Kako ravnomjerno upravljati temperaturom u velikoj stakleniku?

Razumijevanje varijabilnosti temperature u okruženjima velikih staklenika

Znanost o termičkoj stratifikaciji i formiranju mikroklime

Način na koji se zrak ponaša ovisno o njegovoj gustoći dovodi do toplinskih slojeva unutar zatvorenih prostora. Uzmimo veliku staklenik kao primjer — topliji zrak ima tendenciju uspinjanja prema stropu, dok hladniji, teži zrak ostaje bliže tlu gdje rastu biljke. To znači da imamo različite temperature vertikalno naslagane jednu iznad druge. Ponekad razlika između donjeg i gornjeg dijela može biti prilično značajna, čak i više od 4 stupnja Celzijevih ako nitko ne poduzme ništa. Ove fluktuacije temperature imaju stvarne posljedice po performanse biljaka. Stopa fotosinteze pada u hladnijim područjima, pa biljke tamo ne rastu istom brzinom kao one u toplijim dijelovima pokraj.

Zašto veličina velikih staklenika pojačava temperaturne gradijente

Veličina pojačava neravnomjernost klime. Dok mali staklenici postižu relativnu jednolikost kroz prirodnu konvekciju, objekti industrijske veličine suočeni su s sve većim izazovima:

• Neučinkovitost cirkulacije zraka na udaljenostima većim od 20 m dohvata ventilatora
• Omjeri površine prema volumenu koji ograničavaju prodor grijanja i hlađenja
• Odgodeni odzivi klimatskog regulatora zbog nedovoljnog pokrivanja senzorima
  Ovi čimbenici dovode do trajnih "mrtvih zona" u kojima se odstupanja temperature ne ispravljaju satima nakon podešavanja sustava.

Izmjereno djelovanje: Do 8°C vertikalne razlike u neoptimiziranim objektima

Studije pokazuju značajnu stratifikaciju u komercijalnim staklenicima bez aktivne cirkulacije. U neoptimiziranim objektima od 5.000 m², vertikalni temperaturni gradijenti mogu doseći 8°C tijekom maksimalnog sunčevog dobitka, kada gornji slojevi apsorbiraju 70% više toplinske energije nego biljke na tlu. To dovodi do varijacija prinosa većih od 18% kod usjeva poput rajčice.

Optimizacija sustava cirkulacije zraka za jednoličnu klimu u velikim staklenicima

Ventilatori za horizontalni protok zraka (HAF): Ispravno razmještanje, postavljanje i ciljane brzine zraka

Ventilatori za horizontalni protok zraka (HAF) ključni su za narušavanje termalne stratifikacije i osiguravanje jednoličnih klimatskih uvjeta. Ispravna primjena uključuje:

• Razmak : Postavite ventilatore svakih 10–15 metara duž bočnih zidova
• Postavljanje : Postavite pod kutom 30–45° prema gore na 2/3 visine krova
• Brzina : Održavajte protok zraka od 0,5–1 m/s na razini krošnje biljaka

CFD modeliranje potvrđuje da dobro konfigurirani HAF sustavi smanjuju temperaturne razlike za 70% i povećavaju brzinu zraka za 111% u usporedbi s prirodnom konvekcijom (Renewable Energy 2021).

Kombinacija izvlačnih ventilatora i hlađenja pozitivnim tlakom za velikobrojnu razmjenu zraka

Balansirana razmjena zraka ključna je za termalnu jednolikost u velikim staklenicima. Izvlačni ventilatori uklanjaju vrući, vlažni zrak kroz otvore na grebenu krova, dok sustavi za usis zraka postavljeni na zidovima dostavljaju hlađeni zrak na razini tla. Ovaj integrirani pristup omogućuje:

• 6–8 potpunih zamjena zraka po satu u objektima većim od 5.000 m²
• Temperaturne gradijente održane ispod 2°C u pojedinim uzgojnim zonama
• 30% niže potrošnje energije u odnosu na samostalne hladnjake

Postavljanje otvora za usis zraka nasuprot točkama za ispuh promiče laminarni protok zraka, smanjujući zone stagnacije i poboljšavajući dosljednost klime.

Strategije dizajna za poboljšanje toplinske jednolikosti u velikim strukturama staklenika

Prozori na krovu, grijanje na razini radnih stolova i zračni sustavi: Stvaranje prostorne ravnoteže

Postizanje dobrog termalnog balansa u prostoru zapravo ovisi o tome kako sve funkcioniše kao sustav. Otvaranje krovnih otvora omogućuje prirodno izvlačenje vrućeg zraka, čime se sprječava preveliko nakupljanje temperature vertikalno. To je vrlo važno u velikim staklenicima ili skladištima, gdje razlika između temperature na podu i na stropu ponekad može premašiti 8 stupnjeva Celzijusovih. Posebno za biljke, grijanje na razini radne površine čini ogromnu razliku. Vidjeli smo proizvođače koji koriste cjevovode ispod tla ili male grijače postavljene točno tamo gdje korijenju treba najviše topline kako bi se borili protiv hladnih mjesta blizu tla. A zatim postoje i one zračne ploče koje vise s tavana. One emitiraju infracrvene valove koji zapravo zagrijavaju predmete i površine, a ne samo zagrijavaju zrak. Većina proizvođača smatra da ove ploče čine čuda u održavanju stabilne temperature biljne krošnje bez potrebe za stalnim podešavanjem protoka zraka.

Kada su sinkronizirani, ovi sustavi stvaraju prostornu ravnotežu: ventilacijski otvori na krovu upravljaju masovnim protokom zraka, grijači na klupama reguliraju lokalizirane mikroklimatske uvjete, a zračni sustavi osiguravaju jednoliku termalnu raspodjelu. Ova integracija smanjuje gubitak energije i održava jednolikost od ±1°C u cijelom području uzgoja.

Automatizirano nadziranje i kontrola klimatskih zona za velike staklenike

Pametni regulatori poput TempCube Pro: Omogućuju prilagodbe u stvarnom vremenu

Klimatizacija u staklenicima danas ovisi o automatiziranim sustavima koji se mogu brzo prilagoditi promjenama vanjskih uvjeta. Uzmimo na primjer TempCube Pro, koji uspješno surađuje sa svim vrstama opreme unutar staklenika, uključujući jedinice za ventilaciju, grijače, pa čak i zastore za sjenčenje, sve zahvaljujući senzorima koji neprestano šalju povratne informacije. Ako temperatura počne odstupati od idealnih vrijednosti, pametni regulatori gotovo odmah stupaju u akciju. Mogu uključiti one moćne HAF ventilatore koje tako često vidimo ili precizno podesiti položaj ventila. Rezultat? Više nema vrućih točaka koje opterećuju biljke, dosljedan rast cijelim prostorom te znatno manje vremena koje uzgajivači provode nadzirući svoje postavke. Prema istraživanju objavljenom prošle godine u časopisu Greenhouse Tech Journal, ovakva automatizacija smanjuje potrebu za ručnim nadzorom za oko tri četvrtine.

Optimalna postava senzora: minimalno 1 po 200 m² s postavljanjem na više različitih visina

Dobro zonsko upravljanje zaista ovisi o položaju senzora raspoređenih po prostoru kako bi uočili sve klimatske razlike. Istraživanja pokazuju da kada postavimo barem jedan senzor na svakih 200 kvadratnih metara na različitim visinama, poput visine klupa, ispod nadstrešnica i blizu stropa, počinjemo uočavati promjene temperature veće od 5 stupnjeva Celzijusovih na mjestima koja do tada nitko nije primijetio. Nadzor s više različitih visina zapravo znatno utječe na to. Samo postavljanje senzora na razini tla gdje se nalaze biljke propušta dodatnu toplinu koja se akumulira visoko uz strop, što može imati velik utjecaj na odgovarajuće upravljanje klimom u staklenicima ili velikim unutarnjim proizvodnim prostorima.

Često postavljana pitanja

Kako termalna stratifikacija utječe na rast biljaka u staklenicima?

Termalna stratifikacija dovodi do različitih temperaturnih zona koje mogu utjecati na stope fotosinteze, što rezultira različitim stopama rasta biljaka.

Zašto je važno osigurati odgovarajuću cirkulaciju zraka u velikim staklenicima?

Odgođarna cirkulacija zraka pomaže u smanjenju vertikalnih temperaturnih gradijenata i osigurava jednolične klimatske uvjete, čime potiče dosljedan rast biljaka.

Koju ulogu igraju pametni regulatori u upravljanju klimom u staklenicima?

Pametni regulatori omogućuju prilagodbe klimatskih uvjeta u stvarnom vremenu na temelju podataka senzora, čime pomažu u održavanju jednolike temperature i smanjuju potrebu za ručnim nadzorom.