Cum se gestionează uniform temperatura într-un seră mare?

Înțelegerea Variabilității Temperaturii în Mediile de Sere Mari

Știința Stratificării Termice și Formarea Microclimatelor

Modul în care se comportă aerul în funcție de densitatea sa duce la stratificarea termică în interiorul spațiilor închise. Luați, de exemplu, un solar mare: aerul cald tinde să urce spre zona tavanului, în timp ce aerul mai rece și mai greu rămâne aproape de nivelul unde cresc plantele. Acest lucru înseamnă că apar zone cu temperaturi diferite, așezate vertical unele peste altele. Diferența dintre partea inferioară și cea superioară poate fi uneori semnificativă, ajungând chiar la peste 4 grade Celsius dacă nu se iau măsuri. Aceste fluctuații de temperatură au consecințe reale asupra performanței plantelor. Ratele de fotosinteză scad în sectoarele mai reci, astfel încât culturile de acolo nu cresc cu aceeași viteză ca cele din zonele mai calde din apropiere.

De ce dimensiunea mare a solarului amplifică gradienții de temperatură

Scara mărită intensifică neuniformitatea climatică. În timp ce solarele mici ating o oarecare uniformitate prin convecție naturală, instalațiile de scară industrială se confruntă cu provocări tot mai mari:

• Ineficiență în circulația aerului la distanțe peste 20 m ale jetului ventilatorului
• Raporturi arie-suprafață/volum care limitează pătrunderea încălzirii și răcirii
• Răspuns întârziat al controlerului climatic din cauza acoperirii inadecvate a senzorilor
  Acești factori duc la existența persistentă a «zonelor moarte», unde abaterile de temperatură rămân necorectate timp de ore după ajustările sistemului.

Impact măsurat: Diferențe verticale de până la 8°C în instalațiile neoptimizate

Studiile arată o stratificare semnificativă în serele comerciale fără circulație activă. În instalațiile neoptimizate de 5.000 m², gradientul vertical de temperatură poate atinge 8°C în perioada de vârf de câștig solar, când straturile superioare absorb cu 70% mai multă energie termică decât flora de la nivelul solului. Acest lucru duce la variații ale producției care depășesc 18% la culturi precum roșiile.

Optimizarea sistemelor de circulație a aerului pentru un climat uniform în sere mari

Ventilatoare de flux orizontal al aerului (HAF): Spațiere corectă, amplasare și viteze ale aerului recomandate

Ventilatoarele de flux orizontal al aerului (HAF) sunt esențiale pentru reducerea stratificării termice și asigurarea unor condiții climatice uniforme. Implementarea corectă include:

• Spațiere : Instalați ventilatoare la fiecare 10–15 metri de-a lungul pereților laterali
• Plasarea : Înclinați cu 30–45° în sus, la 2/3 din înălțimea acoperișului
• Viteză : Mențineți un debit de aer de 0,5–1 m/s la nivelul frunzișului plantelor

Modelarea CFD confirmă faptul că sistemele HAF configurate corespunzător reduc diferențialele de temperatură cu 70% și cresc viteza aerului cu 111% față de convecția naturală (Renewable Energy 2021).

Combinarea ventilatoarelor de evacuare și a răcirii prin presiune pozitivă pentru schimbul de aer la scară largă

Schimbul echilibrat de aer este esențial pentru uniformitatea termică în serele mari. Ventilatoarele de evacuare extrag aerul cald și umed prin ventilații dispuse pe creastă, în timp ce sistemele de admisie montate pe pereți introduc aer rece la nivelul solului. Această abordare integrată realizează:

• 6–8 schimburi complete de aer pe oră în instalațiile cu o suprafață de peste 5.000 m²
• Gradienți de temperatură menținuți sub 2°C în zonele de cultură
• consum energetic cu 30% mai scăzut decât sistemele de răcire independente

Amplasarea deschiderilor de admisie în opoziție față de punctele de evacuare promovează un flux laminar de aer, minimizând zonele stagnante și îmbunătățind consistența climatică.

Strategii de proiectare pentru a îmbunătăți uniformitatea termică în structurile mari de seră

Ventilații la acoperiș, încălzire la nivelul benziurilor și sisteme radiante: Crearea unui echilibru spațial

Obținerea unui bun echilibru termic într-un spațiu depinde în realitate de modul în care toate componentele funcționează împreună ca un sistem. Feronierele de pe acoperiș permit scăparea naturală a aerului cald, ceea ce previne creșterea excesivă a temperaturii pe verticală. Acest lucru este foarte important în sere mari sau în hale unde uneori diferența dintre temperatura de la podea și cea de la tavan poate depăși 8 grade Celsius. În cazul plantelor, în special, încălzirea la nivelul benzițelor face o mare diferență. Am văzut cultivatori folosind țevi subterane sau încălzitoare mici plasate exact acolo unde rădăcinile au nevoie cel mai mult de căldură, pentru a combate zonele reci de lângă sol. Apoi există acele panouri radiante suspendate de tavan. Acestea emit unde infraroșii care încălzește efectiv obiectele și suprafețele, nu doar aerul. Majoritatea cultivatorilor constată că aceste panouri funcționează minunat pentru menținerea temperaturii stabilă în frunzișul plantelor, fără a necesita ajustări constante ale fluxului de aer.

Atunci când sunt sincronizate, aceste sisteme creează un echilibru spațial: ventilațiile de acoperiș gestionează fluxul de aer la scară largă, încălzitoarele pentru bănci abordează microclimatul localizat, iar sistemele radiante asigură o distribuție termică uniformă. Această integrare minimizează risipa de energie și menține o uniformitate de ±1°C în întreaga zonă de cultivație.

Monitorizare automată și control zonal al climatului pentru sere mari

Controllere inteligente precum TempCube Pro: Permit ajustări în timp real

Controlul climatului în serele de astăzi se bazează pe sisteme automate care pot adapta rapid condițiile interioare la schimbările din exterior. Luați, de exemplu, TempCube Pro, care funcționează în strânsă colaborare cu toate tipurile de echipamente din interiorul serelor, inclusiv unități de ventilare, încălzitoare și chiar plase de umbrire, datorită senzorilor care transmit constant informații. Dacă temperatura începe să se abată de la valorile ideale, aceste controlere inteligente intervin aproape instantaneu. Pot porni, de exemplu, ventilatoarele puternice HAF pe care le vedem atât de des sau pot ajusta poziția ferestrelor de ventilație exact cum trebuie. Rezultatul? Niciun punct fierbinte care să streszeze plantele, o creștere uniformă în întregul spațiu și mai puțin timp petrecut de cultivatori pentru supravegherea instalațiilor. Conform unui studiu publicat anul trecut în Greenhouse Tech Journal, acest tip de automatizare reduce nevoia de monitorizare manuală cu aproximativ trei sferturi.

Amplasare optimă a senzorilor: minim 1 la fiecare 200 m² cu poziționare la mai multe înălțimi

Obținerea unui control zonal eficient depinde în mare măsură de locația senzorilor amplasați în întregul spațiu, pentru a detecta toate diferențele climatice. Studiile arată că atunci când plasăm cel puțin un senzor la fiecare 200 de metri pătrați, la diferite înălțimi precum la nivelul bancilor, sub copertine și aproape de acoperiș, începem să observăm variații de temperatură de peste 5 grade Celsius în zone pe care nimeni nu le-a observat anterior. Monitorizarea de la mai multe înălțimi este de fapt foarte importantă. Amplasarea senzorilor doar la nivelul solului, unde sunt plantele, ignoră complet căldura suplimentară acumulată sus, lângă tavan, ceea ce poate face o mare diferență în gestionarea corectă a climatului în sere sau în spații mari de cultură în interior.

Întrebări frecvente

Cum afectează stratificarea termică creșterea plantelor în sere?

Stratificarea termică duce la zone cu temperaturi diferite, ceea ce poate afecta ratele de fotosinteză, rezultând în ritmuri diferite de creștere ale plantelor.

De ce este important să existe o circulație corespunzătoare a aerului în serele mari?

O circulație corespunzătoare a aerului ajută la reducerea gradientelor verticale de temperatură și asigură condiții climatice uniforme, promovând astfel o creștere constantă a plantelor.

Ce rol au controlerele inteligente în gestionarea climatului din seră?

Controlerele inteligente permit ajustări în timp real ale condițiilor climatice prin răspunsul la datele senzorilor, ajutând astfel la menținerea unor temperaturi uniforme și la reducerea supravegherii manuale.