JPH0142649B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0142649B2 JPH0142649B2 JP55045594A JP4559480A JPH0142649B2 JP H0142649 B2 JPH0142649 B2 JP H0142649B2 JP 55045594 A JP55045594 A JP 55045594A JP 4559480 A JP4559480 A JP 4559480A JP H0142649 B2 JPH0142649 B2 JP H0142649B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- underground
- greenhouse
- heat storage
- radiator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0052—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using the ground body or aquifers as heat storage medium
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/243—Collecting solar energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
- F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
- F24D11/003—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Greenhouses (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は地中蓄熱温室、特に太陽熱または排熱
を地層内に蓄えて暖房に利用する地中蓄熱温室に
関するものである。
を地層内に蓄えて暖房に利用する地中蓄熱温室に
関するものである。
従来温室の暖房には、ストーブ式、温風式、温
水式、スチーム式、電熱式等が慣用されている。
しかし、いずれもそれらのエネルギー源は化石燃
料であり施設園芸の発展とともにその使用量も増
加の一途をたどつている。一方、化石燃料の価格
は年々高謄しており、石油不足と相まつて施設園
芸に与える影響は重大であり、脱化石燃料による
省エネルギー化が緊急の課題となつてきた。最近
は省エネルギーの社会的要請から、太陽熱または
排熱を利用した蓄熱暖房方式のものが採用され始
めている。これらは主に昼間の余剰熱を蓄熱して
おき、それを夜間に室内に放熱するものである
が、これら方式は周日単位の蓄熱および放熱の方
式であるために、冬期に蓄熱量が少なく、また長
期にわたり曇天日が続く場合には熱源が不足し、
室温が低下して暖房の効果を失う。
水式、スチーム式、電熱式等が慣用されている。
しかし、いずれもそれらのエネルギー源は化石燃
料であり施設園芸の発展とともにその使用量も増
加の一途をたどつている。一方、化石燃料の価格
は年々高謄しており、石油不足と相まつて施設園
芸に与える影響は重大であり、脱化石燃料による
省エネルギー化が緊急の課題となつてきた。最近
は省エネルギーの社会的要請から、太陽熱または
排熱を利用した蓄熱暖房方式のものが採用され始
めている。これらは主に昼間の余剰熱を蓄熱して
おき、それを夜間に室内に放熱するものである
が、これら方式は周日単位の蓄熱および放熱の方
式であるために、冬期に蓄熱量が少なく、また長
期にわたり曇天日が続く場合には熱源が不足し、
室温が低下して暖房の効果を失う。
本発明はかかる問題点を解決するためになされ
たもので、化石燃料を用いることなく寒期におけ
る温室内の温度を適温に維持することを目的とす
るものである。
たもので、化石燃料を用いることなく寒期におけ
る温室内の温度を適温に維持することを目的とす
るものである。
本発明の特徴とするところは、太陽熱または排
熱をあらかじめ温室下地中に長期にわたり蓄熱し
ておき、土壌の熱伝導の時間的遅れによつて、寒
期に温室内への自然放熱が開始し、かつ寒期中そ
の放熱が持続し得る如く成したる構造にある。
熱をあらかじめ温室下地中に長期にわたり蓄熱し
ておき、土壌の熱伝導の時間的遅れによつて、寒
期に温室内への自然放熱が開始し、かつ寒期中そ
の放熱が持続し得る如く成したる構造にある。
以下本発明の一実施例として太陽熱を利用した
場合について第１図、第２図によつて説明する。
温室本体１の地下1.5m付近には地中放熱器２が
埋設されており、本体下部の土壌とともに地中蓄
熱部を形成している。そしてこの地中放熱器２は
集熱器３とポンプなどの流体機械４、レシーブタ
ンク５を介して連絡されている。この地中放熱器
２は温室本体１の床面積内に均等に配列された蛇
行状の放熱管からなつている。本実施例において
は温室本体１の床面積は24m2の広さを有してい
る。
場合について第１図、第２図によつて説明する。
温室本体１の地下1.5m付近には地中放熱器２が
埋設されており、本体下部の土壌とともに地中蓄
熱部を形成している。そしてこの地中放熱器２は
集熱器３とポンプなどの流体機械４、レシーブタ
ンク５を介して連絡されている。この地中放熱器
２は温室本体１の床面積内に均等に配列された蛇
行状の放熱管からなつている。本実施例において
は温室本体１の床面積は24m2の広さを有してい
る。
このような構成において、適当なる日射がある
と集熱器３において入口・出口温度差が生じるの
で、これが検知手段によつて検知される。入口・
出口温度差が一定値以上で、しかも出口温度が所
定の値（例えば55℃〜65℃）の範囲にあれば、バ
ルブ６が開きバルブ７が閉じ、流体機械４が作動
して、温水は地中放熱器２の系を循環する。も
し、入口・出口温度差があるにも拘らず出口温度
レベルが所定の値より低い場合には、バルブ６が
閉じバルブ７が開き、集熱器３からの温水は地中
放熱器２へは循環せずレシーブタンク５の系だけ
を循環する。日射量が減少して集熱器３入口・出
口温度差が僅少し、一定値以下になれば、運転を
停止する。このようにして温室本体１下地中に太
陽熱を遂次蓄熱していく。
と集熱器３において入口・出口温度差が生じるの
で、これが検知手段によつて検知される。入口・
出口温度差が一定値以上で、しかも出口温度が所
定の値（例えば55℃〜65℃）の範囲にあれば、バ
ルブ６が開きバルブ７が閉じ、流体機械４が作動
して、温水は地中放熱器２の系を循環する。も
し、入口・出口温度差があるにも拘らず出口温度
レベルが所定の値より低い場合には、バルブ６が
閉じバルブ７が開き、集熱器３からの温水は地中
放熱器２へは循環せずレシーブタンク５の系だけ
を循環する。日射量が減少して集熱器３入口・出
口温度差が僅少し、一定値以下になれば、運転を
停止する。このようにして温室本体１下地中に太
陽熱を遂次蓄熱していく。
上記の実施例においては、集熱器系続と放熱器
系続とを一系続とし温水を循環するようにしてい
るが、温水の代りに温風を循環してもよい。
系続とを一系続とし温水を循環するようにしてい
るが、温水の代りに温風を循環してもよい。
また、集熱器系続と放熱器系続とを別個の系続
とし、それらを熱交換器によつて連結し、各々の
系続に互いに異なる流体（例えば集熱器系続が気
体なら放熱器系続が液体）を循環させてもよい。
とし、それらを熱交換器によつて連結し、各々の
系続に互いに異なる流体（例えば集熱器系続が気
体なら放熱器系続が液体）を循環させてもよい。
蓄熱は例えば10月から開始し、１ケ月以上経過
すると地中放熱器２への入力は単位面積当りほゞ
一定の19.4w/m2となる。このときの地中蓄熱部
内の温度分布は第３図に示すように蓄熱開始時が
曲線a1、２週間後が曲線a2、１カ月後が曲線a3の
ように変化し、約１ケ月後では根の伸長領域のす
ぐ下に当る深さ30cmの位置では30℃となり、地表
付近（３cm）の平均気温は20℃で、ほゞ定常す
る。このときの外気温は10℃であつた。
すると地中放熱器２への入力は単位面積当りほゞ
一定の19.4w/m2となる。このときの地中蓄熱部
内の温度分布は第３図に示すように蓄熱開始時が
曲線a1、２週間後が曲線a2、１カ月後が曲線a3の
ように変化し、約１ケ月後では根の伸長領域のす
ぐ下に当る深さ30cmの位置では30℃となり、地表
付近（３cm）の平均気温は20℃で、ほゞ定常す
る。このときの外気温は10℃であつた。
上述の地中放熱器（地中蓄熱部の放熱器）の深
さについて説明する。まず、地中のある面の温度
変化θ0をθ0＝Asinωtとする。ここで、Ａは定数、
ωは温度変化の周期から得られる角速度、ｔは期
間（月）である。この場合、上述のある面から
Xm離れた平行面での温度変化θXは、θX＝Ae-KX
sin（ωt−KX）で表わせる。ただし、 Ｋ＝（ω／2α）-1/2であり、αは土の温度伝導率
である。例えばこの式にα＝10-4m2/h、ω＝2π／
24×365、Ｘ＝1.5mを代入して、Ｘ点における位
相差ｔを求めるとｔ＝KX／2π＝2.2カ月となる。
この式は、Ｘ＝2πt／Ｋと書き直すことができる
から、必要となる期間ｔ（この例ではｔ＝2.2カ
月）によつて、放熱器の深さＸを求めることがで
きる。上述の例では、放熱器深さＸを1.5mとす
れば、蓄熱可能の時期を12月までとみて、1.5m
地下の蓄熱分が厳冬期に温室地表に到達すること
となる。
さについて説明する。まず、地中のある面の温度
変化θ0をθ0＝Asinωtとする。ここで、Ａは定数、
ωは温度変化の周期から得られる角速度、ｔは期
間（月）である。この場合、上述のある面から
Xm離れた平行面での温度変化θXは、θX＝Ae-KX
sin（ωt−KX）で表わせる。ただし、 Ｋ＝（ω／2α）-1/2であり、αは土の温度伝導率
である。例えばこの式にα＝10-4m2/h、ω＝2π／
24×365、Ｘ＝1.5mを代入して、Ｘ点における位
相差ｔを求めるとｔ＝KX／2π＝2.2カ月となる。
この式は、Ｘ＝2πt／Ｋと書き直すことができる
から、必要となる期間ｔ（この例ではｔ＝2.2カ
月）によつて、放熱器の深さＸを求めることがで
きる。上述の例では、放熱器深さＸを1.5mとす
れば、蓄熱可能の時期を12月までとみて、1.5m
地下の蓄熱分が厳冬期に温室地表に到達すること
となる。
また、地表の月平均温度変化の幅が地中へ及ぼ
す度合をe-kxより算出すると地下1.5m地点では31
％に減少する。一方、地表部の気温と地下1.5m
の地温との位相差は2.2カ月であり、しかも10月
頃の地下1.5mの地温は周年のうち最高となつて
いるから、10月頃は蓄熱開始には有利な時期であ
る。このときの蓄熱量Ｑは、土の比熱をＣ、土の
密度ρ、地表部と1.5m地点との温度差を△θ、
蓄熱部深さをｘとすると、Ｑ＝１／２Cρ△θxで表わ される。この式において土の比熱Ｃを2.52KJ／
Kg℃、土の密度ρを1500Kg/m3、△θを30℃、温
室本体の床面積を24m2として単位面積当りの蓄熱
量Ｑは、Ｑ＝23.5kwh／m2となる。
す度合をe-kxより算出すると地下1.5m地点では31
％に減少する。一方、地表部の気温と地下1.5m
の地温との位相差は2.2カ月であり、しかも10月
頃の地下1.5mの地温は周年のうち最高となつて
いるから、10月頃は蓄熱開始には有利な時期であ
る。このときの蓄熱量Ｑは、土の比熱をＣ、土の
密度ρ、地表部と1.5m地点との温度差を△θ、
蓄熱部深さをｘとすると、Ｑ＝１／２Cρ△θxで表わ される。この式において土の比熱Ｃを2.52KJ／
Kg℃、土の密度ρを1500Kg/m3、△θを30℃、温
室本体の床面積を24m2として単位面積当りの蓄熱
量Ｑは、Ｑ＝23.5kwh／m2となる。
次に温室の熱収支について説明する。一般に寒
期温室内地表面における太陽エネルギーの蓄積は
平均45w/m2の割合で約８時間行われるから、１
日当り蓄熱量は360wh／m2ｄである。また、地中
から室内への１日当りの放熱量は平均36w/m2の
割合で16時間行われるから、１日当たりの放熱量
は576wh／m2ｄとなる。従つて１日当りの実消費
量は216wh／m2ｄとなり、これは上記蓄熱量
23.5kwh／m2を3.5ケ月で消費する量である。
期温室内地表面における太陽エネルギーの蓄積は
平均45w/m2の割合で約８時間行われるから、１
日当り蓄熱量は360wh／m2ｄである。また、地中
から室内への１日当りの放熱量は平均36w/m2の
割合で16時間行われるから、１日当たりの放熱量
は576wh／m2ｄとなる。従つて１日当りの実消費
量は216wh／m2ｄとなり、これは上記蓄熱量
23.5kwh／m2を3.5ケ月で消費する量である。
以上地中放熱器２の埋設深さは地中温度の伝達
の速さ、蓄熱量、温室熱収支などから、地下
1.5m付近が適切な深さの範囲であり、集熱開始
時期、集熱割合等の条件によつて1m以深が有効
なる深さとなる。また、他の例として、地中放熱
器周辺を潜熱蓄熱材として、その上部に土壌を積
層させたる蓄熱構造とすることによつて、単位体
積当たり蓄熱量を増大することが出来、また地中
放熱器面積もしくは放熱管長を低減することが出
来る。
の速さ、蓄熱量、温室熱収支などから、地下
1.5m付近が適切な深さの範囲であり、集熱開始
時期、集熱割合等の条件によつて1m以深が有効
なる深さとなる。また、他の例として、地中放熱
器周辺を潜熱蓄熱材として、その上部に土壌を積
層させたる蓄熱構造とすることによつて、単位体
積当たり蓄熱量を増大することが出来、また地中
放熱器面積もしくは放熱管長を低減することが出
来る。
次に集熱器の所要面積について説明する。所要
面積は前述の単位面積当りの入熱量19.4w/m2と、
集熱器の１日の平均集熱量（平均日射量×平均日
照時間×集熱効率）との関係から求められ、日射
量を10月平均値814w/m2、目照時間を6h、集熱効
率を0.6とすれば、温室床面積の1/6となる。蓄熱
開始時期を夏期の方へ早めると集熱量は増大する
から、その分所要面積を縮少可能となるが1/6以
上であれば十分である。
面積は前述の単位面積当りの入熱量19.4w/m2と、
集熱器の１日の平均集熱量（平均日射量×平均日
照時間×集熱効率）との関係から求められ、日射
量を10月平均値814w/m2、目照時間を6h、集熱効
率を0.6とすれば、温室床面積の1/6となる。蓄熱
開始時期を夏期の方へ早めると集熱量は増大する
から、その分所要面積を縮少可能となるが1/6以
上であれば十分である。
次に地中放熱器２について説明する。地中放熱
器２の放熱管の半径をｒ、表面積をSp、埋設ビ
ツチをＰとし、温室床面積をSGとすれば、放熱管
の表面積Spと温室床面積SGとの比Sp／SGはSp／
SG＝2π／（ｐ／ｒ）の関係が成立つ。地中放熱器２ から地表への伝熱量は、本実施例のように埋設深
さが1.5m近傍の条件下では、放熱管表面積Sp対
温室床面積SGの比Sp／SGが1.0（即ちｐ／ｒ＝2π）
では約0.7W/m2・℃であり、またSp／SGが0.1（即
ちｐ／ｒ＝20π）では0.6W/m2・℃、Sp／SGが
0.05（即ちｐ／ｒ＝40π）でも0.54W/m2・℃とな
り、面積比を大きく変えても、伝熱量はそれほど
大きく変化しない。それ故実用上は面積比が0.05
以上であれば十分である。なお、地中放熱器２の
温度範囲については、土中微生物の生態系への影
響を考慮して最大でも70℃を越えないようにす
る。
器２の放熱管の半径をｒ、表面積をSp、埋設ビ
ツチをＰとし、温室床面積をSGとすれば、放熱管
の表面積Spと温室床面積SGとの比Sp／SGはSp／
SG＝2π／（ｐ／ｒ）の関係が成立つ。地中放熱器２ から地表への伝熱量は、本実施例のように埋設深
さが1.5m近傍の条件下では、放熱管表面積Sp対
温室床面積SGの比Sp／SGが1.0（即ちｐ／ｒ＝2π）
では約0.7W/m2・℃であり、またSp／SGが0.1（即
ちｐ／ｒ＝20π）では0.6W/m2・℃、Sp／SGが
0.05（即ちｐ／ｒ＝40π）でも0.54W/m2・℃とな
り、面積比を大きく変えても、伝熱量はそれほど
大きく変化しない。それ故実用上は面積比が0.05
以上であれば十分である。なお、地中放熱器２の
温度範囲については、土中微生物の生態系への影
響を考慮して最大でも70℃を越えないようにす
る。
また、地中放熱器２は土壌に対する伝熱面積が
温室本体床面積の約0.05倍以上になるものであれ
ばよく、例えば放熱管だけの構造、放熱管上面に
金属板を密着させた構造、放熱管に伝熱フインを
取付けた構造あるいは地中の熱伝導率と同等また
はそれ以上の熱伝導率を有する合成樹脂からなる
構造などでもよい。また、いずれも放熱管内壁の
断面形状は単純円形である必要はなく、例えばだ
円形状や凹凸形状であつてもよい。
温室本体床面積の約0.05倍以上になるものであれ
ばよく、例えば放熱管だけの構造、放熱管上面に
金属板を密着させた構造、放熱管に伝熱フインを
取付けた構造あるいは地中の熱伝導率と同等また
はそれ以上の熱伝導率を有する合成樹脂からなる
構造などでもよい。また、いずれも放熱管内壁の
断面形状は単純円形である必要はなく、例えばだ
円形状や凹凸形状であつてもよい。
太陽熱の長期地中蓄熱分だけを熱源として厳冬
期である１月中旬の深夜、外気温度が−0.7℃の
とき、温室内へ自然放熱させ暖房した結果室内温
度は、室内中心点では6.7℃、下部の植物育成付
近では10℃であり内外気温差を７℃以上に保つこ
とができる。即ち、夜間の必要最低維持温度が10
℃以下でもよいと言われるトマト、イチゴ、カボ
チヤ、ナス、キウリの栽培が可能である。
期である１月中旬の深夜、外気温度が−0.7℃の
とき、温室内へ自然放熱させ暖房した結果室内温
度は、室内中心点では6.7℃、下部の植物育成付
近では10℃であり内外気温差を７℃以上に保つこ
とができる。即ち、夜間の必要最低維持温度が10
℃以下でもよいと言われるトマト、イチゴ、カボ
チヤ、ナス、キウリの栽培が可能である。
第４図は本実施例の温室各部における寒期連続
５日間の温度変化の状態を示すものであり、天候
は第１日目、第２日目、第３日目はくもり、第４
日目、第５日目は晴れである。図中、曲線b1は外
気温度、曲線b2は室外の深さ25cmにおける地温、
曲線b3，b4，b5はそれぞれ蓄熱部内の深さ３cm、
27cm、147cmにおける地温、曲線b6は室内温度を
表わす。この図から、夜明けの室内温度は天侯に
拘らずあまり変化しない。また地温については、
室外の深さ25cm地点で約7.5℃であるが室内の深
さ３cm地点では18℃であり、深部に向つて更に上
昇している。これは野菜の実用的最低地温が18℃
前後であるから、上述の野菜全てに対して地温の
点では適合している。このとき深さ1.5m地点で
は45℃であり、これと地表付近との温度差は約25
℃であつて引続き地表へ向けて放熱が継続してい
る。
５日間の温度変化の状態を示すものであり、天候
は第１日目、第２日目、第３日目はくもり、第４
日目、第５日目は晴れである。図中、曲線b1は外
気温度、曲線b2は室外の深さ25cmにおける地温、
曲線b3，b4，b5はそれぞれ蓄熱部内の深さ３cm、
27cm、147cmにおける地温、曲線b6は室内温度を
表わす。この図から、夜明けの室内温度は天侯に
拘らずあまり変化しない。また地温については、
室外の深さ25cm地点で約7.5℃であるが室内の深
さ３cm地点では18℃であり、深部に向つて更に上
昇している。これは野菜の実用的最低地温が18℃
前後であるから、上述の野菜全てに対して地温の
点では適合している。このとき深さ1.5m地点で
は45℃であり、これと地表付近との温度差は約25
℃であつて引続き地表へ向けて放熱が継続してい
る。
第５図は外気温変化の似た日を選んでビニール
ハウスのみの方式と短期地中蓄熱方式と本発明の
長期地中蓄熱方式における室温の変化を比較した
ものであり、図中曲線C1，C2，C3はそれぞれビ
ニールハウス、短期地中蓄熱、長期地中蓄熱方式
でありC4は外気温を示す。この図から、長期地
中蓄熱方式はビニールハウス方式のみに比較して
格段に性能が良く、また短期地中蓄熱方式に比較
しても性能が良くしかも短期地中蓄熱方式のよう
に昼間の晴天を条件としていないので、数日曇天
日が続いても適温を維持できる。
ハウスのみの方式と短期地中蓄熱方式と本発明の
長期地中蓄熱方式における室温の変化を比較した
ものであり、図中曲線C1，C2，C3はそれぞれビ
ニールハウス、短期地中蓄熱、長期地中蓄熱方式
でありC4は外気温を示す。この図から、長期地
中蓄熱方式はビニールハウス方式のみに比較して
格段に性能が良く、また短期地中蓄熱方式に比較
しても性能が良くしかも短期地中蓄熱方式のよう
に昼間の晴天を条件としていないので、数日曇天
日が続いても適温を維持できる。
以上のように地中に少くとも秋期の太陽熱を蓄
熱し、自然放熱により温室を暖房する長期蓄熱方
式は厳冬期を通じて性能を発揮し、かつその暖房
効果は周日の短期蓄熱方式以上の性能を示す。以
上の説明において、地中蓄熱部への蓄熱熱源とし
ては、太陽熱の他に排熱も利用することができ
る。
熱し、自然放熱により温室を暖房する長期蓄熱方
式は厳冬期を通じて性能を発揮し、かつその暖房
効果は周日の短期蓄熱方式以上の性能を示す。以
上の説明において、地中蓄熱部への蓄熱熱源とし
ては、太陽熱の他に排熱も利用することができ
る。
本発明の温室環境下で慣用の手段により植物栽
培をしたところ春まき野菜を12月に播種して３月
初旬には収穫をした。これは、室温のみでなく土
壌の温度が高いため根の育成が促進されたもので
ある。
培をしたところ春まき野菜を12月に播種して３月
初旬には収穫をした。これは、室温のみでなく土
壌の温度が高いため根の育成が促進されたもので
ある。
このように、化石燃料を使用せずに太陽熱また
は排熱のみにて室温６℃、地温16℃以上を保持す
ることができ春まき野菜の栽培が可能である。現
在、温室の暖房用として一冬あたり約２l/m2の化
石燃料を消費しているから、もしこれを太陽熱だ
けの暖房に換算すると1000m2規模の温室では
2000lの石油節約に相当する。また、太陽エネル
ギーは公害発生のおそれがなく、無尽のエネルギ
ーであるから、これの利用は省エネルギー以外の
面でも有利である。
は排熱のみにて室温６℃、地温16℃以上を保持す
ることができ春まき野菜の栽培が可能である。現
在、温室の暖房用として一冬あたり約２l/m2の化
石燃料を消費しているから、もしこれを太陽熱だ
けの暖房に換算すると1000m2規模の温室では
2000lの石油節約に相当する。また、太陽エネル
ギーは公害発生のおそれがなく、無尽のエネルギ
ーであるから、これの利用は省エネルギー以外の
面でも有利である。
以上のように、本発明によると化石燃料を用い
ることなく寒期における室温を適当に維持するこ
とができる。
ることなく寒期における室温を適当に維持するこ
とができる。
第１図は本発明の地中蓄熱温室の一実施例を説
明する図、第２図は第１図における加熱温水系続
図、第３図は第１図における地中蓄熱部の温度分
布を説明する図、第４図は第１図における温室各
部の寒期連続５日間の温度変化の状態を説明する
図、第５図は本発明による地中蓄熱温室と他の温
室との比較を説明する図である。 １……温室本体、２……地中放熱器、３……集
熱器、４……ポンプ。
明する図、第２図は第１図における加熱温水系続
図、第３図は第１図における地中蓄熱部の温度分
布を説明する図、第４図は第１図における温室各
部の寒期連続５日間の温度変化の状態を説明する
図、第５図は本発明による地中蓄熱温室と他の温
室との比較を説明する図である。 １……温室本体、２……地中放熱器、３……集
熱器、４……ポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱源からの熱を地層内に蓄えて自然放熱によ
り暖房に利用する地中蓄熱温室において、 温室本体の底部下であつて、しかも蓄熱部の放
熱器の設置深さをＸ（ｍ）としたとき Ｘ＝2πt／Ｋ ただし、Ｋ＝（ω／2α）-1/2 ｔは蓄熱期間（月） ωは温度変化の角速度 αは土の温度伝導率 で求められる。 １（ｍ）以深の地中に該放熱器を配設して周囲
の土壌とともに地中蓄熱部を形成し、該地中蓄熱
部の放熱器に太陽熱または排熱によつて加熱され
た流体を循環させる構成にしたことを特徴とする
地中蓄熱温室。 ２ 前記地中蓄熱部の放熱器は、土に対する伝熱
面積が前記温室本体の床面積の1/20以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地中
蓄熱温室。 ３ 太陽熱集熱器によつて加熱された流体を前記
地中蓄熱部の放熱器に循環させるように構成する
と共に、該太陽集熱器の集熱面積が温室床面積の
１／６以上としたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の地中蓄熱温室。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4559480A JPS56144019A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Underground heat storing greenhouse |
| US06/251,544 US4412527A (en) | 1980-04-09 | 1981-04-06 | Greenhouse of an underground heat accumulation system |
| NL8101713A NL8101713A (nl) | 1980-04-09 | 1981-04-07 | Ondergrondse warmte-opslagstelsel, bijvoorbeeld voor het verwarmen van een broeikas. |
| FR8107081A FR2480413B1 (fr) | 1980-04-09 | 1981-04-08 | Serre du type a systeme souterrain d'accumulation de chaleur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4559480A JPS56144019A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Underground heat storing greenhouse |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56144019A JPS56144019A (en) | 1981-11-10 |
| JPH0142649B2 true JPH0142649B2 (ja) | 1989-09-13 |
Family
ID=12723668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4559480A Granted JPS56144019A (en) | 1980-04-09 | 1980-04-09 | Underground heat storing greenhouse |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4412527A (ja) |
| JP (1) | JPS56144019A (ja) |
| FR (1) | FR2480413B1 (ja) |
| NL (1) | NL8101713A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58179417A (ja) * | 1982-04-12 | 1983-10-20 | 株式会社新井組 | 太陽熱地中長期蓄熱式園芸ハウス |
| US20030126791A1 (en) * | 2000-05-03 | 2003-07-10 | Weder Donald E. | Low profile commercial greenhouse |
| CN103363577B (zh) * | 2012-04-10 | 2016-06-08 | 新疆七彩阳光能源科技有限公司 | 一种主被动混合式蓄热型太阳能建筑及其建造方法 |
| LU92532B1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-11-25 | Al-Rubb Khalil Mahmoud Abu | Irrigation device |
| US12044416B2 (en) * | 2017-02-17 | 2024-07-23 | Ceres Greenhouse Solutions Llc | Energy efficient enclosure temperature regulation system |
| WO2018152477A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Ceres Greenhouse Solutions Llc | Energy efficient greenhouse |
| CN113340143A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-03 | 东北林业大学 | 一种温室地下蓄热系统 |
| CN119617498A (zh) * | 2025-02-11 | 2025-03-14 | 深圳大学 | 一种地热能热水供应系统 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS493333A (ja) * | 1972-05-03 | 1974-01-12 | ||
| US3815574A (en) * | 1973-06-01 | 1974-06-11 | G Gaydos | Solar heating system |
| JPS5112644U (ja) * | 1974-07-15 | 1976-01-29 | ||
| CH576108A5 (ja) * | 1974-11-28 | 1976-05-31 | Grueniger Emil | |
| FR2298938A1 (fr) * | 1975-02-03 | 1976-08-27 | Situb | Dispositif de chauffage solaire des serres par un reseau de tuyaux souterrains |
| US3970069A (en) * | 1975-02-24 | 1976-07-20 | John Pickett | Solar heater/cooler assembly |
| FR2320693A1 (fr) * | 1975-08-11 | 1977-03-11 | Baldinger Germain | Dispositif de chauffage indirect de l'ambiance des serres et abris par l'intermediaire du sol dont le pouvoir d'accumulation est eleve, parcouru par des tuyaux souterrains relies directement a des capteurs solaires |
| DE2600597A1 (de) * | 1976-01-09 | 1977-07-14 | Buderus Eisenwerk | Einrichtung zum erwaermen von gartenbeeten |
| JPS52107941A (en) * | 1976-02-26 | 1977-09-10 | Kiichirou Naotaka | Green house for gardening |
| US4111189A (en) * | 1977-01-03 | 1978-09-05 | Cities Service Company | Combined solar radiation collector and thermal energy storage device |
| JPS53107947A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-20 | Miyahara Baanaa Osaka Kk | Plant growing device |
| US4153047A (en) * | 1977-07-13 | 1979-05-08 | Dumbeck Robert F | Heat storage systems |
| JPS5423000U (ja) * | 1977-07-15 | 1979-02-15 | ||
| JPS5470940A (en) * | 1977-11-10 | 1979-06-07 | Yoshitane Kurimoto | Greenhouse apparatus |
| DE2800512A1 (de) * | 1978-01-05 | 1979-07-12 | Franz Winkelmaier | Jahresspeicherheizung |
-
1980
- 1980-04-09 JP JP4559480A patent/JPS56144019A/ja active Granted
-
1981
- 1981-04-06 US US06/251,544 patent/US4412527A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-04-07 NL NL8101713A patent/NL8101713A/nl active Search and Examination
- 1981-04-08 FR FR8107081A patent/FR2480413B1/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2480413A1 (fr) | 1981-10-16 |
| NL8101713A (nl) | 1981-11-02 |
| US4412527A (en) | 1983-11-01 |
| JPS56144019A (en) | 1981-11-10 |
| FR2480413B1 (fr) | 1985-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hassanien et al. | The evacuated tube solar collector assisted heat pump for heating greenhouses | |
| Mekhilef et al. | The application of solar technologies for sustainable development of agricultural sector | |
| US4373573A (en) | Long term storage and use of solar energy | |
| Von Zabeltitz | Heating | |
| Paksoy et al. | Thermal energy storage (TES) systems for greenhouse technology | |
| CN103314838B (zh) | 蓄热-供热系统及其在水耕栽培上的应用 | |
| Jaffrin et al. | Latent heat storage applied to horticulture | |
| Mavroyanopoulos et al. | The performance of a greenhouse heated by an earth-air heat exchanger | |
| CN105570973A (zh) | 一种利用太阳能的墙内壁蓄热采暖系统 | |
| CN205402901U (zh) | 一种利用太阳能的墙内壁蓄热采暖系统 | |
| JPH0142649B2 (ja) | ||
| CN105104021A (zh) | 一种用于设施栽培的太阳能增温系统 | |
| CN1804488A (zh) | 地下蓄冷、热空气调节系统 | |
| JP5848424B2 (ja) | 植物栽培用ハウスの冷暖房装置 | |
| Kumar et al. | Performance analysis of 2 in 1 parabolic trough collector for both hot water and hot air production for domestic household applications | |
| CN102450204A (zh) | 温室的太阳能地热设备 | |
| Yang et al. | Heating and cooling system for utilization of surplus air thermal energy in greenhouse and its control logic | |
| Paksoy et al. | Thermal energy storage systems for greenhouse technology | |
| CN211881305U (zh) | 智能阳光棚 | |
| Coffin | Design and testing of a cold climate greenhouse | |
| CN218072692U (zh) | 一种离网式农业设施太阳能综合能源系统 | |
| Kürklü | Short‐term thermal performance of a built‐in solar storage for frost prevention in a greenhouse | |
| Baird et al. | Solar Energy and Greenhouse Heating1 | |
| Pasternak et al. | Use of alternative energy sources in protected agriculture | |
| López-Diaz et al. | Evaluation of heat-pipe solar collectors for heating a single-span greenhouse |