Måling af mikroklima i gartnerier forår 2012

Transkript

1 Måling af mikroklima i gartnerier forår 2012 (under væksthuskoncept 2017 konsortiet og projektet it-grows, mikroklima/sensornetværk delprojekter) Ved mikroklima forstås det klima, der kan måles på eller tæt ved planten, og som er det klima, som bedst beskriver plantens klimamæssige vækstbetingelser (lys, temperatur, CO2 og RH). Da planternes blade er påvirket både af direkte stråling fra solen, udstråling og fordampningsafkøling, kan temperaturen og den relative fugtighed helt tæt ved bladet, afvige ganske meget fra en lufttemperaturmåling få cm fra planten, hvorfor også en IR bladtemperatur sensor er vigtig. Imidlertid er de sensorer, som måler de pågældende ting i traditionelle væksthuse placeret midt i huset og som oftest 1-2 meter fra planterne. Der kan være en del forskel i husets (makro) klima og mikroklimaet. Måling af mikroklima kan bruges til at styre klimaet efter, ved at sensorenes signaler anvendes af klimacomputeren (hvilket endnu ikke er så almindeligt) eller til at kontrollere og vise mikroklimaet uden direkte at styre efter det. Det er også muligt at følge mikroklimaet uden egentlig at måle det, såfremt man har tilstrækkeligt gode beregningsprogrammer til dette. Endelig kan der være tale om, i en forsøgsperiode at søge at påvise nogle sammenhænge, ved at beskrive mikroklimaet under forskellige betingelser, dels for at kontrollere og give grundlag for forbedring af en mikroklima beregningsformel, dels for at finde ud af, hvor meget mikroklimaet egentlig afviger fra makroklimaet for netop mine kulturer og væksthuse, for at se om man bør ofre det mere opmærksomhed. Det er det sidste der var meningen med aktiviteten i nærværende projekter, ved hjælp af trådløse sensornetværk. Disse er imidlertid ikke blevet udviklet til praktisk brug endnu, hvorfor vi har gennemført nogle forsøg med traditionelt trådet udstyr, for at tilvejebringe målingesresultater for mikroklima i væksthusgartnerier. Der er i forsøgene i foråret 2012 sat fokus på mikroklima temperaturmålinger og deres sammenhæng til makroklimaet, men der er i den forbindelse også målt lys, relativ fugtighed og energiforbrug for væksthuset, men disse ting indgår ikke i analysen. Dog er der i tilknytning til et andet delprojekt om gardiner i vækksthuskonsortiet anvendt energiforbruget i forhold til gardinbrug, i et væksthus i et gartneri, og mikroklimaresultaterne (bladtemperatur forskelle) i denne rapport, ved brug af forskellige gardintyper (Harmony og XLS16) i to væksthuse i et andet gartneri. Både indledningsvis og undervejs har der været brugt en del tid på kalibrering og kontrol af nøjagtigheden af de enkelte sensorer, således at udgangspunktet for målingerne ikke havde konstante fejl. Disse målinger viste at en ene af to nyanskaffede IR bladtemperatursensorer målte korrekt inden for en lille tolerence, mens den anden målte 1,68 grad C for lavere, ved parallel måling på samme objekt, hvilket data så efterfølgende er korrigeret for.

2 Der er foretaget målinger i følgende steder / perioder: 1. Gartneriet Toftly, Stige, 2 væksthuse, april 2012 Lufttemperatur og mikroklima temperatur, gardiner har kun været brugt i nattetimer. Vækstlys?? Muligt udbytte: Identificere mikro/makro temperaturforskel ved lavere / højere indstråling, og forskelle ved varmestråling ved tændt / slukket vækstlys 2. Gartneret Ove Lundager, 2 væksthuse, 24/4-26/ Lufttemperatur og mikroklima temperatur, med og uden SHS Shade term gardiner. Ingen vækstlys. Muligt udbytte: Mikro/ makro temperatur forskelle uden og med gardin, i dag- og nattimer. 3. Gartneret Ove Lundager, 1 væksthus, 5/5 9/ Lufttemperatur, mikroklima temperatur og IR bladtemperatur. Alm gardinbrug. Ingen vækstlys. Muligt udbytte: Mikro/ makro/ IR blad temperatur forskelle uden og med gardin, i dagtimer. 4. Gartneriet Toftly, Stige, 2 væksthuse, 25/5 8/ Lufttemperatur, mikroklima temperatur og IR bladtemperatur. Skygning med Harmony og XLS16 gardiner, ingen Vækstlys. Muligt udbytte: Mikro/ makro/ IR blad temperatur forskelle uden og med gardin, og forskelle i dette mellem de to forskellinge gardintyper, i dagtimer.

3 1._Gartneriet Toftly, Stige, 2 væksthuse, april 2012 Hus 1, 3. april 2012: Hus 2, 3. april 2012:

4 Forsøgsopstilling. Som det fremgår af billederne er sensorerne er spændt op i forskellig højde: PAR lysmålere i toppen, Brun temperaturlogger ca 20 cm over bordet, en hvid dugpunktsmåler (kun hus 1), en gul logger af temp og RH i pottehøjde (kun hus 1), en knap logger stukket ind under bladene (kun hus 2), ses ikke, og logning af temp og RH helt inde ved planten, sensor er stukket ind under bladene og kan kun anes på på billederne, men de kan ses på billederne ved det senere forsøg (4) på Toftly. I begge huse er målt ved plante tæt på trempel. Logningen foregår dels i de seperate loggere (brun, gul og knap), dels på en loggerenhed placeret under bordet. Eksempler på målte makro og mikro lufttemperatur målinger: 5. april 2012 i hus 1 en solskinsdag. Lufftemperaturen ved planten er lavere end den lufttemperatur, der måles i klimacomputerens aspirerede boks (lyseblå), om natten og om formiddagen. Bemærk at de løse loggere, bliver ramt af solen fra ca kl 13, og viser derfor ikke den rette lufttemperatur om eftermiddagen. Der er vækstlys på fra midnat og til solopgang: H1 Gul T: Løs, gul Temp/RH logger i pottehøjde. H1 862 TMP: Løs brun Temp/RH logger i ca 20 cm højde. H1 L505 Temp: Temp/RH sensor stukket ind under bladene, og tilsuttet loggerenhed H1 T PC (lyseblå): Sensor i klimacomputerens aspirerede boks ca. én meter over bordet i midten af huset. H1 Lu lux Lys målt på klimacomputerens vejrstation. H1 G2 Gardin status (100 = 100% på)

5 6. april 2012 i Hus 1 en gråvejrsdag. Bemærk at lufftemperaturen ved planten er lavere end den lufttemperatur, der måles i klimacomputerens aspirerede boks (lyseblå), men forskellen er meget mindre i dagtimerne end om natten, hvilket må skyldes forskelle i ind- og udstråling samt fordampningsafkøling. Resultater: hus 1 hus 2 Gennemsnit H1 L505 Temp - H1 T PC H2 L50 Temp - H2 T PC H2 L50 Temp - H2 T PC dag nat dag nat dag nat -2,1-3,8-1,6-2,2-1,9-3,0 Hus 2 er forsynet med 2 gardiner, hvoraf det ene er et LS Harmony diffuserende gardin. De er begge trukket for om natten, mens der har ikke været skygget nævneværdigt i dagtimerne. Lufttemperaturen ved planten, målt med sensor inde mellem bladene er i hus 2 målt til kun 2,2 C under lufttemperaturen fra sensoren i den aspirerede boks ca. en meter over bordet, mens der i hus 1, med kun ét gardin (XLS) er målt en temperatur på 3,8 C under. Gennemsnitsværdierne for dagtimerne er lidt mere usikre, da de kan være påvirket af at sensoren er ramt af direkte sollys.

6 2._ Gartneret Ove Lundager, 2 væksthuse, 24/4-26/ Eksempler på måleresultater (25. Maj 2012): Gennemsnit af 1 H3 Gennemsnit af 1 H4 Gennemsnit af H3 Tm Gennemsnit af H4 Tm = Lufttemperatur (Makro-T) målt med sensor i klimacomputerens aspirede boks. Tm = mikro temperatur, lufttemperatur ved planten, målt med lufttemperatursensor. 56 = Indstråling vejrstation w/m2, gælder for begge huse. PARm = indstråling micromol ved planten, målt med PAR lys sensor 3501 = Gardin, 100 = 100% on. SHS Shade therm Gennemsnit af H4 PARm Gennemsnit af 56 H4 Gennemsnit af 3501 H Gardinet har manuelt været stoppet i hus 4 natten mellem den 24. og 25. maj for at kunne følge energiforbruget uden gardin, så selv om lysegrøn graf viser at gardinet var på, har det været fratrukket (venstre side af billedet).

7 Forsøgsopstilling: Sensorerne er spændt op i forskellig højde: PAR lysmålere i toppen, Brun temperaturlogger ca 20 cm over bordet, en hvid dugpunktsmåler (kun hus 1), en gul logger af temp og RH i pottehøjde (kun hus 1) og logning af temp og RH tæt ved planten. Logningen foregår dels i de seperate loggere, dels på en loggerenhed placeret under bordet. Resultater: De to forsøg hos Ove lundager har været plaget dels af en strømafbrydelse, dels af nedbrud af logning på klimapc i perioden 27/ / , og desuden har energimåleren kun logget målinger i den ene hus (hus 4) i hele perioden. Derfor er der kun resultater at arbejde med i kortere perioder end tiltænkt. Middelværdier i perioden: Temperatur, luft klima PC, aspireret boks (Makro T) 17,9 C Temperatur ved planten (Mikro) Tm 16,4 C (-1,5 C) Temperatur, ude 10,2 C Temperatur sætpunkt 13 C Indstråling ude, middel af dagtimer 108,5 watt Indstråling inde, middel af dagtimer 121,9 micromol/m2-sek (~61 watt, 56%) Middelværdier i nattetimer uden gardin (24-25/5) og med gardin (25-26/6) nat nat T PC luft 13,1 14,0 Tm mikro 11,9 13,2 forskel -1,2-0,8 Udstrålingen nat uden gardiner har betydet en 0,9 C lavere luft temperatur i huset (= sætpunktet) i forhold til dagen efter, med gardin, og en yderligere 1,2 C lavere temperatur ved planten. Dagen efter, hvor gardinet var på, var temperaturen ved plante kun 0,8 C lavere ved planten, i forhold til lufttemperaturen. Gardin og energiforbrug. På næste side ses et diagram, der viser energiforbruget time for time fra den 24. april til den 2. maj Den indeholder også ovenstående to nætter. Udetemeperaturen har den første nat været faldende i løbet af natten fra ca. 9 C til ca 5 C, mens de dagen efter har været stigende fra ca. 9 C til ca 12 C. Derfor er skyldes det meget lave energiforbrug den anden nat, som diagrammet viser, ikke kun at der har været gardin på, men også en meget mildere nat. Iagttag også at der er ophobet varme i huset den april, som gardinerne holder på - der går mange timer, før der er behov for energitilførsel den nat. Det same gentager sig natten mellem 30.4 og 1.5 (uden gardin) og natten mellem 1.5 og 2.5 (med gardin).

8

9 3._Gartneret Ove Lundager, 1 væksthus, 5/5 9/ Eksempler på måleresultater: Loggede temperaturer den 5. Maj 2012, gennemsnit pr time: Tb-T forskel mellem mellem bladtemperatur (Tb) og luftemperatur klimacomputer (PC T) T = lufttemperatur ved planten, målt med temperarursensor tilsluttet logger Tb = bladtemperatur målt med IR temperatursensor TMP = lufttemperatur ved planten, målt med lufttemperatursensor i separat Watchdog logger. PC T = Lufttemperatur (Makro-T) målt med sensor i klimacomputerens aspirede boks. Resultater: Hus 4, gennemsnit af tre døgn 5-7. april: (forskel i temperatur, C) Tb-T dag Tb-T dag Tb-T dag Tb-T Tb-T nat gardin åben gardin sol -1,9-1,5-0,9-3,0-0,4 Bladtemperaturen for de tre dage er målt til gennemsnitligt 1,9 grader under lufttemperaturen, målt med sensor i klimacomputerens aspirede boks. Nattimerne alene er det kun 1,5 C under. Derfor er bladtemperaturen lavest i forhold til rumtemperaturen, i dagtimerne, og det er ikke når der er gardin på (kun 0,9 C under, og kun 0,4 C under midt på dagen ved solen, over 300 w inde). Indstrålingen ude har været op til 900 w/m2 den ene af i disse dage. Forskellen var hele 3 C i de timer, hvor gardinerne var fratrukket og der var direkte indstråling, dvs bladene bliver afkølet mere, sandsynligvis pga. udstråling, når der ikke er gardiner på. Især morgen og aften kan det øge fugtproblemer / nedslag.

10 4._Gartneriet Toftly, Stige, 2 væksthuse, 25/5 8/ Hus 1, 8. Juni 2012: Hus 2, 8. Juni 2012::

11 Eksempler på måleresultater. Loggede data for makro, mikro og IR blad temperatur hus 2, den 1. juni 2012: Gennemsnit af H2 Tb Gennemsnit af H2 Tkorr Gennemsnit af H2 Tb-T Gennemsnit af PCH2 T41001 Gennemsnit af PCH2 G Gennemsnit af PCH2 G Tb = bladtemperatur målt med IR temperatursensor T41001 = T = Lufttemperatur (Makro-T) målt med sensor i klimacomputerens aspirerede boks. Tkorr = mikro temperatur, lufttemperatur ved planten, målt med lufttemperatursensor. G = Gardin1 position, 100 = 100% on. LS Harmony G = Gardin2 position, 100 = 100% on. Blank Blank mørkelægningsgardin Loggede data for lufttemperatur (makro T) og IR blad temperatur (Tb) hus 1 og 2, den 29. Maj 2012: Gennemsnit af H1 Tb Gennemsnit af H2 Tb Gennemsnit af PCH1 T41001 Gennemsnit af PCH2 T

12 Forskel mellem bladtemperatur og lufttemperatur under forskellige forhold Forskel Målt temperaturforskel Hus 1 Hus 2 middel Hus 2 - hus 1 A. IR bladtemperatur - T klimacomputer -2,4-2,2-2,3 0,2 B. IR bladtemperatur - T luft ved planten* -2,7-3,3-3,0-0,6 A Målt temperaturforskel IR T blad - T luft klimacomp. (makroklima) Forskel Målt temperaturforskel nat- og dagtimer Hus 1 Hus 2 middel Hus 2 - hus 1 IR bladtemp - T klimacomp nattetimer -2,2-1,5-1,9 0,7 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 1 klux -2,5-2,5-2,5 0,0 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 30 klux -3,6-4,2-3,9-0,6 Målt temperaturforskel dagtimer med gardin Hus 1 Hus 2 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 1 klux -3,2-4,4-3,8-1,2 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 30 klux -3,4-4,8-4,1-1,4 Målt temperaturforskel dagtimer uden gardin Hus 1 Hus 2 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 1 klux -2,4-1,9-2,2 0,5 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 30 klux -3,7-2,7-3,2 1,0 B Målt temperaturforskel IR T blad - T luft ved planten (mikroklima) Forskel Målt temperaturforskel nat- og dagtimer Hus 1 Hus 2 middel Hus 2 - hus 1 IR bladtemp - T klimacomp nattetimer -1,4-0,9-1,2 0,5 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 1 klux* -3,3-4,5-3,9-1,2 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 30 klux* -4,1-6,0-5,1-1,9 Målt temperaturforskel dagtimer med gardin Hus 1 Hus 2 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 1 klux* -4,1-5,4-4,8-1,3 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 30 klux* -4,3-6,1-5,2-1,8 Målt temperaturforskel dagtimer uden gardin Hus 1 Hus 2 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 1 klux* -3,3-4,3-3,8-1,0 IR bladtemp - T klimacomp dag-t > 30 klux* -4,0-5,6-4,8-1,6 * I dagtimerne rammes lufttemperatursensorerne ved planten i en del af dagtimerne af direkte solstråler, hvilket opvarmer loggeren fysisk, og denne opvarmning bevirker at der logges en højere lufttemperatur end der reelt er. Se kurver for dette problem på side 4 i denne rapport. Derimod er målingerne i oversigt A ikke påvirket af solstråler, da lufttemperaturen måles i den aspirerede boks. Der kommenteres derfor ikke yderligere på oversigt B.

13 Kommentarer til oversigt A. Bladtemperaturen ligger i gennemsnit for de to huse 2,3 C under lufttemperaturen, i nattetimerne er det kun 1,9 C under, mens det for dagtimerne er 2,5 C (midt på dagen, ved solskin når temperaturforskellen helt op på gennemsnitligt 3,9 C). Hus 1 og to ligger på samme temperaturforskel i dagtimerne, mens der er en betydelig mindre temperaturforskel i hus 2 i nattetimerne (-1,5 C). Hus 2 har 2 gardiner, hvoraf det ene er et blank-blank mørkelægningsgardin, mens hus 1 har et XLS gardin, hvilket giver en noget lavere bladtemperatur (-2,2 C) i hus1, sandsynligvis fordi et mere åbent XLS gardin giver mere udstråling og dermed koldere blade. I dagtimer med gardin er bladtemperatur forskellen større end uden gardin, i begge huse (gennemsnitligt 3,8 C). Gardinet er trukket for, når der er (for) meget lys og (for) høj temperatur, og hvor planterne derfor optager og fordamper meget vand. Det giver stor fordampningsafkøling = stor forskel mellem bladtemperatur og lufttemperatur. I dagtimer uden gardin fordamper planterne ikke nær så meget, da lysniveau og temperatur er lav. Temperaturforskellen er da kun 2,2 C. I hus 2 er der en 0,5 C mindre temperaturforskel i dagtimer uden gardin i forhold til hus 1. Det ville forventes at det ville blive samme temperaturforskel, da der jo ikke er nogen gardiner der kan gøre en forskel og husene er rimelig ens. Men gardinsætpunkterne har ikke været ens, så det er ikke samme perioder der sammenlignes. I hus 2 er der en 1,2 C større temperaturforskel i dagtimer med gardin, i forhold til hus 1. Her er den væsentligste forskel at der i hus 2 skygges med et diffuserende, hvidt Harmonie gardin med lidt større lysgennemgang end XLS gardinet, som der skygges med i hus 1. Så det ser ud til at Harmonie gardinerne giver en bedre afkøling end XLS gardinet. Men igen: gardinsætpunkterne har ikke været ens, så det er ikke samme perioder der sammenlignes. Afsluttende bemærkninger. Data foreligger i 4 excelfiler, ned til 5 eller 10 minutters intervaller, for hver af de 4 måleserier. I nærværende rapport har hovedfokus været på temperatur. Der kan analyseres videre på mikroklima målingerne, dels temperaturmålingerne dels også på lys-, RH- og energi-målingerne, efter behov. Tak til Ove Lundager, Gartneriet Lundager og Ole Elmegård Andersen, Gartneriet Toftly for at have lagt huse til forsøgene og givet adgang til klimadata fra gartneriets klimastyring. Ole Bærenholdt-Jensen, Virksomhedskonsulent, gartnerirådgivningen.