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小型・簡易ビニールハウス向け自動空冷ファンシステムの作り方

俺

こんにちわ!Sayabo54です。

簡易ビニールハウスでの暑さ対策に「自動空冷システム」なるものを以前の記事で紹介させていただいたのですが「全体像や配線、組み立て方法などわかりにくい」とのご指摘を多々いただきまして、改めて解説をさせていただければと思います。

ちなみに今回から「自動空冷システム」改め Sayabo式「自動空冷ファンシステム」と呼ばせていただきます。w

あくまでも「Sayabo」流の「自動空冷ファンシステム」なので、皆様の環境や条件などにあわせて適時、改変して読み進めていただければと思います。

それでは、自動空冷ファンシステムの工作についてを始めます。

概要

自動空冷ファンシステム」は、パソコンの内部を冷却する仕組みと原理は、同じになります。

一定の温度(設定した温度)を超えたら換気用のファンを自動で回す。というシンプルな仕組みになります。

わが家の環境では、東向きのベランダに設置した簡易ビニールハウスへ取り付けておりますが 2年以上、トラブルなく稼働しております。

また、簡易ビニールハウスへ「自動空冷ファンシステム」を取り付ける場合の前提としまして、電源が確保できることとなります。

また、配線コードなど剥いて接続等の工作加工をしますので購入された製品などの保証は、効かなくなります。

以降、学校で習ったレベルの電気回路の知識電気、電子工作なども手順に含まれます。

もし、参考にされる場合は、ご自身の責任の範囲で行ってください。申し訳ございませんが Sayabo では、このシステムの使用にて生じた故障又は損害などにに関しては、一切の責任を負いかねますのでご了承願います。

部品

主要部品

  1. AC/DC電源アダプター
  2. 小型ファン
  3. 温度コントローラー

温度コントローラーへ電源アダプターと小型ファンを接続して簡易ビニールハウスへ設置します。

主要部品の他に電線をつなぐ圧着端子、防水用のケース防水(アルミ)テープ防水カバー工具(ハンダ、ドライバー、カッター)などが必要になります。

皆様の環境や部品によって必要なものは、異なると思われます。

わが家では、簡易ビニールハウスへ「自動空冷ファンシステム」をアルミテープ貼り付けて稼働させています。

場合によっては、ビスで固定したりワイヤーや針金などで固定する必要があるかもしれません。

電源アダプターについて

AC/DC 電源アダプターは、小型ファン電圧電流に合わせて家庭用電源(AC 100V)で使用することを条件とした場合のです。

AC/DC 電源アダプターの規格例

入力電圧:AC 100 ボルト(V)
出力電圧:DC 12 ボルト(V)
出力電流:1 アンペア(A) または、500 mA(0.5 A)など

ここで出力電流を 1 アンペアとしているのは、この後に紹介する小型ファンが 0.25 A 4 機を接続する場合です。

0.25 A × 4 機 = 1 A

「そんなにファンの数は、いらないよ!」という場合など※小さな簡易ビニールハウスであれば小型ファンは、2 機でも十分です。

小型ファンが 0.25 A 2 機を接続する場合、電源アダプターの出力電流は、500 mA(0.5 A)を選択してください。

0.25 A × 2 機 = 500 mA(0.5 A)

重要なのは、小型ファンの電圧、電流と電源アダプターの出力電圧、出力電流を同じにする。

細かいことを言えば「温度コントローラー」の消費電力電力損失もあるのですが、影響が少ないので簡略化しています。ただし、電圧、電流を調べるに越したことは、ありません。

また、「もう少し確実に進めたい」とのことであれば各配線を電圧・電流計で計測して「オームの法則」に従いまして「抵抗器」で調整してください。ここでは、説明を省略させていただきます。

電圧、電流が大きく合っていないと発熱や発火の原因などになり危険です。

電圧、電流が定格であっていれば特にメーカーなどは、問いません。

日本国内であれば PSEマーク付きの製品が推奨となります。

ACアダプター 12V 500mA

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ただし「電源アダプター」のコード先端は、「温度コントローラー」へ接続する時に電線を剥きます。

配線加工に抵抗がある場合もしくは、電気、電子工作などあまり得意でない場合は、ご相談いただければ有償にて対応させていただきます。

小型ファンについて

パソコンの冷却(空冷)に使用される小型のファンを使用します。

簡易ビニールハウスの容量が 1.0 立法メートル以下であれば小型ファンは、2 機で十分機能してくれます。

簡易ビニールハウス内の容量の求め方

簡易ビニールハウスの縦横、奥行の長さを調べます。

縦長さ(m)× 横長さ(m)× 奥行長さ(m)= 容量(㎥)

簡易ビニールハウスの容量 1 立法メートルにつき小型ファン 2 機くらいを基準の目安にして皆様の環境(日照度合など含めた)に合わせて数量を調整してみてください。

小型ファンに求められるのは、丈夫省エネパワフル軽い安いの優先度で選定していただければと思います。

ここでの小型ファンは、電源アダプターでも説明しましたが同じ電圧電流となる規格のものを使用しています。

「電気代も高いし、ランニングコストを抑えたい」とのことであれば省エネ型のファンを選ぶのもありです。異なる電圧、電流の機器を使用する場合は、ご自身で抵抗などを計算して安全に配線してください。

小型ファンの製品には、「pin(ピン)数」が色々あります。

この自動空冷ファンシステムでは、プラスとマイナスの配線しか使用しませんので「2pin(ピン)」の仕様が望ましいです。

3pin でも 4pin でもプラスとマイナスの配線が選別して使用できれば稼働可能です。

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再度、繰り返しになりますが、電源アダプターを出力電圧:12V、出力電流:500 mA を使用する場合、小型ファンは、同じ電流になるように電圧:12V、電流:0.25A を 2 機使用するなどです。

小型ファンの製品仕様に電圧と消費電力(ワット)しか表示されていない場合、消費電力を電圧で割ることで電流が求められます。

小型ファンの仕様が電圧:12 V、消費電力:3 W の場合

消費電力:3 W(ワット) ÷ 電圧:12 V(ボルト) = 電流:0.25 A(アンペア) = 250 mA(ミリアンペア)

となりますので小型ファン2 機使用する場合、電流に 0.5 A(アンペア)もしくは、500mA(ミリアンペア)必要だよといことになります。

電圧、電流を計測できれば確認してください。

それぞれ皆様の用途や環境、使用条件に合わせて小型ファン、電源アダプターなどを用意してください。

電源アダプター」と同様に「小型ファン」も「温度コントローラー」へ接続するのでコード分配や配線先に端子などを取り付ける加工をします。

温度コントローラー(サーモスタット)について

W1209」というセンサー(温度調整)がついているスイッチコントローラーです。同じセンサーが搭載されたモジュールが各種メーカーから製造販売されていると思われます。メーカーは、特に問いません。

W1209」は、温度センサーで感知した気温が、設定した値を超えると配線された電源を自動オン/オフする仕組みとなります。

詳しい温度コントローラーの製品仕様や設定方法については、各メーカーや販売元の情報を確認してください。

ここでは、「ACEIRMC XH-W1209」をにしています。

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繰り返しますが、「W1209」の同じような製品仕様であればメーカーや販売元は、問いませんので低廉のものを探してみてください。

配線と組み立て

Sayabo式「自動空冷ファンシステム」の簡易的な配線図です。

画像をクリックすると PDF ファイルが開かれます。A4サイズで調整してますので拡大表示印刷などで使用してください。

配線図

Sayabo式「自動空冷ファンシステム」の配線は、わりとシンプルだと思われます。

【注意点】

  • 温度センサーをサーモスタットコントローラ基盤(W1209)の白いコネクタ向きを間違わないように接続すること
  • ACアダプターの配線+(プラス)分岐して W1209 K1 +12V へ接続すること
  • 小型ファン+(プラス)側を W1209 の K0 へ接続し、-(マイナス)側をACアダプター-(マイナス)と結線して W1209 GND(グランド)へ接続すること

W1209K0K1+12VGND の接続する位置は、基盤に印字されていると思われますので確認してください。

図を参考にご自身の環境に合わせて配線してください。これで配線は、完成です。

配線が正しく接続されているか電源へ接続して動作確認をしましょう!

わが家では、サーモスタットコントローラ(W1209)温度設定 28℃を超えたら通電(ファンが回る)するように設定しています。

取り付け

わが家では、小型・簡易ビニールハウス最上段小型ファン形状に合わせてシートくり抜き取り付けています。

小型ファン取り付け位置

小型・簡易ビニールハウス内側から見た小型ファン取り付け位置です。

小型ファンは、空気を送る側を外へ向けてます。換気となります。

ここで「換気」としたのは、ハウス内の暑くなった空気を外に放出する方が外気をハウス内へ循環するよりも速く内部の温度下げることができたからです。

なるべく上段へ設置することで上部に溜まりやすい暑い空気を早く外へ排出することができます。

取り付けは、アルミテープで張り付けて固めました。

落下防止を強力にするには、ビスなどでハウス内のラックの骨組みなどへ固定してください。

サーモスタットコントローラ(W1209)へつないである温度センサー(銀色のキャップ)は、なるべく上段の位置へ取り付けましょう。

サーモスタットコントローラ(W1209)や配線は、防水を施してください。

100均などで売っている小型タッパーをくり抜いて収納すると便利です。

小型タッパー

小型タッパー

最後に外側からのファンの風よけで100均の弁当パックを切り抜いて被せました。

風よけ

これで取り付けは、完了です。

最後に

最初は、様子を見ながら温度設定など管理で調整しましょう。

また、真夏の日照で、換気だけでの冷却は、追いつきません。

遮光と合わせてハウスのシート全開するなどして乗り切りましょう。

Sayabo式「自動空冷ファンシステム」は、原則、肌寒く感じる秋から冬そして春の期間に日中の日差しで温室室内の温度が急激に上がる(上がり過ぎる)のを防ぐ目的で使用します。

以上です。

何かお気づきの点、ここをもっと詳細に知りたいなどありましたらご意見お寄せ願います。

そでは、また☺

冬でも猛暑?!温室★簡易ビニールハウスの換気(暑さ対策)方法【ベランダでスマートIoT栽培してみた】

俺
コンニチワ~~~~~sayabo54です。

前回の「温室★簡易ビニールハウスの保温(寒さ対策)方法」に続きまして今回は、暑さ対策です。

室外に設置するミニ温室、簡易ビニールハウスでは、暖かい季節は、もちろんのこと冬の季節でも日差しが強いと温室内の気温が 40℃ を上回ることがあります。ι(´Д`υ)アツィー

わが家のミニ温室では、インドネシア産の観葉植物が多いので、熱帯雨林の気候に近づくよう管理しています。
ジャングル
観葉植物の多くは、熱帯雨林が原産です。熱帯雨林は、高温多湿のイメージですが、インドネシアの気候データを調べると通年、25℃~30℃くらいの間で5℃、6℃の気温変化しかない安定した気候であることがわかります。

暖かい室内の気温と同じくらいですね

日本では、夏の時期に猛暑日が続いたりもします。

猛暑とは、気温が35℃を上回るような日をさすようです。

意外とジャングルより日本の方が猛暑だったりします。(;´・ω・)

なので、ジャングルの木々の下層に育つ植物は、意外と猛暑や日差しに弱い植物だったりします。

そこで、温度を絶えず目視で管理するのも大変なので IoT 家電の活用や、オートメーションを目指します。(/・ω・)/

温度湿度の管理

前回と同じくまずは、基本となる温度湿度の把握です。

温湿度を簡単に確認できればよいという目的です。
Govee 温湿度計

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参考画面:
Govee 温湿度計
データは、記録されるので期間の数値も確認できます。

特に便利なのが温度と湿度の高低範囲でアラートの通知設定ができるので低温時や高温時などの対策もすぐに対応できます。

現在、温度のアラート設定値は、下限を18℃、上限を37℃にしてます。

※アラートなので設定値は、おおよそです。みなさんの温室環境に合わせてください。
Govee 温湿度計
温湿度計としては、十分な機能です。

これだけでもベランダにある簡易ビニールハウスまで温湿度を確認しに行かなくとも部屋の中からスマートフォンやタブレットなどの端末でチェックすることが可能となりました。

温湿度のアラートもあるしデータを記録してくれるのでたまに確認する程度ですから楽になりました。

ただし、温度調整のサーモスタット機能は、ありませんので別途、必要となります。

「湿度(しつど)」については、また別途、記事で報告します。

自動冷却の仕組み

ビニールハウスの冷却方法は、色々あります。
ビニールハウス
もっともシンプルなのは、ビニールハウスのシートを手動で開ける。なのですが、開閉する判断も気温も常に気にしていなければなりません。

ビニールハウスを遮光シートで被う方法は、私も使用していますがあくまでも遮光が目的で温度を下げる効果は、あまり期待できません。もちろん遮光率が高ければ温度も下がりますが日光が得られなければビニールハウスである必要もありません。

ミストや水をビニールハウスに散水する方法は、水そのものの温度冷却と水の気化による冷却による方法です。ただし、設備費用と水の排水や放水に掛かる費用を考慮する必要があります。
送風機
クーラー機器の導入も費用を考慮する必要があります。

その他、空気の流れで冷やす空冷式の方法など、それぞれ一長一短があると思われます。

簡易ビニールハウスやミニ温室など小さなスペースを冷やすのであれば大がかりな装置は、いらないと考えました。

自動冷却の仕組みの概要

いかに温室内の高すぎた気温を低廉にクールダウンできるか?

電源アダプターを経由して温度コントローラー(サーモスタット)から小型ファンを自動で回す。

自動空冷システム初号機
【自動空冷システム初号機】
①電源アダプター
②温度コントローラー
③小型ファン
設定された温度を超えた場合、温室内にて空冷(排気)で自動的に温度を下げる仕組みを考えました。

もちろん、ご予算が豊富であれば、最新機器による冷暖房完備の温室を簡単に、実現することが可能ですが、残念ながら私は、予算をかけれないので、低廉の機器を選択します。w

安かろう悪かろうということもありますからコスパ重視で機器を組み合わせてみます。

当初は、大型のビニールハウスのようにビニールシートや窓を自動開閉するようにしようかと考えましたが予算や強度など考慮して断念しております。

思いついたのがデスクトップパソコンの冷却方法を応用することでした。
パソコン冷却
パソコン内の温度を下げる仕組みは、空冷式が主流です。

空冷式とは、パソコンの内部の温度が上がる箇所へファンで空気を流して冷却する仕組みです。

この空冷式の仕組みを簡易ビニールハウスで使う方法です。

空冷式の仕組み(システム)だけが販売されているか調べたみたものの最適なものが見つかりません。

なので自作するしかありません!w

簡易ビニールハウスの設置場所にもよるのですが、わが家の環境は、ベランダで日照時間は、午前半日くらいとあまり良い条件では、ありません。

なので、あくまでも参考としてみてください。w

部品

  • 電源アダプター
  • 温度コントローラー
  • 小型ファン

その他、電線をつなぐ圧着端子、防水用のケースや防水(アルミ)テープ、防水カバー、工具(ハンダ、ドライバー、カッター)などが必要になります。

注意事項:

ファンの部分は、取り付け時にビニールハウスのシートへ穴を開けます。

落下防止に防水(アルミ)テープなどで補強してます。

特に電源周りは、防水対策をしっかりしてください。

電源アダプター

家庭用電源の電圧は、一般用で AC100V です。必ず、接続する電気機器は、100V 定格にしましょう!

中国製などで 110V の電気機器も流通していますが故障や事故などの原因となりかねませんので注意が必要です。
電源アダプター
使用する電源アダプターは、AC100V から DC12V への変換アダプターです。電線 2芯です。
電源アダプター
私は、メルカリで入手しました。

なぜ DC12V への変換が必要なのかは、後述します。

温度コントローラー

ACEIRMC XH-W1209
温度コントローラー(サーモスタット)は、DC12V で稼働する ACEIRMC XH-W1209 を使用します。

小さなパーツですが機能は、十分かつ低廉でしかもケース付きの 2個入りと至れり尽くせりw

温度は、パーツのボタンで簡単に設定できます。

私は、32℃でONモードの設定をしています。

温度コントローラーの仕様や詳細は、商品詳細を確認してください。

ACEIRMC XH-W1209 サーモスタット 温度熱センサスイッチ-50~110℃ デジタル LED DC 12V 温度制御 温度コントローラーボード 防水センサープローブ付き ケース付き 2セット入り

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換気ファン

パソコンなどで使われている小型ファンを使用します。

ハンディ扇風機にも使われています。

冷却ファン120mm 12cm 静音 12025 12V 120mmx120mmx25mm 2ピンパソコン用 2個入り

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こちらの「冷却ファン120mm DC 12V」を使用します。

私の冷却ファン選びの優先ポイントは、電流:DC12V、丈夫、省エネ、軽い、安いの順番です。

電流のDC12Vを最優先にしているのは、パソコン部品や車の部品などコンパクトな部品にDC12Vの規格が多いからです。

次に丈夫であること、すぐに壊れたり肝心な時に動かない!なんてことが無いように耐久性が高いことも大事です。

それと毎日、使うものですからなるべく消費電力の少ない(ワット数が低い)ものを選びます。

簡易ビニールハウスの大きさによって必要となるファンの数は、異なります。

私の簡易ビニールハウスは、幅:70cm、奥行40cm、高さ1.5m となり 0.42 立法メートルになります。

熱量に対して必要となる換気量などを計算で出せるらしいのですが難しくて理解できませんw

解読できたら報告します。

いまのところ寒い時期(12月)に入るところですが 1つのファンで機能しています。

これから寒さが厳しくなったり真夏の時期などになったら改良するかもしれません。

最後に

ファンは、簡易ビニールハウスの室外へ気流を向ける仕様にしています。

設定した室温(32℃)になったら自動で室内の熱くなった空気を外に出すという仕組みです。

まだまだ試験運用なので問題があれば改善していく所存です。

将来的には、自然エネルギーでの稼働を目指します。

熱帯雨林の植物が快適に過ごせる環境を実現したいと思います。

それではまた

追記:

小型・簡易ビニールハウス向け自動空冷ファンシステムの作り方へ詳細をまとめましたのでよろしければ参考にしてみてください。