JP3562840B2 - 温室の環境制御方法 - Google Patents
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- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、温室内の栽培環境を植物の成長に最適な状態に保つ、温室の環境制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温室内で植物を栽培するとき、植物の成長を促進するために、ランプやファンなどの各種の環境調整機器を温室に設置する。そして、ランプの点灯・消灯やファンのオン・オフを制御して、温室の環境を植物の成長に適するように制御する。
【０００３】
植物工場では、これらの環境調整機器の制御がすべて自動化されている。特に、コンピュータを用いた自動化が行われている。この植物工場によれば、多数の環境調整機器を用いて、温室内の栽培環境を植物の成長に最適な状態に保つことができるので、植物を効率的に育てることが可能になる。これにより、植物の安定的な供給が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
植物工場では、環境を制御するために、各種の環境調整機器を用いる。環境調整機器の中でも、暖房装置や冷房装置などは、電力などのエネルギを大量に消費する。この結果、環境を調節するために、暖房装置や冷房装置を長時間使用すると、植物工場の維持費が増加してしまう。
【０００５】
また、例えば冷房装置を運転していたが、外気の急激な変化により、植物工場内の温度が下がり過ぎるような事態が発生することがある。このときには、暖房装置が作動して、エネルギの無駄な消費が生じる。
【０００６】
この発明の目的は、このような欠点を除き、最小のエネルギにより温室内の環境を整えることを可能にする温室の環境制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、その目的を達成するため、太陽光を遮光する遮光カーテン装置と、室内を保温する保温カーテン装置と、空気を排気する天窓装置と、空気を強制的に排気する換気装置と、室内の温度を調整する冷房装置および暖房装置とを少なくとも１つ備える温室の環境を制御する温室の環境制御方法において、温室内の光強度を制御するかどうかを判断し、光強度を制御するとき、遮光カーテン装置を制御して、あらかじめ設定された光強度に温室内を保ち、温室内の温度を制御するかどうかを判断し、温度を制御する場合に温室を冷房するとき、温室に入射する太陽光のエネルギと温室内の機器の発熱と温室の壁面での熱貫流とから、温室に流入する熱エネルギ量を算出し、温室内外の空気の温度およびエンタルピから、天窓装置および換気装置の換気による熱エネルギの換気能力を算出し、温室に流入する熱エネルギと天窓装置の換気能力とに基づいて天窓装置を動作させ、天窓装置による冷房が不足のときに換気装置を動かし、換気装置による冷房が不足のときに冷房装置を動かし、温度を制御する場合に温室を暖房するとき、太陽光の光強度を測定し、測定した光強度が低くなったときに保温カーテン装置を動かして温室を保温状態にし、保温カーテン装置による暖房が不足のとき、温室に流入する熱エネルギ量から必要な熱エネルギを算出して暖房装置を動かし、温室内の湿度を制御するかどうかを判断し、湿度を制御するとき、温室内外の空気の絶対湿度およびエンタルピから換気で排出される空気中の水分の量と熱エネルギの損失とを算出し、この算出結果に基づいて換気装置を動かす。
【０００８】
【作用】
これにより、温室内の光強度を制御する場合、遮光カーテン装置を制御して、あらかじめ設定された光強度に温室内を保つ。
【０００９】
温室を冷房する場合、温室に入射する太陽光のエネルギと温室内の機器の発熱と温室の壁面での熱貫流とから、温室に流入する熱エネルギ量を算出し、温室内外の空気の温度およびエンタルピから、天窓装置および換気装置の換気による熱エネルギの換気能力を算出する。そして、温室に流入する熱エネルギと天窓装置の換気能力とに基づいて、天窓装置、換気装置、冷房装置の順に動かす。
【００１０】
温室を暖房する場合、太陽光の光強度を測定する。そして、光強度が低くなったときに、保温カーテン装置、暖房装置の順に動かす。
【００１１】
温室内の湿度を制御する場合、温室内外の空気の絶対湿度およびエンタルピから、換気で排出される空気中の水分の量と熱エネルギの損失とを算出する。そして、この算出結果に基づいて換気装置を動かす。
【００１２】
これらの制御により、最小のエネルギで温室の環境を維持する。
【００１３】
【実施例】
次に、この発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１４】
図５は、この発明を実施するための植物工場を示す概略図である。この植物工場は、栽培部３の植物の育成に最適な状態に温室１の栽培環境を保つために、コンピュータ２で環境調整機器を集中的に制御する。
【００１５】
温室１は、潜熱により冷房をするためのパッド装置１１と、保温および遮光をするためのサイドカーテン装置１２と、太陽光を遮光するための遮光カーテン装置１３と、補光ランプ装置１４と、循環ファン装置１５と、温室１を換気するための換気ファン装置１６と、温室１の空気を入れ換えるための天窓装置１７と、冷房装置１８と、暖房装置１９とを環境調整機器として備える。
【００１６】
パッド装置１１は、図６（ａ）に示すようなハニカムペーパ１０１で構成される。ハニカムペーパ１０１は、６角形状の透水性の柱部１０２に、空気１１１を通すための孔１０３を備える。パッド装置１１は、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）のハニカムペーパ１０１を並べて構成したパッド部１０４を備える。そして、パッド装置１１のパッド部１０４に水１１２を注ぐと、孔１０３を通る空気１１１が水の気化潜熱により冷却される。つまり、図６（ｃ）に示すように、パッド装置１１の空気取り入れ側１Ａを温室１の外側に取り付け、空気吹き出し側１１Ｂを温室１内に取り付ければ、外気が冷却されて温室１内に流れ、温室１の冷房が可能になる。
【００１７】
また、温室１は、栽培環境を調べるために、ハウス日射計２１と、ハウス照度計２２と、乾球温度計としてハウス温度計２３と、湿球温度計としてハウス温度計２４と、天井部の温度を計るハウス温度計２５とをセンサとして備える。さらに、室外に、乾球温度計として外気温度計３１と、湿球温度計として外気温度計３２と、風向風速計３３と、室外日射計３４とをセンサとして備える。
【００１８】
コンピュータ２は、各センサを用いて、温室１の各熱エネルギバランスを算出する。つまり、コンピュータ２は、太陽光の入射、壁面貫流、温室内発熱などに基づいて、温室１に入射するエネルギ量を次のように算出する。コンピュータ２は、温室１に入射する太陽光のエネルギ量Ａ１［Ｊ／ｓ］を、
Ａ１＝外日射強度×屋根光透過率×床面積 （１）
の式から算出する。
【００１９】
栽培部３に入射する太陽光のエネルギ量Ａ２［Ｊ／ｓ］を、
Ａ２＝外日射強度×屋根光透過率×カーテン光透過率×床面積 （２）
の式から算出する。
【００２０】
屋根貫流により入射するエネルギ量Ａ３［Ｊ／ｓ］を、
Ａ３＝（外気温−天井部気温）×屋根面積×天井熱貫流率 （３．１）
の式から算出する。
【００２１】
天井貫流により天井部から栽培部３に入射するエネルギ量Ａ４［Ｊ／ｓ］を、遮光カーテン装置１３が開状態になっているとき、
の式から算出し、遮光カーテン装置１３が閉状態になっているとき、
の式から算出する。
【００２２】
の式から算出する。
【００２３】
補光ランプ装置１４により発生する発熱量Ａ６［Ｊ／ｓ］を、
Ａ６＝ランプ消費電力×灯数 （４）
の式から算出する。
【００２４】
温室１に入射するエネルギ量Ａ７［Ｊ／ｓ］を、
Ａ７＝Ａ１＋Ａ３＋Ａ５＋Ａ６ （５）
の式から算出する。
【００２５】
栽培部３に入射するエネルギ量Ａ８［Ｊ／ｓ］を、
Ａ８＝Ａ２＋Ａ４＋Ａ５＋Ａ６ （６）
の式から算出する。
【００２６】
南面に入射する太陽光のエネルギ量Ａ９［Ｊ／ｓ］を、
の式から算出する。
【００２７】
次に、コンピュータ２は、温室１内外の空気の各エンタルピを算出する。まず、コンピュータ２は、乾球温度計である外気温度計３１と湿球温度計である外気温度計３２とから温室１外の空気のエンタルピＢ１を、
の式から算出する。コンピュータ２は、式（８）を用いて、乾球温度計であるハウス温度計２３と湿球温度計であるハウス温度計２４とから、温室１の南側、中央部、天井部、北側および東側の空気のエンタルピＢ２〜Ｂ６を算出する。これらのエンタルピＢ２〜Ｂ６を算出する式を（９）〜（１３）とする。また、温室１の南側は育苗部であり、東側はファンの手前である。
【００２８】
コンピュータ２は、天窓装置１７によるエネルギ換気能力を算出する。天窓装置１７が全開状態になっているとき、換気速度が、
ａ．外気温と天井部との気温差
ｂ．外の風速
の関数で表されるとして、コンピュータ２は、全開換気速度Ｃ１［ｇ／ｓ］を、
の式から算出する。そして、コンピュータ２は、全開換気速度Ｃ１、外気のエンタルピＢ１および天井部のエンタルピＢ４を用いて、全開換気能力Ｃ２［Ｊ／ｓ］を、
Ｃ２＝Ｃ１×（Ｂ４−Ｂ１） （１５）
の式から算出する。
【００２９】
コンピュータ２は、パッド装置１１と換気ファン装置１６とを用いた場合の冷房能力を算出する。つまり、コンピュータ２は、式（８）で示される、外気のエンタルピＢ１を用いて、換気ファン装置１６のファン１台当たりのエネルギ換気能力Ｄ１［Ｊ／ｓ］を、
Ｄ１＝ファンの換気速度×（ファン近傍のエンタルピ−Ｂ１） （１６）
の式から算出する。この後、コンピュータ２は、式（６）で示される、栽培部３に入射するエネルギ量Ａ８を用いて、排気温度Ｄ２［℃］を、
の式から算出し、また、パッド装置１１に通水をしているときには、
の式から算出する。
【００３０】
コンピュータ２は、これらの機器およびセンサを用いて、温室１の栽培環境を植物に最適な状態に保つために、図１〜４に示す制御をする。
【００３１】
まず、コンピュータ２は、温室１の光強度の制御をするかどうかを判断する（ステップＳ１）。光強度の制御をする場合、コンピュータ２は、遮光カーテン装置１３を用いる（ステップＳ２）。
【００３２】
コンピュータ２には、最大日射強度と最低日射強度とがあらかじめ設定されている。最大日射強度は、植物に対する遮光レベルであり、最低日射強度は、補光ランプを用いるかどうかの判断をするための補光レベルである。コンピュータ２は、日射計を用いて温室１の日射強度を調べ、１分間の日射強度の平均値を算出し、さらに、過去１５分間の日射強度の最大値を記憶する。
【００３３】
コンピュータ２は、栽培部３の過去１５分間の日射強度の最大値が最大日射強度以下になるように、遮光カーテン装置１３を制御する。
【００３４】
これにより、日射強度が急激に増加したときに、比較的緩慢な動作をする遮光カーテン装置１３を日射強度の変化に追従させ、しかも、遮光カーテン装置１３の無駄な動作や頻繁な開閉動作を不要にできる。
【００３５】
遮光カーテン装置１３は、遮光率の異なる２層の遮光カーテンを組み合わせて、４通りの遮光状態をつくる。つまり、遮光カーテン装置１３は、遮光をしない状態、１層目の遮光カーテンだけを用いて遮光する状態、２層目の遮光カーテンだけを用いて遮光する状態、両方の遮光カーテンを用いて遮光する状態により、４通りの遮光をする。また、遮光カーテン装置１３は、１層目の遮光カーテンを用いた遮光状態から２層目の遮光カーテンを用いた遮光状態に切り替えるとき、２層目の遮光カーテンを完全に閉じてから、１層目の遮光カーテンを開き始める。
【００３６】
これにより、強い光が植物に当たらないので、植物に対する影響が少なくなる。コンピュータ２は、このような遮光カーテン装置１３を制御する。
【００３７】
しかし、コンピュータ２に対する最大日射強度の設定に誤りがあり、特に設定を高くし過ぎると、温室１の気温が制御できなくなる可能性がある。この場合には、植物が熱障害を受けて、植物の成長が阻害され、栽培ができなくなる。そこで、このようなことを防止するために、コンピュータ２は、限界日射強度Ｅ［Ｗ／ｍ２］を、
の式から算出する。そして、日射強度の設定値が限界日射強度Ｅを越えた場合に、コンピュータ２は、限界日射強度Ｅにより遮光カーテン装置１３を制御する。
【００３８】
これにより、設定の誤りや、予想外に気温が上昇して換気ファン装置１６の冷房能力が低下しても、自動的に光強度を下げて、植物の育成に最適な気温に温室１を保つことができる。
【００３９】
次に、コンピュータ２は、サイドカーテン装置１２を遮光のために制御するかどうかを判断する（ステップＳ３）。サイドカーテン装置１２を遮光に用いるとき（ステップＳ４）、コンピュータ２は、式（７）で示される、南面に入射する太陽光のエネルギ量Ａ９と、式（２）で示される、栽培部３に入射する太陽光のエネルギ量Ａ２とを用いて、
条件１…外日射強度＞最大日射強度
条件２…（Ａ９／Ａ２）＞０．０５
を同時に満足するときに、サイドカーテン装置１２の南側のサイドカーテンを遮光に用いる。なお、常数０．０５は、温室１の位置や運用状態に応じて変える値である。
【００４０】
この制御のときに、コンピュータ２は、温室１の南側壁から入射する太陽光のエネルギを、温室１の経度と緯度から算出する。つまり、太陽の位置と温室１外の水平日射強度から計算する。
【００４１】
これにより、この計算値からサイドカーテン装置１２の南側のサイドカーテンを遮光カーテンとして運用するかどうかを決めるので、冷房に必要な負荷を抑えることができる。
【００４２】
外日射強度から算出した室内日射強度が最低日射強度以下になったとき（ステップＳ５）、コンピュータ２は、補光ランプ装置１４を運用して、光量の不足を補う（ステップＳ６）。このとき、コンピュータ２は、点灯や消灯の継続時間を１０分以上とする。
【００４３】
これにより、補光ランプ装置１４の頻繁な点灯・消灯動作を防止できる。
【００４４】
温室１に入射する太陽光が最終的に熱になるため、次に、コンピュータ２は、温室１の気温を制御するかどうかを判断する（ステップＳ７）。この制御をする場合、コンピュータ２は、式（１）〜（１８）を用いて、温室１のエネルギバランスと環境調整機器の冷房・暖房能力を正確に算出する。コンピュータ２は、この算出結果から環境調整機器の最適な運用を決める。
【００４５】
つまり、温室１の気温を制御する場合、冷房をするとき（ステップＳ８）、コンピュータ２は、天窓装置１７の制御を最初にする（ステップＳ９）。このとき、コンピュータ２は、式（５）に示す、温室１に入射するエネルギ量Ａ７と、式（１５）に示す全開換気能力Ｃ２とを用いて、天窓装置１７のエネルギ開度Ｆ１を、
Ｆ１＝Ａ７／Ｃ２ （１９）
の式から算出する。エネルギ開度Ｆ１は、
０〜１
の値になる。次に、コンピュータ２は、エネルギ開度Ｆ１を用いて、天窓装置１７の温度開度Ｆ２を、
の式から算出する。ただし、コンピュータ２は、式（２０）の中で温度開度を１０秒毎に計算し、その値を、
−１〜１
とする。さらに、コンピュータ２は、エネルギ開度Ｆ１と温度開度Ｆ２を用いて、天窓開度Ｆ３を、
Ｆ３＝Ｆ１＋Ｆ２ （２１）
の式から算出する。
【００４６】
コンピュータ２は、この天窓開度Ｆ３より、天窓装置１７を制御する。算出された天窓開度Ｆ３が「０」以下の場合、
条件１…室内相対湿度＞制御目標値
条件２…（室内気温−制御目標値）＞−２．０
を同時に満足するとき、コンピュータ２は、天窓装置１７を制御して、風下側の天窓開度を「０．１」にする。また、天窓開度Ｆ３では、屋外の風向・風速により、次に示す３段階の制御をする。
【００４７】
この制限に際して、コンピュータ２は、５回の風速を検出して平均値を算出し、１０分間の平均値を風速とする。また、最大風速を常時監視し、風速を記憶するメモリを、最大風速により更新する。そして、最大風速の更新が１０分間発生しなければ、現在の風速を最大風速とする。
【００４８】
コンピュータ２は、算出した天窓開度が、
条件１…「１」より大
条件２…室温＞（制御目標値＋２［℃］）
を同時に満足するとき（ステップＳ１０）、天窓装置１７を全閉にして、換気ファン装置１６による冷房に切り替える（ステップＳ１１）。なお、条件２の中で、温度の２［℃］は、可変である。さらに、コンピュータ２は、切り替え時の入射エネルギをメモリに記憶し、入射エネルギの現在の値が、
条件１…メモリ値の８０［％］以下
条件２…外気温＜制御目標値
を同時に満足するとき、換気ファン装置１６による冷房から天窓装置１７による冷房に切り替える。
【００４９】
このように、コンピュータ２は、天窓装置１７を用いた温室１の冷房を優先する。
【００５０】
換気ファン装置１６は、ファンを５台運転するか、または、１０台運転する。コンピュータ２は、ファンの運転台数を次のように算出する。コンピュータ２は、式（６）に示す、栽培部３に入射するエネルギ量Ａ８と、式（１６）に示す、換気ファン装置１６のファン１台当たりのエネルギ換気能力Ｄ１とを用いて、エネルギ運転台数Ｇ１を、
Ｇ１＝Ａ８／Ｄ１ （２２）
の式から算出する。次に、コンピュータ２は、温度運転台数Ｇ２を、
の式から算出する。ただし、コンピュータ２は、この式の中で温度運転台数を１０秒毎に計算し、その値を、
−１０〜１０
とする。さらに、コンピュータ２は、エネルギ運転台数Ｇ１と、温度運転台数Ｇ２とを用いて、運転台数Ｇ３を、
Ｇ３＝Ｇ１＋Ｇ２ （２４）
の式から算出する。また、室温が湿球温度よりは高いが、外気温度より低くなり、冷房効率が低下した場合、コンピュータ２は、算出した運転台数に係わらず、ファンの運転台数を調節する。
【００５１】
外気の気温が高く、湿度が低い場合には、換気ファン装置１６だけでは、冷房の効果が少ない（ステップＳ１２）。このとき、コンピュータ２は、パッド装置１１を運用した冷房をする（ステップＳ１３）。しかし、パッド装置１１への通水を連続して行うと、パッド装置１１の吹き出し温度が低くなり過ぎる場合がある。この場合、コンピュータ２は、パッド装置１１からの吹き出し温度の制御目標値を、室温１の制御目標値より低くする。
【００５２】
パッド装置１１からの吹き出し温度を、制御目標値にするために、パッド装置１１への目標通水率（含水率）Ｈ１を、
の式から算出する。また、パッド装置１１の現在の通水率Ｈ２を、
の式から算出する。そして、コンピュータ２は、
条件１…Ｈ２＜Ｈ１
を満足したときに、パッド装置１１への通水をする。
【００５３】
これにより、乾球温度計である外気温度計３１や湿球温度計である外気温度計３２により示される外気状態に係わらず、パッド装置１１からの吹き出し温度を任意に制御することができる。さらに、パッド装置１１の吹き出し温度を検出するセンサを不要にできる。
【００５４】
このパッド装置１１による冷房が不足すると（ステップＳ１４）、コンピュータ２は、冷房装置１８を用いる（ステップＳ１５）。
【００５５】
次に、コンピュータ２は、暖房の制御をするかどうかを判断する（ステップＳ１６）。暖房をするとき、コンピュータ２は、サイドカーテン装置１２の制御を最初にする（ステップＳ１７）。
【００５６】
サイドカーテン装置１２は、夜間に温室１を保温し、また、冬季の夕暮れ時に温室１を保温する。このとき、コンピュータ２は、
条件１…外日射強度＜５［Ｗ／ｍ２］
条件２…外気温＜（室内目標気温−３．０）
条件３…室内気温＜（室内目標気温−３．０）
をすべて満足したとき、サイドカーテン装置１２と遮光カーテン装置１３とを用いて、保温動作をする。
【００５７】
これにより、温室１の日射強度が５［Ｗ／ｍ２］より低くなったとき、太陽光による暖房効果がないと判断して、保温動作をさせる。
【００５８】
さらに、温室１の温度が低下すると（ステップＳ１８）、コンピュータ２は、暖房装置１９を用いて、温室１の温度制御を開始する（ステップＳ１９）。このとき、暖房装置１９が複数備えられている場合、コンピュータ２は、エネルギバランスから暖房に必要な熱量を算出し、暖房装置１９の運転台数を決める。そして、コンピュータ２は、
条件１…室内気温＜（制御目標値−動作幅）
のとき、暖房装置１９を起動する。ただし、動作幅は、温室１に入射するエネルギ状態により例えば、
１．０ １．５ ２．０
のように変える。また、
条件２…室内気温≧制御目標値
を満足するとき、暖房装置１９の運転を停止する。
【００５９】
次に、コンピュータ２は、温室１の湿度を制御するかどうかを判断する（ステップＳ２０）。湿度の制御により、植物からの水分蒸発の促進と、温室１の内壁面での露結を防止する。このために、湿度の制御で主に行われるのは、温室１の除湿である。除湿は、天窓または換気ファン装置１６を運用して行う（ステップＳ２１）。
【００６０】
温室１を換気すると、温室１内の水蒸気や熱などが外に逃げるために、エネルギ損失となる。このために、コンピュータ２は、温室１内の絶対湿度とエンタルピとを算出する。空気１［ｇ］の換気により、温室１内外の絶対湿度の差に相当する水が温室１から排出され、エンタルピ差に相当するエネルギが失われるので、コンピュータ２は、この損失を算出する。そして、コンピュータ２は、換気によるエネルギ損失と除湿の効果とを比較して、有利な方を選択する。
【００６１】
このようにして、この実施例により、コンピュータ２は、各環境調整機器の特性を把握し、これにより各環境調整機器を制御するので、最小のエネルギによる温室１の運用が可能になる。
【００６２】
ところで、コンピュータ２は、上記の他にも次のような制御をする。
【００６３】
まず、ＣＯ２（炭酸ガス）の供給は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（ＣＯ２濃度−制御目標値）＜−５０［ｐｐｍ］
を満足するとき、ＣＯ２を供給する制御をする。ただし、ＣＯ２を供給する場合、ＣＯ２の拡散時間を確保するために、供給と停止とを繰り返す。
【００６４】
循環ファン装置１５は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…換気ファン装置１６が停止中
条件２…温室１の室内風速設定＞０
を同時に満足するとき、循環ファン装置１５を運転する制御をする。
【００６５】
培養液の濃度は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（培養液濃度−制御目標値）＜−０．２
を満足するときに、培養液の原液を供給する制御をする。
【００６６】
培養液のｐＨ（水素イオン濃度）は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（培養液ｐＨ−制御目標値）＜−１．０
を満足するときに、アルカリ液を培養液に供給する制御をする。また、
条件２…（培養液ｐＨ−制御目標値）＞１．０
を満足するときに、酸液を培養液に供給する制御をする。
【００６７】
培養液の温度は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（培養液の温度−制御目標値）＜−１．０
を満足するときに、培養液をヒータで加熱し、
条件２…（培養液の温度−制御目標値）＞１．０
を満足するときに、培養液をチラーで冷却する。ただし、制御の不感帯を、
±０．５
とする。
【００６８】
培養液の供給は、次のようにする。培養液の供給は、水の２系統と培養液の４系統の６系統である。コンピュータ２は、この６系統の培養液の供給を独立して制御する。コンピュータ２は、培養液の供給時間と休止時間とを設定する。このとき、コンピュータ２は、培養液の休止時間Ｊを、
Ｊ＝設定休止時間×（標準日射強度／過去１時間の平均日射強度）（２７）
の式を用いて設定する。ただし、休止時間Ｊは、
条件１…Ｊ＜設定休止時間×最大休止倍率
を満足する。なお、標準日射強度および最大休止倍率は、あらかじめ設定されるパラメータである。また、コンピュータ２は、朝、昼、夕の休止時間を、過去１時間の平均日射強度により修正する。さらに、コンピュータ２は、育苗部には、培養液の連続供給をする。
【００６９】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明は、温室に使用される環境調節機器が互いに干渉することを防止し、かつ、太陽光からのエネルギを最大に利用するので、環境調節機器を効率的に運用できる。これにより、温室の維持運営をするために消費される電気などのエネルギを最小にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図３】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図４】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図５】この発明を実施するための植物工場を示す概略図である。
【図６】パッド装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 温室
２ コンピュータ
１１ パッド装置
１２ サイドカーテン装置
１３ 遮光カーテン装置
１４ 補光ランプ装置
１５ 循環ファン装置
１６ 換気ファン装置
１７ 天窓装置
１８ 冷房装置
１９ 暖房装置
【産業上の利用分野】
この発明は、温室内の栽培環境を植物の成長に最適な状態に保つ、温室の環境制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温室内で植物を栽培するとき、植物の成長を促進するために、ランプやファンなどの各種の環境調整機器を温室に設置する。そして、ランプの点灯・消灯やファンのオン・オフを制御して、温室の環境を植物の成長に適するように制御する。
【０００３】
植物工場では、これらの環境調整機器の制御がすべて自動化されている。特に、コンピュータを用いた自動化が行われている。この植物工場によれば、多数の環境調整機器を用いて、温室内の栽培環境を植物の成長に最適な状態に保つことができるので、植物を効率的に育てることが可能になる。これにより、植物の安定的な供給が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
植物工場では、環境を制御するために、各種の環境調整機器を用いる。環境調整機器の中でも、暖房装置や冷房装置などは、電力などのエネルギを大量に消費する。この結果、環境を調節するために、暖房装置や冷房装置を長時間使用すると、植物工場の維持費が増加してしまう。
【０００５】
また、例えば冷房装置を運転していたが、外気の急激な変化により、植物工場内の温度が下がり過ぎるような事態が発生することがある。このときには、暖房装置が作動して、エネルギの無駄な消費が生じる。
【０００６】
この発明の目的は、このような欠点を除き、最小のエネルギにより温室内の環境を整えることを可能にする温室の環境制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、その目的を達成するため、太陽光を遮光する遮光カーテン装置と、室内を保温する保温カーテン装置と、空気を排気する天窓装置と、空気を強制的に排気する換気装置と、室内の温度を調整する冷房装置および暖房装置とを少なくとも１つ備える温室の環境を制御する温室の環境制御方法において、温室内の光強度を制御するかどうかを判断し、光強度を制御するとき、遮光カーテン装置を制御して、あらかじめ設定された光強度に温室内を保ち、温室内の温度を制御するかどうかを判断し、温度を制御する場合に温室を冷房するとき、温室に入射する太陽光のエネルギと温室内の機器の発熱と温室の壁面での熱貫流とから、温室に流入する熱エネルギ量を算出し、温室内外の空気の温度およびエンタルピから、天窓装置および換気装置の換気による熱エネルギの換気能力を算出し、温室に流入する熱エネルギと天窓装置の換気能力とに基づいて天窓装置を動作させ、天窓装置による冷房が不足のときに換気装置を動かし、換気装置による冷房が不足のときに冷房装置を動かし、温度を制御する場合に温室を暖房するとき、太陽光の光強度を測定し、測定した光強度が低くなったときに保温カーテン装置を動かして温室を保温状態にし、保温カーテン装置による暖房が不足のとき、温室に流入する熱エネルギ量から必要な熱エネルギを算出して暖房装置を動かし、温室内の湿度を制御するかどうかを判断し、湿度を制御するとき、温室内外の空気の絶対湿度およびエンタルピから換気で排出される空気中の水分の量と熱エネルギの損失とを算出し、この算出結果に基づいて換気装置を動かす。
【０００８】
【作用】
これにより、温室内の光強度を制御する場合、遮光カーテン装置を制御して、あらかじめ設定された光強度に温室内を保つ。
【０００９】
温室を冷房する場合、温室に入射する太陽光のエネルギと温室内の機器の発熱と温室の壁面での熱貫流とから、温室に流入する熱エネルギ量を算出し、温室内外の空気の温度およびエンタルピから、天窓装置および換気装置の換気による熱エネルギの換気能力を算出する。そして、温室に流入する熱エネルギと天窓装置の換気能力とに基づいて、天窓装置、換気装置、冷房装置の順に動かす。
【００１０】
温室を暖房する場合、太陽光の光強度を測定する。そして、光強度が低くなったときに、保温カーテン装置、暖房装置の順に動かす。
【００１１】
温室内の湿度を制御する場合、温室内外の空気の絶対湿度およびエンタルピから、換気で排出される空気中の水分の量と熱エネルギの損失とを算出する。そして、この算出結果に基づいて換気装置を動かす。
【００１２】
これらの制御により、最小のエネルギで温室の環境を維持する。
【００１３】
【実施例】
次に、この発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１４】
図５は、この発明を実施するための植物工場を示す概略図である。この植物工場は、栽培部３の植物の育成に最適な状態に温室１の栽培環境を保つために、コンピュータ２で環境調整機器を集中的に制御する。
【００１５】
温室１は、潜熱により冷房をするためのパッド装置１１と、保温および遮光をするためのサイドカーテン装置１２と、太陽光を遮光するための遮光カーテン装置１３と、補光ランプ装置１４と、循環ファン装置１５と、温室１を換気するための換気ファン装置１６と、温室１の空気を入れ換えるための天窓装置１７と、冷房装置１８と、暖房装置１９とを環境調整機器として備える。
【００１６】
パッド装置１１は、図６（ａ）に示すようなハニカムペーパ１０１で構成される。ハニカムペーパ１０１は、６角形状の透水性の柱部１０２に、空気１１１を通すための孔１０３を備える。パッド装置１１は、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）のハニカムペーパ１０１を並べて構成したパッド部１０４を備える。そして、パッド装置１１のパッド部１０４に水１１２を注ぐと、孔１０３を通る空気１１１が水の気化潜熱により冷却される。つまり、図６（ｃ）に示すように、パッド装置１１の空気取り入れ側１Ａを温室１の外側に取り付け、空気吹き出し側１１Ｂを温室１内に取り付ければ、外気が冷却されて温室１内に流れ、温室１の冷房が可能になる。
【００１７】
また、温室１は、栽培環境を調べるために、ハウス日射計２１と、ハウス照度計２２と、乾球温度計としてハウス温度計２３と、湿球温度計としてハウス温度計２４と、天井部の温度を計るハウス温度計２５とをセンサとして備える。さらに、室外に、乾球温度計として外気温度計３１と、湿球温度計として外気温度計３２と、風向風速計３３と、室外日射計３４とをセンサとして備える。
【００１８】
コンピュータ２は、各センサを用いて、温室１の各熱エネルギバランスを算出する。つまり、コンピュータ２は、太陽光の入射、壁面貫流、温室内発熱などに基づいて、温室１に入射するエネルギ量を次のように算出する。コンピュータ２は、温室１に入射する太陽光のエネルギ量Ａ１［Ｊ／ｓ］を、
Ａ１＝外日射強度×屋根光透過率×床面積 （１）
の式から算出する。
【００１９】
栽培部３に入射する太陽光のエネルギ量Ａ２［Ｊ／ｓ］を、
Ａ２＝外日射強度×屋根光透過率×カーテン光透過率×床面積 （２）
の式から算出する。
【００２０】
屋根貫流により入射するエネルギ量Ａ３［Ｊ／ｓ］を、
Ａ３＝（外気温−天井部気温）×屋根面積×天井熱貫流率 （３．１）
の式から算出する。
【００２１】
天井貫流により天井部から栽培部３に入射するエネルギ量Ａ４［Ｊ／ｓ］を、遮光カーテン装置１３が開状態になっているとき、
【００２２】
【００２３】
補光ランプ装置１４により発生する発熱量Ａ６［Ｊ／ｓ］を、
Ａ６＝ランプ消費電力×灯数 （４）
の式から算出する。
【００２４】
温室１に入射するエネルギ量Ａ７［Ｊ／ｓ］を、
Ａ７＝Ａ１＋Ａ３＋Ａ５＋Ａ６ （５）
の式から算出する。
【００２５】
栽培部３に入射するエネルギ量Ａ８［Ｊ／ｓ］を、
Ａ８＝Ａ２＋Ａ４＋Ａ５＋Ａ６ （６）
の式から算出する。
【００２６】
南面に入射する太陽光のエネルギ量Ａ９［Ｊ／ｓ］を、
【００２７】
次に、コンピュータ２は、温室１内外の空気の各エンタルピを算出する。まず、コンピュータ２は、乾球温度計である外気温度計３１と湿球温度計である外気温度計３２とから温室１外の空気のエンタルピＢ１を、
【００２８】
コンピュータ２は、天窓装置１７によるエネルギ換気能力を算出する。天窓装置１７が全開状態になっているとき、換気速度が、
ａ．外気温と天井部との気温差
ｂ．外の風速
の関数で表されるとして、コンピュータ２は、全開換気速度Ｃ１［ｇ／ｓ］を、
Ｃ２＝Ｃ１×（Ｂ４−Ｂ１） （１５）
の式から算出する。
【００２９】
コンピュータ２は、パッド装置１１と換気ファン装置１６とを用いた場合の冷房能力を算出する。つまり、コンピュータ２は、式（８）で示される、外気のエンタルピＢ１を用いて、換気ファン装置１６のファン１台当たりのエネルギ換気能力Ｄ１［Ｊ／ｓ］を、
Ｄ１＝ファンの換気速度×（ファン近傍のエンタルピ−Ｂ１） （１６）
の式から算出する。この後、コンピュータ２は、式（６）で示される、栽培部３に入射するエネルギ量Ａ８を用いて、排気温度Ｄ２［℃］を、
【００３０】
コンピュータ２は、これらの機器およびセンサを用いて、温室１の栽培環境を植物に最適な状態に保つために、図１〜４に示す制御をする。
【００３１】
まず、コンピュータ２は、温室１の光強度の制御をするかどうかを判断する（ステップＳ１）。光強度の制御をする場合、コンピュータ２は、遮光カーテン装置１３を用いる（ステップＳ２）。
【００３２】
コンピュータ２には、最大日射強度と最低日射強度とがあらかじめ設定されている。最大日射強度は、植物に対する遮光レベルであり、最低日射強度は、補光ランプを用いるかどうかの判断をするための補光レベルである。コンピュータ２は、日射計を用いて温室１の日射強度を調べ、１分間の日射強度の平均値を算出し、さらに、過去１５分間の日射強度の最大値を記憶する。
【００３３】
コンピュータ２は、栽培部３の過去１５分間の日射強度の最大値が最大日射強度以下になるように、遮光カーテン装置１３を制御する。
【００３４】
これにより、日射強度が急激に増加したときに、比較的緩慢な動作をする遮光カーテン装置１３を日射強度の変化に追従させ、しかも、遮光カーテン装置１３の無駄な動作や頻繁な開閉動作を不要にできる。
【００３５】
遮光カーテン装置１３は、遮光率の異なる２層の遮光カーテンを組み合わせて、４通りの遮光状態をつくる。つまり、遮光カーテン装置１３は、遮光をしない状態、１層目の遮光カーテンだけを用いて遮光する状態、２層目の遮光カーテンだけを用いて遮光する状態、両方の遮光カーテンを用いて遮光する状態により、４通りの遮光をする。また、遮光カーテン装置１３は、１層目の遮光カーテンを用いた遮光状態から２層目の遮光カーテンを用いた遮光状態に切り替えるとき、２層目の遮光カーテンを完全に閉じてから、１層目の遮光カーテンを開き始める。
【００３６】
これにより、強い光が植物に当たらないので、植物に対する影響が少なくなる。コンピュータ２は、このような遮光カーテン装置１３を制御する。
【００３７】
しかし、コンピュータ２に対する最大日射強度の設定に誤りがあり、特に設定を高くし過ぎると、温室１の気温が制御できなくなる可能性がある。この場合には、植物が熱障害を受けて、植物の成長が阻害され、栽培ができなくなる。そこで、このようなことを防止するために、コンピュータ２は、限界日射強度Ｅ［Ｗ／ｍ２］を、
【００３８】
これにより、設定の誤りや、予想外に気温が上昇して換気ファン装置１６の冷房能力が低下しても、自動的に光強度を下げて、植物の育成に最適な気温に温室１を保つことができる。
【００３９】
次に、コンピュータ２は、サイドカーテン装置１２を遮光のために制御するかどうかを判断する（ステップＳ３）。サイドカーテン装置１２を遮光に用いるとき（ステップＳ４）、コンピュータ２は、式（７）で示される、南面に入射する太陽光のエネルギ量Ａ９と、式（２）で示される、栽培部３に入射する太陽光のエネルギ量Ａ２とを用いて、
条件１…外日射強度＞最大日射強度
条件２…（Ａ９／Ａ２）＞０．０５
を同時に満足するときに、サイドカーテン装置１２の南側のサイドカーテンを遮光に用いる。なお、常数０．０５は、温室１の位置や運用状態に応じて変える値である。
【００４０】
この制御のときに、コンピュータ２は、温室１の南側壁から入射する太陽光のエネルギを、温室１の経度と緯度から算出する。つまり、太陽の位置と温室１外の水平日射強度から計算する。
【００４１】
これにより、この計算値からサイドカーテン装置１２の南側のサイドカーテンを遮光カーテンとして運用するかどうかを決めるので、冷房に必要な負荷を抑えることができる。
【００４２】
外日射強度から算出した室内日射強度が最低日射強度以下になったとき（ステップＳ５）、コンピュータ２は、補光ランプ装置１４を運用して、光量の不足を補う（ステップＳ６）。このとき、コンピュータ２は、点灯や消灯の継続時間を１０分以上とする。
【００４３】
これにより、補光ランプ装置１４の頻繁な点灯・消灯動作を防止できる。
【００４４】
温室１に入射する太陽光が最終的に熱になるため、次に、コンピュータ２は、温室１の気温を制御するかどうかを判断する（ステップＳ７）。この制御をする場合、コンピュータ２は、式（１）〜（１８）を用いて、温室１のエネルギバランスと環境調整機器の冷房・暖房能力を正確に算出する。コンピュータ２は、この算出結果から環境調整機器の最適な運用を決める。
【００４５】
つまり、温室１の気温を制御する場合、冷房をするとき（ステップＳ８）、コンピュータ２は、天窓装置１７の制御を最初にする（ステップＳ９）。このとき、コンピュータ２は、式（５）に示す、温室１に入射するエネルギ量Ａ７と、式（１５）に示す全開換気能力Ｃ２とを用いて、天窓装置１７のエネルギ開度Ｆ１を、
Ｆ１＝Ａ７／Ｃ２ （１９）
の式から算出する。エネルギ開度Ｆ１は、
０〜１
の値になる。次に、コンピュータ２は、エネルギ開度Ｆ１を用いて、天窓装置１７の温度開度Ｆ２を、
−１〜１
とする。さらに、コンピュータ２は、エネルギ開度Ｆ１と温度開度Ｆ２を用いて、天窓開度Ｆ３を、
Ｆ３＝Ｆ１＋Ｆ２ （２１）
の式から算出する。
【００４６】
コンピュータ２は、この天窓開度Ｆ３より、天窓装置１７を制御する。算出された天窓開度Ｆ３が「０」以下の場合、
条件１…室内相対湿度＞制御目標値
条件２…（室内気温−制御目標値）＞−２．０
を同時に満足するとき、コンピュータ２は、天窓装置１７を制御して、風下側の天窓開度を「０．１」にする。また、天窓開度Ｆ３では、屋外の風向・風速により、次に示す３段階の制御をする。
【００４７】
【００４８】
コンピュータ２は、算出した天窓開度が、
条件１…「１」より大
条件２…室温＞（制御目標値＋２［℃］）
を同時に満足するとき（ステップＳ１０）、天窓装置１７を全閉にして、換気ファン装置１６による冷房に切り替える（ステップＳ１１）。なお、条件２の中で、温度の２［℃］は、可変である。さらに、コンピュータ２は、切り替え時の入射エネルギをメモリに記憶し、入射エネルギの現在の値が、
条件１…メモリ値の８０［％］以下
条件２…外気温＜制御目標値
を同時に満足するとき、換気ファン装置１６による冷房から天窓装置１７による冷房に切り替える。
【００４９】
このように、コンピュータ２は、天窓装置１７を用いた温室１の冷房を優先する。
【００５０】
換気ファン装置１６は、ファンを５台運転するか、または、１０台運転する。コンピュータ２は、ファンの運転台数を次のように算出する。コンピュータ２は、式（６）に示す、栽培部３に入射するエネルギ量Ａ８と、式（１６）に示す、換気ファン装置１６のファン１台当たりのエネルギ換気能力Ｄ１とを用いて、エネルギ運転台数Ｇ１を、
Ｇ１＝Ａ８／Ｄ１ （２２）
の式から算出する。次に、コンピュータ２は、温度運転台数Ｇ２を、
−１０〜１０
とする。さらに、コンピュータ２は、エネルギ運転台数Ｇ１と、温度運転台数Ｇ２とを用いて、運転台数Ｇ３を、
Ｇ３＝Ｇ１＋Ｇ２ （２４）
の式から算出する。また、室温が湿球温度よりは高いが、外気温度より低くなり、冷房効率が低下した場合、コンピュータ２は、算出した運転台数に係わらず、ファンの運転台数を調節する。
【００５１】
外気の気温が高く、湿度が低い場合には、換気ファン装置１６だけでは、冷房の効果が少ない（ステップＳ１２）。このとき、コンピュータ２は、パッド装置１１を運用した冷房をする（ステップＳ１３）。しかし、パッド装置１１への通水を連続して行うと、パッド装置１１の吹き出し温度が低くなり過ぎる場合がある。この場合、コンピュータ２は、パッド装置１１からの吹き出し温度の制御目標値を、室温１の制御目標値より低くする。
【００５２】
パッド装置１１からの吹き出し温度を、制御目標値にするために、パッド装置１１への目標通水率（含水率）Ｈ１を、
条件１…Ｈ２＜Ｈ１
を満足したときに、パッド装置１１への通水をする。
【００５３】
これにより、乾球温度計である外気温度計３１や湿球温度計である外気温度計３２により示される外気状態に係わらず、パッド装置１１からの吹き出し温度を任意に制御することができる。さらに、パッド装置１１の吹き出し温度を検出するセンサを不要にできる。
【００５４】
このパッド装置１１による冷房が不足すると（ステップＳ１４）、コンピュータ２は、冷房装置１８を用いる（ステップＳ１５）。
【００５５】
次に、コンピュータ２は、暖房の制御をするかどうかを判断する（ステップＳ１６）。暖房をするとき、コンピュータ２は、サイドカーテン装置１２の制御を最初にする（ステップＳ１７）。
【００５６】
サイドカーテン装置１２は、夜間に温室１を保温し、また、冬季の夕暮れ時に温室１を保温する。このとき、コンピュータ２は、
条件１…外日射強度＜５［Ｗ／ｍ２］
条件２…外気温＜（室内目標気温−３．０）
条件３…室内気温＜（室内目標気温−３．０）
をすべて満足したとき、サイドカーテン装置１２と遮光カーテン装置１３とを用いて、保温動作をする。
【００５７】
これにより、温室１の日射強度が５［Ｗ／ｍ２］より低くなったとき、太陽光による暖房効果がないと判断して、保温動作をさせる。
【００５８】
さらに、温室１の温度が低下すると（ステップＳ１８）、コンピュータ２は、暖房装置１９を用いて、温室１の温度制御を開始する（ステップＳ１９）。このとき、暖房装置１９が複数備えられている場合、コンピュータ２は、エネルギバランスから暖房に必要な熱量を算出し、暖房装置１９の運転台数を決める。そして、コンピュータ２は、
条件１…室内気温＜（制御目標値−動作幅）
のとき、暖房装置１９を起動する。ただし、動作幅は、温室１に入射するエネルギ状態により例えば、
１．０ １．５ ２．０
のように変える。また、
条件２…室内気温≧制御目標値
を満足するとき、暖房装置１９の運転を停止する。
【００５９】
次に、コンピュータ２は、温室１の湿度を制御するかどうかを判断する（ステップＳ２０）。湿度の制御により、植物からの水分蒸発の促進と、温室１の内壁面での露結を防止する。このために、湿度の制御で主に行われるのは、温室１の除湿である。除湿は、天窓または換気ファン装置１６を運用して行う（ステップＳ２１）。
【００６０】
温室１を換気すると、温室１内の水蒸気や熱などが外に逃げるために、エネルギ損失となる。このために、コンピュータ２は、温室１内の絶対湿度とエンタルピとを算出する。空気１［ｇ］の換気により、温室１内外の絶対湿度の差に相当する水が温室１から排出され、エンタルピ差に相当するエネルギが失われるので、コンピュータ２は、この損失を算出する。そして、コンピュータ２は、換気によるエネルギ損失と除湿の効果とを比較して、有利な方を選択する。
【００６１】
このようにして、この実施例により、コンピュータ２は、各環境調整機器の特性を把握し、これにより各環境調整機器を制御するので、最小のエネルギによる温室１の運用が可能になる。
【００６２】
ところで、コンピュータ２は、上記の他にも次のような制御をする。
【００６３】
まず、ＣＯ２（炭酸ガス）の供給は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（ＣＯ２濃度−制御目標値）＜−５０［ｐｐｍ］
を満足するとき、ＣＯ２を供給する制御をする。ただし、ＣＯ２を供給する場合、ＣＯ２の拡散時間を確保するために、供給と停止とを繰り返す。
【００６４】
循環ファン装置１５は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…換気ファン装置１６が停止中
条件２…温室１の室内風速設定＞０
を同時に満足するとき、循環ファン装置１５を運転する制御をする。
【００６５】
培養液の濃度は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（培養液濃度−制御目標値）＜−０．２
を満足するときに、培養液の原液を供給する制御をする。
【００６６】
培養液のｐＨ（水素イオン濃度）は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（培養液ｐＨ−制御目標値）＜−１．０
を満足するときに、アルカリ液を培養液に供給する制御をする。また、
条件２…（培養液ｐＨ−制御目標値）＞１．０
を満足するときに、酸液を培養液に供給する制御をする。
【００６７】
培養液の温度は、次のようにする。コンピュータ２は、
条件１…（培養液の温度−制御目標値）＜−１．０
を満足するときに、培養液をヒータで加熱し、
条件２…（培養液の温度−制御目標値）＞１．０
を満足するときに、培養液をチラーで冷却する。ただし、制御の不感帯を、
±０．５
とする。
【００６８】
培養液の供給は、次のようにする。培養液の供給は、水の２系統と培養液の４系統の６系統である。コンピュータ２は、この６系統の培養液の供給を独立して制御する。コンピュータ２は、培養液の供給時間と休止時間とを設定する。このとき、コンピュータ２は、培養液の休止時間Ｊを、
Ｊ＝設定休止時間×（標準日射強度／過去１時間の平均日射強度）（２７）
の式を用いて設定する。ただし、休止時間Ｊは、
条件１…Ｊ＜設定休止時間×最大休止倍率
を満足する。なお、標準日射強度および最大休止倍率は、あらかじめ設定されるパラメータである。また、コンピュータ２は、朝、昼、夕の休止時間を、過去１時間の平均日射強度により修正する。さらに、コンピュータ２は、育苗部には、培養液の連続供給をする。
【００６９】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明は、温室に使用される環境調節機器が互いに干渉することを防止し、かつ、太陽光からのエネルギを最大に利用するので、環境調節機器を効率的に運用できる。これにより、温室の維持運営をするために消費される電気などのエネルギを最小にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図３】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図４】この発明の一実施例を示すフローチャートである。
【図５】この発明を実施するための植物工場を示す概略図である。
【図６】パッド装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 温室
２ コンピュータ
１１ パッド装置
１２ サイドカーテン装置
１３ 遮光カーテン装置
１４ 補光ランプ装置
１５ 循環ファン装置
１６ 換気ファン装置
１７ 天窓装置
１８ 冷房装置
１９ 暖房装置
Claims (1)
- 太陽光を遮光する遮光カーテン装置と、室内を保温する保温カーテン装置と、空気を排気する天窓装置と、空気を強制的に排気する換気装置と、室内の温度を調整する冷房装置および暖房装置とを少なくとも１つ備える温室の環境を制御する温室の環境制御方法において、
温室内の光強度を制御するかどうかを判断し、
光強度を制御するとき、遮光カーテン装置を制御して、あらかじめ設定された光強度に温室内を保ち、
温室内の温度を制御するかどうかを判断し、
温度を制御する場合に温室を冷房するとき、温室に入射する太陽光のエネルギと温室内の機器の発熱と温室の壁面での熱貫流とから、温室に流入する熱エネルギ量を算出し、
温室内外の空気の温度およびエンタルピから、天窓装置および換気装置の換気による熱エネルギの換気能力を算出し、
温室に流入する熱エネルギと天窓装置の換気能力とに基づいて天窓装置を動作させ、
天窓装置による冷房が不足のときに換気装置を動かし、
換気装置による冷房が不足のときに冷房装置を動かし、
温度を制御する場合に温室を暖房するとき、太陽光の光強度を測定し、
測定した光強度が低くなったときに保温カーテン装置を動かして温室を保温状態にし、
保温カーテン装置による暖房が不足のとき、温室に流入する熱エネルギ量から必要な熱エネルギを算出して暖房装置を動かし、
温室内の湿度を制御するかどうかを判断し、
湿度を制御するとき、温室内外の空気の絶対湿度およびエンタルピから換気で排出される空気中の水分の量と熱エネルギの損失とを算出し、
この算出結果に基づいて換気装置を動かすことを特徴とする温室の環境制御方法。
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1994
- 1994-10-04 JP JP23982594A patent/JP3562840B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08103173A (ja) | 1996-04-23 |
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