Vertikális termesztés világítási tervezése: szintosztás, PPFD és állványelrendezés

A vertikális termesztés a padlóteret egymásra rakható lombkoronává alakítja azzal, hogy fénypolcokból álló állványokat épít. A világítási tervezés problémája ezért kétdimenziós: be kell állítania a PPFD-t minden szinten, és a szintek közötti függőleges osztást, hogy a kultúra időre elkészüljön, anélkül hogy elpazarolná a légteret vagy a fotonokat. Ez a cikk a szintosztást, a szintenkénti PPFD-t és az állványelrendezést tárgyalja, kidolgozott példával. A vertikális termesztés iparági oldal tartalmazza a teljes tervezési módszert.

A szintosztás az átbocsátóképesség és a fény közötti kompromisszum

Minden hozzáadott szint megsokszorozza a lombkorona-területet padlóméterenként, de elveszi azt a függőleges teret, amely a kultúra magassága lehetne, és rögzíti az alatta lévő szint feletti lámpa szerelési magasságát. A szoros osztás alacsonyabb szerelési magasságot és kisebb lámpatestenkénti lábnyomot kényszerít ki; a széles osztás magasabbra engedi a lámpatesteket, és nagyobb területet fed le, de kevesebb szintet ad. Az optimum a kultúra magasságát, a cél-PPFD-t és az ingatlan költségét egyensúlyozza.

Szintenkénti PPFD és egyenletesség

Minden szint gyakorlatilag a saját kis beltéri termesztőüzeme, ezért ugyanazok a szabályok érvényesek: állítson be cél-PPFD-t a kultúrából, fedje át a lámpatesteket az alacsony variációs együtthatóért, és a lombkorona magasságában mérjen. Mivel a szintek közel vannak, az alatta lévő szint lámpatesthője számít – a fénypolc és a kultúra ugyanazon a vékony légrésen osztozik, ezért a hőtervezés és a légmozgatás a világítási terv része, nem utólagos toldalék.

Kidolgozott példa

Vegyünk egy 5 szintes állványt, ahol minden szint 2 m × 1 m (2 m²), a cél 250 µmol/m²/s leveles zöldnek, egy általános lámpatest 900 µmol/s a lombkoronánál, az egyenletességi tényező 0,85.

Ez becslés; a valódi tervezés rácson helyezi el a lámpatesteket szintenként, és ellenőrzi a CV-t. Ugyanez a lámpatestszám-logika szerepel a beltéri termesztés elrendezéséről szóló cikkben.

Kidolgozott példa: 5 szintes állvány osztása leveles zöldséghez

Ez a példa szemléltető. Tekintsünk egy vertikális állványt, amely salátát termeszt 220 umol/m2/s cél-PPFD-vel szintenként, 18 órás fotoperiódus mellett. Minden szint 1,2 m x 3,0 m tálcát tart (3,6 m2). A lámpatestek 600 mm-es rudak, egyenként 320 PPF névleges értékkel.

• 1. lépés – szükséges PPF szintenként: 220 x 3,6 x 1,15 (egyenletesség) = 911 umol/s.
• 2. lépés – rudak száma szintenként: 911 / 320 = 2,8, kerekítve 3 rúdra, ami elfér a 3,0 m-es tálcán, egy rúd jut méterenként.
• 3. lépés – DLI szintenként: 220 x 18 x 0,0036 = 14,3 mol/m2/day, a szokásos salátasávon belül.
• 4. lépés – elektromos terhelés szintenként 2,6 umol/J mellett: 3 x (320 / 2,6) = 369 W; egy 5 szintes állvány oszloponként mintegy 1,85 kW-ot vesz fel a meghajtók és a HVAC előtt.
• 5. lépés – függőleges osztás: hagyjon 0,35-0,45 m-t a lámpatest síkja és a kultúra lombkoronája között, hogy a kifejlett fejek elérjék a rudakat, és tartson 0,5 m vagy több szervizteret a hozzáféréshez.
• 6. lépés – teljes magasság ellenőrzése: 5 termőszint nagyjából 0,75-0,85 m-es osztással, plusz szerkezet és szerviztér, belefér egy névleges 4,5-5,0 m belmagasságú helyiségbe.

A legtöbb valós épületben a kötött korlát a belmagasság, nem a fény. A szintek számának megválasztása előtt mérje meg a tényleges belmagasságot, vonja le a szerkezetet, a sprinkler-távolságot és a szervizhozzáférést, majd ossza el a maradékot azzal a kultúraosztással, amelyet meg tud védeni. Hatodik szintet adni egy helyiséghez, amely nem tudja kiszolgálni, tervezési hiba, nem optimalizálás.

Légmozgatás, hő és a szintek egymásra épülése

Minden szint csapdába zárja a felette lévő szint hőjét, és a levegő minden szinten másképp mozog. A lombkoronán belüli hőmérséklet az alsó szinteken több fokkal eltérhet a helyiség előírt értékétől, ha a légmozgatást szintenként, nem helyiségenként tervezik. A szokásos válaszok a vízszintes keringtető ventilátorok vagy a szintenkénti csatornázott levegő, a kvantumérzékelőknek pedig egynél több szinten kell lenniük, hogy a vezérlési döntések a legrosszabb szintet tükrözzék, ne az átlagot. A hőmérséklet- és PAR-érzékelés szintenkénti összevonása ezeket a kölcsönhatásokat látható adatokká teszi a meglepetések helyett.

Kérdések vásárlás előtt

• A lámpatestek méretei és rögzítési rendszere illeszkedik-e a tálcaosztásához, és lehetővé teszi-e a szerszám nélküli magasságállítást a kultúra fejlődésével?
• A rúdra vagy a modulra adják meg a PPF-et, és milyen meghajtóáramra és távolságfeltevésre?
• Mekkora a lámpatest felületi hőmérséklete, és biztonságos-e az Ön működésében használt tálcaanyagokra és csomagolásra?
• Tud-e a beszállító szintenkénti elrendezési rajzokat adni előre jelzett egyenletességgel, nem csak lámpatestszámot?
• Milyen a cserealkatrész- és meghajtócsere-politika a nedves helyiségekben magasan telepített lámpatestekre?

Gyakori hibák a vertikális állványok világítási tervezésében

A vertikális állványok minden tervezési döntést megsokszoroznak a szintek számával, így a hibák halmozódnak. A visszatérő esetek:

• Az építész belmagasságára tervezni a közművekhez szükséges belmagasság helyett; a sprinklerek, csatornák és kábeltálcák egy szinttel lejjebb viszik a helyiséget.
• Egyetlen lámpatestválasztás minden szintre, amikor a kultúra fejlettsége szintenként eltér; a fiatalnövény-szint és a befejező szint eltérő szerelési távolságot kíván.
• Az egyenletességet üresen ellenőrizni, nem a tálcákkal, vályúkkal és kifejlett lombkoronával együtt, pedig csak ez a geometria számít.
• A légmozgatást helyiségenként tervezni, nem szintenként, így az alsó szintek melegek és párásak lesznek, miközben a falon lévő vezérlőérzékelő kényelmet jelez.
• Nincs szervizstratégia az élő tálcák felett szerelt lámpatestekre; a tisztítás és a meghajtócsere a kultúrát zavaró eseménnyé válik.
• Az elektromos elosztást a lámpatestszámra méretezni, nem a tompítási profilra, az újraindítási viselkedésre és a jövőbeli szintbővítésre.

Érzékelés és vezérlés egy többszintes helyiségben

Szintenkénti műszerezés

Egy többszintes helyiség több éghajlat egyetlen oszlopban. A szintenkénti PAR- és hőmérséklet-érzékelés (legalább a felső, a középső és az alsó szinten) feltárja azt a gradienset, amelyet egyetlen helyiségszenzor elátlagol. Szintenkénti adatokkal a tompítás szintenkénti döntéssé válik: a legforróbb meghajtó alatti szint kissé eltérő ütemtervet futtathat, mint a hűvös sarokszint, és az adatok alátámasztják a módosítást. Enélkül a helyiség olyan feltételek átlagán fut, amelyet egyetlen kultúra sem tapasztal meg.

Tervezés a változásra

A vertikális termesztőüzemek gyorsabban váltanak kultúrát, mint ahogy az épületek változnak. A szerszám nélküli magasságállítást lehetővé tevő rögzítési rendszerek, a megváltozott tálcaelrendezést elérő elektromos leágazások és az egynél több kultúracsaládot lefedő spektrumú lámpatestek mind rugalmasságot vásárolnak szerény felárért. Az ajánlatok összehasonlításakor a második termesztési ciklust árazza be, ne csak az elsőt: az a platform, amely a salátához illik, és átdolgozás nélkül szolgál bazsalikomot vagy fűszernövényeket is, általában többet ér egy 2 százalékos hatásfokkülönbségnél.

Ellenőrizhető hivatkozások

• e-GRO – szabályozott környezetű és vertikális termesztési világítási jegyzetek
• Controlled Environment Agriculture Center, University of Arizona – szabályozott környezetű mezőgazdasági kutatás
• Cornell University – szabályozott környezetű mezőgazdasági kutatás

Gyakran ismételt kérdések