Hogyan lehet egyenletesen szabályozni a hőmérsékletet egy nagy üvegházban?

A hőmérséklet-ingadozás megértése nagy üvegházak környezetében

A termikus rétegződés és mikroklíma-kialakulás tudománya

A levegő viselkedése a sűrűsége alapján hőrétegződést eredményez zárt térben. Vegyünk például egy nagy üvegházat: a meleg levegő hajlamos felfelé emelkedni a mennyezet felé, míg a hidegebb, nehezebb levegő a növények növekedési szintje közelében marad. Ennek az a következménye, hogy egymás fölé rétegződő hőmérsékleti zónák alakulnak ki függőlegesen. Néha a különbség az alsó és felső rész között jelentős lehet, akár több mint 4 °C is, ha senki nem tesz ellene. Ezek a hőmérséklet-ingadozások valós hatással vannak a növények teljesítményére. A fotoszintézis üteme csökken a hűvösebb területeken, így ott a növények nem nőnek olyan gyorsan, mint a melegebb szomszédjaik.

Miért erősödnek a hőmérsékletkülönbségek a nagy méretű üvegházakban

A méret növeli az éghajlati egyenlőtlenséget. Míg a kisebb üvegházak viszonylagos egységességet érhetnek el a természetes konvekció révén, az ipari léptékű létesítmények egyre növekvő kihívásokkal néznek szembe:

• A levegőcirkuláció hatékonysága csökken 20 méternél nagyobb ventilátorhajtási távolságok esetén
• A felület-térfogat arányok korlátozzák a fűtési és hűtési behatolást
• Késleltetett klímavezérlő-válaszok a szenzorfedettség hiánya miatt
  Ezek a tényezők tartós „halott zónákhoz” vezetnek, ahol a hőmérséklet-ingadozások órákkal a rendszerbeállítás után is kiigazítatlanul maradnak

Mért hatás: akár 8°C-os vertikális különbségek nem optimalizált létesítményekben

Tanulmányok szerint jelentős rétegződés figyelhető meg kereskedelmi üvegházakban az aktív cirkuláció hiányában. Nem optimalizált 5000 m²-es létesítményekben a vertikális hőmérsékleti gradiensek elérhetik a 8°C-ot napelemes csúcsidőszak alatt, amikor a felső rétegek 70%-kal több hőenergiát nyelnek el, mint a talajszintű növényzet. Ez olyan termésingadozáshoz vezet, amely túllépi a 18%-ot például paradicsomnál.

A levegőcirkulációs rendszerek optimalizálása nagy üvegházak egységes klímájának biztosításához

Horizontális levegőáramlású (HAF) ventilátorok: megfelelő távolság, elhelyezés és légsebesség-célok

A horizontális levegőáramlású (HAF) ventilátorok alapvető fontosságúak a termikus rétegződés megszüntetésében és az egységes klímaviszonyok kialakításában. A megfelelő kivitelezés a következőket foglalja magában:

• Térköz : Ventilátorok felszerelése minden 10–15 méterenként a oldalfalak mentén
• Elhelyezés : 30–45°-os szögben felfelé, a tetőcsúcs magasságának 2/3-ánál
• Sebesség : 0,5–1 m/s légáramlás fenntartása a növények lombkoronájának szintjén

A CFD modellezés igazolja, hogy a megfelelően kialakított HAF rendszerek 70%-kal csökkentik a hőmérsékletkülönbségeket, és 111%-kal növelik a légsebességet a természetes konvekcióhoz képest (Renewable Energy 2021).

Kivonó ventilátorok és pozitív nyomású hűtés kombinálása nagy légtérű levegőcseréhez

A kiegyensúlyozott levegőcsere elengedhetetlen a hőmérsékleti egységességhez nagy üvegházakban. A kivonó ventilátorok eltávolítják a meleg, párás levegőt a gerincszellőzőkön keresztül, míg a falra szerelt bevezető rendszerek hűtött levegőt juttatnak a talajszintre. Ez az integrált megközelítés eredményezi:

• 6–8 teljes levegőcserét óránként 5000 m² feletti létesítményekben
• A hőmérsékleti gradiensek a növekedési zónákban 2 °C alatt maradnak
• 30%-kal alacsonyabb energiafogyasztás az önálló hűtőrendszerekhez képest

A szellőzőnyílások szembeni elhelyezése a kifúvási pontokkal lamináris légáramlást biztosít, minimalizálva az álló levegőjű zónákat és javítva az éghajlati konzisztenciát.

Tervezési stratégiák a hőmérsékleti egyenletesség javítására nagy üvegházakban

Tetőnyílások, padlószintű fűtés és sugárzó rendszerek: Térbeli egyensúly kialakítása

A jó hőmérsékleti egyensúly kialakítása egy térben valójában azt jelenti, hogy minden elem hogyan működik együtt rendszerként. A tetőszellőzők természetes módon engedik elmenekülni a meleg levegőt, ezzel megakadályozva, hogy a hőmérséklet túlságosan függőlegesen halmozódjon fel. Ez különösen fontos nagy üvegházakban vagy raktárakban, ahol néha a padló és a mennyezet közötti hőmérséklet-különbség több mint 8 Celsius-fok is lehet. Növények esetében kifejezetten az asztalszintű fűtés jelenthet döntő különbséget. Tapasztaltunk olyan növénytermesztőket, akik gyökérzónájukban hideg pontok ellenére alagcsöveket vagy kis fűtőtesteket használnak, pontosan oda helyezve, ahol a gyökereknek leginkább szükségük van a hőre. Vannak aztán a mennyezetről lógó sugárzó panelek, amelyek infravörös hullámokat bocsátanak ki, így magukat a tárgyakat és felületeket melegítik, nem csupán a levegőt. A legtöbb termesztő úgy találja, hogy ezek a panelek csodákra képesek a növényi lombkorona stabil hőmérsékleten tartásában, anélkül, hogy állandóan kellene állítani a légáramlatot.

Szinkronizálva ezek a rendszerek térbeli egyensúlyt teremtenek: a tetőszellőzők nagy léptékű légáramlást kezelnek, a padfűtés helyi mikroklímákat címzett, míg a sugárzó rendszerek biztosítják az egyenletes hőeloszlást. Ez az integráció minimalizálja az energiaveszteséget és ±1 °C-os egységességet biztosít a növekedési területen.

Automatizált felügyelet és zónás klímavezérlés nagy üvegházakhoz

Okos vezérlők, mint a TempCube Pro: valós idejű beállítások lehetővé tétele

A növényházak klímájának szabályozása ma már olyan automatizált rendszereken alapul, amelyek gyorsan tudnak alkalmazkodni a külső körülmények változásaihoz. Vegyük például a TempCube Pro-t, amely mindenféle berendezéssel összehangoltan működik a növényházakban, beleértve a szellőztető egységeket, fűtőberendezéseket, sőt még árnyékoló vásznakat is, köszönhetően az érzékelőknek, amelyek folyamatosan visszajeleznek információkat. Ha a hőmérséklet elkezd eltérni az ideális értéktől, ezek a intelligens szabályzók majdnem azonnal beavatkoznak. Beindíthatják például azokat a hatékony HAF ventilátorokat, amelyeket oly gyakran látunk, vagy pontosan beállíthatják a szellőzőnyílások helyzetét. Mi ennek az eredménye? Nincsenek többé túlmelegedett területek, amelyek megterhelik a növényeket, az egész területen egyenletes a növekedés, és a termelők lényegesen kevesebb időt töltenek a rendszerük felügyeletével. A tavaly megjelent kutatás szerint a Greenhouse Tech Journal című folyóiratban, az ilyen típusú automatizálás körülbelül háromnegyedével csökkenti az emberi felügyelet szükségességét.

Optimális érzékelőelhelyezés: legalább 1 darab 200 m²-enként, többszintű magassági elhelyezéssel

A hatékony zónakontroll elsősorban attól függ, hogy a térben hol helyezik el a szenzorokat, hogy rögzíthessék az összes klímabeli különbséget. Tanulmányok kimutatták, hogy amikor legalább egy szenzort elhelyezünk 200 négyzetméterenként különböző magasságokban – például padoknál, árnyékolók alatt és közel a mennyezethez – akkor több mint 5 °C-os hőmérsékletkülönbségeket észlelhetünk olyan pontokon, melyek korábban senki figyelmét sem keltették fel. A több szinten történő monitorozás valójában jelentős szerepet játszik. Csak a talajszintre, a növények közelébe elhelyezett szenzorok ugyanis nem rögzítik a mennyezet közelében felhalmozódó plusz hőt, ami komoly eltéréseket okozhat a megfelelő klímavezérlésben üvegházakban vagy nagy belső termesztőterekben.

Gyakran Ismételt Kérdések

Hogyan befolyásolja a termikus rétegződés a növények növekedését üvegházakban?

A hőrétegződés különböző hőmérsékleti zónák kialakulásához vezet, amelyek befolyásolhatják a fotoszintézis sebességét, és így eltérő növekedési ütemhez vezethetnek a növények között.

Miért fontos a megfelelő légcirkuláció a nagy méretű üvegházakban?

A megfelelő légcirkuláció csökkenti a függőleges hőmérsékleti gradienseket, és egységes klímaviszonyokat biztosít, ezáltal elősegíti az egységes növényi növekedést.

Milyen szerepet játszanak az okos vezérlők az üvegházi klímavezérlésben?

Az okos vezérlők valós idejű érzékelőadatok alapján képesek a klímaviszonyok beállítására, így segítenek az egységes hőmérséklet fenntartásában és csökkentik az emberi felügyelet szükségességét.