Как да се управлява равномерно температурата в голяма оранжерия?

Разбиране на температурните колебания в околната среда на големи оранжерии

Науката за топлинната стратификация и образуването на микроклимат

Начинът, по който въздухът се държи въз основа на плътността му, води до топлинно слоене в затворени пространства. Вземете за пример голяма оранжерия – топлият въздух има тенденция да се издига нагоре към тавана, докато по-студеният, по-тежък въздух остава по-близо до растенията. Това означава, че се образуват различни температурни зони, вертикално надградени една върху друга. Понякога разликата между долната и горната част може да бъде значителна – дори повече от 4 градуса Целзий, ако никой не предприеме нищо по въпроса. Тези температурни колебания имат реални последици за растежа на растенията. Скоростта на фотосинтезата намалява в по-студените участъци, така че културите там просто не растат със същата скорост като своите по-топли съседи.

Защо големият размер на оранжериите усилва температурните градиенти

Мащабът влошава климатичната нееднородност. Докато малките оранжерии постигат относителна еднородност чрез естествена конвекция, обектите на индустриален мащаб са изправени пред натрупани предизвикателства:

• Неефективност на въздушната циркулация при разстояния над 20 м от вентилатора
• Съотношения между повърхнина и обем, които ограничават проникването на отопление и охлаждане
• Забавени реакции на климатичния контролер поради недостатъчно покритие с датчици
  Тези фактори водят до устойчиви "мъртви зони", където температурните отклонения остават некоригирани в продължение на часове след настройките на системата.

Измерено въздействие: до 8°С вертикални разлики в неоптимизирани съоръжения

Проучванията показват значителна стратификация в търговски парници без активна циркулация. В неоптимизирани съоръжения с площ 5000 м², вертикалните температурни градиенти могат да достигнат 8°С по време на пикови слънчеви натоварвания, когато горните слоеве абсорбират с 70% повече топлинна енергия в сравнение с растенията на нивото на земята. Това води до вариации в добивите над 18% при култури като доматите.

Оптимизиране на системите за въздушна циркулация за еднороден климат в големи оранжерии

Вентилатори за хоризонтален въздушен поток (HAF): Правилно разстояние, разположение и целеви скорости на въздуха

Вентилаторите за хоризонтален въздушен поток (HAF) имат ключово значение за преустановяване на топлинната стратификация и осигуряване на еднородни климатични условия. Правилното прилагане включва:

• Разстояние : Поставяйте вентилатори на всеки 10–15 метра по страничните стени
• Разполагането : Под ъгъл 30–45° нагоре при 2/3 от височината до върха на покрива
• Вelocity : Поддържайте скорост на въздушния поток 0,5–1 м/с на нивото на растежа на растенията

CFD моделирането потвърждава, че правилно конфигурираните HAF системи намаляват температурните разлики с 70% и увеличават скоростта на въздушния поток с 111% в сравнение с естествената конвекция (Renewable Energy 2021).

Комбиниране на изтеглящи вентилатори и охлаждане с положително налягане за мащабна вентилация

Балансираната вентилация е от съществено значение за термичната равномерност в големи оранжерии. Изтеглящите вентилатори отстраняват топъл и влажен въздух чрез гребенни отвори, докато системите за въвеждане на въздух, монтирани на стените, подават охладен въздух на нивото на земята. Този интегриран подход осигурява:

• 6–8 пълни вентилационни цикъла на час в съоръжения над 5000 м²
• Температурни градиенти, поддържани под 2°C в различните зони за отглеждане
• 30% по-ниско енергийно потребление в сравнение с автономни охлаждащи системи

Поставянето на въздушните отвори за въвеждане срещу точките за отвеждане насърчава ламинарен въздушен поток, минимизирайки застойни зони и подобрявайки климатичната последователност.

Стратегии за проектиране за подобряване на топлинната равномерност в големи сгради за оранжерии

Керемиди за вентилация, отопление на ниво пейки и радиационни системи: Създаване на пространствено равновесие

Постигането на добро топлинно равновесие в едно помещение всъщност зависи от това как всички елементи работят заедно като система. Вентилационните отвори на покрива позволяват на горещия въздух естествено да излиза, което предотвратява прекомерно натрупване на температура по вертикала. Това има голямо значение в големи оранжерии или складове, където понякога разликата между температурите на пода и тавана може да надвиши 8 градуса Целзий. Когато става въпрос конкретно за растенията, отоплението на нивото на рафтовете прави цялата разлика. Забелязвали сме производители, които използват подземни тръбопроводи или малки нагреватели, поставени точно там, където корените най-много се нуждаят от топлина, за да преодолеят студените зони близо до земята. А после има и тези радиантни панели, окачени от тавана. Те излъчват инфрачервени вълни, които всъщност загряват обекти и повърхности, вместо просто да затоплят въздуха. Повечето производители установяват, че тези панели вършат чудеса за поддържане на стабилна температура в растителния асортимент, без да се налага постоянна корекция на въздушния поток.

Когато са синхронизирани, тези системи създават пространствено равновесие: вентилационните отвори на покрива регулират обемния въздушен поток, нагревателите на пейките компенсират локални микроклимати, а радиантните системи осигуряват равномерно топлинно разпределение. Тази интеграция минимизира енергийните загуби и поддържа еднородност ±1°С в цялата зона за отглеждане.

Автоматизиран мониторинг и зоново климатично управление за големи оранжерии

Интелигентни контролери като TempCube Pro: Възможност за настройки в реално време

Климатичният контрол в оранжерии днес зависи от автоматизирани системи, които могат бързо да се адаптират към променящите се външни условия. Вземете например TempCube Pro – той работи в синхрон с всички видове оборудване в оранжериите, включително вентилационни уреди, нагреватели и дори затъмняващи завеси, благодарение на сензори, които постоянно изпращат обратна информация. Ако температурата започне да се отклонява от идеалната, тези интелигентни регулатори влизат в действие почти незабавно. Те могат да включат мощните HAF вентилатори, които често виждаме, или да нагласят положението на вентилационните отвори точно както трябва. Резултатът? Никакви горещи петна, които да притискат растенията, последователно развитие в цялото пространство и производителите прекарват значително по-малко време в наблюдението на своите системи. Според проучване, публикувано миналата година в Greenhouse Tech Journal, този вид автоматизация намалява нуждата от ръчно наблюдение с около три четвърти.

Оптимално разполагане на сензори: минимум 1 на 200 m² с поставяне на няколко височини

Доброто зонално управление всъщност зависи от това къде са разположени сензорите в цялото пространство, за да уловят всички климатични различия. Проучвания показват, че когато поставим поне един сензор на всеки 200 квадратни метра на различни височини – като на височината на рафтовете, под навеси и близо до тавана – започваме да забелязваме температурни промени над 5 градуса по Целзий на места, които преди никой не е забелязвал. Проследяването от няколко височини има сериозно значение. Само поставянето на сензори на нивото на земята, където са растенията, пропуска цялото допълнително топлинно натрупване високо горе до тавана, което може да окаже голямо влияние върху правилното климатично управление в оранжерии или големи вътрешни пространства за отглеждане.

Често задавани въпроси

Как термичната стратификация влияе на растежа на растенията в оранжерии?

Топлинната стратификация води до различни температурни зони, които могат да повлияят на скоростта на фотосинтезата, резултираща в различни темпове на растеж при растенията.

Защо е важно да има правилна циркулация на въздуха в големите оранжерии?

Правилната циркулация на въздуха помага за намаляване на вертикалните температурни градиенти и осигурява еднородни климатични условия, което от своя страна стимулира последователен растеж на растенията.

Каква роля играят умните контролери в управлението на климата в оранжерията?

Умните контролери позволяват реално регулиране на климатичните условия чрез отговор на данни от сензори, което помага за поддържане на еднородни температури и намаляване на необходимостта от ръчно наблюдение.