Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Smart Hydroponics: Conceptual Design of Hydroponic Plant System for Home Environment
Luleå University of Technology, Department of Business Administration, Technology and Social Sciences.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Hydroponics is a method of cultivating plants without the use of soil. Soil acts as a growth medium which gives plants stability, provides nutrients and allows roots to be kept wet without drowning. In hydroponics the soil’s functions are replaced by synthesized methods. Stability comes from a substrate (i.e. LECA, rockwool perlite).The 16 essential nutrients are solved in water which are distributed to plants’ roots by different techniques. To generate photosynthesis natural light is replaced by artificial light, especially red light in the proximity of 660 nm.

Hydroponics has been used as a cultivation method for at least 2000 years. During the 20th century industrial applications became common since plastics allowed for complex systems engineering. The method also makes it possible to grow the same amount of crops with approximately 10% water usage and 25% of the area compared to conventional cultivation. During the past few years systems for home use has emerged but the product genre is still in its cradle.

This master thesis covers a new conceptual design of a hydroponic home system. The project was carried out at Omecon AB in Stockholm as a consulting design project. Omecon AB is an engineering consultant agency within mostly mechanical construction looking to widen the competence base.

Using a design process based on Human-Centered Design the project involved the stakeholders users, extreme users, Omecon AB, plant experts, electronics engineering and service as well as plastics design engineering. Additional/supplemental economical–, ecological– and social sustainability aspects has been considered during all phases of the process. By using the Human-Centered Design process the problem range is expanded from its initial state which results in a more complete end result. Common methodology altered with some unorthodox twists has been utilized throughout the project.

The final result is a conceptual hydroponic system for home environment which is designed as an interior design product as well as a high-performance cultivation system. By using natural materials such as wood and steel the users expands its life span and thus mitigates the negative environmental impact. Another aspect which prolongs the products life span is the modular usage which lets users vary and choose their preferred settings. All manufactured materials included in the final concept were flow resources and the parts were engineered to be easily separable for future replacement and recycling.

A new type of pot was invented along with a new way of adjusting the height-wise position of lamps. The aeroponic technique, which was applied to this concept, is generally considered to generate the largest plants and thus comprises higher performance compared to other home systems. The use of substrate was also eliminated which decreases continous material consumption within hydroponics.

Abstract [sv]

Hydroponik är en metod för att odla växter utan jord. Jord i odling agerar som ett växtmedium som ger plantor stabilitet, tillför näringsämnen och tillåter rötter att vara i väta utan att dränka dem. I hydroponik ersätts jordens funktioner med syntetiska metoder. Stabilitet ges av ett substrat (t.ex. LECA-kulor, stenull eller perlit). De 16 essentiella näringsämnena löses i vatten och distribueras till plantors rötter med hjälp av olika tekniker. For att skapa fotosyntes ersätts naturligt ljus med artificiellt ljus. Speciellt rött ljus i närheten av 660 nm.

Hydroponik har använts som odlingsmetod i åtminstånde 2000 år. Under 1900-talet blev industiella applikationer vanliga eftersom plast möjliggjorde tillverkling av komplexa system. Metoden tillåter även att odla samma mängd grödor med 10% av vattenmängden och 25% av ytan jämfört med konventionell odling. Under de senaste åren har system avsedda för användning hemma blivit vanligare men produktgenren är fortfarande ung.

Det här examensarbetet täcker en ny konceptuell design av ett hydroponiskt system för hemmabruk. Projektet utfördes på Omecon AB i Stockholm som ett konsultarbete inom design. Omecon AB är en konsultfirma som mestadels är verksamma inom mekanikkonstruktion men de vill vidga sin kompetens.

Genom användning av en designprocess som har baserats på Human-Centered Design har projektet involverat intressenterna användare, extrema användare, Omecon AB, växtexperter, en elektronikingenjör samt plastkonstruktion. Vidare har aspekter inom ekonomisk–, ekologisk– och social hållbarhet beaktats genom alla faser av processen. Via användning av Human-Centered Design-processen har problemrummet expanderats från den initiala utgångspunkten vilket resulterar i ett mer komplett slutresultat. Vanlig metodik varvat med okonventionella anpassningar har använts genom projektet.

Slutresultatet består av ett konceptuellt hydroponiskt system för hemmabruk som är designat som en inredningsprodukt samt ett odlingssystem med hög prestanda. Genom användning av naturliga material som trä och stål förlänger användarna produktens livslängd och på så sätt förmildras den negativa klimatpåverkan. En annan aspekt som förlänger produktens livslängd är moduläriteten som låter användare variera och välja deras föredragna inställningar. Alla tillverkade material inkluderade i slutkonceptet var flödesresurser och delarna konstruerades så att de går lätt att separera för framtida ersättning och återvinning.

En ny typ av kruka uppfanns tillsammans med ett nytt sätt att justera höjden av lamporna. Den aeroponiska tekniken, som används is konceptet, är allmänt ansedd att generera de största plantorna och innefattar därför högre prestanda jämfört med andra hydroponiska hemmasystem. Användning av substrat eliminerades också vilket minskar kontinuerlig materialkonsumption inom hydroponik.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 113
Keywords [en]
Industrial Design Engineering, User Experience, Sustainability, Product Design, Human- Centered Design, Hydroponics
Keywords [sv]
Teknisk Design, Användarupplevelse, Hållbarhet, Produktdesign, Human-Centered Design, Hydroponik
National Category
Engineering and Technology Interaction Technologies
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-67827OAI: oai:DiVA.org:ltu-67827DiVA, id: diva2:1187320
External cooperation
Omecon AB
Subject / course
Student thesis, at least 30 credits
Educational program
Industrial Design Engineering, master's level
Presentation
2018-01-19, A1123, Luleå Tekniska Universitet, 971 87, Luleå, 21:18 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-03-08 Created: 2018-03-02 Last updated: 2018-03-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(130034 kB)119 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 130034 kBChecksum SHA-512
8728d14ac16dace94fa13cdc44713309097c690e920455ccdc624a4c6388ff4276de4cbd3a1aba4fd5b5973ee44e1760c228e1707031e8990e2361b68ebac45d
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Business Administration, Technology and Social Sciences
Engineering and TechnologyInteraction Technologies

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 119 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 281 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf