Jak schłodzić szklarnie truskawek w lecie? Jak uprawiaci mogą obniżyć koszty energii elektrycznej?

Zbyt wysokie temperatury w uprawie truskawek szklarnie latem mogą wpływać na różnicowanie pączków kwiatowych, zapylanie, powiększanie owoców oraz ostateczną jakość owoców. Aby kontrolować temperaturę, wiele szklarni wykorzystuje wentylatory, panele chłodzące, systemy mgłotworcze lub inne urządzenia chłodzące.

Chociaż te systemy skutecznie obniżają temperaturę, dłuższy czas ich pracy zwiększa zużycie energii elektrycznej i koszty produkcji. Oprócz stosowania aktywnych urządzeń chłodzących, na etapie budowy szklarni można wybrać panele poliwęglanowe lub folie szklarniowe o odpowiednich właściwościach optycznych i termoizolacyjnych. Takie materiały zmniejszają nagromadzenie ciepła spowodowane promieniowaniem słonecznym, co zwalnia tempo nagrzewania się szklarni i obniża obciążenie urządzeń chłodzących.

1. Dlaczego temperatura w szklarni łatwo staje się zbyt wysoka?

Po pierwsze, należy wiedzieć, że po wejściu promieniowania słonecznego do szklarni część jego energii jest pochłaniana przez rośliny, glebę, żleby uprawne oraz wyposażenie i przekształcana w ciepło. Ponieważ ruch powietrza oraz szybkość odprowadzania ciepła wewnątrz szklarni są ograniczone, ciepło gromadzi się w sposób ciągły, co ostatecznie powoduje wzrost temperatury wewnątrz pomieszczenia.

W związku z tym wysoka temperatura w szklarni nie wynika wyłącznie z gorącej pogody. Zależy ona również od ilości energii słonecznej, jaką szklarnia pozwala wejść do wnętrza, oraz od tego, czy wytworzone ciepło można skutecznie i na czas odprowadzić. Choć materiały pokryciowe znajdują się na zewnętrznej stronie szklarni, to one decydują o ilości i charakterze promieniowania słonecznego przenikającego do jej wnętrza, a tym samym wpływają także na ilość ciepła, którą muszą obsłużyć późniejsze systemy chłodzenia.

2na jakie właściwości związane z chłodzeniem należy zwrócić uwagę przy wyborze materiałów pokryciowych do szklarni?

Jeśli celem jest obniżenie temperatury w szklarni oraz skrócenie czasu pracy urządzeń takich jak wentylatory i panele chłodzące, nie należy kierować się wyłącznie grubością, ceną ani nazwą produktu przy wyborze paneli poliwęglanowych lub folii szklarniowej. Zamiast tego należy zwrócić szczególną uwagę na następujące właściwości:

1. Przepuszczalność promieniowania słonecznego;

2. Właściwości rozpraszania światła;

3. Odbijalność promieniowania słonecznego;

4. Kontrola bliskiej podczerwieni (promieniowania cieplnego);

5. Właściwości izolacji termicznej;

6. Zgodność z systemami wentylacji oraz zewnętrznymi systemami zacieniania.

Zbyt wysoka przepuszczalność światła może doprowadzić do wpływu większej ilości promieniowania słonecznego do wnętrza szklarni, podczas gdy zbyt niska przepuszczalność może negatywnie wpływać na fotosyntezę truskawek. Dlatego materiał musi zapewniać równowagę między efektywnym oświetleniem a kontrolą temperatury.

Właściwości rozpraszania światła pozwalają rozproszyć część bezpośredniego światła słonecznego i zmniejszyć koncentrację intensywnego światła na powierzchni liści i owoców. Właściwości odbijające pozwalają odbić część promieniowania słonecznego na zewnątrz szklarni. Kontrola bliskiej podczerwieni skupia się głównie na promieniowaniu słonecznym, które najłatwiej przekształca się w ciepło.

3. W jaki sposób panele poliwęglanowe mogą pomóc zmniejszyć obciążenie cieplne szklarni?

Panele poliwęglanowe wpływają na temperaturę w szklarni głównie poprzez swoją budowę, przepuszczalność światła, właściwości rozpraszania światła oraz izolację termiczną.

Jeśli projekt znajduje się w regionie o gorących letnich miesiącach i intensywnym promieniowaniu słonecznym, należy szczególnie zwrócić uwagę na:

1. Przepuszczalność światła dostosowaną do lokalnych warunków oświetleniowych;

2. Właściwości rozpraszania światła, które poprawiają rozkład bezpośredniego światła słonecznego;

3. Kontrolę promieniowania cieplnego w zakresie bliskiej podczerwieni;

4. Izolację termiczną zapewnianą przez strukturę pustą;

5. Zgodność z systemami wentylacji dachowej i zewnętrznymi systemami zacieniania.

Warto zauważyć, że różnice między panelami poliwęglanowymi a folią szklarniową niekoniecznie przejawiają się w efektach chłodzenia latem. Na przykład porównawcze badania szklarni pokrytych panelami poliwęglanowymi oraz dwuwarstwową folią polietylenową wykazały, że w warunkach ogrzewania w nocy całkowite zużycie energii cieplnej w szklarni z panelami poliwęglanowymi było o około 27,89% niższe niż w szklarni pokrytej dwuwarstwową folią polietylenową. Oznacza to, że zaleta izolacyjna paneli poliwęglanowych przejawia się raczej w ograniczaniu wymiany ciepła i poprawie zatrzymywania ciepła zimą. Nie należy tego bezpośrednio rozumieć jako stwierdzenia, że panele poliwęglanowe zawsze zapewniają niższe temperatury latem niż folia szklarniowa.

4. W jaki sposób folia szklarniowa może pomóc obniżyć temperatury latem?

Folie cieplarniane mogą znacznie różnić się pod względem funkcji, dlatego nie należy kierować się wyłącznie grubością i ceną przy wyborze folii. Jeśli projekt skupia się na chłodzeniu w okresie letnim oraz ograniczaniu zużycia energii elektrycznej, należy szczególnie zwrócić uwagę na następujące typy folii.

1. Folia rozpraszająca światło

Folia rozpraszająca światło może rozpraszać część bezpośredniego światła słonecznego, umożliwiając bardziej jednorodne docieranie światła do korony truskawek.

W jednym eksperymencie cieplarnianym zastosowano folie rozpraszające światło o stopniu zamglenia wynoszącym około 20% i 29%. Wyniki wykazały, że folie te poprawiły pionowe i poziome rozłożenie światła w koronie uprawy oraz obniżyły temperaturę liści. W trakcie eksperymentu zanotowano różnicę temperatury liści i powietrza wynoszącą około 2,64 ° C w niektórych punktach pomiarowych w porównaniu z około 4,08 ° C przy innym warunku pokrycia. To pokazuje, że wartość folii przepuszczającej rozproszone światło nie ogranicza się jedynie do obniżania temperatury powietrza wewnątrz pomieszczenia. Może również pomóc w zmniejszeniu lokalnego stresu cieplnego na powierzchni liści i owoców.

2. Folie odbijające lub zacieniające

Folie odbijające są odpowiednie dla regionów o silnym nasłonecznieniu i znacznie wysokich temperaturach letnich.

W porównaniu przeprowadzonym w szklarni w regionie suchym folia odbijająca obniżyła temperaturę powietrza wewnątrz o około 3 ° C w południe w porównaniu z konwencjonalną folią PE.

3. Folie blokujące bliską podczerwień

Głównym celem folii blokującej bliską podczerwień nie jest po prostu redukcja światła widzialnego, lecz ograniczenie ilości promieniowania w zakresie bliskiej podczerwieni, które łatwiej przekształca się w ciepło i przenika do wnętrza szklarni.

Wyniki badań szklarniowych dotyczących folii kontrolującej bliską podczerwień wykazały, że folia PE kontrolująca bliską podczerwień obniża temperaturę powietrza w szklarni o maksymalnie około 2 ° C i zapewnia lepszą kontrolę obciążenia cieplnego w okresie letnim w porównaniu z konwencjonalną folią pokryciową.

W innej symulacji zużycia energii w szklarni, przy założeniu, że materiał pokryciowy odbija całą bliską promieniację podczerwoną, temperatura powietrza w szklarni w południe latem zmniejszyła się o około 2 ° C, a zapotrzebowanie na chłodzenie zmniejszyło się nawet o 50%. Jednak ten wynik uzyskano przy określonych warunkach modelowych. Rzeczywista wydajność nadal zależy od konstrukcji szklarni, wentylacji, zacienienia oraz pokrywy roślinnej.

4. Folie izolacyjne termicznie

Folie izolacyjne termicznie stosuje się głównie do ograniczania utraty ciepła ze szklarni w nocy i mogą również pomóc w zmniejszeniu wahania temperatury między dniem a nocą.

Jest bardziej odpowiedni dla projektów, które wymagają równowagi między utrzymaniem ciepła w okresie zimowym a kosztami eksploatacji w okresie letnim. Jeśli jednak głównym problemem jest wysoka temperatura w okresie letnim, nie należy skupiać się wyłącznie na właściwościach termoizolacyjnych folii. Należy także uwzględnić jej przepuszczalność dla światła słonecznego, zdolność rozpraszania światła oraz kontrolę promieniowania w zakresie bliskiej podczerwieni.

5. W jaki sposób materiały pokryciowe mogą pomóc zmniejszyć zużycie energii elektrycznej przez urządzenia?

Materiały pokryciowe mogą zmniejszać część obciążenia cieplnego bezpośrednio u źródła, ograniczając ilość ciepła przenikającego do szklarni.

Ich zasada działania jest następująca:

Zmniejszenie ilości promieniowania słonecznego przenikającego do wnętrza → zmniejszenie akumulacji ciepła wewnątrz → spowolnienie tempa nagrzewania się szklarni → obniżenie temperatury szczytowej → zmniejszenie obciążenia urządzeń chłodzących.

Dane powyżej pokazują, że materiały pokryciowe mogą rzeczywiście wpływać na obciążenie chłodnicze. Należy jednak pamiętać, że nie wszystkie projekty osiągną takie same wyniki. Powierzchnia szklarni, skuteczność wentylacji, zewnętrzne zacienienie, temperatura otoczenia, promieniowanie słoneczne oraz gęstość uprawy truskawek będą miały wpływ na końcowe rezultaty.

Aby dokładnie ocenić efekt oszczędzania energii elektrycznej, zaleca się również monitorowanie:

• Temperatury wewnątrz i na zewnątrz szklarni;
• Najwyższej temperatury w południe;
• Natężenia promieniowania słonecznego;
• Czasu pracy wentylatorów i paneli chłodzących;
• Mocy urządzeń chłodniczych;

6. Jak wybrać materiały pokryciowe w zależności od klimatu danego projektu?

W regionach o gorących letnich miesiącach i intensywnym promieniowaniu słonecznym należy skupić się na właściwościach rozpraszających światło, odbijających je oraz kontrolujących promieniowanie bliskiej podczerwieni materiałów pokryciowych, stosując je łącznie z zewnętrznymi systemami zacienienia i wentylacji dachu.

W regionach o niewystarczającej ilości światła, w których mimo to wymagane jest chłodzenie w lecie, należy unikać nadmiernego zacienienia. Priorytet powinny mieć materiały o stosunkowo wysokiej skutecznej przepuszczalności światła oraz dobrej zdolności rozpraszania światła.

W przypadku szklarni truskawkowych działających przez cały rok należy ocenić zarówno chłodzenie letnie, jak i izolację cieplną zimową. Płyty wielościenne z poliwęglanu są bardziej odpowiednie dla projektów, w których kluczowe znaczenie mają stabilność konstrukcyjna i kontrola wymiany ciepła. Wielowarstwowe folie funkcyjne są bardziej odpowiednie dla projektów, w których wymagana jest dostosowana wydajność pokrycia w zależności od pory roku, kontrola początkowych inwestycji lub ułatwienie późniejszej wymiany.

Dla operatorów szklarni truskawkowych materiały pokryciowe mają znaczenie nie tylko dla kosztów budowy, ale także dla późniejszej kontroli temperatury, czasu pracy urządzeń chłodzących oraz długoterminowych wydatków na energię elektryczną. Odpowiednie materiały nie mogą całkowicie zastąpić aktywnych urządzeń chłodzących, lecz mogą zmniejszać ilość ciepła przenikającego do szklarni, spowalniać tempo jej nagrzewania się oraz obniżać obciążenie urządzeń, wspierając budowę bardziej energooszczędnej i stabilnej szklarni truskawkowej.

W oparciu o warunki klimatyczne różnych regionów, wymagania uprawy truskawek oraz metody eksploatacji szklarni FZY szklarnia może kompleksowo ocenić, w jaki sposób materiały pokryciowe, systemy wentylacji, zewnętrzne osłony przeciwsłoneczne oraz urządzenia chłodzące współpracują ze sobą, zapewniając rozwiązania szklarniowe lepiej dopasowane do długotrwałej eksploatacji.