21は、予め作成された栽培施設の3DCADのテンプレートを選択することで、栽培施設の設定をしてもよい。また、3DCADのテンプレートに基づいて、栽培施設の設定をしてもよい。
Claims (6)
- 植物の栽培施設を栽培条件に制御する空調設備の設計を支援する制御部を備えた設計支援システムであって、
前記制御部が、
前記栽培施設が設置された地域の気象情報を取得し、
前記栽培条件に応じて、前記栽培施設において栽培される前記植物の生理機能による影響量を予測し、
前記気象情報及び前記影響量から、前記栽培施設における熱負荷を算出し、
前記熱負荷に基づいて、前記栽培施設の前記空調設備の能力を算出することを特徴とする栽培施設の設計支援システム。 - 前記制御部が、
前記熱負荷、前記影響量、前記気象情報から、前記栽培施設の栽培環境を予測し、
前記能力に応じた空調機が配置された前記栽培環境において、前記空調機による空調制御をシミュレーションすることを特徴とする請求項1に記載の栽培施設の設計支援システム。 - 前記影響量は、前記栽培条件下における前記植物の光合成速度から算出される蒸散気熱である
請求項1または2に記載の栽培施設の設計支援システム。 - 植物の栽培施設を栽培条件に制御する空調設備を備えた栽培施設空調システムであって、
前記栽培施設が設置された気象情報に応じて、前記栽培施設において栽培される前記植物の生理機能による影響量を予測し、
前記気象情報及び前記影響量から、前記植物の前記栽培条件にするための熱負荷を算出し、
前記熱負荷に基づいて能力を定めた空調設備を備えた栽培施設空調システム。 - 植物の栽培施設を栽培条件に制御する空調設備の設計を支援する制御部を備えた設計支援システムを用いて作業支援を行う方法であって、
前記制御部が、
前記栽培施設が設置された気象情報を取得し、
前記気象情報に応じて、前記栽培施設において栽培される前記植物の生理機能による影響量を予測し、
前記気象情報及び前記影響量から、前記植物の前記栽培条件にするための熱負荷を算出し、
前記熱負荷に基づいて、前記栽培施設の前記空調設備の能力を算出することを特徴とする栽培施設の設計支援方法。 - 植物の栽培施設を栽培条件に制御する空調設備の設計を支援する制御部を備えた設計支援システムを用いて作業支援を行うためのプログラムであって、
前記制御部が、
前記栽培施設が設置された気象情報を取得し、
前記気象情報に応じて、前記栽培施設において栽培される前記植物の生理機能による影響量を予測し、
前記気象情報及び前記影響量から、前記植物の前記栽培条件にするための熱負荷を算出し、
前記熱負荷に基づいて、前記栽培施設の前記空調設備の能力を算出することを特徴とする栽培施設の設計支援プログラム。
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