Не сохранением тепла единым: энергетические завесы для климат-контроля
Greenhouse Canada, январь 2020 года: тепличные завесы теперь не только для сохранения тепла.
Хотя цены на природный газ в Канаде сейчас не очень высоки, канадский климат делает энергетические завесы необходимыми. И то, и другое обеспечивает экономию энергии и предоставляет более равномерные температурные условия для культур при правильном использовании.
По словам Шалина Хослы (Shalin Khosla), специалиста по тепличным овощам из Министерства сельского хозяйства Онтарио, в течение многих лет в Онтарио в каждой стеклянной теплице и во многих теплицах из поликарбоната была установлена как минимум одна энергетическая завеса. В последние пять лет все больше производителей хотели установить не одну, а две завесы в своих стеклянных теплицах.
Он объясняет, что первая, как правило, представляет собой энергетическую завесу, которая обеспечивает экономию тепла примерно на 25–35%, а вторая – энергетическую завесу, которая действует как теневая завеса, что дополнительно экономит энергию на 15–20%. «Обычно это окупается за три-четыре года. Более легкие завесы можно использовать и для затенения культур». Хосла отмечает, что новые завесы более долговечны и более эффективны с точки зрения экономии энергии и пропускания света. Некоторые предлагают дополнительные функции, такие как простота очистки, пропускание влаги и предотвращение образования капель воды.
В Британской Колумбии Лаура Брайс (Laura Bryce), преподаватель Квантленского политехнического университета в Лэнгли и бывший овощевод в BC Village Farms, отмечает, что энергетические завесы являются стандартом в любом новом проекте. Она добавляет, что целесообразно также переоборудовать старые теплицы под установку завес, особенно при работе с более ценными культурами, такими как некоторые срезаемые цветы, овощи и каннабис. Два вида завес применяются в цветоводстве, где требуется как фотопериодический контроль, так и затенение. Она объясняет, что, будучи более чувствительным к солнечным ожогам, чем другие овощные культуры, болгарский перец также часто требует использования двух завес. Пользу приносят теплосберегающие свойства ткани при более низких температурах.
ВВЕРХУ: из-за того, что перец более чувствителен к свету, в начале года в Allegro Acres появилась большая потребность в использовании энергетических завес.
Джин Ингратта (Gene Ingratta), владелец Allegro Acres в Кингсвилле, Онтарио, использовал два комплекта энергетических завес на 12 акрах стеклянных теплиц, которые он построил в 2012 году – для выращивания перца в этом году и для выращивания томатов в течение последних семи лет. Он решил установить две завесы для сохранения тепла, так как цены на природный газ в то время были очень высокими. Работая со Svensson, Ингратта выбрал завесу «Harmony» для повышенного затенения в сочетании с прозрачной «Luxous 1243» в качестве второй завесы (ранее называлась «SLS10»).
Ингратта говорит, что его опыт работы с завесами «всегда был отличным, но каждый год вы узнаете немного больше о контроле влажности, а также открывании и закрывании, чтобы не повредить культуру и теплицу». При переходе с помидоров на перец в стеклянной теплице в январе 2019 года он обнаружил, что завесы в первые два месяца года больше нуждались в диффузии света, поскольку перец более чувствителен к свету, чем помидоры, и растет медленнее.
Поскольку его завесы SLS10 начинают проявлять признаки износа, а накопление грязи и возраст начинают препятствовать светопропусканию, Ингратта планирует в ближайшем будущем заменить их на комплект Luxous 1147 FR. Он говорит, что эти завесы демонстрируют хорошее светопропускание, а также улучшенную влагопроницаемость. Они также обеспечивают экономию энергии на 47 процентов по сравнению с отсутствием установленных завес, как объясняет Ингратта. Благодаря различным способам использования, эта модель предлагает ему наибольшую гибкость для погодных условий в Кингсвилле. В более холодные дни завесы можно оставить раздвинутыми, но при этом они могут пропускать свет без потери тепла. В довольно теплый весенний день завесы могут обеспечить легкое затенение без побелки. Кроме того, завесы обеспечивают более равномерный контроль влажности в теплице.
ВВЕРХУ: на снимке с Гэри Джонсом (Gary Jones) (справа) из КПУ Лаура Брайс (слева) отмечает, что энергетические завесы являются стандартом для новых проектов в Британской Колумбии.
ИССЛЕДОВАНИЯ В НИДЕРЛАНДАХ
Экономия энергии, предлагаемая любым набором завес, определяется рядом свойств. По словам Эстебана Баезы (Esteban Baeza), исследователя из Greenhouse Technology Group в Wageningen University & Research (WUR) в Нидерландах, эти свойства включают передачу и поглощение теплового излучения, а также аэродинамические свойства (в основном воздухопроницаемость), которые влияют как на количество тепла, теряемого в результате конвекции через завесу, и количество влаги, которое можно переносить конвекцией, диффузией и прямым переносом.
Баеза и его коллеги разработали стандартизированные протоколы для измерения этих физических свойств, а также для оценки их потенциала для экономии энергии. Они использовали образцы из энергосберегающих завес, полученные от разных компаний, и обнаружили очень разные значения измеренных свойств, что говорило о разных потенциальных значениях для экономии энергии. Завесы с низкой излучательной способностью обеспечили наибольшую экономию энергии. Баеза добавляет, что «завесы с самым высоким энергосбережением – это также завесы с более низким переносом влаги, что приводит к повышению влажности ниже завесы до (вероятно) слишком высоких значений. В таких ситуациях производители овощей открывают завесы, чтобы улучшить перенос влаги в верхний отсек над завесой, или используют другие типы систем осушения».
Однако важно отметить, что конденсация на завесах, которая может происходить зимой, когда используется только одна энергетическая завеса, может изменить физические свойства завесы, но он и его коллеги не уверены, насколько. «Именно поэтому мы сейчас адаптируем протоколы измерений… и, если необходимо, будем вносить исправления в имитационные модели, чтобы более точно имитировать характеристики завес между полностью сухими и полностью влажными этапами», – говорит Баеза.
На данный момент, по его словам, не существует установленной нормы, которой должны следовать компании для предоставления объективных значений соответствующих физических свойств завес, чтобы клиенты могли соотносить модели завес со стандартизованными измерениями их физических свойств.
ПЕРЕДОВОЙ ОПЫТ
Как и в случае с большинством инструментов, правильное использование энергетических завес придет со временем и опытом, но у Хослы есть несколько советов. «Убедитесь, что вы не открываете их слишком быстро, иначе у ваших культур будет холодовый удар», – говорит он. «Не откладывайте их открытие утром, иначе вы не получите пользу от утреннего солнечного света, но в то же время их следует закрывать днем, если солнечного света [недостаточно], чтобы снизить расходы на отопление».
Брайс отмечает, что исследования, проведенные в Нидерландах, показали, что влажность внутри можно эффективней регулировать, открывая боковые вентиляционные отверстия с подветренной стороны и со стороны ветра, не закрывая завесу. Выравнивание подветренной и ветровой вентиляции увеличивает циркуляцию воздуха для удаления избыточной влаги, не нарушая горизонтальное распределение температуры под завесой. «Это позволяет новым, более проницаемым тканям для завес выполнять часть работы по уменьшению влажности и [не] уменьшать потенциал для экономии энергии», – объясняет она. «Я также считаю, что контроль температуры над завесой очень важен для поддержания стабильной температуры, особенно во время активной работы оборудования для открывания и закрывания».
Роб Ханифин (Rob Hanifin), консультант Svensson по климату в теплицах, говорит, что все больше и больше производителей овощей в Канаде обращают внимание на прозрачные энергетические завесы для климат-контроля. «По мере того, как производители овощей получают больше опыта использования завес, они также учатся использовать их в качестве инструмента для более эффективного климат-контроля, помимо того, что рассматривают их лишь как тепловые завесы», – отмечает он.
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Ханифин считает, что завесы будут и впредь разрабатываться для большей прозрачности, а способы выращивания продолжат совершенствоваться благодаря использованию завес по-новому, а также за счет использования нескольких завес для максимальной экономии энергии и повышения эффективности климат-контроля.
В настоящее время Баеза и его коллеги проводят различные исследования с использованием новых материалов, предоставленных компаниями, но все это конфиденциально. Однако он может сообщить о другом проекте, в котором он и его команда смогли идентифицировать новый материал, который сочетает в себе низкую передачу инфракрасного излучения (FIR, также известное как тепловое излучение) и высокую передачу видимого света с чрезвычайно низкой проницаемостью для воздуха, но высокой проницаемостью для водяного пара. «Это позволило бы добиться довольно значительной экономии энергии, возможности использовать эти завесы в дневное время в пасмурные дни и лучше контролировать влажность под ними, возможно, избавляя от необходимости открывать завесы или использовать другие способы осушения», – говорит он. «Эти материалы все еще должны быть испытаны в полевых условиях, но результаты моделирования многообещающие».
