ΧΡΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΟΥΡΤΙΝΑΣ ΓΙΑ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ. ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΣΤΟ ΚΛΙΜΑ ΚΑΙ ΤΗΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ Κωνσταντίνος Κίττας και Νικόλαος Η. Κατσούλας Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας, Τµήµα Γεωπονίας, Φυτικής και Ζωικής Παραγωγής, Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών & Ελέγχου Περιβάλλοντος, Οδός Φυτόκου, 38446, Νέα Ιωνία, Μαγνησία, e-mail: ckittas@uth.gr, nkatsoul@uth.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ένα από τα βασικότερα στοιχεία που λαµβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασµό των σύγχρονων θερµοκηπίων είναι η µεγιστοποίηση της διαπερατότητας, του ποσοστού δηλαδή της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται στο θερµοκήπιο. Η µεγάλη διαπερατότητα οδηγεί σε ταυτόχρονη αύξηση α) του δυναµικού παραγωγής µέσα από την αύξηση της φωτοσύνθεσης και β) των απωλειών θερµότητας των θερµοκηπίων λόγω µείωσης της θερµικής αντίστασης των υλικών κάλυψης. Μια πρακτική που ακολουθείται για τη µείωση των απωλειών θερµότητας και κατά συνέπεια των ενεργειακών αναγκών των θερµοκηπίων, χωρίς ταυτόχρονη µείωση της διαπερατότητάς τους, είναι η χρήση µετακινούµενων κουρτινών µόνο κατά τη διάρκεια της νύχτας, κατά το διάστηµα δηλαδή µε τις µεγαλύτερες ανάγκες σε θέρµανση. Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η µελέτη της επίδρασης της χρήσης της θερµοκουρτίνας για εξοικονόµηση ενέργειας στο θερµοκήπιο, τόσο στο µικροκλίµα και τις απώλειες ενέργειας του θερµοκηπίου όσο και στην καλλιέργεια. Για το λόγο αυτό έγιναν µετρήσεις σε γυάλινο θερµοκήπιο του Πανεπιστηµίου Θεσσαλίας στο Αγρόκτηµα του Βελεστίνου, µε υδροπονική καλλιέργεια τριανταφυλλιάς, κατά την περίοδο του χειµώνα του 1999-2000 (i) χωρίς τη χρήση της θερµοκουρτίνας και (ii) µε χρήση της θερµοκουρτίνας. Καταγραφόταν: η θερµοκρασία και η υγρασία του αέρα σε τρία διαφορετικά σηµεία σε κατακόρυφο επίπεδο (0.3 m, 0.8 m και 1.8 m από το έδαφος), η καθαρή ακτινοβολία πάνω από την καλλιέργεια, η θερµοκρασία των µεταλλικών σωλήνων θέρµανσης του θερµοκηπίου, η θερµοκρασία των φύλλων και η διαπνοή της καλλιέργειας. Παράλληλα γινόταν µετρήσεις θερµοκρασίας, υγρασίας και ταχύτητας ανέµου έξω από το θερµοκήπιο. Τα αποτελέσµατα έδειξαν ότι η χρήση της θερµοκουρτίνας οδήγησε σε µείωση των απωλειών θερµότητας του θερµοκηπίου κατά 20% περίπου. Εκτός όµως από την εξοικονόµηση ενέργειας, η χρήση της θερµοκουρτίνας οδήγησε σε ευνοϊκότερες µικροκλιµατικές συνθήκες στο εσωτερικό του θερµοκηπίου. Πιο συγκεκριµένα, αυξήθηκε η θερµοκρασία του αέρα 2.5ºC περίπου, στο επίπεδο του αέρα 0.3 m από το έδαφος, επίπεδο που αποτελεί και την κύρια περιοχή ανάπτυξης της καλλιέργειας, ενώ η αύξηση ήταν µικρότερη για τα επίπεδα του αέρα σε ύψος 0.8 m και 1.8 m από το έδαφος, δηµιουργώντας έτσι περισσότερο οµοιογενείς σε κατακόρυφο επίπεδο συνθήκες θερµοκρασίας και υγρασίας στο θερµοκήπιο. Όσον αφορά την επίδραση της θερµοκουρτίνας στην καλλιέργεια, η χρήση της κατά τη διάρκεια της νύχτας αύξησε τη θερµοκρασία των φύλλων κατά 3ºC περίπου, αποτρέποντας έτσι την υπερβολική πτώση της θερµοκρασίας των φύλλων, γεγονός στο οποίο οφείλεται και η εµφάνιση µαυρίσµατος των πετάλων στα τριαντάφυλλα, ενώ δεν µείωσε τις πιθανότητες υγροποίησης στα φύλλα. Τέλος, η χρήση της θερµοκουρτίνας δεν προκάλεσε διαφορές στη διαπνοή και τη στοµατική αγωγιµότητα της καλλιέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτας αλλά επηρέασε την τιµή της αεροδυναµικής αγωγιµότητας και τις ανταλλαγές αισθητής ενέργειας της καλλιέργειας µε τον αέρα.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στην προσπάθεια για µείωση των εισροών ενέργειας για θέρµανση των θερµοκηπίων, η οποία θα οδηγήσει σε άµεση µείωση του κόστους παραγωγής και σε «καθαρότερο» περιβάλλον λόγω µείωσης των εκπεµπόµενων ρύπων, υιοθετήθηκαν απλές τεχνικές, µε κύριο σκοπό την αύξηση της ελάχιστης θερµοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου. Η χρήση θερµοκουρτινών κατά τη διάρκεια της νύχτας είναι µία συνήθης πρακτική που ακολουθείται προκειµένου να µειωθούν οι ανάγκες θέρµανσης των θερµοκηπίων. Πολλοί ερευνητές αναφέρουν µέχρι και 60% εξοικονόµηση ενέργειας µε τη χρήση της θερµοκουρτίνας [1, 2], ανάλογα µε τον τύπο της κουρτίνας, το εξωτερικό κλίµα και την αεροστεγανότητα του θερµοκηπίου. Σε µη θερµαινόµενα θερµοκήπια, η θερµοκουρτίνα µπορεί να αυξήσει τη θερµοκρασία του αέρα του θερµοκηπίου µέχρι και 4ºC πάνω από την εξωτερική θερµοκρασία [3], βελτιώνοντας έτσι τις συνθήκες ανάπτυξης της καλλιέργειας κατά τη διάρκεια του χειµώνα. Η θερµοκουρτίνα παρεµβαίνει στις ανταλλαγές ενέργειας µε ακτινοβολία και επηρεάζει τις ανταλλαγές αισθητής και λανθάνουσας ενέργειας [4, 5, 6]. Στη βιβλιογραφία υπάρχουν αρκετές προσοµοιώσεις για τον υπολογισµό των ανταλλαγών ενέργειας µε ακτινοβολία [7, 8]. Παρόλα αυτά, λίγα είναι γνωστά σχετικά µε την επίδραση της θερµοκουρτίνας στο µικροκλίµα του θερµοκηπίου. Σε κάποιες εργασίες αναφέρεται η κατακόρυφη κατανοµή της θερµοκρασίας στο θερµοκήπιο αλλά στις περισσότερες από αυτές εξετάζεται η επίδραση του συστήµατος θέρµανσης στην κατακόρυφη κατανοµή της θερµοκρασίας στο θερµοκήπιο [9]. Από όσα ξέρουµε, δεν υπάρχουν στοιχεία στη διεθνή βιβλιογραφία σχετικά µε την επίδραση της θερµοκουρτίνας στην κατανοµή της θερµοκρασίας και της υγρασίας στο θερµοκήπιο. Ένα άλλο εξίσου σηµαντικό θέµα το οποίο αξίζει να ερευνηθεί, αφορά την επίδραση της θερµοκουρτίνας στη φυσιολογική συµπεριφορά της καλλιέργειας. Περισσότερα στοιχεία σχετικά µε την επίδραση της θερµοκουρτίνας στο ισοζύγιο ενέργειας και τη θερµοκρασία της καλλιέργειας θα µπορούσαν να βοηθήσουν στην αξιολόγηση της αποδοτικότητας ενός συγκεκριµένου τύπου θερµοκουρτίνας ή στην πρόβλεψη της συµπύκνωσης υδρατµών στην επιφάνεια της καλλιέργειας. Το τελευταίο είναι ιδιαίτερα σηµαντικό για τον έλεγχο των µυκητολογικών ασθενειών στο θερµοκήπιο [10]. Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η µελέτη της επίδρασης µιας διπλά επιµεταλλωµένης θερµοκουρτίνας στο µικροκλίµα (κατανοµή της θερµοκρασίας και της υγρασίας) και την καλλιέργεια (θερµοκρασία φύλλων, διαπνοή, αγωγιµότητες). 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ 2.1. Το θερµοκήπιο και η καλλιέργεια Τα πειράµατα έγιναν σε γυάλινο θερµοκήπιο του Πανεπιστηµίου Θεσσαλίας κοντά στο Βόλο, κατά τη διάρκεια του χειµώνα του 2000. Το θερµοκήπιο είναι προσανατολισµένο βορά-νότο, έχει συνολική επιφάνεια εδάφους 200 m 2, µήκος 31 m, πλάτος 6.5 m, ύψος ορθοστάτη 2.9 m, ύψος κορφιά 4 m και συνολικό όγκο 690 m 3. Ήταν εξοπλισµένο µε µετακινούµενη, διπλά επιµεταλλωµένη θερµοκουρτίνα, τοποθετηµένη στο ύψος του ορθοστάτη. Το θερµοκήπιο θερµαινόταν µε 10 µεταλλικούς σωλήνες (διάµετρος 0.06 m, µήκος 30 m), 4 τοποθετηµένους στα πλάγια (1 m περίπου πάνω από το έδαφος) και 6 στην οροφή του θερµοκηπίου κάτω από τη θερµοκουρτίνα. Η θερµοκρασία στο εσωτερικό του θερµοκηπίου ελεγχόταν µε θερµοστάτη τοποθετηµένο 2 m πάνω από το έδαφος του θερµοκηπίου. Η θέρµανση του θερµοκηπίου κατά τη διάρκεια της νύχτας ξεκινούσε όταν η θερµοκρασία του αέρα ήταν µικρότερη από τους 16ºC και σταµατούσε όταν ξεπερνούσε τους 18ºC.
Στο θερµοκήπιο υπήρχε εγκατεστηµένη υδροπονική καλλιέργεια τριανταφυλλιάς (cv. First Red) σε υπόστρωµα περλίτη µε πυκνότητα 6 φυτά m -2. Η άρδευση και η λίπανση γινόταν αυτόµατα µε ηλεκτρονικό υπολογιστή. Τα φυτά ήταν διαµορφωµένα µε την τεχνική του λυγίσµατος των βλαστών σύµφωνα µε την οποία, οι βλαστοί που είναι λεπτοί και δεν πρόκειται να δώσουν καλής ποιότητας άνθη λυγίζονται και αφήνονται πλάγια. 2.2. Μετρήσεις Στο εσωτερικό του θερµοκηπίου καταγράφονταν τα ακόλουθα κλιµατικά δεδοµένα: η θερµοκρασία υγρού και ξηρού θερµοµέτρου T i, µε τη χρήση τριών αεριζόµενων ψυχροµέτρων τοποθετηµένα στο µέσο του θερµοκηπίου σε ύψος 0.3 m (επίπεδο λυγισµένων βλαστών) 0.8 m και 1.8 m (επίπεδο πάνω από τους ανθοφόρους βλαστούς) από το έδαφος του θερµοκηπίου. Το σηµείο δρόσου και το έλλειµµα κορεσµού του αέρα υπολογιζόταν από τις µετρήσεις της θερµοκρασίας του υγρού και ξηρού θερµοµέτρου, η θερµοκρασία των σωλήνων θέρµανσης T p, µε τη χρήση θερµοζευγών χαλκούκοσταντάνης (τύπος T, διάµετρος 0.1 mm) κολληµένα στην εξωτερική επιφάνεια των σωλήνων. Οι µετρήσεις γίνονταν σε τρία σηµεία του κάθε σωλήνα κοντά στο µέσο του θερµοκηπίου και καταγραφόταν η µέση τιµή της θερµοκρασίας όλων των σωλήνων, η καθαρή ακτινοβολία R n,c πάνω από την καλλιέργεια µε τη χρήση ραδιοµέτρου. Η µέτρηση της θερµοκρασίας των φύλλων T l γινόταν µε τη βοήθεια θερµοζευγών χαλκούκοσταντάνης τα οποία ήταν κολληµένα στην κάτω επιφάνεια των φύλλων. Μετρήσεις γίνονταν σε 7 φύλλα, 4 από τα οποία βρίσκονταν σε πλάγιους βλαστούς, σε ύψος περίπου 0.3 m και 3 βρίσκονταν σε ανθοφόρους βλαστούς σε ύψος περίπου 0.8 m. Η µέση τιµή της θερµοκρασίας της καλλιέργειας T c υπολογιζόταν από τη µέση τιµή της θερµοκρασίας των 7 φύλλων. Παράλληλα µε τις µετρήσεις στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, έξω από το θερµοκήπιο καταγραφόταν: η θερµοκρασία του υγρού T w,o και ξηρού T d,o θερµοµέτρου και η ταχύτητα του ανέµου u. Ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας της καλλιέργειας I LA m 2 [φύλλων] m -2 [εδάφους] υπολογιζόταν από µετρήσεις του µήκους L (m) των φύλλων από τη σχέση S = 0.26 L 2 η οποία συνδέει την επιφάνεια S (m 2 ) ενός φύλλου µε το µήκος του [11]. Κατά τη διάρκεια των πειραµάτων ο I LA είχε τιµή 2.4. Μετρήσεις διαπνοής λe γίνονταν κάθε 10 λεπτά µε τη βοήθεια λυσιµέτρου τοποθετηµένου στο µέσο του θερµοκηπίου. Η συσκευή αποτελείτο από: µια ηλεκτρονική ζυγαριά (δυναµικότητα = 60 kg, ακρίβεια ζύγισης = ± 1 g) εφοδιασµένη µε δίσκο που περιείχε 6 φυτά, αναπτυσσόµενα σε ένα σάκο περλίτη και µε ένα ανεξάρτητο σύστηµα τροφοδοσίας και στράγγισης νερού. Η απώλεια βάρους που καταγραφόταν από τη ζυγαριά ισοδυναµούσε µε τη διαπνοή των φυτών για το ίδιο χρονικό διάστηµα. Μετρήσεις όλων των παραπάνω γίνονταν κάθε 30 δευτερόλεπτα και κάθε 10 λεπτά καταγραφόταν ο µέσος όρος σε σύστηµα συλλογής δεδοµένων. 2.3. Υπολογισµοί 2.3.1. Ανταλλαγές µε συναγωγή και ακτινοβολία Οι ανταλλαγές ενέργειας µε συναγωγή από την επιφάνεια των σωλήνων υπολογίστηκαν από τη σχέση: Q c = h c (T p -T i ) (1)
όπου h c (W m -2 K -1 ), ο συντελεστής µεταφοράς θερµότητας µε συναγωγή από τους σωλήνες θέρµανσης ο οποίος δίνεται συναρτήσει του αδιάστατου αριθµού Nusselt (Nu) από τη σχέση: s h c = Nu (2) dp όπου d p (m), είναι η διάµετρος των σωλήνων θέρµανσης και s (W m -1 K -1 ) η αγωγιµότητα του αέρα. Η ενέργεια που ανταλλασσόταν από τους σωλήνες θέρµανσης µε ακτινοβολία υπολογίστηκε από τη σχέση: Q r = h r (T p -T i ) (3) όπου h r (W m -2 K -1 ), είναι ο συντελεστής µεταφοράς θερµότητας µε ακτινοβολία ο οποίος υπολογίστηκε από τη σχέση: 3 h r = 4 ε σ T m (4) όπου ε είναι ο συντελεστής εκποµπής των σωλήνων, σ (W m -2 K -4 ) η σταθερά Stefan- Boltzman και T m (ºC) το ηµιάθροισµα της θερµοκρασίας του αέρα και της θερµοκρασίας των σωλήνων. 2.3.2. Αεροδυναµική αγωγιµότητα, στοµατική αγωγιµότητα και αισθητή ενέργεια Η αεροδυναµική αγωγιµότητα της καλλιέργειας g a (m s -1 ) υπολογίστηκε από τη σχέση [12]: 0.25 Tc Ti 1.9 l d ga = (5) ρcp όπου: d l είναι το χαρακτηριστικό µήκος ενός φύλλου τριανταφυλλιάς (m), ρ η πυκνότητα (kg m -3 ) και C p η ειδική θερµότητα του αέρα (J kg -1 K -1 ). Η συνολική αγωγιµότητα της καλλιέργειας στη µεταφορά των υδρατµών g t (m s -1 ) υπολογίστηκε από τη σχέση: λecγ gt = (6) ρcpdc όπου: γ είναι η ψυχροµετρική σταθερά (kpa K -1 ) και D c (kpa) το έλλειµµα κορεσµού καλλιέργειας-αέρα. Η στοµατική αγωγιµότητα g c (m s -1 ) υπολογίστηκε από τη σχέση: ga gt g c = (7) ga- gt Η αισθητή ενέργεια που ανταλλασσόταν µεταξύ της καλλιέργειας και του αέρα υπολογίστηκε από τη σχέση: ga( Tc Ti) Hc = (8) ρcp 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Τα δεδοµένα που επιλέχθηκαν να αναλυθούν και να παρουσιαστούν στην εργασία αυτή αντιστοιχούν σε δύο νύχτες µε παρόµοιες εξωτερικές κλιµατικές συνθήκες και συγκεκριµένα (α) στην 30 η Ιανουαρίου 2000, µε το θερµοκήπιο χωρίς τη θερµοκουρτίνα κατά τη διάρκεια της νύχτας και (β) στην 8 η Μαρτίου 2000, µε τη θερµοκουρτίνα απλωµένη κατά τη διάρκεια της νύχτας στο θερµοκήπιο. Τα δεδοµένα που παρουσιάζονται είναι οι µέσοι όροι ανά 30 λεπτά και αφορούν το διάστηµα από 20:30-6:30. Η θερµοκρασία του αέρα έξω από το θερµοκήπιο είχε τιµή 3ºC κατά τη διάρκεια της νύχτας χωρίς τη θερµοκουρτίνα και 4.5ºC κατά τη διάρκεια της νύχτας µε τη θερµοκουρτίνα, ενώ η ταχύτητα του ανέµου είχε µέση τιµή 0.8 m s -1 και 1 m s -1, χωρίς και µε τη θερµοκουρτίνα αντίστοιχα.
3.1. Επίδραση στο µικροκλίµα του θερµοκηπίου 3.1.1. Θερµοκρασία και υγρασία Τα δεδοµένα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της νύχτας της 30 ης Ιανουαρίου και της 8 ης Μαρτίου επέτρεψαν την εµφάνιση της επίδρασης της θερµοκουρτίνας στο µικροκλίµα του θερµοκηπίου. Η θερµοκρασία του αέρα του θερµοκηπίου T i εµφανίσθηκε να επηρεάζεται σηµαντικά από την παρουσία της θερµοκουρτίνας. Οι µέσες τιµές της T i και του ελλείµµατος κορεσµού του αέρα D i κατά τη διάρκεια των δύο περιόδων παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1. Μέσες τιµές (διάστηµα 20:30-6:30) της θερµοκρασίας T i (ºC) και του ελλείµµατος κορεσµού D i (kpa), του αέρα του θερµοκηπίου σε διάφορα επίπεδα πάνω από το έδαφος κατά τη διάρκεια της νύχτας χωρίς θερµοκουρτίνα και µε θερµοκουρτίνα Νύχτα Θερµοκρασία αέρα (T i ), ºC Έλλειµµα κορεσµού του αέρα (D i ), kpa 0.3 m 0.8 m 1.8 m 0.3 m 0.8 m 1.8 m Χωρίς θερµοκουρτίνα 13.0 15.3 16.6 0.55 0.90 0.98 Με θερµοκουρτίνα 15.3 16.5 16.7 0.58 0.84 1.08 Η µέση αύξηση της T i εξαιτίας της χρήσης της θερµοκουρτίνας στο θερµοκήπιο ήταν περίπου 2.3ºC στο επίπεδο των 0.3 m και 1.2ºC στο επίπεδο των 0.8 m. Στα Σχήµατα 1α και 1β παρουσιάζεται η T i σε διάφορα επίπεδα από το έδαφος του θερµοκηπίου για διάφορες ώρες κατά τη διάρκεια των δύο επιλεγµένων περιόδων. Χωρίς τη θερµοκουρτίνα, παρατηρήθηκε απότοµη κατακόρυφη διαβάθµιση της T i, µε τη διαφορά της T i στα 1.8 m και 0.3 m να παίρνει τιµές από 3º έως 4ºC. Με τη θερµοκουρτίνα, η διαβάθµιση ήταν πολύ µικρότερη, αυξανόµενη κατά τη διάρκεια της νύχτας παίρνοντας τιµές από 0.3 έως 2ºC. Η ελάχιστη T i ήταν 12ºC κατά τη διάρκεια της νύχτας χωρίς τη θερµοκουρτίνα και 14.2ºC κατά τη διάρκεια της νύχτας µε θερµοκουρτίνα φανερώνοντας έτσι ότι µε τη χρήση της θερµοκουρτίνας επιτυγχάνονταν µια αύξηση της τάξης των 2ºC. Ύψος (m) 2.0 1.5 1.0 21:00 23:00 1:00 3:00 5:00 Ύψος (m) 2.0 1.5 1.0 21:00 23:00 1:00 3:00 5:00 0.5 0.5 0.0 12 14 16 18 Θερµοκρασία (ºC) 0.0 12 14 16 18 Θερµοκρασία (ºC) (α) (β) Σχήµα 1. Κατακόρυφη διαβάθµιση της θερµοκρασίας του αέρα του θερµοκηπίου για διάφορες ώρες κατά τη διάρκεια της νύχτας. (α) χωρίς θερµοκουρτίνα, (β) µε θερµοκουρτίνα. Η κατακόρυφη διαβάθµιση του D i ήταν παρόµοια µε αυτή που παρατηρήθηκε στην T i, µε σηµαντικά µικρότερες τιµές του D i στο χαµηλότερο επίπεδο του θερµοκηπίου από ότι σε ψηλότερα επίπεδα κοντά στους σωλήνες θέρµανσης. Παρόλα αυτά και στις δύο περιπτώσεις (µε και χωρίς θερµοκουρτίνα) οι τιµές του D i ήταν παρόµοιες (Πίνακας 2). Η διαφορά µεταξύ της θερµοκρασίας δρόσου και της θερµοκρασίας της καλλιέργειας T c στα 0.3 m ήταν σχετικά σταθερή µε τιµή κατά τη διάρκεια της νύχτας από 6 έως 7ºC και στις δύο περιπτώσεις. Το
γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι η θερµοκουρτίνα δε συµβάλει στη µείωση των κινδύνων υγροποίησης στην καλλιέργεια και την προσβολή από µυκητολογικές ασθένειες. 3.1.3. Καθαρή ακτινοβολία Στο Σχήµα 2 παρουσιάζεται η πορεία της καθαρής ακτινοβολίας πάνω από την καλλιέργεια R n,c κατά τη διάρκεια της νύχτας. Παρατηρήθηκε ότι και στις δύο περιπτώσεις η R n,c µεταβαλλόταν ανάλογα µε τη µεταβολή της θερµοκρασίας των σωλήνων θέρµανσης. Κατά τη διάρκεια της νύχτας µε τη θερµοκουρτίνα, η µέση τιµή της R n,c ήταν περίπου 4 έως 5 W m -2 µεγαλύτερη από αυτή κατά τη διάρκεια της νύχτας χωρίς τη θερµοκουρτίνα, παρά το γεγονός ότι η θερµοκρασία των σωλήνων ήταν κατά 6ºC µικρότερη (49ºC έναντι 55ºC). Το γεγονός αυτό παρουσιάζει την επίδραση της θερµοκουρτίνας η οποία ανακλούσε ένα σηµαντικό τµήµα της ακτινοβολίας που εκπεµπόταν από τους σωλήνες προς το εσωτερικό του θερµοκηπίου. 3.1.4. Μεταφορά και εξοικονόµηση ενέργειας Η ενέργεια που απελευθερωνόταν από τους σωλήνες θέρµανσης µε συναγωγή και ακτινοβολία υπολογίστηκε από τις σχέσεις (1) και (3). Βρέθηκε ότι και για τις δύο περιπτώσεις (µε και χωρίς θερµοκουρτίνα) 52% της συνολικής ενέργειας απελευθερωνόταν στο θερµοκήπιο µε ακτινοβολία και 48% µε συναγωγή (τα αποτελέσµατα δεν παρουσιάζονται). Από τις διαφορές που βρέθηκαν στις τιµές του συντελεστή απωλειών θερµότητας του θερµοκηπίου για τις δύο περιπτώσεις υπολογίστηκε η εξοικονόµηση ενέργειας από τη χρήση της θερµοκουρτίνας η οποία βρέθηκε να είναι της τάξης του 20%. 30 Καθαρή ακτινοβολία (W m -2 ) 20 10 Με θερµοκουρτίνα Χωρίς θερµοκουρτίνα 0 20:30 23:00 1:30 4:00 6:30 Τοπική ώρα (h) Σχήµα 2. Πορεία κατά τη διάρκεια της νύχτας της καθαρής ακτινοβολίας που µετρήθηκε πάνω από την καλλιέργεια. 3.2. Επίδραση στην καλλιέργεια 3.2.1. Θερµοκρασία καλλιέργειας Στα Σχήµατα 3α και 3β παρουσιάζεται η θερµοκρασία της καλλιέργειας T c και η T i στα 0.3 m και 0.8 m από το έδαφος του θερµοκηπίου κατά τη διάρκεια των δύο επιλεγµένων περιόδων. Η µέση τιµή της T c ήταν 13.2ºC και 16ºC για τη νύχτα χωρίς και µε τη θερµοκουρτίνα αντίστοιχα, ενώ οι αντίστοιχες τιµές της διαφοράς θερµοκρασίας καλλιέργειας-αέρα (θερµοκρασία αναφοράς για τον αέρα στα 0.3 m) ήταν 1.88ºC και 0.14ºC. Μπορούµε να συµπεράνουµε ότι µε τη χρήση της θερµοκουρτίνας η T c ήταν παρόµοια µε την T i ενώ στην περίπτωση χωρίς τη θερµοκουρτίνα ήταν µικρότερη κατά 2ºC από την T i. Αυτό µπορεί να εξηγηθεί από την αύξηση της καθαρής ακτινοβολίας πάνω από την καλλιέργεια κατά τη διάρκεια της νύχτας µε τη θερµοκουρτίνα. Κατά συνέπεια, η θερµοκουρτίνα µπορεί
να αποτελέσει ένα χρήσιµο εργαλείο στα χέρια των παραγωγών για τον έλεγχο της ανάπτυξης της καλλιέργειας, µιας και ο ρυθµός ανάπτυξης των περισσοτέρων καλλιεργειών αυξάνεται γραµµικά µε αύξηση της θερµοκρασίας της καλλιέργειας µέσα σε ένα µεγάλο εύρος θερµοκρασιών. 3.2.2. Έλλειµµα κορεσµού καλλιέργειας-αέρα, στοµατική αγωγιµότητα και διαπνοή Η µέση τιµή του ελλείµµατος κορεσµού καλλιέργειας-αέρα σε ύψος 0.3 m και 0.8 m ήταν 0.54 kpa και 0.57 kpa αντίστοιχα κατά τη διάρκεια της νύχτας χωρίς τη θερµοκουρτίνα και 0.64 kpa και 0.81 kpa αντίστοιχα κατά τη διάρκεια της νύχτας µε θερµοκουρτίνα. Οι διαφορές αυτές ήταν µια λογική συνέπεια εξαιτίας των διαφορών που παρατηρήθηκαν για τις δύο περιπτώσεις στη διαφορά θερµοκρασίας καλλιέργειας-αέρα. Παρόλα αυτά, η µέση τιµή της διαπνοής (8 W m -2 ) και της στοµατικής αγωγιµότητας της καλλιέργειας (0.8 mm s -1 ) ήταν παρόµοιες και για τις δύο περιπτώσεις. 20 20 Θερµοκρασία (ºC) 16 12 8 Ti, (0.8 m) Ti, (0.3 m) Tc, (0.8m) Tc, (0.3 m) 20:30 23:00 1:30 4:00 6:30 Τοπική ώρα (h) Θερµοκρασία (ºC) 16 12 8 Ti, (0.8 m) Ti, (0.3 m) Tc, (0.8 m) Tc, (0.3 m) 20:30 23:00 1:30 4:00 6:30 Τοπική ώρα (h) (α) (β) Σχήµα 3. Πορεία της θερµοκρασίας της καλλιέργειας T c και του αέρα T i σε διάφορα επίπεδα από το έδαφος του θερµοκηπίου κατά τη διάρκεια της νύχτας (α) χωρίς θερµοκουρτίνα, (β) µε θερµοκουρτίνα. 3.2.3. Αεροδυναµική αγωγιµότητα Η αεροδυναµική αγωγιµότητα της καλλιέργειας υπολογίστηκε από τη σχέση (6) χρησιµοποιώντας τη διαφορά θερµοκρασίας στο επίπεδο των 0.3 m T c,0.3 (= T c,0.3 T i,0.3 ), 0.8 m T c,0.8 (= T c,0.8 T i,0.8 ) και τη µέση τιµή µεταξύ των δύο επιπέδων T c,m (= T c,m T i,m, όπου T c,m =[(T c,0.3 + T c,0.8 )/2] και T i,m =[(T i,0.3 + T i,0.8 )/2]). Οι µέσες τιµές της αεροδυναµικής αγωγιµότητας της καλλιέργειας σε διάφορα επίπεδα πάνω από το έδαφος και της αισθητής ενέργειας καλλιέργειας-αέρα, παρουσιάζονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2. Μέσες τιµές (διάστηµα 20:30-6:30) της αεροδυναµικής αγωγιµότητας και της αισθητής ενέργειας της καλλιέργειας υπολογισµένες σε διάφορα επίπεδα πάνω από το έδαφος κατά τη διάρκεια της νύχτας χωρίς θερµοκουρτίνα και µε θερµοκουρτίνα Νύχτα Αεροδυναµική αγωγιµότητα (g a ), mm s -1 Αισθητή ενέργεια (H c ), W m -2 0.3 m 0.8 m mean 0.3 m 0.8 m mean Χωρίς θερµοκουρτίνα 2.3 4.4 3.8-0.5-11.8-5.3 Με θερµοκουρτίνα 3.1 3.1 2.6 2.1-1.3 0.6 Φαίνεται λοιπόν ότι, η αεροδυναµική αγωγιµότητα όπως υπολογίστηκε από τις µέσες τιµές της θερµοκρασίας της καλλιέργειας και του αέρα στα επίπεδα 0.3 m και 0.8 m, ήταν µεγαλύτερη στην περίπτωση του θερµοκηπίου χωρίς τη θερµοκουρτίνα. Οι αρνητικές τιµές
της αισθητής ενέργειας υποδηλώνουν ότι στην περίπτωση αυτή η καλλιέργεια απορροφά ενέργεια και θερµαίνεται από τον αέρα ενώ στην αντίθετη περίπτωση η ροή είναι αντίθετη και η καλλιέργεια θερµαίνει τον αέρα που βρίσκεται γύρω της. Αξίζει να παρατηρήσουµε ότι στην περίπτωση του θερµοκηπίου µε τη θερµοκουρτίνα η καλλιέργεια θέρµαινε τον αέρα στο χαµηλότερο επίπεδο και θερµαινόταν από αυτόν στο επίπεδο 0.8 m πάνω από το έδαφος. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η θερµοκουρτίνα που µελετήθηκε στην εργασία αυτή προκάλεσε τη δηµιουργία ενός περισσότερο οµοιογενούς από πλευράς θερµοκρασίας µικροκλίµατος στο θερµοκήπιο σε σχέση µε την περίπτωση του θερµοκηπίου χωρίς τη θερµοκουρτίνα, µε µία µέση αύξηση της θερµοκρασίας της τάξης των 2.5ºC. Σε αντίθεση µε τη θερµοκρασία, η κατακόρυφη διαβάθµιση του ελλείµµατος κορεσµού του αέρα ήταν παρόµοια και στις δύο περιπτώσεις. Επιπλέον, το έλλειµµα κορεσµού του αέρα είχε παρόµοιες τιµές κατά τη διάρκεια των περιόδων µε ή χωρίς τη θερµοκουρτίνα. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει ότι η θερµοκουρτίνα δεν συµβάλει στη µείωση των κινδύνων υγροποίησης στην καλλιέργεια και την προσβολή από µυκητολογικές ασθένειες. Για το λόγο αυτό θα πρέπει να χρησιµοποιούνται άλλα µέσα για τη µείωση της υγρασίας στο επίπεδο της καλλιέργειας όπως η ανάµιξη και ανακύκλωση του αέρα του θερµοκηπίου. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Bailey, B.G., Heat Conservation in Glasshouses with Aluminised Thermal Screens, Acta Horticulturae, 76: 275-278, 1978. [2] Baille A., Aries F., Baille M., Laury J.C., Influence of thermal screen optical properties on heat losses and microclimate of greenhouses, Acta Horticulturae, 174: 111-118, 1978. [3] Plaisier, Ir.H. F., Energy saving and climate Improvement with thermal screens, Acta Horticulturae, 312: 63-64, 1992. [4] Stoffers, J. A., Energy fluxes in screened greenhouses, AgEng 84, Cambridge, United Kingdom, 1984. [5] De Graaf, R., The influence of thermal screening and moisture gap on the transpiration of glasshouse tomatoes during the night, Acta Horticulturae, 174: 57-59, 1985. [6] Miguel, A. F., van de Braak, N. J., Silva, A. M., Bot, G. P. A., Free-convection heat transfer in screened greenhouses, Journal of Agricultural Engineering Research, 69: 133-139, 1998. [7] Silva, A. M., Rosa, R., Radiative heat loss inside a greenhouse, Journal of Agricultural Engineering Research, 37: 155-162, 1987. [8] Papadakis, G., Frangoudakis, A., Kyritsis, S., Theoretical and Experimental Investigation of thermal Radiation transfer in Polyethylene Covered Greenhouses, Journal of Agricultural Engineering Research, 44: 97-111, 1989. [9] Kempkes, F. L. K., van de Braak, N. J., Heating system position and vertical microclimate distribution in chrysanthemum greenhouse, Agricultural and Forest Meteorology, 104: 133 142, 2000. [10] Nicot, P., Baille, A., Integrated control of Botrytis cinerea on greehouse tomatoes, In Microbiology of Aerial Plant Surface. Morris C.E., Nicot P., Nguyen-The C. Ed., Plenum Press, New York.p. 169-189, 1996. [11] Katsoulas, N., Baille, A., Kittas, C., Effect of misting on transpiration and conductances of a greenhouse rose canopy. Agricultural and Forest Meteorology, 106: 233-247, 2001. [12] Seginer, I., On the night transpiration of greenhouse roses under glass or plastic cover, Agricultural and Forest Meteorology, 30: 257-268, 1984.