Ako rovnomerne regulovať teplotu v veľkej skleníku?

Pochopenie variability teploty v prostredí veľkých skleníkov

Veda o tepelnej stratifikácii a tvorbe mikroklímy

Spôsob, akým sa vzduch správa na základe jeho hustoty, spôsobuje tepelné vrstvenie vo vnútorných priestoroch. Vezmite si napríklad veľkú skleníkovú hmotu – teplý vzduch má tendenciu stúpať smerom k streche, zatiaľ čo chladnejší, ťažší vzduch zostáva bližšie k miestu, kde rastliny rastú. To znamená, že vznikajú rôzne teplotné zóny zvisle nad sebou. Niekedy môže byť rozdiel medzi spodnou a hornou časťou dosť významný, možno aj viac ako 4 stupne Celzia, ak niekto nič neurobí. Tieto kolísania teploty majú reálne dôsledky pre výkon rastlín. Rýchlosť fotosyntézy klesá v chladnejších oblastiach, takže plodiny tam nerastú rovnako rýchlo ako ich teplejšie protějsie v blízkosti.

Prečo veľkosť veľkých skleníkov zosilňuje teplotné gradienty

Veľkosť zhoršuje nerovnomernosť klímy. Zatiaľ čo malé skleníky dosahujú relatívnu rovnomernosť prostredníctvom prirodzenej konvekcie, priemyselné objekty čelia narastajúcim výzvam:

• Nedostatočná cirkulácia vzduchu pri vzdialenostiach ventilátora vyšších ako 20 m
• Pomer povrchu na objem, ktorý obmedzuje prenikanie vykurovania a chladenia
• Oneskorené reakcie klimatizačného ovládača kvôli nedostatočnému pokrytiu snímačov
  Tieto faktory vedú k trvalým „mŕtvym zónam“, kde sa teplotné odchýlky neopravia hodiny po úprave systému.

Meraný dopad: až 8 °C vertikálne rozdiely v neoptimalizovaných prevádzkach

Štúdie ukazujú významnú stratifikáciu v komerčných skleníkoch bez aktívnej cirkulácie. V neoptimalizovaných prevádzkach s plochou 5 000 m² môžu dosiahnuť vertikálne teplotné gradienty 8 °C počas maximálneho slnečného príkonu, keď horné vrstvy absorbujú o 70 % viac tepelnej energie ako rastlinstvo na úrovni zeme. To spôsobuje odchýlky výnosov vyššie ako 18 % u plodín ako paradajky.

Optimalizácia systémov vetrania pre rovnomerné podnebie vo veľkých skleníkoch

Ventilátory horizontálneho prúdenia vzduchu (HAF): Správne rozostupenie, umiestnenie a cieľové rýchlosti vzduchu

Ventilátory horizontálneho prúdenia vzduchu (HAF) majú kľúčový význam pri rušení tepelnej stratifikácie a zabezpečovaní rovnomerných podmienok prostredia. Správne zavedenie zahŕňa:

• Rozostup : Inštalujte ventilátory každých 10–15 metrov pozdĺž bočných stien
• Umiestnenie : Uhol 30–45° smerom nahor vo výške 2/3 hrebeňa strechy
• Rýchlosť : Udržiavajte prúdenie vzduchu 0,5–1 m/s na úrovni rastlinného porastu

CFD modelovanie potvrdzuje, že správne navrhnuté systémy HAF znižujú teplotné rozdiely o 70 % a zvyšujú rýchlosť prúdenia vzduchu o 111 % oproti prirodzenému konvekčnému prúdeniu (Renewable Energy 2021).

Kombinácia výfukových ventilátorov a chladenia s kladným tlakom pre výmenu vzduchu na veľkom priestore

Vyvážená výmena vzduchu je nevyhnutná pre tepelnú rovnomernosť vo veľkých skleníkoch. Výfukové ventilátory odstraňujú horúci, vlhký vzduch cez hrebeňové vetracie otvory, zatiaľ čo systémy prívodu vzduchu montované na stenu privádzajú ochladený vzduch na úrovni zeme. Tento integrovaný prístup dosahuje:

• 6–8 úplných výmen vzduchu za hodinu vo zariadeniach nad 5 000 m²
• Teplotné gradienty udržiavané pod 2 °C v rámci pestovacích zón
• o 30 % nižšia spotreba energie ako u samostatných chladiacich systémov

Umiestnenie prívodných otvorov oproti výfukovým bodom podporuje laminárny prietok vzduchu, čím sa minimalizujú zóny s nepohybujúcim sa vzduchom a zlepšuje sa rovnomernosť klímy.

Stratégie návrhu na zlepšenie tepelnej rovnomernosti vo veľkých skleníkových konštrukciách

Strešné vetracie otvory, vykurovanie na úrovni lôžok a vykurovacie systémy: Vytváranie priestorovej rovnováhy

Dosiahnutie dobrého tepelného režimu v priestore závisí skutočne od toho, ako všetko funguje spoločne ako systém. Vetracie otvory vo streche umožňujú prírodné unikanie horúceho vzduchu, čím sa zabráni nadmernému zvyšovaniu teploty vo vertikálnom smere. To je veľmi dôležité v prípade veľkých skleníkov alebo skladov, kde niekedy môže rozdiel medzi teplotou na podlahe a na stropoch dosiahnuť viac než 8 stupňov Celzia. Konkrétne pre rastliny rozhodujúco záleží na vykurovaní na úrovni pracovnej plochy. Zaznamenali sme, že pestovatelia používajú potrubia umiestnené pod zemou alebo malé ohrievače umiestnené priamo tam, kde kořene najviac potrebujú teplo, aby bojovali proti chladným miestam pri zemi. A potom sú tu tieto vykurovacie panely zavesené zo stropu. Vyžarujú infračervené vlny, ktoré ohrievajú objekty a povrchy, namiesto toho, aby len zahrievali vzduch. Väčšina pestovateľov zistila, že tieto panely dokonale udržiavajú stabilnú teplotu rastlinného porastu bez potreby neustálej regulácie prúdenia vzduchu.

Keď sú tieto systémy synchronizované, vytvárajú priestorovú rovnováhu: strešné ventily riadia masívny prietok vzduchu, sedačkové vykurovanie rieši lokálne mikroklímy a žiariace systémy zabezpečujú rovnomerné rozloženie tepla. Táto integrácia minimalizuje stratu energie a zaisťuje rovnomernosť teploty ±1 °C po celom pestovacom priestore.

Automatické monitorovanie a zónne klimatizačné riadenie pre veľké skleníky

Chytré ovládače ako TempCube Pro: umožňujú reálny časový prístup k úpravám

Klimatizácia v skleníkoch dnes závisí od automatizovaných systémov, ktoré dokážu rýchlo reagovať na meniace sa vonkajšie podmienky. Vezmite si napríklad TempCube Pro, ktorý spolupracuje so všetkými druhmi zariadení vo vnútri skleníkov vrátane vetiacich jednotiek, vykurovacích prvkov a dokonca aj tieňovacích plachiet, a to vďaka snímačom, ktoré neustále poskytujú spätnú väzbu. Ak sa teplota začne odchyľovať od ideálnej hodnoty, tieto inteligentné regulátory okamžite zasiahnu. Môžu zapnúť tie výkonné HAF ventilátory, ktoré tak často vidíme, alebo presne upraviť polohu ventilov. Výsledok? Žiadne horúce miesta, ktoré by stresovali rastliny, konzistentný rast po celom priestore a pestovatelia strávia oveľa menej času dohliadaním na svoje zariadenia. Podľa výskumu publikovaného minulý rok v časopise Greenhouse Tech Journal táto forma automatizácie zníži potrebu manuálneho monitorovania približne o tri štvrtiny.

Optimálne umiestnenie snímačov: minimálne 1 na 200 m² s umiestnením na viacerých výškových úrovniach

Dobré zónové riadenie skutočne závisí od umiestnenia snímačov po celom priestore, aby zachytili všetky klimatické rozdiely. Štúdie ukazujú, že keď umiestnime aspoň jeden snímač na každé 200 štvorcových metrov v rôznych výškach – napríklad pri laviciach, pod markízami a bližšie ku streche – začneme pozorovať teplotné zmeny vyše 5 stupňov Celzia na miestach, ktoré predtým nikto nezaznamenal. Monitorovanie z viacerých výšok je v skutočnosti veľmi dôležité. Umiestnenie snímačov len na úrovni zeme, kde sú rastliny, totiž prehliada navyše nahromadené teplo vo vyšších polohách pri strope, čo môže mať výrazný vplyv na správne klimatizovanie skleníkov alebo veľkých uzavretých pestovateľských priestorov.

Často kladené otázky

Ako ovplyvňuje tepelná stratifikácia rast rastlín v skleníkoch?

Teplotná stratifikácia vedie k vzniku rôznych teplotných zón, ktoré môžu ovplyvniť rýchlosť fotosyntézy a spôsobiť rozdielne rastové rýchlosti medzi rastlinami.

Prečo je dôležité zabezpečiť správnu cirkuláciu vzduchu v veľkých skleníkoch?

Správna cirkulácia vzduchu pomáha znížiť vertikálne teplotné gradienty a zabezpečuje rovnomerné podmienky klímy, čím podporuje konzistentný rast rastlín.

Akú úlohu zohrávajú inteligentné regulátory pri riadení klímy v skleníkoch?

Inteligentné regulátory umožňujú okamžité nastavovanie klimatických podmienok na základe dát zo snímačov, čo pomáha udržiavať rovnomerné teploty a znižuje potrebu manuálneho dohľadu.