KR20110138344A

KR20110138344A - 생물을 위한 공간 환경 내의 기후 제어 시스템, 생물에 적합한 공간 환경, 및 이를 위한 제어 시스템 및 프로그램

Info

Publication number: KR20110138344A
Application number: KR1020117020446A
Authority: KR
Inventors: 페트루스 게라르두스 헨드리쿠스 캠프
Original assignee: 프리바 비브이
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2011-12-27
Also published as: EP2391202B1; US9907236B2; AU2010208748A1; NZ594433A; JP2012516684A; WO2010087699A1; IL214417A0; US20110287705A1; DK2391202T3; CA2751317C; ES2713064T3; EP2391202A1; PL2391202T3; AU2010208748B2; CA2751317A1; CN102368900A; CN102368900B; JP5681643B2

Abstract

본 발명은, 온실, 광, 사무실 및 집과 같은 건물 또는 승용차, 선박 및 항공기와 같은 비히클과 같은 공간(35) 내의 기후를 제어하는 것에 관한 것이다. 상기 제어에서 생물(10)은 공간 내의 기후를 위한 제어 시스템의 일부를 형성하며, 상기 제어는 이러한 생물의 온도의 적어도 공동 제어를 포함한다. 여기에서, 생물의 레벨에서, 제어에 의한 지시에 의존하여, 공급된 불포화 조절될 공기를 이용한다. 상기 제어는, 2개의 각각의 높이 레벨(A, B)에서의 생물의 온도 등록, 및 공간 내의 기후 등록(온도, 공기 습도 및 공기 속도)으로부터 시작된다. 제1 레벨에서 기후 변수와 생물 온도 사이의 설정된 관계에 의해, 생물 온도의 예상치가 제2 레벨에서의 기후 변수의 변화에 기초하여 판정된다. 필요한 식물 온도와 측정된 식물 온도 사이의 차이의 판정 또는 설정, 및 열 흐름의 판정 및 설정에 의해, 조절된 공기가 더 양호하고 더 직접적으로 공급될 수 있다.

Description

생물을 위한 공간 환경 내의 기후 제어 시스템, 생물에 적합한 공간 환경, 및 이를 위한 제어 시스템 및 프로그램{CONTROL SYSTEM FOR THE CLIMATE IN A SPATIAL ENVIRONMENT FOR ORGANISMS, SPATIAL ENVIRONMENT ADAPTED THERETO, CONTROL SYSTEM AND PROGRAM THEREFOR}

본 발명은, 식물, 동물 및 사람과 같은 생물을 임시적이든 임시적이 아니든 수용하기 위한 건물 및 운반 수단 또는 그것들의 일부와 같은 공간에서 기후를 제어하기 위한, 사람, 동물 및 식물과 같은 생물을 수용하기 위한 공간에서 기후를 제어하기 위한 제어 시스템에 관한 것이다.

특히 온실에서의 작물 재배를 위한 기후 제어 시스템 형태의, 그러한 건물을 위한 제어 시스템이 일반적으로 공지되어 있다. 온실에 대한 이들 공지된 제어 시스템의 응용은, 자주, 논문 "온실 기후:물리적 프로세스로부터 동적 모델까지", G.P.A. Bot, Wageningen 1983으로부터의 지식으로 거슬러 올라갈 수 있는 중점 사항을 가진다. 유리 온실 작물 재배로부터 공지된 제어 시스템은 따라서, 생물이 식물에 의해 형성되는 건물에서의 기후를 제어하는 것에 중점이 주어진다. 그러한 것에서, 관련 생물의 재배 및 개발을 위해, 최적의 내부 기후 또는 온실 기후를 실현하는 것이 의도되었다. 통상적으로, 이들 온실 제어 시스템은, 기후 인자들, 주로 온도, 습도, 이산화탄소의 농도, 입사광의 양, 및 온실 내의 공기 이동을 제어하기 위한 제어 루프 내에서, 식물과 환경 사이의 상호작용으로부터 시작된다. 자주, 이들 재배 인자는 제어되며, 온실을 위한 유입 및 유출 스트림을 물리적 방식으로 설명하는 복수의 상호 연결된 균형의 보조를 받아 적어도 상호 동조된다. 이것에서, 제어될 값은, 이론적 및/또는 경험적으로 개발된 모델이 완성되었는지에 상관 없이, 생물 여기에서 식물의 생리의 공지된 요구사항에 동조된다.

공지된 제어는, 특히 이러한 종류의 제어가 개발된 목적인 온실 건물을 위한 응용에서 생물과 환경 인자 사이의 경험적으로 결정된 관계로부터 시작된다는 단점이 있다. 상기 제어는 온도와 같은 기후 인자를 위한 평균값으로부터 시작된다. 그러나, 이러한 평균값은 실현될 수는 있더라도 실제로 유지될 수는 없다. 이것은, 온실의 경우에, 기후 인자들 사이의 상호작용에 의해 가끔 발생되는 경우이다. 예를 들면 방사(irradiation)가 증가되면, 식물의 온도가 증가되고, 그에 따라 온실의 온도도 증가된다. 방사가 더 많을 때 증발이 증가되면, 온실 공기의 상대습도는 증가되지만, 온실 온도의 증가가 공기 습도의 증가를 초과하면, 상기 공기 습도는 감소된다. 이러한 상호작용은 기후 인자 특히 방사 유입량의 변화에 의해 다시 한번 강화된다. 방사 유입량은, 날씨가 좋지 않은 날에는, 100 내지 1100W/m²의 큰 범위의 용량에서, 200 내지 300W/m²의 상당히 큰 점프를 하면서 변경될 수 있다. 이 외에도, 시작 시의 기후 인자와 장비의 제어 사이의 바람직한 상호작용 및 바람직하지 않은 상호작용이 있다. 이러한 방식으로, 예를 들면 과열의 경우에, 온실 온도는 자주 온실 창을 개방함으로써 감소된다.

온실 온도의 제어시에 가열과 관련해서 통풍창의 개방 또는 폐쇄 또는 튜브 온도의 하강 또는 상승 역시 상대 공기 습도를 교란시킨다. 기후 인자들, 작물, 장비 또는 장치(통풍, 난방, 스크리닝, 조명, 등등) 사이의 상호작용은 따라서 자주 공지된 기후 제어를 방해한다. 이러한 복잡성은, 본 발명의 통찰과 일치하여, 특히 생물의 수용을 위한 조절될 다른 공간에 적용된다. 그러한 공간은, 물리적으로 분리되었거나 분리되지 않은 부품을 포함하여, 가정집, 사무실, 광, 육상 차량, 선박, 항공기와 같은 건물 및 운송 수단일 수 있다. 본 발명 하에서의 통찰 결과, 그러한 복잡성이 존재하며, 여기에서 설명될 본 발명은, 승용차, 버스, 및 항공기와 같은 사람을 위한 비히클(vehicles)을 포함하여 운반 유닛에 적용될 수 있다.

적어도 온실 건물에서, 이미 수십년 동안 내부 기후를 위한 기후 제어가 이용되었지만, 실제 모델은 매우 귀찮은 제어이며, 건물의 장비의 일부인 기후에 영향을 주는 인자를 지속적으로 능동적으로 제어함으로써 적어도 모델 자체를 특징짓는다. 통풍창과는 별도로, 이것들은 가열 부재, 제습 장치의 습윤, 건물 내의 생물의 차양을 위한 스크리닝 장치, 및 CO₂ 설치물을 포함한다. 공기의 내부 분배 및/또는 혼합을 위해 통풍기가 더 구비될 수 있다. 그러나, 온실 원예에서, 공지된 제어 시스템은, 내부 기후를 가능한 한 안정된 상태로 유지하는 관점에서 상술한 방식으로, 온실 내의 재배 인자 각각을 위한 매우 많은 설정점을 가지고 작동된다. 온실 내의 구역(sub-section)에 대해, 250 내지 400개의 소위 설정점이 존재하는 것이 이상한 일이 아니다. 따라서, 공지된 제어는 실현하기에 복잡할 뿐만 아니라, 보수유지에 민감하고, 개발 비용이 비교적 비싸다.

적어도 온실 원예를 위한 공지된 기후 제어를 향상시키고자 하는 시도가 국제 특허 공보 WO2007053011에 의해 공지되어 있다. 이러한 시도는, 건물을 위한 기후 제어가 통상적으로 지향하는 생물 주위의 국부적인 소위 미세기후로부터 시작됨으로써, 작물 재배를 제어하는 것에 집중되었다. 여기에서 뜻하는 것은, 이제 식물의 바로 근처의 온실 내에 포함되는 여러 가지 지지 수단의 지지에 의해 식물 바로 주위에서 발생되고 제어되는 기후이다. 이들 수단은 적어도, 형성할 소위 미세기후에서 난방 또는 냉방을 각각 동시에 관리할 수 있는 가습기 및 가습기와는 별도인 제습기를 포함한다. 이러한 시스템은 생물 여기에서 식물의 바로 근처에 구비될 수 있고, 생물을 위한 이상적으로 정의되고 적어도 의도된 국부적 기후를 위한 최적 값에 대한 열 및/또는 습기의 잉여량의 흡수 및 배출을 위해 의되된 흡습 밸브를 포함한다. 실제로, 이러한 상기 공보는, 온실에 적합한 중재 수단을 구비한 온실에 대해 사이즈 면에서 적합한 기후 공간을 정의한다. 상기 공보는, 상술한 소위 미세기후를 위해 필요한 어떠한 가능한 제어에 대해서도 언급하지 않았다.

본 발명의 목적은 대조적으로, 원예 작물의 식물, 동물 및 사람과 같은 생물을 수용하기 위한 공간 내에 발생되는 기후의 제어를 위한 모델을 근본적으로 혁신하고, 그러한 모델에 적합한 지지 수단을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은, 기후는 적어도 온도 인자를 포함하며, 생물은 공간 내의 기후를 위한 제어 시스템의 일부를 형성하고, 상기 공간 내의 기후의 제어를 위한 제어기는, 2개의 다른 높이 레벨에서, 생물의 온도 및 생물을 둘러싸고 있는 공기의 수직 방향으로의 속도의 변화량의 등록을 포함하는, 제어에 관한 것이다. 본 발명의 기후의 제어를 위한 방법 및 또는 시스템은 소위 제어 루프의 일부로서의 생물의 하나 이상의 상태 변수를 포함하며, 불포화 조절된 공기의 공급은, 실시예에서, 관련 생물의 상부 부분 하에서 높은 레벨로부터 적용된다. 그러한 제어에 의해, 주로 기후가 생물 바로 주위에서 형성되고, 생물의 등록된 온도에 의존하여, 식물의 경우에 안락한 것으로서 예를 들면 재배를 자극하는 것으로서 인식되며, 에너지의 이용을 상당히 감소시킨다. 따라서, 본 발명은 특히, 생물을 둘러싸는 공기의 상태의 주기적 변화에 의해, 특히 자체적으로 공지된 열물리적 원리를 이용하여, 제어에 의해 유도되는 생물을 따른 공기의 수직 비강제 스트림의 감속 또는 가속에 의해, 생물을 포함하는 공간 내의 양호한 느낌을 목표로 한다.

방금 설명한 본 발명에서, 본 발명 하에서의 추가적 통찰이 이용되며, 추가적 통찰에 따르면, 생물을 따른 공기는 적어도 준-비강제 바람직하게는 적어도 주로 가속에 의해 이동된다. 그러한 유사한 제어에 의해, 공간 내의 식물, 동물 또는 사람을 위한 안락성을 지향한다. 그러한 비강제 관리된 공기에, 공급 부재 내의 개구를 나오기 위한 에너지의 필요한 양 외에, 다른 에너지가 거의 추가되지 않아, 공기는 그 위치에서 상승하는 공기를 대치하기 위해서만 이동된다. 본 발명에 따라 생물 바로 근처에 관리되는 적어도 공급된 이러한 공기의 온도 및/또는 습도는, 건물 적어도 건물의 유닛 또는 격실 내에 존재하는 하나 이상의 생물의 하나 이상의 상태 변수의 소정값에 따라 제어된다.

본 발명은 또한, 습한 공기가 건조한 공기보다 가벼워 상승한다는 통찰 및 물리학에서 자체적으로 공지된 현상을 이용한다. 이제, 앉아 있거나 서 있는 생물의 근처에 예를 들면 가슴 근처에 불포화 공기를 공급함으로써, 상승하는 공기에 생물에 의해 습기를 더함에 따라 공기의 속도가 증가된다. 생물을 따라 공기가 상승하지 않으면, 불안한 느낌은, 습기를 배출할 수 없거나 습기 배출이 제한되는 결과로 증가된다. 따라서, 습기를 배출하기 위해 생물을 따른 공기의 스트립을 가지는 것이 더욱 좋다. 그러한 습기 배출은 사람에 있어서는 주로 입, 코 및 이마의 표피를 통해 일어나고, 식물에서는 잎이 존재하는 모든 레벨에서 일어난다. 상승된 공기는 바람직하게, 본 발명에서 생물의 상부 쪽 또는 제어된 공간의 상부 쪽에 포함되는 공기 배출부를 통해 능동적으로 배출된다.

본 발명은 또한, 사람 및 동물과 같이 적어도 온혈 생물은 절대적인 의미에서 온도에 민감하지 않다는 잘 알려진 사실을 이용한다. 이것은, 적어도 크게 둘러싸인 공간의 공기를 신선하게 하기 위해 이용될 수 있는 본 발명에 따라 제안된 제어기는, 순환 즉 공기의 상승이 생물의 습기의 자연적 배출의 결과로서 또는 자연적 배출을 이용하여 생물에 의해 즉 생물 자체에 의해 유도되도록, 배치되는 것을 뜻한다. 여기에서의 전제조건은, 도입된 공기가 불포화이고, 적어도 생물에 의해 배출된 습기의 통상적 레벨 아래로 관리되어야 한다는 것이다.

특정 실시예에서, 상기 제어기는, 한편으로는 공기의 2개 이상의 높이 레벨에서 다른 한편으로는 생물의 온도의 2개 이상의 높이 레벨에서, 온도 및 습도의 측정을 수행함으로써 공기의 목표한 자연적 스트림을 지시한다. 그러한 측정의 보조에 의해, 제1 레벨에서 생물의 상태와 그 환경 사이의 관계가 이루어지며, 이러한 관계 및 제2 레벨에서의 실제 측정의 보조에 의해, 생물의 실제 온도와 예상되는 즉 목표로 하거나 필요한 온도 사이의 가능한 차이가 판정되며, 관리된 공기의 상대 공기 습도 및/또는 온도는 이러한 판정 또는 설정에 의존하여 영향을 받는다.

생물이 식물에 의해 형성되는 특정한 경우에, 본 발명은, 생물의 잎 주위의 습한 포화된 공기의 경계층의 두께가 영향 받고 지시되거나 제어되는 방식으로, 경계층에 영향을 주는 것에 관한 것이다. 이것은 또한, 증발의 촉진을 위해, 불포화된 공기에 의한 공기 스트림의 형성에 의해 이러한 층이 감소되는 것을 포함한다. 이러한 목적을 위해, 본 발명은 따라서, 생물의 상태 변수 특히 생물의 온도가, 조절된 습도의 공기를 관리함으로써 영향 받는 것을 포함한다. 여기에서, 본 발명은, 표피 구멍 또는 소위 숨구멍 또는 표피 입이 어느 정도, 습기의 증발에 의한 생물 내의 냉각을 지향하거나 또는 가능한 한 숨구멍의 폐쇄에 의해 냉각을 방지하는 것을 지향하는 필요성 또는 기구와 같은 환경에 따라 개방된다는 본 발명 하에서의 자체적으로 알려진 통찰을 이용한다. 바람직하게, 조절된 공기는 생물의 하부 부분 근처에서 관리되고, 식물의 경우에는 아래 쪽 잎 아래에서 관리된다. 상기 사항에서, 숨구멍의 개구 근처에서의 궁극적 증발은 경계층의 두께 및 생물에서의 습기의 릴리스에 대한 내부 저항에 의존한다는 것은, 이미 고려된 통찰과 일치한다. 본 발명에서 특정한 측면(aspect)은, 본 발명은, 생물의 직접적인 환경이 건물에서와 같이 기후 제어를 위한 모델에 포함되고 적어도 직접 측정되며 영향을 받는다는 사실로부터 시작된다는 것이다. 본 발명에 따른 모델 및 제어기는, 생물의 근처의 기후가 실제로 생물 자체와 밀접하게 연결되고, 적어도 생물에 가까이 위치되어, 적어도 상태 인자인 온도에 대해 생물의 상태 인자에서 관련 값을 나타내며 그 역으로 나타내는 것을 고려한다. 본 발명 하에서의 아이디어의 후속 단계에서, 생물의 상태에 대한 영향은 생물의 직접적 환경을 통해 일어날 수 있다는 것이 인식되었다.

본 발명의 아이디어의 또 다른 개발에 따라, 생물의 직접적 환경은, 바람직하게 식물의 잎 주위의 포화된 공기의 경계층의 두께의 영향을 이용하면서, 물리학에 기초하는 교환 프로세스에 의해 영향을 받는다는 것을 인식하였다. 이러하 경계층의 조절 및 영향은, 본 발명에 따라, 공기의 자연적 비강제적 스트림밍 즉 이동을 통해 일어나야 한다. 또한 여기에서, 자체적으로 알려진 바와 같이, 생물의 냉각은 수증기를 불포화 공기 내로 운반함으로써 증발을 통해 일어날 수 있다는 것이 중요하다. 또한 본 발명에 적용된 물리적 통찰에 따라, 둘러싸는 공기는 가습화에 의해 낮은 비중 즉 밀도를 얻으며, 그것은 이러한 둘러싸는 공기의 상승을 일으킨다. 습한 공기는 바람직하게 적어도 대부분 포착 즉 가로채어지지만, 다른 실시예에서는 또한 연장부를 향해 개방된 창, 예를 들면 공기의 제한된 순환과의 조합 여부와 상관 없이 온실 창을 통해 배출될 수 있다.

통찰로부터 시작되는 본 발명의 이점은, 식물 또는 동물과 같이 다른 종류의 생물의 냉각 능력 또는 원예의 특성이 응용되어야 하고, 적어도 식물에서는, 건물 예를 들면 온실의 기후의 제어를 위한 시작점이 되어야 한다는 것이다. 여기에서, 습한 공기는 가벼워 상승하거나, 생물을 따른 공기의 비강제 적어도 인위적으로 강제되지 않은 상향 스트림을 위한 촉진력을 형성한다는, 물리학에서는 알려져 있지만 실제로는 공지되지 않은 기후 제어, 적어도 응용되지 않은 통찰을 이용한다.

공급 채널 또는 덕트에서, 채널 또는 덕트에 의해 운반되는 공기의 유출 저항을 극복하기 위해 필요한 압력 외의 다른 압력은 없다. 상대적으로 습한 공기는 비중이 가볍다는 통찰 및 사실로부터 시작하여, 생물의 증발시에, 생물을 따라 상승하는 공기의 자연적 스트림이 발생되는데, 여기에서 전제조건은, 관리된 공기, 즉 집단으로부터의 생물 예를 들면 작물의 식물의 경계층과의 교환에 기초하는 스트림이 불포화이어야 한다는 것이다. 그러한 자연적으로 상승하는 스트림은, 공지된 제어기에서와 같이 강제로 관리된 공기와는 다르게, 잎 바로 주위의 포화된 공기의 층의 두께에 영향을 준다. 그러한 비강제 스트림을 유지함으로써, 기초가 되는 가정에 따라, 수증기의 최적 교환이 실현된다. 지금까지 일반적으로 이용되는 용어 "기후 제어"는, 본 발명에 기초하여, 기본적이면서도 본 발명의 기초가 되는 통찰에 따라, "생물에 적응된 기후 제어"로 표시될 수 있다. 본 발명 및 본 발명에 적용되는 기초가 되는 통찰에 따라, 생물은 역사적으로 처음으로 내부 기후의 제어 및 지시을 위한 제어 루프 내에 포함된다.

본 발명에 따른 또 다른 개발에서, 공기는 온도 또는 습도의 결과로서 상승하며, 상세하게는, 공기의 습도가 높을 수록 공기 스트림의 속도가 증가된다. 따라서, 본 발명은, 생물 즉 작물에서 관리된 공기의 온도 및 습도의 제어를 포함한다. 이러한 방식으로, 생물과의 교환 및 생물 자체는 영향을 받고, 생물의 상대적으로 신속한 생리적 반응이 얻어질 수 있다. 상기 사항에서, 생물 자체의 행복을 위한, 식물의 경우에 재배 및 성장을 위한 바람직한 상태가 유지될 수 있다. 이것은, 본 발명의 기초가 되는 추가적 통찰에 따라, 환경은, 펄스 또는 주기적 방식으로, 습기 농도 또는 온도의 약한 변화 하에 놓인다는 것을 포함한다. 이러한 통찰의 기초가 되는 가정에 따라, 사람은 분명하게 의식하지 못하지만 편안하게 경험하는 생물에서의 생리적 프로세스의 작용이 발생된다. 따라서, 또한 생물의 스트레스 반응이 발생될 수 있고, 그것은 식물에서는 예를 들면 개화 또는 과실의 숙성을 발생시킨다. 본 발명에 따른 제어된 기후를 가진 공간 내에서의 생물의 행복을 상승시키는 것, 및 주로 그에 따라 발생하는 상당한 양의 에너지 절감에 더하여, 본 발명은, 작물의 경우에, 숙성과 같은 어떤 생리적 반응의 제어된 발생을 위해 적용될 수 있다는 부수적 효과를 가진다. 이러한 사항은, 본 발명에 따른 제어기를 가진 온실 공간은 향상된 효율을 가지고 이용될 수 있다는 이점을 가진다. 본 발명의 실제적 정교한 사항에서, 제어기는, 조절된 공기 스트림에서, 공급된 공기와 생물의 경계층의 공기 사이의 온도 및/또는 습도 구배를 이용하는 것을 지향한다. 이러한 목적을 위해, 집단에서 검출하기 위한 측정 장비는 건물의 관련 공간에 위치되며, 자체적으로 공지된 센서는 높이 레벨이 다른 2개 이상의 위치에 포함되고, 적어도 온도 인자에 대해 생물의 상태를 판정한다. 적어도 온도 및 공기 습도 센서가 대응 레벨에서 생물 근처의 공기 스트림에 포함된다. 이들 값 및 일반적 가스 법칙의 도움을 받아, 공기의 비강제 상승 스트림이 계산되고, 공급되는 공기의 습도 및/또는 온도의 값이, 생물의 측정된 온도에 의해 적응된다. 그러한 적응은 실제로 예를 들면 식물에서, 몇 분 내의 매우 신속한 생물의 반응을 일으킨다. 생물의 상태에 대한 그러한 측정 및 반응에 의해, 생물은 본 발명에 따른 기후 제어기의 모델의 일부가 되었다. 공기 속도 센서의 이용, 즉 온도 및 습도를 위한 자체적으로 공지된 측정 장비를 이용하는, 본 발명에서 제안된 바와 같은, 간접적 또는 도출된 것이 아닌 공기 속도의 직접 검출이 본 발명에 포함되었다는 것은 주목할 만한 것이다.

본 발명은, 신규한 개념 및 정교한 사항, 및 적어도 그것들의 실제적 실현에 의해, 건물 내의 기후 제어를 위한 혁신적으로 변화된 모델을 제공할 뿐만 아니라, 식물 재배의 수확량 및 제어의 혁신적 변화, 또는 낮은 온도에서의 열에 대한 안락한 느낌을 실현함으로써, 공간의 난방에 있어서의 상당한 에너지 절약을 제공한다. 신규 모델에 의한 시험으로부터, 신규 모델을 식물에 적용하면, 현재까지 공지된 제어에 비하여, 종래의 온실에서는 10% 폐쇄된 온실에서는 30%까지의 수확량의 증가를 발생시킨다는 것이 입증되었다. 또한, 신규 모델은, 꽃의 이르거나 늦은 개화, 및 작물의 과실의 이르거나 늦은 숙성을 위해 이용될 수 있다. 신규 제어에 의해, 수확량의 증가를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 실제로 수확의 소정의 즉 필요한 시기 및/또는 수확량의 레벨을 조절할 수 있다. 수확량 증가 자체만이 아니라, 신규 시스템은 생산 효율의 향상 및 사용 에너지의 감소를 위해 매우 중요하다. 본 발명의 제어의 가능성에 의해, 일반적 효율의 증가가 원예에서 가능하게 되었다.

이제 본 발명을, 기후의 제어를 위해 제어 루프 내에 생물이 포함되는 시스템의 도면을 참조하여, 예로서 더욱 상세히 설명한다.

도 1은, 일반적 기후 제어에 적용되는 모델의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모델의 도 1과 같은 형식의 도면이다.
도 3a는, 종래의 온실에서 수행되는 측정의 양과 종류에 대한 개략도이다.
도 3b는, 본 발명의 모델에 따른 측정에 대한 도 3a와 같은 형식의 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법 및 제어 시스템을 위한 컴퓨터 제어 패널의 일예를 도시하는 도면이다.

도면에서, 대응하는 구조 부품은 동일한 도면부호가 주어진다. 실시예에서, 생물은 식물로서 표시되고, 제어될 기후를 가진 공간은 소위 폐쇄된 원예 온실로서 표시된다. 제어 및 프로세스는, 집 또는 시설물, 또는 광, 또는 항공기 또는 승용차와 같은 운반 비히클 내의 사람 및 동물에서 유사하게 발생된다. 따라서, 본 발명은, 이용된 예와 무관하게, 명백히 생물의 수용을 위한 모든 공간을 위한 기후 제어로부터 시작된다.

도 1은, 실시예로서, 식물, 사람 및 동물과 같은 생물의 수용을 위한 건물에서의 기후의 제어를 위한 일반적으로 이용된 모델의 대략적 도면이다. 본 실시예에서, 그러한 건물은 전통적인 온실(35)에 의해 표시되었다. 그러한 건물은, 또한, 이 도면에서 더 이상 표시되지 않는 제어 유닛을 구비하는 집, 축사 또는 광과 같은 다른 건물이다. 이러한 유닛은 건물 즉 온실에서의 기후의 자동 제어를 책임진다. 그러한 제어는 주로, 목표 기후, 자주 건물 내의 목표 온도에 집중되고, 검출로부터 시작되며, 즉 건물을 위한 내부 및 외부 기후 데이터의 자동 등록 및 건물 컴포넌트의 제어로부터 시작된다. 이러한 실시예에서, 이것들은, 건물을 위한 난방 유브(4), 건물을 위한 통풍 장치의 통풍 개구(5), 가능한 CO₂ 관리 장치의 CO₂ 관리 튜브(6), 건물을 위한 스크리닝 장치의 스크리닝(7), 조명 장치의 등(8), 및 가능한 가습 장치의 가습 점(9)과 같은 온실 컴포넌트이다. 대체로 온실 컴포넌트는 사람 또는 동물을 위한 건물에서와 유사한 형태의 외관을 가진다.

자동 제어에서, 예를 들면 외부 기후 스테이션(3), 기후 센서 세트(1)를 가진 내부 센서, 및 건물에 존재하는 생물의 온도의 등록을 위한 이러한 예에서 작물 온도 센서인 생물 온도 센서(2)를 통해 포함되는 내부 및 외부 기후 데이터를 이용한다. 내부 기후를 위한 값을 등록하기 위한 센서 세트(1)는 주로, 공기 온도(Ti), 상대 공기 습도(Mi), 및 공기 내의 CO₂ 농도(Q)를 포함한다. 이 외에, 센서 세트는 자주, 작물 온도 센서(2)를 구비하는, 작물의 온도를 위한 값의 등록을 위한 등록 장치를 이용할 수 있다. 공지된 제어 장치에서, 제어 유닛에 의해 취급되는 외부 기후 데이터를 위한 값은, 태양 복사(W) 및 온도(To)를 위한 것 외에, 주로 상대 공기 습도(Mo), 풍속 및 풍향을 위한 값을 포함한다.

공지된 온실은 주로, 온실 난방 튜브(4)의 하부 부품에 인접하는 복수의 기루에 영향을 주는 부재들, 난방 튜브(4)를 통해 흐르는 다소 가열된 물의 흐름, 및 예를 들면 작물 재배의 촉진을 위한 CO₂의 공급을 위한 하나 이상의 CO₂ 공급 덕트(6)를 포함한다. 난방 튜브(4) 및 CO₂ 공급 덕트(6)는 자주, 기저 거터(gutter)(12) 또는 작물을 위한 다른 종류의 뿌리내림 기저부(11)를 위한 홀더의 거터(12)의 높이 레벨 아래에서 적어도 거터(12) 근처에 포함된다. 작물은 도면에서, 토마토과 같은 원예 작물로부터의 예시적 식물(10)에 의해 표시되어 있고, 도면에서, 식물은 식물의 로우(row)의 단면도로서 도시되어 있으며, 식물의 우측 반의 성장물고 도시되었다. 기저 거터(12)는, 작물의 중량의 증가 및/또는 작물에 의한 물의 이용의 증가를 판정하기 위한 중량 측정 장치에 위치된다.

온실의 상부측 가까이에서, 공지된 온실은, 도면에서 단일 스프레이 노즐로 표시된 공지된 미세 스프레잉 장치(9), 단일 램프로서 표시된 작물을 위한 공지된 조명 설치(8), 및 작물의 부분적 또는 완전한 암실을 위한 공지된 스크리닝 또는 암실 장치(7)를 포함한다. 노치에서, 온실은, 온실에 속하고 자주 컴퓨터 시스템인 도면에서 더 이상 표시되지 않는 제어 유닛에 의해 제어된 자동 제어 데크부를 가진 통풍 개구 또는 창(5)을 포함한다.

자동 제어 창(5)은, 전통적 온실에서 온실 기후의 제어를 위한 중요한 역할을 한다. 통상적으로, 이것은 통풍 개구는 적어도 과열된 공기의 배출 및 낮은 온도의 외부 공기의 관리를 위해 이용되는 것을 뜻한다. 통풍창(5)을 정기적으로 즉 자주 개방하면, 최적 CO₂ 농도는 어렵게 얻을 수 밖에 없어, 공급 튜브(6)에 의한 CO₂ 선량은 공지된 온실에서 주로 최대 용량으로 제어된다. 열 및 CO₂의 동등한 분배를 위해, 도면에 도시되지 않은 통풍기가 존재할 수 있다.

목표 최적 온도(Ti), 상대 공기 습도(Mi) 및 CO₂ 농도(Qi)의 양호한 균형 분배의 실현을 위해, 공지된 온실은, 적어도 온도 센서 및 상대 습도 센서를 포함하는 매우 많은 수의 센서 세트(1)를 포함한다. 복수의 센서 세트(1)는 또한 온실 내의 CO₂ 농도(Qi)의 판정을 위한 센서를 포함한다. 작물의 온도의 판정을 위한 작물 지향 센서(2)는 주로 무접촉 예를 들면 적외선 센서로서 구현된다. 공지된 온실은, 구역에 대해, 즉 난방용 튜브가 독립적으로 제어될 수 있는 구역으로서 온실의 반드시 물리적으로 분리되는 구역은 아닌 그러한 구역에 대해, 통상적으로 내부 기후가 상기 센서에 의해 등록되는 250 내지 400 개의 소위 설정점을 포함한다.

공지된 온실 구조에서 자주 적용되는 방법 및 그러한 방법에 기초한 제어 시스템은, 온실 즉 온실 전체 또는 작물의 직접적 환경 내에서의 이상적인 재배 기후를 위해 판정되는 온도(Tid), 공기 습도(Mid) 및 CO₂ 농도(Qid)의 값의 제어에 집중된다. 공지된 시스템은, 창(5), 난방 튜브(4) 및 스크리닝 장치(7)와 같은 상기 영향을 미치는 수단을 제어함으로써, 빛의 조사 또는 외부 온도를 변화시킨 결과와 같이 상기 이상적인 값으로부터의 편차를 교정한다. 공기 공급 채널(6)은 공지된 기후 제어에 존재하고, 적어도 CO₂ 관리를 위해 적용되는 원예 작물을 위한 공지된 재배 시스템에 존재한다.

도 2는, 도 2와 같은 2개 이상의 각각의 높이(A, B 또는 C)에서 온실 온도(Ti), 상대 공기 습도(Mi) 및 식물 온도(Tp)가 등록되는, 본 발명에 따른 제어 시스템을 위해 배치될 수 있는 온실을 도시하고 있다. 이러한 신규 모델은, 식물(10)로부터 습기를 취함으로써, 단열 방식으로 작물에 의해 온실 기후를 냉각시키는 것으로부터 시작된다. 물리적 원리에 기초하는 모델은, 식물(10) 또는 작물을 따라 자연적인 방식으로, 식물의 바로 근처에서 공기의 상승하는 흐름(21)의 ㅂ발생으로부터 시작된다. 습기가 건조한 공기보다 가벼워서, 도면에서 화살표(21)에 의해 표시된 식물(10)을 따른 공기의 통로에서 상승되거나 자연적 비강제 순환을 하는 기상학에서 공지되고 물리적으로 설명된 원리가 이용된다. 작물 적어도 식물은 증발에 의해 자체를 냉각시킬 수 있다. 습기를 취함에 의한 공기 상승의 현상은, 지금까지, 공지된 온실에서 발생하는 기후학 프로세스를 위한 무시할 만한 크기로서 명백히 취해져, 기후 모델 내의 포함 및 그에 기초한 제어는 완전히 신규한 것이다.

본 발명에 따른 습기의 흡수에 의한 공기 상승의 물리적 현상의 포함은, 본 발명 하의 추가적 통찰과 조합하여 자체적으로 설명한다. 이것에 따라, 우선 건물의 기후를 위한 제어는, 기후 제어에서 생물의 포함, 즉 생물에 의해 제공되는 단열 냉각을 향하는 가능성에 기초한다. 물리적 현상으로서의 단열 냉각의 물리적 현상은 자체적으로 공지되어 있으며, 온실 기후의 제어를 위한 응용은 완전히 신규한 것으로 간주된다. 본 발명은, 생물 주위의 예를 들면 작물의 잎 주위의 경계층, 종래와 같이 영향을 줄 수 있는 공기층이 단열 냉각의 프로세스 적어도 습기의 증발을 최적화하는 관점에서 제어되어야 한다는 추가적 통찰을 가진다. 공기의 유출, 또는 온실에서 통풍 개구를 통해 발생하는 소용돌이의 결과로서 공기 스트림과 같은 공기의 강력한 흐름을 가능하게 하면, 이러한 층은 교란될 수 있고 최적 증발을 발생시킬 수 있다는 것이 인식된다. 결국, 상대적으로 장시간의 그러한 교란 역시, 예를 들면 생물 또는 생물의 집단은 그것의 최적 재배 상태에 도달하지 않는 것을 뜻한다. 본 발명 하에서의 또 다른 자체적으로 공지된 통찰에 따라, 생물과 생물을 따라 상승하는 공기 사이의 습기의 교환은 잎 주위의 포화 공기층의 조절된 두께에서 최적이며, 증발의 속도는 작물 내의 경계층과 습기의 흡입의 결과로서 상승하는 공기 사이의 습기 농도 구배에 종속된다.

온실과 같은 건물 내의 기후를 위한 신규한 제어를 위한 상술한 기본 원리는, 더욱 근대적이고 효과적인 소위 폐쇄 형태의 온실에서와 같은 벤로형(Venlo) 온실과 같은 공지된 개방형 온실에도 적용될 수 있다. 폐쇄된 온실의 경우에, 공기 배출 덕트(23)는, 습기 및/또는 따뜻한 공기가 배출되고 제조절될 수 있게 하는 온실의 노치에 포함된다. 공지된 개방형 온실의 경우에, 예를 들면 본 발명에 따라 적응되지 않은 현존하는 온실에서, 공기의 제어된 배출을 위한 그러한 덕트(23)가 없는 경우에, 온실 내의 소위 과잉 온도에서, 본 발명에 따른 통찰에 의해, 통풍 개구는, 작물이 최적 증발에 도달하여, 온실 내의 단열 냉각에서 CO₂ 농도를 유지하고, 에너지의 손실을 방지할 수 있게 하는 목적으로, 가능한 한 폐쇄된 상태로 유지된다. 창(5)의 개방은, 온실 내의 과잉 온도의 경우에, 온도 센서(2)를 통해 작물이 더 이상 자체적으로 냉각되지 않는다고 판정되어야만, 수행된다. 그러나, 그러한 환경 하에서 그러한 작용에 대한 반작용으로서 발생하는 재배 프로세스의 교란은, 단열 냉각의 그러한 적용에 의해 실현되는 수확량의 증가보다 덜 광범위하다. 그러나, 본 발명에 따라, 공지된 개방형 온실에 여전히, 공기의 제어된 배출을 위한 시스템(23), 또는 작물의 경계층 상태가 유효하게 유지될 수 있게 하는 임의의 시스템이 구비된다는 것을 상상할 수 있다.

상술한 신규 제어 시스템의 옵션으로서의 최적화는, 신선한 공기가 작물에 공급될 수 있는 즉 관리될수 있게 하는 제어된 공기 공급 시스템이 건물 즉 온실에 구비되는 것이다. 특히, 이러한 공기는, 온실의 가습 및 제습 설비의 보조에 의해, 제어된 습도를 가진다. 자체적으로 공지된 조절 부재 및 구성을 가진 그러한 방식으로 조절된 신선한 공기의 실현을 위한 설비가 도 4에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바람직한 최적 실시예에 따라, 그러한 조절된 공기의 공급을 위한 공급 튜브(19)가 작물의 바로 근처에 포함되며, 특히 출구 개구(20)가 작물 로우의 단면도에서와 같이 작물의 측부 바로 아래에 있다. 바람직한 실시예에 따라, 적어도 작물 거터(12)의 폭에 대응하는 직경을 가진 비교적 큰 사이즈의 튜브가 온실에 포함된다. 원리상, 예를 들면 현존하는 온실을 채택할 수 있는 바와 같이, 그러한 공급 튜브(19)는 또한 2개 이상의 작은 공급 튜브에 의해 대치될 수 있다. 모든 경우에, 이것들은, 작물 거터(12)가 아니라 식물(10)의 수직 돌출부를 포함하는 영역으로 이격된다. 모든 경우에, 본 발명에 따른 공급은, 신선한 공기가, 공급 튜브 내의 개구의 약간의 유출 저항을 극복하면서 적어도 실질적으로 자유롭고 즉 온실 공간 내에서 비강제로 릴리스되도록, 배치된다. 공기의 의도된 흐름(21) 내의 이러한 공기의 후속적 포함은, 목표한 환경 즉 소용돌이의 공기 스트림이 없는 상황 하에, 잎 근처 즉 잎의 층 근처에서의 공기 상승의 결과로서 당김에 의해 릴리스된다.

기저 거터(12)에 대한 바람직한 실시예에 따라, 본 발명에 따라 조화된 공기를 위한 단일 공급 채널(19)은 특히 기저 거터의 바로 아래에 포함된다. 그러한 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 공기를 위한 공급 튜브는, 공급 튜브의 직경이 기저 거터(12) 즉 작물(10)의 폭보다 크도록 하는 그러한 크기를 가지며, 기저 거터 내의 개구에 의해 형성되는 채널 또는 튜브의 출구 개구이다. 기저 거터의 측부로부터 15 cm 이상 이격되는 출구 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 공급된 공기의 접촉 적어도 기저 거터(12)와의 열교환은 존재한다면 최소이고, 공기는 의도한 초기 온도에서 작물에 공급될 수 있다.

조절된 공기 즉 제어된 온도의 공기의 관리에 의해, 예를 들면 비교적 고온의 공기가 더 많은 습기를 취하고 컬럼(21) 내에서의 증가된 상승 속도를 발생시킬 수 있다는 의미에서, 의도한 공기의 컬럼(21)을 위해 본 발명에 따른 영향력 있는 기구가 의도된다. 본 발명의 추가적 실시예에 따라, 공급된 공기의 습도가 조절되며, 그것은 작물(10)의 증발 프로세스의 자유도에 따라 공기 컬럼(21)의 제어 또는 영향에서 더 큰 자유도를 제공한다. 마지막으로 본 발명에 따라, 특히 폐쇄형 온실에서, 조절된 공기의 공급을 위한 공급 튜브(19)는 CO₂ 또는 다른 가스 또는 증기의 공급을 위해 이용된다. 창(5)의 연장되지 않거나 덜 연장되는 개구에 의해, 온실의 CO₂ 농도는 덜 강하게 변화되고, CO₂의 공급을 위한 필요한 용량은 비교적 중간 또는 낮은 용량으로 설치될 수 잇다는 것이 인식된다. 이러한 효과는, 의도되지만 비강제적을 공급된 공기를 위한 공기 덕트(19)를 통한 관리에서, CO₂는 공기 컬럼(21)을 통해 잎 데크(deck)의 바로 근처에 공급되고, 교란되지 않은 경계층을 통한 교환의 결과로서, 식물에 효율적으로 직접 이용될 수 있다는 사실에 의해 보강된다.

본 발명 하에서의 추가적 연구에 의해, 온실 기후의 영향을 위한 현재 개발된 방법에서, 작물은, 공급된 조절된 공기의 온도 및/또는 상대 공기 습도를 위한 세팅이 변경되었을 때 온도 변화에 대해 몇 분의 시간 프레임 내에 반응한다는 것을 언급하여야 하겠다. 따라서, 온실의 단열 냉각 또는 작물을 기구로서 이용하는 것 이외에도, 작물 내의 잎 데크 당 온도 반응의 측정 및 상대 공기 습도와 온도 사이의 추진 파워로서의 증발의 제어를 통해, 작물 재배의 제어를 위한 전략이 개발될 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들면, 올바른 전략에서, 즉 여러 가지 다른 레벨에서의 작물 온도, 및 공급된 공기의 상태의 적응에 의한 반응을 측정하는 전략에서, 작물이 동일하지 않은 성장 예를 들면 하부 부분, 중간 부분 또는 상부 부분에서 건조하는 것을 방지할 수 있다. 특정한 실시예에 따라, 본 발명에 따른 방법은 따라서 주로, 작물의 성장 및 결과적인 인자를 형성하는 온실 내의 기후에 집중된다. 방금 언급한 개념에 의해, 작물 재배를 위한 지금까지 이용한 개념은, 이상적이라고 생각되는 온실 기후에서 가스를 포기하였다. 통풍창(5)은 신규 모델에서, 예를 들면 빛의 과도한 조사의 결과로서 단열 냉각 프로세스가 그 한계에 도달할 때까지만 개방된다.

도 4는 본 발명에 따른 제어 시스템(27)을 개략적으로 도시하고 있는데, 제어 시스템(27)은, 생물(10)의 수용을 위한 건물(35), 자동 제어 유닛(33), 및 공급 부재(19)를 통해 신선한 공기를 건물(35)에 공급하기 위한 공기조화 장치(34)를 포함한다. 이것은, 적어도 건물(35) 내의 생물을 위한 공간의 하부 부분에 포함되는 본 발명과 일치한다.

공기조화 장치는, 공기 공급 튜브(19)를 통해 신선한 공기조화된 공기의 추진을 위한, 제어 유닛에 의해 제어될 수 있는 통풍기(30)를 포함한다. 건물의 공기 공급 시스템에서, 통풍기(30) 앞에, 특히 난방 부재(29) 및 공급 공기를 냉각시키기 위한 냉각 부재(28)를 구비하는 열 조절 장치가 포함된다. 온도 처리 장치(28, 29)에 더하여, 공기 가습기(31) 및 도면에 도시되지 않은 공기 제습기(32)를 구비하는 공기 습도 조절 부재가 포함된다. 본 발명에 따른 모델에서, 공급 채널 내의 공기가 그러한 압력 하에 놓여 약간의 유출 저항을 극복하면서 채널로부터 유출되어, 작물로 적어도 비강제적으로 공급되게 하도록, 통풍기가 제어된다.

이러한 실시예에서 자동 제어 유닛(33)은 외부 온도(To), 건물 내의 조사(Ri), 및 건물로부토 외부로의 방사(Ro)를 고려한다. 작물 제어 기간 또는 스테이지 판정 또는 설정의 목적을 위해, 다음에서 설명되듯이, 기간(P1 내지 Pu), 필요한 작물 또는 생물 온도(Td), 및 필요한 습도(Md)가 입력될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제어 유닛에서, 제어될 공간 내로의 난류 공기의 유입을 방지하기 위해, 필요한 기류(Vd) 및 필요한 회전 제어(Sd)가 입력될 수 있다.

이러한 실시예에서, 존재하는 생물(10)의 안락한 느낌을 위해 제어되어야 할 기후를 가지는 공간(35)의 3개의 레벨(A-C)을 위해, 생물(10) 및 내부 기후의 상태 변수의 검출이 제어 시스템에 제공되고, 적어도 제어에 적용된다. 이것들은 각각의 레벨에서 검출 기구(2a, 2b, 2c)에 의해 측정되는 생물의 온도(Tp), 및 각각의 검출 기구(1a 내지 1c)에 의해 측정되는 내부 기후의 공기 습도(M) 및 온도(T)이다. 생물이 식물로 형성되는 경우에, 또한 바람직하게 식물의 중간부의 레벨에 관련되는 공간 내의 CO₂ 농도(Q)의 등록이 제공된다. 기후 제어의 거의 여분의 체킹을 위해, 작물의 중량 측정기(13)가 존재할 수 있다. 본 발명에 따라, 무엇보다도 측정된 태양광의 조사량,및 소정 시간에 걸쳐 공급된 액체의 양의 도움으로, 작물의 예상된 성장이 계산되고, 실제로 측정된 값에 의해 체킹된다.

또한, 기후 제어 시스템(27)은, 적어도 바람직하게, 생물을 위한 공간에 제어 가능한 가스 조성 및 제어 가능한 온도 및 습도의 조절되고 포화되지 않은 공기를 공급하기 위한 공기조화 장치(34)를 포함한다. 공기조화 장치(34)는, 공기가 포화되고 응축에 의해 습기를 잃도록, 공급될 공기의 냉각을 위한 냉각 유닛(28)을 포함한다. 따라서, "건조한" 공기는, "건조한" 가열된 공기를 필요한 따라서 제어된 공기 습도 레벨(M)로 가습 유닛(31)에 의해 후속적으로 가습하는 단계에서 발생하는 냉각을 고려하여, 공기 가열 유닛(29)을 통해 제어기에 의해 표시되는 온도(T)로 된다. 상기와 같이 조절된 공기는 공기 공급 수단(19)을 통해 판정되는 유량(F)으로 통풍기(30)에 의해 건물로, 적어도 제어될 기후를 가진 공간으로 공급된다. 바람직하게, 가습기(31)는 공급의 방향에서 볼 때 공급 수단(19) 내에서 통풍기(30) 뒤에 포함되고, 제습 유닛(28, 29)은 통풍기(30) 앞에 포함된다. 마지막으로, 공기조화 장치는, 공급 수단 내에, 조절된 공기의 습도(M), 온도(T) 및 유량(F)의 값을 등록하기 위한 등록 수단을 포함한다.

기후 제어 또는 온도 제어를 위한 공지된 시스템을 가진 온실로서의 본 실시예에서, 신규 모델은 주로, 식물을 따른 순환 형태의 유량, 온실 공간의 통풍, 및 식물에서 관리되는 공기의 조성의 인자를 제어한다. 온실 온도, 온실 공기 습도, 온실 내의 CO 농도, 및 가스 조성의 인자들은 신규 모델에서 작물의 반응의 도출물로서 간주된다. 본 발명에 따라, 이것들은, 유량이 영향을 받을 수 있는 인자이다. 본 발명에 따른 모델에서, 상기 모델은, 제어 기술에서 온실 기후을 위한 일반적 제어기와는 다르게 피드백 시스템이 존재하는 것을 뜻하는 제어기에 집중되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 배경은, 생물 특히 식물이 옆을 흐르는 공기의 흐름에 생리학적으로 매우 강하게 반응한다는 경험이다. 재배, 증발, 성장에서도, 식물의 익음은 옆을 흐르는 공기의 흐름의 제어에 의해 제어될 수 있다는 것을 알았다.

본 발명에 따른 제어의 목표는, 식물의 옆을 흐르는 제어된 수직 흐름의 실현에 의해 증발에 영향을 주고 CO₂의 흡수를 향상시키는 것이다. 그러한 더욱 정교함을 위해, 수치 베이스 실시예가 다음에서 토마토 작물을 위한 기후 제어에 의해 주어진다.

작물은 "자연적" 증발 프로파일에 따라 증발한다. 이것은, 작물이 상부를 향해 즉 머리 측에서 하부에서보다 더 증발하는 증발의 층화(layering)이다. 본 발명에 따른 공기의 제어된 흐름에 의해, 습기는 동일하게 배출되고, CO₂가 공급되며, 그 결과, 작물 재배의 종래의 방법 적어도 기후 제어의 방법에 비하여 10 내지 25%의 상당한 생산량의 증가가 발생한다.

작물의(수직 방향으로) 습기 및 온도 차이에 따라 제어함으로써, 또한 포화 습기 농도의 적절한 퍼센티지를 가진 불포화 공기를 공급함으로써, 원예가 또는 농부는, 본 발명에 따른 시스템에 의해, 식물을 피드백으로 하여, 식물의 면에서 또한 생식의 면에서 식물을 제어한다. 재배 목표에 따라, 작물 재배 및 성장을 위한 이상적 온실 기후가 실현된다.

토마토 작물을 위한 실시예에 의해, 다음의 값들이 본 발명에 따른 모델을 고려하여 제공되며, 상기 모델에서, 식물의 높이에서 3개 정도의 동일하게 분포되는 장소에서의 식물의 상태가 측정된다.

· 생식의 면에서: 하부 부분에서 공기 kg당 2.1g보다 큰 습기 부족(식물과 온실 사이의), 중간 부분에서 공기 kg당 2.5 내지 2.7g보다 큰 습기 부족, 및 상부 부분에서 공기 kg당 3.0 내지 5.0g보다 큰 습기 부족.

· 식물의 면에서: 하부 부분에서 공기 kg당 2.0g보다 작은 습기 부족(식물과 온실 사이의), 중간 부분에서 공기 kg당 2.0 내지 2.3g보다 작은 습기 부족, 및 상부 부분에서 공기 kg당 2.5 내지 3.0g보다 작은 습기 부족.

· 질병 예방의 면에서: 하부 부분에서 공기 kg당 1.1g보다 큰 습기 부족(식물과 온실 사이의), 중간 부분에서 공기 kg당 2.3g보다 큰 습기 부족, 및 상부 부분에서 공기 kg당 2.3g보다 큰 습기 부족.

설치 기술의 면에서, 상술한 프로세스가 가능한 한 정확히 진행될 수 있게 하기 위해 예를 들면 P + Pl 제어 또는 이중 PID 제어를 이용할 수 있다.

유입된 공기의 품질의 제어를 위해, 3개의 기후 인자 즉 공기 습도, 온도 및 CO₂가 역할을 한다. 습기 제어에 대해, 공급된 공기가 불포화이어야 한다는 것은 식물 생리학적 규칙이다. 이것에 대한 이유는, 옆을 흐르는 불포화 공기가 증발하는 물을 더 양호하게 수집한다는 것이다. 증발하는 습기를 수집함으로써, 비중의 감소의 결과로서 지속적으로 가볍게 되고 상승된다. 식물의 옆을 따라 난해한 기류가 발생된다. 포화된 공기를 가진 본 발명에 따른 모델의 시험으로부터, 작물은 하부 부분에서 증발하지 않는다는 의미에서, 증발 프로파일이 부정적으로 작용하는 것이 입증되었다. 공급된 공기의 온도가 너무 낮으면, 중간 부분 및 상부 부분의 상대적 건조가 발생하여, 개화(flowering)가 너무 강하게 증가하고, 과실의 발생이 정체된다.

따라서, 본 발명은, 응축이 발생하는 포화된 습기 농도의 적절한 퍼센티지를 가진 공기 공급으로부터 시작하여, 불포화 공기를 도입하는 것을 제안한다. 불포화 공기와 접촉함으로써, 식물은 증발이 증가될 것이다. 식물의 습기를 공기에 더함으로써, 공기는 가벼워지고, 비중은 감소되어 습한 공기는 상승한다. 따라서, 식물의 옆을 따라, 종래와 같이 상승하는 공기의 컬럼이 발생된다. 이에 의해, 식물은, 하부 부분, 중간 부분 및 상부 부분과 무관하게, 적어도 충분하고 제어 가능한 양으로 증발하여 습기를 배출한다.

본 발명에 따른 앞의 세팅에서, 궁극적 결과는, 식물을 따른 습기 구배가 일정한 과정을 보인다는 것이다. 신규한 제어에 의해, 실제로 이상적 패턴이 실현된다. 앞의 실시예와 일치하여, 하부 부분에서 공기 kg당 2.3g의 습기 부족(식물과 온실 사이의), 중간 부분에서 공기 kg당 2.5 내지 2.7g의 습기 부족, 및 상부 부분에서 공기 kg당 3.0 내지 5.0g의 습기 부족. 신규 모델에서, 이것은, 온실 공기 온도 및 상대 공기 습도와 관련되는 도입된 공기에 의해 발생된다. 수치적 예에서, 이것은 대체로, 다음의 사항으로부터 발생하는 것과 유사하게 보일 수 있다.

· 입력된 온실 온도 20℃(세팅되어야 함)

· 포화 습도 15 g/kg(몰리에르 선도로부터 주어짐)

· 필요한 Rh(상대 습도) 80%(모델, 신규 입력)

· 계산된 공기 습도 12 g/kg(공기조화 전의 값)

도입된 공기조화된 공기의 온도의 제어에서, 식물 온도와 관련하여 고정값이 이용된다. 본 발명에 따른 모델에, 동트기 전, 아침, 정오, 오후, 저녁 및 밤을 위한 온실 공기를 위한 온도가 채택될 수 있다. 본 발명이 특정한 정교한 사항과 일치하여, 온도 제어기에 조사에 의존하는 제어기가 장착된다. 그러한 것에서, 바람직하게 온도는 조사에 따라 상승될 수 있다. 예로서, 다음의 사항이 표시되었다.

· 온도 설정일 21℃

· 조사 궤적의 시작 200 W/m²

· 조사 궤적의 종료 500 W/m²

· 빛 교정 2℃

이러한 예의 설명으로서, 온실에서 200 W/m²의 조사에서 온도는 0℃로부터 상승하여 21℃에 유지되는 것을 알아야 한다. 조사가 증가함에 따라, 온도는 비례적으로 예를 들면 최대 23℃까지 상승된다. 본 발명에 따른 모델에서, 조사의 증가는 예를 들면 10분의 평균 소정 시간 간격에 걸쳐 진행함에 따라 감쇠된다.

CO₂ 제어와 관련하여, 식물은 낮에 광합성을 위해 CO₂를 소모하고, 밤에는 식물로부터의 이화작용에 의해 CO₂를 릴리스한다. CO₂ 선량은 낮에만 필요하고, 밤에는 CO₂ 농도는 식물의 이화작용 및 환원 프로세스에 의해 상승된다. 작물의 생산은, 작물을 위해 적용 가능한 기후에서의 CO₂ 농도에 직접 결합된다. 최적 농도는, 방사된 빛의 양에 비례적으로 의존하여, 700과 1100 ppm 사이의 농도일 것이다. 본 발명에 따른 모델에서, CO₂ 제어는, 온도 및 습도 제어에 의존하는 결합된 방사이며, 낮과 일출로부터 일몰까지만 선량을 수행한다. 이와 관련하여 수치적 예로서, 다음의 사항은 낮 동안의 CO₂ 선량에 적용된다.

· 200 W/m²에서의 베이스 레벨 500 ppm

· 500 W/m²에서의 종료 레벨 1200 ppm

본 발명의 통찰에 따라, 온도 제어에 비하여, CO를 위한 방사에 의존하는 제어는 예를 들면 20분에 걸친 평균 진행 방사에 의해 감쇠되도록 적용되어야 한다.

제어의 또 다른 정교한 사항과 일치하여, 적어도 본 발명에 따른 제어 시스템에, 작동 시간 측정에 결합되는 모니터에 경고 신호가 장착된다. 농부는, 한눈에, 제어의 품질을 알 수 있다. 이와 관련하여 다음의 사항이 유지된다.

녹색 = OK (소정 기준을 충족시킴)

적색 = OK가 아님 (소정 기준을 충족시키지 못함)

이러한 추가적 정교한 사항에서의 온도를 위한 기준으로서, 중간 부분에서 측정된 식물 온도로부터 중간 부분에서 측정된 온실 온도를 뺀 값이 약 0.3℃보다 작다는 것이 유지된다. 공기 습도로서, 식물과 온실 공기 사이의 측정된 습기 부족은 2.5 g/kg과 3.5 g/kg 사이에 있어야 한다는 것이 유지된다.

본 발명은, 앞에서 지적한 것들 외에도, 상세사항들이 당업자에 의해 직접적으로 명백하게 도출될 수 있는 한, 도면 내의 모든 상세사항, 및 다음의 청구범위에서 지적된 모든 것과 관련된다.

Claims

식물, 동물 및 사람과 같은 생물을 임시적이든 임시적이 아니든 수용하기 위한 건물 및 운반 수단 또는 그것들의 일부와 같은 공간에서 기후를 제어하기 위한 방법에 있어서,
기후는 적어도 온도 인자를 포함하며,
생물은 상기 공간 내의 기후를 위한 제어 시스템의 일부를 형성하고,
상기 공간 내의 기후의 제어를 위한 제어기는, 2개의 다른 높이 레벨에서, 생물의 온도 및 생물을 둘러싸고 있는 공기의 수직 방향으로의 속도의 변화량의 등록을 포함하는,
기후를 제어하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
공기 속도의 변화는 간접적으로 판정되고, 적어도, 2개의 다른 높이 레벨에서 공기의 온도 및 습도의 측정을 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
생물의 온도 및 공기의 온도 및 습도의 검출은 대응하는 높이 레벨에서 일어나는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
습기 농도에 대해 불포화된, 상기 제어기의 영향 하에 공기조화된 공기의 관리를 더 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
공기는 생물의 바로 근처에서 이용 가능하게 되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
공기는 적어도 보강 없이 생물에서 이용 가능하게 되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 적어도, 특히 생물을 따른 기류, 더욱 특히 기류의 가속 또는 감속에 영향을 주는 작동 수단을 통한, 생물의 온도의 제어를 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 공간 내의 임의의 높이 레벨에 대해 크거나 작은 열량의 공기가 공급되거나 실현되도록, 상기 공간 내의 공기의 열량에 영향을 줌으로써 생물을 따른 기류에 영향을 주는 것을 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 큰 열량의 공기는, 검출된 공기의 열량과, 예를 들면 생물에 대해 그 위치에서 필요한 공기의 열량 사이의 차이에 따라 공급되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
제1, 제2 및 더 높은 레벨에서 생물을 둘러싸는 공기의 열량의 판정된 차이에 기초하여, 제1 레벨에서 또는 제2 레벨보다 높은 제3 레벨에서 공기를 둘러싸는 공기의 열량에 영향을 줌으로써, 공기의 수직 이동이 유도되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는, 공기의 수직 스트림의 감속과 가속을 주기적으로 교대하거나,
여러 가지 다른 레벨에서 공기의 열량에 영향을 주는 것은 공기의 수직 스트림의 감속과 가속을 주기적으로 교대하기 위한 것인,
기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공간의 온도 및 습도에 대한 영향 외에도, 상기 공간에 대해 관리되어야 할 공기의 조절은 또한, 특히 이산화탄소(CO₂) 및/또는 산소(O₂)의 관리의 결과로서, 상기 공간의 가스 조성에 영향을 주는 것을 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 생물에서의 온도 검출을 제어 루프 내에 포함시키는 것을 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
공기는, 생물 또는 상기 공간에 수용되어야 할 생물의 기후 존(climate zone) 내에 놓이는 레벨로부터 관리되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
공기는, 생물의 하부 부분 또는 줄기 부분의 높이 또는 내부 기후에 영향을 주는 생물의 부분의 높이 내의 레벨로부터 관리되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 생물의 온도를 등록하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
생물의 온도 검출은 생물의 2개 이상의 각각의 높이 레벨을 위해 등록되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출은, 매 때마다, 생물에서의 온도 검출 또는 생물의 열량의 판정 또는 설정의 높이 레벨에서 수행되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출은 생물의 환경에서 수행되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
생물 및 기후에서의 검출은 순간적으로 수행되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출은, 생물의 바로 근처에서, 즉 생물과 환경 사이에서 잠열로서 공급될 수 있는 열의 교환이 발생될 것으로 생각되는 영역의 바로 근처에서 수행되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 공간 내에서의 수직 공기 이동의 실현을 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 공간 내에서 생물을 따른 수직 공기 이동의 실현을 포함하는,
기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 생물을 따른 수직 공기의 이동은, 습기의 교환이 일어날 수 있는 범위에서 일어나는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
공기의 수직 스트림은, 상기 공간에 존재하는 공기의 습도, 온도 및 가스 조성 중 하나 이상 특히 둘 이상에서 상기 제어기에 의해 제어되는 변화에 의해 영향을 받는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공간 내에 존재하는 공기는 공기조화된 공기의 관리에 의해 영향을 받는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
검출 적어도 검출의 결과는, 생물에서의 더 높은 레벨에서 예상되는 온도의 계산, 그 레벨에서 생물의 실제 등록된 온도와 계산된 온도의 비교, 및 상기 관련 공간에서 관리되는 상기와 같이 공기조화된 신선한 공기의 온도 및/또는 상대 공기 습도의 채택을 포함하는 복수의 후속적 작용 중 하나 이상을 위해 이용되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는, 높이의 여기에서 제2 레벨로 지적된 임의의 레벨에서,
생물의 검출 가능한 온도의 필요한 값을 판정하고, 및
상기 필요한 값을 생물에서의 온도의 검출로부터의 값과 비교하며,
상기 필요한 값은, 상기 제1 레벨에서의 대응 검출에 대한 상기 제2 레벨에서의 검출의 값의 변화를 고려하여, 생물의 등록된 온도와 대응 높이 레벨에서 등록된 공간 내의 온도 및 공기 습도 사이의 제1 레벨에서 판정된 관계에 의해 판정되는,
기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
검출된 값과 필요한 값 사이의 판정된 차이는 기후의 제어를 위한 입력을 형성하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 공간 내의 생물의 등록된 온도와 필요한 온도 사이의 차이의 검출에 기초하는 지시(directing)를 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 예상은, 생물의 필요한 온도와 실제 온도 사이의 차이값이 판정되는 레벨과 다른 제1 레벨에서 등록된 생물의 온도값과 상기 공간의 기후 값 사이의 관계에 기초하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 레벨은 상기 제2 레벨보다 낮은 높이에 위치되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필요한 온도값의 판정 또는 설정을 위해, 일반적 가스 법칙과 같은 자연의 법칙이 이용되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
기후 제어의 지시는, 공기의 수직 스트림을 유도하기 또는 영향을 주기를 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 공간 내의 생물의 필요한 온도와 등록된 온도 사이의 차이에 기초하여, 새로 공급된 공기의 상태가 적응되는 것을 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 새로 공급된 공기는 상기 공간의 하부 부분으로부터, 적어도 상기 공간의 하부 부분에 가까이로부터 관리되는, 기후를 제어하기 위한 방법.
제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 새로 공급된 공기의 습기 농도의 조절을 포함하는, 기후를 제어하기 위한 방법.
기후 제어 설치물을 포함하는, 식물, 사람 및 동물과 같은 생물을 수용하기 위한 공간, 적어도 건물, 항공기 또는 비히클(vehicles)과 같은 공간 설비에 있어서,
상기 기후 제어 설치물은, 공기의 공급 및 배출을 위한 공급부 및 배출부를 포함하며,
상기 공급부는 상기 공간에서 상기 배출부보다 실질적으로 낮은 레벨에 포함되는,
기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항에 있어서,
상기 공기 공급부는, 상기 공간이 의도하는 생물의 높이 범위 내의 높이에 포함되는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 또는 제39항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 공간의 하부 반부에 포함되는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 공간의 하부 반부의 높이에 포함되는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기 배출부는 상기 제어기에 의해 지시될 수 있는 공기 흡입 수단을 포함하는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기 배출부는, 상기 공간으로부터 배출되는 공기를 공기조화 설치물의 일부로 향하게 하기 위해 배치되어 있는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
생물의 수용을 위한 공간 내의 상기 기후 제어 설치물에, 상기 공간 내의 기후 및 상기 공간 내에 가능하게 존재하는 생물의 온도 및 상대 공기 습도와 같은 하나 이상의 물리적 변수를 2개의 다른 높이 레벨에서 검출하기 위한 검출 수단이 구비되어 있는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
기후 제어 설치물을 포함하는, 식물, 사람 및 동물과 같은 생물을 수용하기 위한 공간, 적어도 건물, 항공기 또는 비히클과 같은 공간 설비에 있어서,
적어도 검출 수단을 포함하며,
생물의 수용을 위한 공간 내의 상기 기후 제어 설치물에, 상기 공간 내의 기후 및 상기 공간 내에 가능하게 존재하는 생물의 온도 및 상대 공기 습도와 같은 하나 이상의 물리적 변수를 2개의 다른 높이 레벨에서 검출하기 위한 검출 수단이 구비되어 있는,
기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 수단은 2개 이상의 다른 레벨에서 지시되거나 지시될 수 있는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
생물의 수용을 위한 공간 내의 상기 기후 제어 설치물에, 상기 공간 내의 기류 특히 상향 기류를 검출하기 위한 검출 수단이 구비되어 있는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 수단은 생물의 높이 범위 내에서 지시되는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
공기를 위한 공급부는, 공급될 공기의 제습 및 가습을 위한 공기조화 수단을 포함하는 공기조화 설치물을 포함하는, 기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기조화 설치물은,
공급될 공기의 냉각을 위한 냉각 유닛,
공급될 공기의 재가열을 위해 공기 공급의 방향으로 포함된 가열 설치물, 및
가열된 공기의 가습을 위해 상기 가열 설치물 뒤에 포함된 공기 가습 설치물
을 포함하는,
기후 제어 설치물을 포함하는 공간.
제38항 내지 제50항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같은 건물을 위한 기후 설치물.
제38항 내지 제50항 중 어느 한 항에 기재된 바와 같은 공기조화 설치물.
제38항 내지 제50항 중 어느 한 항에 따른 공기조화 설치물의 제어를 하거나, 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항의 방법에 따른, 제어 프로그램.