LED光源之垂直農場種植最佳化研究

Optimal Vertical Farm Design by Field Synergy Principle

張旭銘(Shiuh-Ming Chang) ； 林俊宏(Jyun-Hong Lin)

《機械技師學刊》 4卷3期 (2011/09) Pp. 12-17

https://doi.org/10.6208/JPME-2011-03-03

摘要

因應地球氣候異常造成糧食短缺，以及人口持續倍增而接踵而來的土地開發，使得可耕種的土地面積越來越少知情況，而本研究以模擬方式分析LED光源之垂直農場種植之紊流型進風口位置速度U、V、W、大小、進出風口溫度、LED燈條溫度及位置、熱負載等參數為模擬之變因，再利用場協同理論於溫室空間內出風口位置最佳化分析，並以COMSOL軟體進行分析場協同角的特性。本研究發現，場協同角越低表示速度場與溫度梯度場越平行對溫室空間所產生之降溫效果越好，也就是說場協同理論可以用來評估溫室空間出風位置並提供往後溫室建造、大樓內垂直農場之開發的一種指標最佳化設計對於空間流場及熱舒適性之差異影響。利用COMSOL軟體模擬流場及溫度場，並以農作物適合溫度指標探討進、出風口對其流場影響。模擬結果顯示使用不同排氣口之後，對於溫室內高度空間舒適性可明顯的改善，其速度場變得較穩定，壓力較均勻。並依模擬結果在利用場協同理論可知流場的溫差與流動速度協同越好，也就是角度越小使得找出排風口的最佳位置。

關鍵字

垂直農場 ； 場協同角 ； 場協同理論 ； LED燈條

並列摘要

This research is analyzed by way of field synergy principle to imitate the vegetation growth pattern of vertical farm. The parameters such as U, V, W, and importing wind position are adjusted to simulate whole domain temperature field and velocity field. Utilize COMSOL Multiphysics software to research flow field and temperature field. Index of comfortable degrees is found by field synergy mean square method. The simulation result shows the field synergy angle decreases comfortableness increases, the improvement is very obvious when air inlet is set. Plant or vegetation gets comfortable situation depends on field synergy mean square.

並列關鍵字

field synergy principle ； vegetation ； grow pattern ； field synergy mean square