JPS58106367A - ヒートポンプによる温室空気調和法 - Google Patents

ヒートポンプによる温室空気調和法

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JPS58106367A
JPS58106367A JP56204136A JP20413681A JPS58106367A JP S58106367 A JPS58106367 A JP S58106367A JP 56204136 A JP56204136 A JP 56204136A JP 20413681 A JP20413681 A JP 20413681A JP S58106367 A JPS58106367 A JP S58106367A
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JP
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heat
air
greenhouse
water
temperature
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JP56204136A
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野際 幸雄
一郎 渡部
豊樹 古在
菊井 利孝
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TOUSHIN KISETSU KK
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TOUSHIN KISETSU KK
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    • YGENERAL 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
    • 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
    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14Measures for saving energy, e.g. in green houses

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  • Greenhouses (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

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】 熱帯植物を育成したり、野菜・草花などを促成裁培した
りなどする時に用いる温室は通常、寒冷時に燃料を燃や
して温室内の空気を暖めることで操業させることが多い
。一方、最近の省エネルギーの気運から、日中太陽熱に
より温室の温度・湿度が上昇する時、その必要以上に上
る分をヒートポンプで吸収して水槽に温水として蓄熱し
、夜間寒冷時の加温に利用する方法などが開発されてい
る(同−出一人により昭和55年9月16日付出顧、特
願昭55−128434号)。
本発明は温室に水槽とヒートポンプを設置し、夜間に水
槽の水の保有熱をヒートポンプでくみ上げて温室を加温
し、それによって水槽の水温なFげて蓋き、次いで昼間
に太陽熱により温室の温度・湿度が上昇する時、その必
要以上に上がる分を水槽の冷水に吸収して蓄熱し、夜間
に前述ヒートポンプでくみ上げて温室を加温するための
熱源とするものである。
本発明を実施例につき詳しく説明すると次の通りである
附図において、1は温室であり、屋根・外壁は太陽光線
を通すよう透明な材料で構成されている。2は通風機で
あり、これにより温室1内の空気が熱交換器3及び4を
通過して矢印5゜6.7のように循環する。8は冷媒の
圧縮機、9は冷媒の蒸発器(熱交換器3は冷媒の凝縮器
λ10は膨張弁であり、これらを冷媒が矢印11及び1
2のように循環してヒートポンプのサイクルが完結する
。熱交換器3では冷媒の凝縮により循環空気は暖められ
、−1蒸発器9では冷媒の蒸発により、その管内を通る
水から熱を奪う。
13は水槽であり、その水はポンプ14により、弁IT
及び蒸発器9内の水管な通って矢印15゜16 、18
の様に循環する。ここで弁17を閉じ、他の弁19を開
くと水は矢印16のように通らず、熱交換器4の水管な
通って矢印20 、21のように通る。熱交換器4では
矢印5.6のように通る空気と矢印20 、2’1のよ
うに通る水とが熱交換する。
この実施例の装置に基き、具体的数値の一例を交えて説
明すると次の通りである。
衆日本地区で1月下旬快晴の日を例に取る。
その日中温室内の透過日射熱量は経験により平面積に対
し1700 Kcal/−・日と死なすことができる。
温室の平面積を100−と仮定し、日照時間を8時間と
すると、1時間当り平均受熱量は 1700KCgVWA日X100FF?÷8時間=21
000KCaQ師となる。日中の温室内の気温を23℃
、外気温を10℃とすると、屋根・外壁(その総面積を
200−とンる)を通って外部に失われる熱量は(経験
による熱貫流率は大体4.8Kcaシー・時・℃である
)4.8Ket擢・時・’CX 200m’X (23
−1Q、)”C=12480KC睦句 である。即ち入射熱の約70−が屋根、外壁から失われ
、残り50%が着熱となって水分を蒸発させる。そして
これで入熱と出熱がバランスし、室内温度を23℃に保
つことになる。蒸発水分の量は (21000−12480)Kid/時+580Kca
1句=14.7時Δ寺 となる。
日中は温室内の空気を温度25℃、湿度85−に保つと
する。通風機2を運転すると、矢印5.6.7に従って
空気が循環するが、水・空気熱交換器4に入る空気の温
度・湿度は温室内の空気と同じである。一方、水槽13
の水温が朝方日の出前に2℃になっていたとする。そし
て日照により温室内の温度が23℃になった処で、ポン
プ14を運転し、弁19を開き弁17を閉じると水が矢
印15.20,21.18に従って循環する。熱交換器
4はフィン付き水管で構成され、その水管の中を通る冷
水で矢印5,6に従って通る空気が冷却される。そして
空気中の水分がフィン上に結露し除湿される。除湿によ
り生じた水は流れ落ちて受は皿22に受けられ、排出管
23で外に排出される。通風機2により循環する風量を
60 d/+とし、熱交換器4を適当に設計して温度2
3℃、湿度85%で人って来た空気が冷却、除湿されて
温度165℃、湿度98%になるようにすることができ
る。この時除かれろ水分を計算すると次の通りである。
温度23’c、m度85−の空気の絶対湿度は0.01
50時々空気、温度16.5℃、湿度98−の空気の絶
対湿度はα01161%/に9空気であるから絶対湿度
の差は (L0150−tL0116=Ilo054に9/に9
212気であり、循環空気量は60η分であるから1時
間鳴り除湿量は α0054VkIF空気×60イ/分×1.2情×60
分=14.ハシζ これは先きに計算した日光入射により蒸発する水分の量
と一致するから、温室内の蒸発水分は水・空気熱交換器
4で全部除去されることになる。熱交換器4を通って1
45℃に冷却された空気は引続き熱交換器3を通過する
。熱交換器3はヒートポンプの冷媒の凝縮器であり、こ
こで空気が23℃まで暖められて温室に送られる。この
ようにして温室は温度23℃、湿度85チに保たれるこ
とになる。
温度25℃、s1度85%の空気の持つエンタルピーは
14.615 KcalApである。熱交換器4を通り
、温度16.5℃、湿度98参になった空気のエンタル
ピーは1 [195KealA9である。温度165℃
、湿度981の空気を絶対湿度の変化なしで温度23℃
に温めると相対湿度は66%になり、そ(F) 工7夕
にビーは12.55 Kcal7に4である。
温室から来る温度23℃、湿度85−(エンタルピー1
4.66KcalAI)の空気は水・空気熱交換器4で
矢印20 、21のようKffれる水に熱量を与える。
その結果空気は温度165℃、湿度981j(11”タ
ルビーI Q、95 Kcal、勺)となるから水に与
える熱量は (14,66−1α95 ) [caJん×60め倍×
を述に讐×60分= 16110 Kcal為である。
その空気が冷媒・空気熱交換器3を通って加熱され、温
度23℃、gl、度66−(エンタルピー12.55 
KeGl$ )になる。熱交換器3で受ける熱量は (12,5!1−10.95)Kcaly44×604
分xt2に&/、/×60分= 6910 Kca惰 である。この熱量は蒸発器9でその管内を通る水から取
った熱量に圧縮機8の動力エネルギーを加えた熱量であ
る。圧縮機8の動力を1.90馬力=t43KWと仮定
すると圧縮機動力による熱量は 860Ked7p;yHX t43 KW= 1250
 Kcttl/*であり、一方この動力により移動する
熱量は(IJlmすs o o o KcalApとす
る)s o o o K1?al/i寺・馬力×190
馬力= 5700 Kta情である。従って熱交換器3
で空気が受ける熱量は       − 5700+1250=6950KcGl1時となり、先
きの計算6910 Kcal7時とほぼ一致するから圧
縮機動力190馬力と云う仮定は正しいことKなる。そ
して蒸発器9で水から受ける熱量け5700 Kegl
/*であることが解る。矢印15゜20.21.18に
従って循環する水は熱交換器4で16110 KCtx
l/Qの熱を受け、蒸発器9を通って5700KCaレ
ーの熱を返し、差引16110−5700=10410
KCaJ/4だけの熱量を受け、温度上昇して水槽に戻
る。
日照時間を8時間とすると水槽13の水の1日の受熱量
は 10410 KCtlA寺×8時間= 85280 K
cal1日である。水槽13の水量を10−とすると温
度上昇は 85280KCg?÷10000ゆ=8.3℃であり、
水温は日の出前に2℃であったから日照の終る夕方には
2 + 8.5−1α3℃となる。
日照が無くなったら通風機2.ポンプ14゜圧縮器8な
どを一旦全部停止する。夜になると外気温が下がるから
温室1内の温度も次第に下がる。温室1内の温度が10
℃以下になったら通風機2.ポンプ14.圧縮機8の運
転を再開する。但しこの時は弁19を閉じ、弁17を開
いて水を矢印15 、16 、111のように循環させ
る。
このようKするとと一トポンプは循環する水から熱を取
り、冷媒・空気熱交換器3で矢印5゜6.7のように循
環する空気に熱を与え、温室を暖房する。
夜間の外気温な0℃とし、温室1内の空気温−を10℃
に保つとすると屋根・外壁(前記の通り総面積を200
PF/とする)を通って失われる熱量−は(温室の中に
カーテン1層を設置した場合の熱貫流率は経験により大
体五OKcellAt’ ・時・℃と見ることができる
)− 五oKcavpt一時−”CX200m”X(10−0
)”C” 6 Q−00Kca17%j。
これだけ熱を補給すれば温室1内を10℃に保つことが
できるわiである。ヒートポンプの蒸発器9が循環する
水から吸収する熱量を4900Kcal、鴫とすると圧
縮機8の動力は(1馬力肖り一〇熱移動量を3000 
KeglZ蒔とする)4900 Kca17時+ 30
0 OK’ Sl/Q ・馬力=16514力=t2−
2KW である。そうする上熱交換器3(凝縮器)が空気に与え
る熱量は 4900KCgQ陣+ 866Kcal/kWHX t
22KW=4900+1050−5950中6000 
Kcal/(@これは先に計算した温室1−〇熱損失6
000 Kca17fy。
と一致するから、この運転で温室1は10℃に保たれる
わけである。
夜間の暖房運転を14時間続けるとすると水槽の保有熱
は − 4900Ke61A寺×14時間=68600Kcal
だけ滅る。日照−中に得た熱量は85560Kcalで
あるから充分余裕がある。熱量が余るようだったら昼間
の温室温度を23℃でなく、−24・25℃として運転
して食い。このようKすれば温室の熱損失が増えるから
水槽の吸収熱量が減る。或は又−日中は太陽熱を充分に
吸収して置き、夜間の温度を10℃とせず、11・12
℃として運転することなどもでき−る。これらの調整は
多少余裕を持った能力のヒートポンプを設置−して置き
、温度リレーなどによりその運転・停止をコントロール
することにより簡単にできる。
水槽の水温は朝方日照前は2℃、夕方日没後は10℃前
後、即ち2℃と10℃の間を上下する。
外気温は夜間は0℃1日中は10℃だから水温と気温に
は殆んど差がない。即ち水槽の保温工事は殆んど必要な
いか或は非常に簡単なもので事足りる。そして熱損失は
全く考慮する必要が無い。又、太陽熱の余剰熱をヒート
ポンプで吸収して20〜30℃の1水にて蓄熱し、灰量
その温水で暖房する方法では、同じ熱量を移動させるの
にヒートポンプを歴関の8時間だけ運転して−やらねば
ならぬのに対し、本発明の方法ではヒートポンプを夜間
の14時間運転して熱移動させるのであるかG、ヒート
ポンプの容量がほぼ半分ですむ。従って機械のイニシャ
ルコストが安く、受電契約の最大電力も−小さくてすみ
有利である。更に又、水槽の容量を大きくして置けば水
温の変動が水量に逆比例して小さくなる。
そして時たま曇天・雨天の日があって太陽熱が充分吸収
できないことがあっても、その水温変動の巾を大きくす
るだけで温冨操業ができて、特−別の一場合を除き予備
の暖房設備を設ける必要が無い。
以上の説明で明らかなように本発明の温室空気調和装置
によれば燃料を消費することなく、小さな動力を使うだ
けで太陽熱を活用してIi室を操業す−ることかでき、
斯界に大きな利益をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
附図は本発明の1層施例な説明する要領図である。 1・・・温室、2・・・通風機、3・・・冷媒・空気熱
交換器(冷媒凝縮器)、4・・・水・空気熱交換器、5
.6.7・・・空気循環通路、8・・・圧縮機、9・・
・冷媒・水熱交換器(冷媒蒸発善人 10・・・膨張弁
、11 、12・・・冷媒の経路、13・・・−水槽、
14・・・ポンプ、17−・・弁、19−・・弁、15
 、16 、 II 、 20.21・・・水の経路、
22・・・水受皿、23・・・排水管。 以  上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、温室にヒートポンプによ゛る空気調和装置と蓄
    熱を目的とする水槽を設け、冬期夜間に水槽の水の保有
    熱をヒートポンプで温室内に移して温室を暖房し、その
    結果得られる水槽の冷水で昼間温室の空気を冷却・除湿
    して太陽熱により温室内の温度・湿度が必要以上に上昇
    することを防止し、除flllK際し空気が過冷却され
    るのをヒートポンプで冷却水から熱の一部を空気に戻し
    て温室が適温・適湿になるようKL1以上によって得ら
    れる熱を水槽の水に蓄熱して夜間ヒートポンプによる暖
    房の熱源にすることを4I歌とする温室操業方法。
  2. (2)、温室にヒートポンプによる空気調和装置を設け
    、通風機により温室内の空気が空気調和装置を通って循
    環するようにし、冬期夜間。 別に設けた水槽の水の保有熱をヒートポンプの蒸発器(
    水・冷媒熱交換器)により吸収し、凝縮器(冷媒・空気
    熱交換d)Kより循環する空気に与えて温室を暖房する
    ようKし、その結果得られる水槽の冷水を昼間、空気調
    和装置の水−空気熱交換器一一して、循環する空気を冷
    却・除湿し、循環空気を引き続き前記凝縮器(冷媒・空
    気熱交換器)に通し、前記水・空気熱交換器により下が
    り過ぎた空気温を温室が適温になる温度まで戻るよう前
    記水・空気熱交換器により加温された水からヒート−ポ
    ンプにより一部熱を戻し、水は水槽に戻して余った熱が
    水槽に蓄えられるよ5K”L、かくして昼間太陽熱によ
    り温室の温度・湿度が必要以上に上昇することを防ぎ、
    その緒来得られる熱を水槽に蓄熱して夜間m室の気温を
    適温に保つための熱源にすることを特徴とする温室の空
    気調和装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011122811A (ja) * 2009-11-13 2011-06-23 Kiyoshi Imai 温室の温湿度管理システム及び温湿度管理方法
JP2017093393A (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 株式会社タクマ 排ガス供給システムおよび排ガス供給方法
JP2020058374A (ja) * 2019-12-20 2020-04-16 株式会社タクマ 排ガス供給システムおよび排ガス供給方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017093393A (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 株式会社タクマ 排ガス供給システムおよび排ガス供給方法
JP2020058374A (ja) * 2019-12-20 2020-04-16 株式会社タクマ 排ガス供給システムおよび排ガス供給方法

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