КОНТРОЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ CO2

Идеальная концентрация CO2, к которой нужно стремиться в теплице, зависит в большой степени от пригодности CO2 и климата внутри и снаружи теплицы. Правильное регулирование CO2 возможно только, если измерение и управление отделениями находятся на индивидуальном основании. Многие предприятия в настоящее время не используют этот метод. В этом случае все отделения управляются на основе взвешенной величины единственного отделения или средней величины для всех отделений. Это может привести к высоким или низким концентрациям CO2 в единственном или нескольких отделениях.

В большинстве предприятий измеритель CO2 связан с климатическим компьютером. Иногда измеритель CO2 используется для прямого контроля, хотя доступные варианты ограничены. В зависимости от взвешенной величины и величин максимума набора, эти измерители/контроллеры могут включить или выключить дозирование CO2. Хороший климатический компьютер – лучший метод управления. Влияние различных факторов, таких как теплотребование, положение вентиля, скорость ветра, излучение и т.д., на контроле CO2 может быть установлено в компьютере. Варианты установки и названия могут отличаться в зависимости от изготовителя.

Глобальный обзор CO2 установок в климатическом компьютере

CO2 пригодность

Когда теплица нагрета, свободный дымоходный газ CO2 становится доступным. Доза может быть приспособлена к тому, что считается полезным для урожая. Эта максимальная концентрация CO2 введена в высокое урегулирование CO2. С пасмурной погодой зимой нет смысла дозировать больше, чем 600 ppm. С низкой интенсивностью света фотосинтез едва увеличивается выше этой концентрации, тогда как риск загрязнения воздуха действительно увеличивается. Если погода солнечна в течение зимы, концентрация может увеличиваться к 800 - 1000 ppm, используя установку 'диапазона излучения'. Летом концентрация высокого CO2 может быть установлена на 1000 ppm.

Ограниченный CO2 доступен в течение лета и тогда очень важен эффективный контроль. Теплотребование понижается, по мере того как увеличивается излучение. Вентили также открываются далее так, что увеличивается потеря вентиляции. Требование CO2 высокое во время высокого излучения. Теперь необходимо оценить, сколько CO2 должно дозироваться. Концентрация, при которой начинается дозирование CO2, даже если нет теплотребования, может быть введена в низкую установку CO2. В зависимости от положения вентиля и/или скорости ветра (диапазон вентиля и установки влияния ветра) требуемая концентрация уменьшена к минимальной концентрации CO2. Это минимальная концентрация, которая должна использоваться, обеспечивая теплом, произведенным в течение этого процесса, может быть выпущена. Если необходимо, дозирование CO2 может быть выключено выше определенного предела вентиля. Чтобы разрешить дозирование, горелка на CH системе установлена на минимальное положение, и температура котла (первоначально) поднимается. Как только максимальная температура котла была достигнута, тепло посылается тепло буферу или, если он не доступен, – теплице. При выпуске к теплице (устранение тепла), возможно установить максимально приемлемое повышение температуры воды и/или температуры теплицы, при который дозирование CO2 останавливается. Предельная величина изменяется для каждого урожая, так как некоторые культуры чувствительны к высоким температурам теплицы.

Оценка поглощения и потери CO2

Фотосинтез выше с большим количеством излучения. В этом случае дозирование CO2 будет иметь больше эффекта. Установка ‘диапазона излучения‘ принимает это во внимание. Это указывает диапазон излучения в пределах, при которых требуемые концентрации CO2 повышаются. И вентиляция, и потеря CO2 увеличиваются по мере того, как увеличивается излучение. Степень потери зависит от различия концентрации между воздухом внутри и снаружи теплицы, открытия вентиля и скорости ветра. Удвоение различия внутренней и внешней концентрации приводит к потере вентиляции в два раза. Удвоение положения вентиля приводит к почти двойной вентиляции.

Используя установки 'диапазона вентиля' и 'влияния ветра ', CO2 концентрация может быть уменьшена к минимальной концентрации CO2, чтобы ограничивать потерю вентиляции. Конечное требование концентрации CO2 было определено положительным влиянием излучения и отрицательным влиянием вентиляции. Стоимость CO2 и ожидаемого урожая продукта – самые важные факторы при определении установок для этих влияний.

Глобальный обзор установленных вариантов CO2 на климатическом компьютере. Названия могут быть отличны для различных продуктов:

Высокий CO2. Требуемая максимальная концентрация CO2 с теплотребованием (свободный дымоходный газ CO2)

Низкий CO2. Требуемая концентрация CO2 при отсутствии теплотребования и с закрытыми вентилями. Эта величина уменьшается до минимального CO2.

Минимальный CO2: Требуемая концентрация CO2 применима выше определенного положения вентиля.

Увеличение температуры воды/температуры воздуха:

Максимальное увеличение температуры воздуха или воды с тепло исключением ради дозирования CO2

Уровень излучения, выше которого CO2 может дозироваться (с уровнем излучения в избытке 15 W/м² вне теплицы CO2 поглощается урожаем).

Для того чтобы дозировать дымоходный газ CO2, когда нет теплотребования, сначала нужно поднять температуру котла. Когда максимальная температура котла была достигнута, нужно выпустить тепло. Тепло может или быть устранено или использоваться, чтобы заполнить тепло буфер. Тепло может быть устранено путем подъема температуры воды в теплице и выпуска дополнительного тепла или использования аварийного холодильника. Однако устранение тепла – не благоприятный выбор. Заполнение тепло буфера – лучшее решение с экологической, садоводческой и экономической точки зрения. Солнечная погода требует положения горелки 25 – 30 м³/га/час, чтобы добавить поглощение урожая и поддержать внешнюю величину в теплице. Это соответствует температуре воды 30°C и температуре воздуха 25°C. Более высокая концентрация требует значительно большего количества газа. В дополнение к количеству, поглощенному урожаем потеря вентиляции CO2 также должна быть компенсирована. Чтобы достигать плотности 400 ppm летом с широко открытыми вентилями, требуется 150-килограммовый дымоходный газ на га в час или положение горелки 80 м³ газ/га/ч. Чтобы достичь плотности 450 ppm, необходимо положения горелки приблизительно 125 м³/га/ч. Чтобы выпускать проистекающее тепло без буфера с температурой воздуха 25°C, соответственно должна поддерживаться минимальная температура воды 50 или 65°C. Однако температуры горячей воды в теплице могут вести к нежелательным побочным эффектам в урожае. В том случае концентрации CO2 400 или 450 ppm требуют теплобуфера или чистого CO2. Главное преимущество чистого CO2 состоит в том, что не выпускается тепло. Однако важно правильно установить требуемую концентрацию теплицы по причинам стоимости. Избыточное дозирование CO2 может быть очень дорогим. Погрешность CO2 измерителей представляет проблему в этом отношении. Поэтому лучше дозировать на основе потока, а не измеренной концентрации.

Теплобуфера используются, чтобы отделить использование тепла и CO2. Без буфера горелка выключается, когда котел достиг своей максимальной температуры и производство CO2 останавливается. Когда тепло сохранено в буфере, горелка дольше остается включенной. Когда буфер используется, дополнительный CO2 обеспечен в течение дня, который был бы иначе потерян в течение ночи, если теплица нагрета. То как заполнен буфер, имеет прямые влияние на пригодности CO2 в течение дня. Соответствующая стратегия заполнения буфера необходима для того, чтобы сделать самое эффективное использование дозирования CO2. Специальные компьютерные программы для управления заполнения буфера теперь доступны, но улучшенное использование буферов возможно даже без этих программ.

Самая простая стратегия распределяет CO2 равномерно в течение дня. Это часто управляется путем установки предела на температуре буфера, которая увеличивается в течение дня на основе прямой линии. Углекислый газ дозируется пока есть требование CO2, и буферная температура – ниже предела. Это означает, что равное количество CO2 доступно в течение дня. Однако с этой стратегией дополнительный CO2 не используется к максимальному эффекту. Это потому что то же количество CO2 доступно в любое время в течение дня, тогда как дополнительное требование CO2 изменяется в течение дня.

Секция 2.2 описывает то, как эффект CO2 изменяется в течение дня. Утром и вечер дополнительный CO2 имеет меньше эффекта, чем в полдень и в послеобеденное время. Желательно дозировать CO2, и поэтому нагревать котел, главным образом в течение самых эффективных часов дня. Это означает, что должен быть отрегулирован метод заполнения буфера. Часто тепло все еще можно посылать теплице рано утром. Лучше держать трубы горячими в течение начальных часов после восхода солнца, чтобы избежать конденсации на культурах. Начните заполнять буфер как можно позже. В 11.00 буфер должен быть заполнен не больше, чем на целую четверть, желательно меньше.

В полдень концентрация CO2 в теплице не должна понизиться ниже внешней величины. Чтобы достичь этого, по крайней мере, другая половина буфера может быть заполнена в течение этого периода. После этого периода буфер будет полным, по крайней мере, на три четверти.

Вентиляция часто наиболее активна в конце дня, когда теплица нагрелась из-за излучения. Часто требуется больше CO2, чем утром с сопоставимым излучением, чтобы поддержать уровень концентрации CO2. Остальная часть буфера может теперь быть заполнена. Позже вечером количество излучения значительно понижается. Растения не могут использовать CO2 до той же степени, и дозирование менее важно. Буфер должен быть освобожден в течение ночи. Если буфер также должен использоваться, чтобы управлять H/P без очистки дымоходного газа, та же стратегия может быть применена к части буфера, который используется для котла.

Следующий шаг должен объединить факторы, связанные с урожаем и внешним климатом при определении требуемой CO2 концентрации в любое время в течение дня. Когда внешние условия изменяются, немедленно срабатывают регуляторы в теплице. Индивидуальные компьютерные программы доступны для этой цели. Например, Карбонат использует реакции культуры и внешние условия для управления климатом теплицы. Местный погодный прогноз используется, чтобы определить идеал распределение CO2 в течение дня. Этот местный прогноз погоды был разработан специально для тепличного садоводства. Прогноз фокусируется на точном местоположении садоводческого дела и восстанавливается автоматически через модем в начале дня. Погодные данные используются, чтобы вычислить климат теплицы и затем подготовить теплобаланс теплицы на полный день. Теплобаланс обеспечивает ожидаемый прогресс вентиляции в течение дня. В течение дня оптимальная плановая величина CO2 для условий, применимых в то время, непрерывно определяется, и любая нехватка CO2 принята во внимание. Это позволяет сделать исправление для любых ошибок в прогнозе погоды. Оптимальная плановая величина CO2 не используется непосредственно контролем, но преобразована в требуемое увеличение в буферной температуре. Положение горелки отрегулировано, чтобы увеличиться в буферной температуре и, в результате, теплице посылается правильное количество CO2, чтобы достигнуть оптимальной величины CO2. Только требуемая буферная температура на конец дня должна быть установлена, контроль гарантирует то, что она достигнута. Графы показывают, как используется CO2, всегда проясняя, почему компьютер принял определенное решение.

6. 
   CO2 ОПТИМИЗАЦИЯ
   

Влияние CO2 на рост чрезвычайно важно. Оптимальная доза может быть рассчитана на основе моделей фотосинтеза. Чтобы использовать их, существенны правильные климатические и Урожайные данные. Фотосинтез, и, следовательно, поглощение CO2, могут быть рассчитаны достаточно точно, используя излучение, температуру воздуха, концентрацию CO2 и индекс листа культуры. Оптимальная концентрация CO2 определена ее стоимостью и прибылью. Стоимость составлена из цены CO2, количества, необходимого для поддержания требуемой концентрации и дополнительного сбора урожая и сортировки действий. Урожай зависит от фактического избыточного производства и аукционной цены.

Каждый день и каждый час в день является различными. Климат внутри и снаружи теплицы постоянно изменяется с подобным эффектом на стоимость и прибыль. Когда солнечно, более высокая концентрация CO2 имеет главное воздействие на фотосинтез, но одинаково CO2 потеря высока из-за высокой вентиляции. Эффект повышения концентрации и на фотосинтезе и на

потере вентиляции является маленьким в пасмурный день в июне. Итак, какая же оптимальная концентрация? Использование модели оптимизации обязательно, чтобы гарантировать, что оно может быть правильно рассчитано. Эта секция кратко объясняет основные концепции, которые являются важными для оптимизации, и для чего используется модель оптимизации. Она также показывает некоторые результаты.

Эффективность дозирования – отношение между поглощением CO2 и дозированием CO2. Эффективность дозирования зависит от поглощения CO2 и потери вентиляции. Поглощение CO2 главным образом зависит от количества листа и излучения, как описано в главе 2. Потеря вентиляции главным образом определена различием в концентрации между внутренней и внешней частью и нормой вентиляции, также определенной излучением (см. секцию 4.3).

Эффективность понижается, если используется более высокая концентрация. Фактически потеря CO2, вызванная вентиляцией, увеличивается в соответствии с различием концентрации между внутренней и внешней частью, тогда как поглощение CO2 урожаем не увеличивается в соответствии с увеличением концентрации.

Различия между культурами

Цифры в таблице 14 и цифра 13 могут быть применены к различным культурам, поскольку здоровый лист имеет то же поглощение CO2 на единицу области поверхности листа в огурцах, помидорах или перцах. Могут быть различия в поглощении CO2 между культурами, так как некоторые культуры имеют больше листьев, чем другие. Если область поверхности листа больше, чем 3 м² листа на м² почвы (индекс листа = 3), CO2 поглощение едва увеличится вообще. С индексом листа ниже 2 CO2 поглощение понижается весьма драматично. Это имеет двойной отрицательный эффект на эффективность CO2. Меньше CO2 поглощено растениями и есть меньше испарения из-за маленькой области поверхности листа. В теплице происходит меньше охлаждения из-за испарения и, в результате, вентили открываются шире и больше CO2 выходит из теплицы.

В помидорах поверхность листа – часто вокруг критической величины 2 летом. Растение зрелого огурца имеет поверхность листа 3. И баклажаны, и перцы имеют индекс листа, который изменяется между 3.5 и 6 летом. В перцах в особенности область поверхности листа может быть очень обширна.

Климат-контроль представляет другое главное различие между культурами. Баклажаны, например, выдержат намного высшие температуры в течение дня, чем большинство других растений. Это означает, что меньше CO2 потеряно через вентиляцию. С прохладными культивированными культурами, типа courgettes и фризиас, больше CO2 потеряно из-за увеличенной вентиляции, и часто меньше дымоходного газа CO2 доступно, так или иначе.

Чтобы узнать урожай увеличения в поглощении CO2, оно должно быть конвертировано в данные производства. Это сделано следующим образом:

Растение производит приблизительно 1/2 грамм сухого материала на грамм поглощенного CO2. В огурцах, помидорах и баклажанах 70 % этого сухого материала посылаются плодам. В перцах это немного меньше, приблизительно 65 %. Большие различия производства между культурами главным образом вызваны сухим содержанием материала плодов. Огурец содержит от 3 до 3.5 % сухого материала, помидор – от 5.5 до 6 %, баклажан – 7 до 7.5 % и красный перец – 8.5 %. Когда это конвертировано, один грамм поглощенного CO2 производит 11 грамм огурца, 6 грамм помидора, 5 грамм темно-лиловый или 4 грамма красного перца. Эта норма производства должна быть умножена на цену, которую производитель надеется получить за продукт. То же самое вычисление может быть применено к декоративным культурам, таких как роза. В зависимости от системы культивирования 70%-ый сухой материал используется для цветущих стеблей в розах. Собранный стебель содержит 25% сухого материала. Это означает, что один грамм поглощенного CO2 подает от 1.4 до 1.6 г к стеблям. Избыточная цена для более длинных и/или более толстых стеблей должна покрыть стоимость CO2.

Цифра 13. Оптимизация CO2 на пасмурный и солнечный день в июне

Компьютер использует различные модели, чтобы постоянно балансировать затраты и прибыль. Используя излучение и размер культуры, компьютер оценивает текущий фотосинтез на основе модели фотосинтеза. Потом это используется, чтобы вычислить производство. Модель теплицы также используется, чтобы вычислить вентиляцию или затраты на дозирование. Концентрация CO2, чтобы дать максимальную прибыль, может быть определена, балансируя эти модели друг против друга. Цифра 13 показывает пример контроля оптимизации в солнечный и облачный день. Это базируется при дозировании с чистым CO2. К примеру, оптимальная матрица концентрации линий фактически та же самая в оба дня, но есть различие в потреблении CO2. Программа оптимизации может использоваться фактически разу. Чтобы использовать ее для практического применения, важно определить правильную потерю вентиляции, поскольку недооценка или переоценка привели бы к вычислению чрезмерно высоких или низких концентраций. Более точная формула для того, чтобы вычислять вентиляцию с широкими открытыми вентилями была разработана в 1998.

Таблица 14 показывает вычисления за два дня в июне, солнечный день и пасмурный день. Ночи все еще весьма холодны, так что буфер заполняется в течение дня и нагревание продвигается кратко утром. Теплобуфер 100 м³ на га имеет достаточную вместимость хранения для дозирования приблизительно 125 г на м² в течение дня. Модель использовалась, чтобы вычислить, что, вместе с CO2, выпущенным в течение нагревания в солнечный день, может быть достигнута концентрация между 400 и 450 ppm (доза 128-198 г на м²). Концентрация CO2 теперь дозаправляется, используя чистый CO2, дозированный от 450 до 500 ppm. В солнечный день это обеспечивает 5 г дополнительного CO2 на м², но 66 г больше потеряны через вентили. Требуемое количество CO2 повышается от 198 до 269 г, что является 71 г дополнительного чистого CO2. Эффективность понижается от 33 % при 450 ppm к 26 % при 500 ppm. Дополнительные 5 г CO2 приводят к 20 г красного перца, например. Доза может быть прибыльной, если 20 г перца дают больше, чем 71 г стоимости CO2, то есть цена кг перца должна быть больше, чем 3.5 раз цены кг CO2.

Таблица 14. Поглощение и потеря CO2 с различными концентрациями в солнечный и пасмурный день в июне. Цифры были рассчитаны на основе научной модели.

В пасмурный день результаты являются различными. В этом случае увеличение с 450 до 500 ppm стоит дополнительно 32 г и дает только 1 г на м² дополнительного CO2 поглощения. Нет достаточного света, чтобы производить больше. Соответственно требуются 86 или 118 г CO2. Урожай понижается от 24 до 19 %. Урожай ниже в течение пасмурной погоды, но требуется меньше CO2. Если конвертировано, производится 4 г дополнительного перца. В этом случае перцы должны дать к 8 разам стоимости CO2. Однако это вычисление – для чистого CO2. В пасмурный день очень вероятно, что достаточный (свободный) CO2 выпущен в течение нагревания, в каком случае это вычисление не применяется. Можно сделать вывод, что главный фокус должен быть в солнечные дни. Это – то, где могут быть достигнуты существенные увеличения производства. В течение высокого дня с большим излучением даже со значительной вентиляцией высокие дозы могут быть оправданы, обеспечивая здоровые культуры.
5. АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ

Эта глава описывает деловую экономику дозирования CO2. Огурцы и помидоры используются как показательные культуры с целью иллюстрации. Невозможно включить вычисления для каждого сорта культуры в этой брошюре, но эта глава все же полезна для других видов культур. Фактически методы вычисления относятся ко всем тепличным культурам. Только специфические характеристики культуры, такие как требуемое количество газа для нагревания и цены на продукцию, являются отличными для каждого урожая. Используйте эту главу, чтобы оценить, каковы ваши требования урожая, или индивидуально, вместе с вашей областной экскурсионной группой или вместе с вашим инструктором.

Секция 5.1 сравнивает использование теплобуфера с другими методами поставки CO2, секция 5.2 вычисляет размер теплобуфера, и секция 5.3 вычисляет уровни, до которых дополнительное дозирование является прибыльным.

Секция 5.1 сравнивает использование чистого CO2 с другими методами поставки CO2 и секция 5.3 вычисляет уровни, до которых дополнительное дозирование является прибыльным.

Секция 5.1 сравнивает дымоходный газ CO2 с другими типами поставки CO2, секция 5.3 вычисляет уровни, до которых дополнительное дозирование является прибыльным. Вышеупомянутое также охватывает эффект повышения цены на газ.

Секция 5.4 охватывает конкурентоспособный аспект между H/P и поставкой CO2, если дымоходные газы мощности тепла не очищены. Секция 5.5 тогда описывает финансовые варианты для очистки дымоходного газа при использовании мощности тепла.

Секция 5.6 фокусируется на финансовых вариантах, связанных с хранением дымоходного газа CO2.

Секция 5.7 имеет дело с финансовыми аспектами CO2, когда используются средства обслуживания центрального отопления.

1 Dfl. = 100 ct = € 0,45

5.1 ТЕПЛОБУФЕР НАМНОГО ЛУЧШЕ, ЧЕМ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ДОЗИРОВАНИЕ

Глава 2 описывает, как увеличение содержания CO2 в теплице ведет к увеличению производства и, особенно в цветочных культурах, к качественным улучшениям. Лучший способ осуществлять увеличение содержания CO2 с деловой экономической точки зрения объясняется на основе двух образцовых культур. Ситуации основаны на использовании теплобуфера в противоположность дополнительному дозированию с чистым CO2 или дозированию с CO2 от котла. Размер буфера и содержание CO2, до которого может использоваться дополнительное дозирование, описан в следующих двух секциях.

Примеры основаны на культурах томата и огурца. Начальная ситуация – культура, где CO2 дозируется только, когда включено отопление. Эти предприятия потребляют соответственно 52 и 59 м³ природного газа на м². Из дымоходных газов, выпущенных в течение этого процесса, соответственно 29 и 31 кг CO2 на м² используется для дозирования. Это производит 43 кг помидоров и 60 кг огурцов с доходом Dfl. 55.00 и Dfl. 63.50 на м² (1995 ценовые уровни). Вычисления для трех ситуаций показаны:

В первой ситуации дополнительный CO2 дозируется в этом деле, когда содержание CO2 ниже 400 ppm. Это рассчитано для дымоходного газа CO2 и чистого CO2. Во второй ситуации, используется теплобуфер 100 м³ на га. Теплобуфер заполняется в течение весны, и только тепло, необходимое для того, чтобы содержать теплицу теплой, берется от буфера каждую ночь. Буфер снова наполнен на следующий день.

В третьей ситуации дополнительный CO2 дозируется, когда содержание CO2 ниже 400 ppm, но нет требования тепла, и буфер полон.