JPS62111617A - 施設園芸用温室暖房方法および装置 - Google Patents

施設園芸用温室暖房方法および装置

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JPS62111617A
JPS62111617A JP60249076A JP24907685A JPS62111617A JP S62111617 A JPS62111617 A JP S62111617A JP 60249076 A JP60249076 A JP 60249076A JP 24907685 A JP24907685 A JP 24907685A JP S62111617 A JPS62111617 A JP S62111617A
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JP
Japan
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greenhouse
oil
heat pump
temperature
section
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JP60249076A
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English (en)
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鎌仲 龍介
大沢 英夫
勝 馬場
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Nepon KK
Original Assignee
Nepon KK
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Publication date
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    • 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は施設園芸用温室暖房方法および装置に関するも
ので、さらに詳しく言えば、ヒートポンプと油焚暖房機
とを組み合せて油を節約しつつ効率良く施設園芸用温室
を暖房する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
施設園芸における温室暖房装置は現在でも油焚暖房機が
主流であるが、オイルショック以来、脱石油、省エネル
ギーを目標として様々な暖房装置と方法が研究、考案さ
れてきた。その中でもヒートポンプによる暖房は運転経
費が油焚暖房機より安価であること、取り扱いが容易な
こと、動力源である電気の供給が安定していることなど
から油焚暖房機に代る有望な暖房装置として注目されて
いる。しかし、ヒートポンプ暖房機は油焚暖房機に比べ
て設備費が高く、原価償却年数が長くかかることから広
(普及するに至っていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一般に温室に暖房機を導入する場合、最大暖房負荷時に
必要な熱出力を賄うことのできる暖房機を選定するが、
最大暖房負荷の1/3〜1/2程度の熱出力のヒートポ
ンプ暖房機と、残りの2/3〜172程度の熱出力の油
焚暖房機とを組み合せ、運転制御機器と共に導入し、軽
負荷時にはヒートポンプ暖房機を優先的に運転させ、ヒ
ートポンプ暖房機だけでは能力が不足する場合だけ油焚
暖房機も運転させる方法によって、設備費は全熱出力に
合せたヒートポンプを導入するより安く、運転経費は油
焚暖房機だけで暖房するより安くすることが試みられて
いる。しかし、3種類の異なった機器が必要なため、組
合せや運転制御が複雑になりやすく、価格も割高になる
かかる事情をより詳細に説明すると、3種類の別々の機
器を設置することにより温室内のスペースの無駄があり
、電気的配線などが冗長になり、送風機も2 ([1i
1必要であって機器自体の占めるスペースも大になるだ
けでなく、それらの機器の操作については各温室ごとに
いわゆるノーハウ的な熟練を要する問題がある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、運転
経費の安価なヒートポンプ暖房機と設備費の安価な油焚
暖房機とを組み合せ、効果的な運転制御を行うことによ
って、ヒートポンプ容量を最大暖房負荷の半分以下にし
、なおかつ、本暖房装置の期間全暖房熱量のうち70〜
90%をヒートポンプ暖房で賄い、運転経費の節減をよ
り少ない設備費の投資で実現し、また、一体化によって
ボディや送風機を共通化することによって製造コストの
低減を図り、さらに、運転操作の単純化、設置スペース
の減少、配線工事等の簡略化が可能な導入しやすい温室
暖房方法と装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するだめの手段〕
第1図と第2図は本発明実施例の一部切欠断面図である
本発明においては、圧縮機11、膨張弁12、蒸発器1
4(水コイル)および竹縮器13(空気コイル)より成
るヒートポンプ部(水冷ヒートポンプパッケージ形式)
と、燃焼バーナー16および缶体17より成る油焚燃焼
部とを、その出力比が前者1に対し後者1〜3となるよ
うに組み合せ、送風機18は両者に共通とし、送風機1
8の吸込側に凝縮器13が、また吹出側に缶体17が(
るように配置し、さらに暖房設定室温(例えば15℃)
に対し、室温(θin)が設定室温より低下した場合に
ヒートポンプを運転させ、さらに設定室温よりある温度
幅(0,5〜3.5℃まで調節可能)以上低下した場合
に油焚燃焼部も運転させる4段変温サーモスタット(4
段変温連動サーモスタット)を搭載した運転制御盤19
からなる運転制御部とを一体化するものである。
〔作用〕
暖房シーズンを通してみた時、温室の内外温度差と出現
時間(シーズン暖房デグリーアワーという)との関係は
第3図のようになっている。第3図は群馬県前橋市の気
象データによるものであって、Gは地中伝熱量分担、A
は省エネルギー設備機器分担、Bは補助暖房機分担時間
帯を示す。
10月から翌年3月までの6ケ月間、温室内を15°C
に暖房するとき、外気温が15℃以下となるのは2.5
00時間ある。すなわち、暖房必要時間は、シーズンを
通し2.500時間である。外気温度が0℃以下は25
0時間、−5℃以下は数時間ある。
一般に暖房負荷を求め、暖房機を選定する場合は、−5
℃を基準とする。
ここで、1,000 m2(表面積L450 m2) 
、2軸2層カーテンのハウスでは、 Q=Aw −Hk ・ (θin−θout)=1,4
50 X2.5 X (15−(−5) )= 72,
500 kca7!/ h の関係が成立する。ただし、 A−は表面積、 Hkは温室に特有の負荷係数、 θinは室温、 θoutは外気温である。
必要熱量は、72,000 kcal / hとなるの
で油焚暖房機(75,000kcal / h )を選
定する。
外気温が一5℃以下では連続運転になるが、それ以上で
は暖房機の能力が大きいため、断続運転となり、シーズ
ンを通してみると、連続運転はほんの少ししかない。本
発明においては、省エネルギー設備を図るために、設備
費用と節油効果を考慮し、設備をできるだけ連続稼動さ
せるものである。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
第1図に示される本発明の第1実施例を参照すると、ヒ
ートポンプ部Hと油焚燃焼部Nとは仕切壁10aによっ
て分離されたボディ10内に収納され温室31内に配置
される。
ヒートポンプ部Hは圧縮機11、膨張弁12、凝縮器1
3、蒸発器14、冷媒配管15より成る。井戸24よリ
ポンプ22で汲み上げられた地下水(16°C前後)は
、濾過器23を介して給水管27にて蒸発器14へ送ら
れ、冷媒と熱交換され、熱を奪われ冷水(10“C前後
)となり、排水管28にて排水溝25または還元井戸等
へ捨てられる。
蒸発器14では冷媒が地下水より熱を奪って蒸発し、蒸
発した冷媒は圧縮機11により圧縮され、高温高圧状態
となる。さらに高温高圧の冷媒は凝縮器13にて室内空
気と熱交換され、熱を放出して凝縮し膨張弁12へ送ら
れ、減圧されて蒸発器14へ送られ同様のサイ゛クルを
繰り返す。
油焚燃焼部Nはバーナー16、缶体17より成り、油タ
ンク26より給油管29で送られた油(A重油・灯油等
)はバーナー16によって缶体17内で燃焼させられ送
風機1日にて送られた空気は加熱された缶体と熱交換さ
れて温風となり、空気吹出口2oより吹き出される。ま
た缶体内の燃焼ガスは煙突21より排出される。かくし
て、送風機I8はヒートポンプ部Hから温風を吸い込み
、かつ、油焚燃焼部Nで加温された温風を温室内に送り
出す機能を果す。
ここで、室内空気は、送風機18により凝縮器13と缶
体17を通過し、それぞれで加熱させられて空気吹出口
20より温風となって吹き出される。
運転制御盤19は4段変温連動サーモスタットを搭載し
、全体の運転制御を行う。機械の運転は任意に設定され
た加温希望温度(以下設定室温と呼ぶ)によって行われ
るが、一日を任意の4つの時間帯に分け、それぞれにつ
いて設定室温を設定することができる。室温が設定室温
より低下したことを運転制御盤19がモニターすると先
ずヒートポンプ部が運転される。ヒートポンプ部の運転
だけで設定室温が維持できず、さらに室温が低下した場
合は、油焚燃焼部も運転され加温を行う。油焚燃焼部の
運転は設定温度に対し0.5〜3.5℃の間で温度幅を
設定して行われる。
前記した4段変温連動サーモスタットの構成は第8図の
ブロック図に示され、同図において、41a、、、、4
1dはそれぞれ第1時間帯温度設定部11.第4時間帯
温度設定部、42は24時間タイマ、43は設定温度切
換部、44は油焚暖房機運転温度中設定部、45は運転
信号発生部、46は温度センサ、47はヒートポンプ部
運転信号、48は油焚暖房機部運転信号を示す。図で2
点鎖線で囲んだ部分が運転制御盤19内に配置される。
24時1mタイマ42によって油焚暖房機運転温度中設
定部44に連結された設定温度切換部43が第1時間帯
温度設定部41a以下を切り換え、運転信号発生部45
には各時間帯に対応した設定温度と油焚暖房機運転温度
中設定部からの信号とが供給され、それらを温度センサ
46が検知した室温情報と比較して、ヒートポンプ部運
転信号47と油焚暖房機部運転信号48が適宜発生され
る。
第9図は第8図の構成部の回路図であって、7M42は
24時間タイマ、VRl、、、VR5は温度設定ボリュ
ーム、R1,、、R12は抵抗、RYIとRY2はリレ
ー、ICIとIC2はコンパレータ、IC3はオペアン
プ、Qlと02はトランジスタを示す。
第7図と第8図に示される構成において、時間帯は4つ
に区分されたが、本発明の通用範囲はその場合に限定さ
れるものではなく、任意の複数の時間帯に区分されうる
ものである。
第4図は、千葉県香取郡干潟町におけるスターチスペレ
ジイ栽培における温室と本発明第1実施例の配置例を示
し、同図(a)は温室31の平面図、同図(Illは正
面図で、32は第1図に示したヒートポンプと油焚暖房
機とからなる本発明装置を、33と34はダクトを模式
的に示す。
第4図を参照すると、ヒートポンプ部出力30.000
 kcal / h 、油焚燃焼部出力35.000 
kcaj?/h  (合計出力65,000 kcal
l / h )の本発明実施例を、床面積934m 2
の鉄骨、pvc−重被覆温室(カーテンPE(ポリエチ
レン)1層)に設定室温12℃で使用したところ、昭和
59年1り月〜昭和60年3月の総暖房熱量4,230
万kca lのうち、ヒートポンプで賄った熱量は3,
630万kca lでその割合は85.8%であった。
なお、同期間中の期間ごとの運転結果はこの発明の詳細
な説明の項の末尾に掲げる表Iに記載する。また、最低
外気温時(−9℃)には第5図に示し以下に説明する如
く、ヒートポンプ部および油焚燃焼部ともフル運転で設
定室温を維持できた。(最大暖房負荷に対するヒートポ
ンプ容量は30.000/65,0OOX 100 =
 46%)。
第5図ないし第7図は上記の実施例における重負荷時、
軽負荷時、中負荷時の本発明装置の運転状況を示す線図
で、時間は図の右から左に向って進む。
第5図を参照すると、外気温が0℃から降下し始めると
、ONのヒートポンプに加え、補助暖房機(油焚暖房機
)が断続的にオンON、 OFFになり、外気温が一1
0℃に近付くとヒートポンプ、補助暖房機双方ともON
になることを示す。
第6図をみると、外気温が5℃前後である間は、ヒート
ポンプのみがON、 OFF運転を繰り返し、補助暖房
機はOFFになっていることを示す。
第7図の中負荷時において、外気温が0℃よりも高いが
0℃に近い間はヒートポンプのみがONで、補助暖房機
はOFFであるが、外気温が0℃以下になると、ヒート
ポンプは継続してON、補助暖房機は断続的にON、 
OFFになることを示す。
第5図ないし第7図において、最下部の横線T1は昭和
60年1月30日と同年同月31日における時刻を示し
、日付変更部から上方に延びる線は温度(℃)を表す。
さらに、これらの図の上方部分の横線T2はT1と同じ
く時刻を示し、日付変更部から上方に延びる線は湿度(
%)゛を表す。なお、ヒートポンプと補助暖房機のON
、 OFFは前記温度、湿度のいずれとも無関係で、単
純に操作のON、 OFFを示す。室温を示す折線が2
つあることは、温室内2ケ所で室温を測定したためであ
る。
本発明の第2実施例は第1図に類似の第2図に示され、
同図において、第1図に示した部分と同じ部分は同一符
号を付して表示する。この第2実施例において、蒸発器
14では、冷媒と熱交換するために温室31の外部の空
気を熱源として利用するもので、そのために、送風機1
4aを用いる。装置の操作は、井戸水が空気に代えられ
た点を除くと第1実施例の場合と同様で、地下水の利用
ができない場所のために設計されたものである。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように本発明によれば、施設園芸用の温
室の暖房が効率良く行われて省エネルギーに有効である
だけでなく、ヒートポンプ部と油焚燃焼部の一体化によ
りボディと送風機が共通化されコストダウンが実現され
、運転制御は温度設定に従い自動的に行われ、制御用連
絡配線が簡略化されるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第1実施例の一部切欠断面図、第2図は
本発明第2実施例の一部切欠断面図、第3図はシーズン
暖房デグリーアヮーと外気温度の関係を示す線図、 第4図(a)と(blは本発明実施例を配置した温室の
平面図と正面図、 第5図は本発明実施例の重負荷時の運転状況を示す線図
、 第6図は本発明実施例の軽負荷時の運転状況を示す線図
、 第7図は本発明実施例の中負荷時の運転状況を示す線図
である。 第8図は4段変温連動サーモスタットの構成を示すブロ
ック図、 第9図は第8図の構成部の回路図である。 第1図ないし第9図において、 10はボディ、 10aは仕切壁、 11は圧縮機、 12は膨張弁、 13は凝縮器、 14は蒸発器、 14aは送風機、 15は冷媒配管、 16はバーナー、 17は缶体、 18は送風機、 19は運転制御盤、 20は空気吹出口、 21は煙突、 22はポンプ、 23は濾過器、 24は井戸、 25は排水溝、 26は油タンク、 27は給水管、 28は排水管、 29は給油管、 31は温室、 32は本発明装置、 33と34はダクト、 41a 、、、、41dは第1時間帯温度設定部11.
第4時間帯温度設定部、 42は24時間タイマ、 43は設定温度切換部、 44は油焚暖房機運転温度中設定部、 45は運転信号発生部、 46は温度センサ、 47はヒートポンプ部運転信号、 48は油焚暖房機部運転信号、 Nは油焚燃焼部、 Hはヒートポンプ部である。 特 許 出願人  ネボン株式会社 代理人 弁理士  久木元   彰 同  小柴文男 500  1101)  +500 2000 250
0  (MP5)シーズンB取1テ゛2“ノーアフー 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)施設園芸における温室を暖房するに際して、一日
    を複数の時間帯に分離しそれぞれの時間帯に温室(31
    )内に維持すべき設定室温を定め、該設定室温と室温(
    θin)とをヒートポンプ部(H)および油焚燃焼部(
    N)と一体化された運転制御盤(19)にてモニターし
    、 軽負荷時にはヒートポンプ部(H)のみを運転し、 負荷が増大しヒートポンプ部(H)のみにて設定温度を
    維持できないときは油焚燃焼部(N)を付加的に操作さ
    せることを特徴とする施設園芸用温室の暖房方法。
  2. (2)前記ヒートポンプ部(H)の出力と油焚燃焼部(
    N)の出力との比率が1対1〜3であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の施設園芸用温室の暖房方
    法。
  3. (3)施設園芸用温室(31)を暖房する装置にして、
    冷媒圧縮機(11)、膨張弁(12)、冷媒凝縮器(1
    3)、冷媒蒸発器(14)から成るヒートポンプ部(H
    )と、 バーナー(16)、缶体(17)より成る油焚燃焼部(
    N)とをボディ(10)内に収納し、 送風機(18)の吸込側に冷媒凝縮器(13)をまた吹
    出側に缶体(17)、空気吹出口(20)を位置せしめ
    、 前記ボディ(10)を温室(31)内に配置したことを
    特徴とする施設園芸用温室暖房装置。
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