De warmtedoorgangscoefficient (U, W/m2/K) van een scherm wordt bepaald door verschillende processen die een bijdrage leveren:
• Natuurlijke Convectie: lucht onder het scherm geeft warmte door aan het scherm en lucht boven het scherm neemt warmte op van het scherm. De lucht is daarbij in beweging door verschillende dichtheden resulterend uit de temperatuurverschillen.
• Warmtestraling: schermen stralen warmte uit naar elkaar volgens de Stefan-Boltzmann vergelijking.
• Dampdiffusie: net zoals er een warmteflux ontstaat over een temperatuursgradient in een isolatiemateriaal, ontstaat er massaflux van watermoleculen door een concentratiegradient over een scherm.
• Luchtinfiltratie: hierbij beweegt warmte lucht van onder het scherm door het scherm naar de koudere laag erboven en omgekeerd en wisselt daarbij voelbare en latente warmte uit.
Bij streven naar een scherm dat isoleert, willen we al deze termen minimaliseren.
De convectieterm kan niet/maar beperkt worden geminimaliseerd: de grootte van de term is vooral afhankelijk van het temperatuurverschil tussen scherm en de onder/boven liggende luchtlaag en die stelt zich in op de basis van binnen en buitentemperatuur.
Daarentegen is de bijdrage via diffusie, lichtinfiltratie en warmtestraling wel te variëren door het wijzigen van de fysische eigenschappen van het scherm.
Dampdiffusie en lichtinfiltratie worden hier niet verder besproken. Voor een volledige beschrijven verwijzen we naar het wetenschappelijk artikel van Bronchart (in preparation). Dampdiffusie en luchtinfiltratie bepalen de ontvochtiging van de kas, maar hebben een beperktere invloed op de warmtedoorgangscoefficient dan de warmtestraling.
In dit rapport wordt dieper ingegaan op de warmtestraling. Dit is de belangrijkste term die de warmtedoorgang van het scherm bepaald. Het belangrijkste doel is om de overdracht via warmtestraling te minimaliseren.
De binnenkant van een kas (planten, vloer, structuur), het scherm en de ruimte boven het scherm stralen continu warmtestraling naar elkaar uit volgens de wet van Stefan-Boltzmann. Het verschil tussen beide is de warmteoverdracht van binnen naar buiten. Als er materialen zijn die dit verschil/warmteoverdracht door straling minimaliseren, blijft er meer warmte in de kas. Dit vertaalt zich in een hogere isolatie.
De beste isolatie wordt bekomen door warmtestralingsreflectie. Fysisch heb je voor dit proces vrije electronen nodig die vooral voorkomen in metalen. Daardoor komt het dat warmtereflecterende een metaalkleur hebben. Meestal is deze reflectie niet combineerbaar met de transmissie van het zonlicht. Daarom kunnen materialen die warmtestraling reflecteren alleen ’s nachts worden gebruikt (nachtschermen).
Voor dagschermen, die een hoge lichttransmissie moeten hebben en waardoor reflectie dus geen optie is, wordt daarentegen ernaar gestreefd de absorptie van warmtestraling te maximaliseren zodanig dat de rechtstreekse transmissie minimaal is. De absorptie door het
scherm is als het ware een extra weerstand voor de warmte om naar buiten gestraald te worden en is vergelijkbaar met het broeikaseffect waarbij hemelgassen ons beschermen tegen de koude temperaturen buiten de aarde.
Hieruit blijkt dat voor het ontwikkelen van meer isolerende schermconfiguraties, de eerste stap het kennen van zijn warmtestralingseigenschappen is. Daarom bestond de eerst stap in dit project in het opzetten van een geschikte meetmethode voor het meten van de warmtestralingseigenschappen van de schermen (zie hfdst. 3). Met deze meetmethode werden dan nieuwe en bestaande commerciële schermen gekarakteriseerd en gerapporteerd (hfdst. 4). Het laatste hoofdstuk (Hfdst. 5) betreft dan het bepalen van de isolatiewaarde (U, W/m²/K) van schermen als functie van hun warmtestralingseigenschappen. Op basis van deze resultaten werden innovatieve schermen geselecteerd en geïmplementeerd in teeltproeven op het PCH en PSKW. Voor de resultaten van deze teeltproeven, zie Corbala, 2021.
Bent u benieuwd geworden naar de resultaten van dit onderzoek?
OVERIGE NIEUWSBERICHTEN
