GLITCH heeft een methode ontwikkeld die de verschillende warmtestromen in een kas kan karakteriseren. Het verwarmingssysteem, de bijdrage van zonnestraling, schermen, transmissie en conductieverliezen naar buiten, verlichting, transpiratie, uitwisseling naar naburige compartimenten en ventilatieverliezen worden hierbij in kaart gebracht. De methode wordt toegepast om de effectieve thermische isolatie van schermen te karakteriseren en om het verschil in verwarmingskosten tussen LED en HPS lampen te onderscheiden in kleine proefkassen. Via deze methodologie willen we een relatieve inschatting maken voor commerciële kassen.
Bijdrage van warmtestromen inschatten
Sommige warmtestromen zijn alom bekend, zoals de zon en de verwarmingssystemen. Voor andere warmtestromen is het veel moeilijker om de bijdrage in te schatten. Hoeveel warmte gaat er door ventilatie verloren? Wat is de bijdrage van verlichting? Welke invloed hebben schermen precies? Verbetert de isolatie wanneer het lichtscherm en isolatiescherm gelijktijdig gesloten zijn? Om deze vragen te kunnen beantwoorden, moeten de verschillende warmtebronnen en warmteverliezen gekarakteriseerd worden. Binnen GLITCH is hiervoor een methode ontwikkeld. De analyse is gebaseerd op temperatuurs- en debietmetingen in de kas en maakt gebruik van gesofisticeerde optimalisatie en machine learning methodes.
Experiment bij Proefstation voor de Groenteteelt
De methode is ontwikkeld en gevalideerd in een kas bij Proefstation voor de Groenteteelt in Sint-Katelijne-Waver, bestaande uit twee compartimenten. In beide compartimenten stonden komkommerplanten, die telkens belicht werden met 180 µmol/m²/s. Hiervoor was respectievelijk 16.5 kW en 11.65 kW elektrisch vermogen nodig. De aansturing van het klimaat in de compartimenten verliep gelijk, waardoor het temperatuurverschil tussen beide compartimenten klein is. Het verzamelen van de benodigde data heeft gelopen van 1 tot 30 november 2018.
Resultaten
De warmtestromen die door Thomas More in kaart zijn gebracht, zijn de warmte afgegeven door de hoge en lage temperatuur verwarmingssystemen, door de zon, door de verlichting systemen, verliezen naar buiten, naar naburige compartimenten, gangen en corridors, verliezen door ventilatie en warmteabsorptie door transpiratie van de planten. De warmtestromen zijn weergegeven in de figuur.
Ons uiteindelijke doel is om een betrouwbare vergelijking te maken tussen het thermische energieverbruik onder LED en HPS lichten. Zoals in de figuur gezien kan worden, verschillen sommige stromen significant. De uitwisseling met naburige compartimenten bijvoorbeeld is liefst 21% kleiner voor het LED compartiment. De ventilatieverliezen zijn echter weer 25% groter, waar de warmte afgegeven door de verwarming 8% groter is in het LED compartiment. De conductieverliezen naar buiten zijn vergelijkbaar.
De opwarming door zonlicht is 7% groter in het HPS compartiment. Dit is mogelijk te wijten aan de oriëntatie van beide compartimenten. Het HPS compartiment werpt gedurende een deel van de dag namelijk een schaduw over het LED compartiment.
De warmteabsorptie door transpiratie is gebaseerd op veranderingen in absolute luchtvochtigheid. Op het moment van deze proef waren de komkommerplanten slechts enkele weken oud, waardoor de transpiratie nog relatief laag was.
Beide compartimenten zijn uitgerust met lampen die 180 µmol/m²/s licht uitstralen. De voelbare warmte afgegeven door de LED’s en HPS lampen aan de luchtlaag ter hoogte van de klimaatbox is echter heel vergelijkbaar. Dit wordt verklaard in een volgend artikel.
Validatie
Op dit moment is deze methode getest op drie opstellingen, waarvan één hierboven beschreven staat. De tweede betreft een schermproef bij slaplanten en heeft ook plaatsgevonden bij Proefstation voor de Groenteteelt. De derde proef vergelijkt ook HPS en LED, maar deze proef is uitgevoerd bij Botany in Meterik. De resultaten in al deze proeven zijn vergelijkbaar, wat ons vertrouwen geeft in de gebruikte methodes.
Toepassingen
We zullen deze methode gebruiken om de verwarmingskosten te vergelijken in kassen verwarmd met LED en met HPS lampen. Daarnaast wordt deze methode gebruikt om de effectieve thermische isolatie van verschillende schermen te vergelijken. Beide resultaten worden gepubliceerd in een volgend artikel.
In de toekomst hopen we deze methode te kunnen toepassen op commerciële kassen om specifieke energetische vragen te beantwoorden.
Publicatie in Biosystems Engineering
Een artikel over deze methode werd gepubliceerd in Biosystems Engineering 191 (2020). Klik hier om het wetenschappelijke artikel te openen.
Tekst via: Fjo de Ridder (Thomas More)
OVERIGE NIEUWSBERICHTEN
