De Next Generation Semigesloten Kas : Perspectief van een ontvochtigingssysteem op basis van een koeloppervlak en

Het nieuwe concept Next Generation Semigesloten kas is met recht een opvolger van eerdere generaties (semi)gesloten kassen. Het systeem realiseert een substantiële invulling van de verwarming van kasteelten met duurzame warmte. Het concept is gebaseerd op een kleine aanpassing van de luchtbehandelingskasten die met de opkomst van Het Nieuwe Telen in steeds meer kassen te zien zijn. Door deze luchtbehandelingskasten naast een verwarmend blok ook met een koelblok uit te rusten kan met een beperkte luchtcirculatie (10 m³/(m² uur)) de kas in de winter meer gesloten gehouden worden door de kas intern te ontvochtigen. In de zomer kan dezelfde installatie worden gebruikt om, net als in de eerdere generaties (semi) gesloten kassen, energie te verzamelen uit het zomerse warmteoverschot ten behoeve van de voeding van een warmtepomp in de winter. Het systeem is in de praktijk getest in een kasafdeling van 3680 m². Uit deze proef bleek dat in de gegeven kas de warmtebehoefte van 40 m³/(m² jaar) voor 25% met duurzame warmte kon worden ingevuld. De benodigde investeringen leiden bij de huidige gasprijs tot een simpele terugverdientijd van ruim 7½ jaar. The Next Generation Semi Closed Greenhouse is an improved version of earlier generations of (semi) closed greenhouses. The system provides renewable energy for the heating of greenhouses. The concept is based on an optimised utilisation of the air treatment units that have become widespread with the ‘New Cultivation’ in greenhouses. In this New Cultivation greenhouses, dehumidification is performed by a well-controlled inlet and even distribution of outside air. In the Next Generation Semi Closed greenhouse, the air treatment units are furbished with a cooling heat exchanger in the upstream air flow next to the heating block. The air circulation capacity is around 10 m³/ (m² h ). With the cold heat exchanger, the greenhouse can be internally dehumidified. This enables to keep the windows shut during the cold period of the year, which prevents losses of sensible and latent heat. In summer, the same system can be used for gathering heat from the summertime heat surpluses to provide energy for wintertime use of a heat pump. These summertime heat surpluses are stored in an aquifer system, just like the common practice in previous generations of (semi) closed greenhouses. The system was tested on 3680 m² of a commercial greenhouse and compared in terms of energy consumption with a standard greenhouse operation. The experiments showed that at the system could provide a 25% contribution of sustainable energy in the heat demand. At current energy prices the simple payback time of the investments for a Next Generation Semi Closed greenhouse will be around 7 ½ years. Besides this system, the study also analysed the perspectives of hygroscopic dehumidification. It showed to be a realistic dehumidification system for modern greenhouses. The energy saving potential of hygroscopic dehumidification is likely to be even higher than that of a system based on condensation on a cold surface. The economic outlook depends largely on the price of the regenerator, the machine that extracts the water out of the desiccant solution. Behalve het Next Generation systeem op basis van een koelblok is ook gekeken naar de perspectieven van een hygroscopisch ontvochtigingssysteem op basis van een CaCl2-oplossing. Het energiebesparingspotentieel van hygroscopische ontvochtiging ligt waarschijnlijk iets hoger dan dat van een systeem op basis van een koelblok. Het economische perspectief hangt voornamelijk af van de prijs van de regenerator, de machine die de verdunde zoutoplossing weer moet indikken met terugwinning van de latente warmte

Greenhouse designs for Mexico. Aguascalientes, Querétaro and Sinaloa

This study reports on the environmental and economic impacts of greenhouses with different technological levels in the states of Aguascalientes, Querétaro and Sinaloa in Mexico. Seven technology levels were evaluated, varying in the type of substrate, covering material, heating, CO2 enrichment, misting, screens, and the use of re-circulation. Increased technology results in increased production. With increased technology, water use increases (with the exception of the highest level of technology, a semi-closed greenhouse), energy use increases (with the exception of a greenhouse with a screen and a glass-covered greenhouse), water use efficiency increases, but energy use efficiency decreases (with the exception of a glass-covered greenhouse). Net income is highest for a glass-covered greenhouse for Aguascalientes and Querétaro, and for systems with heating, CO2, misting and screens for Sinaloa. If the most simple and closed greenhouse for Aguascalientes and Querétaro are excluded (because they are very different technological levels), then pay-back periods for the remaining scenarios do not differ very much. The pay-back period for Sinaloa is shortest for a system with heating and CO2. Opportunities for the Netherlands supply industry exist in the (further) introduction of recirculation systems (water saving), heating (production, net income), screens and glass greenhouse cover (energy saving, production, net income), geothermal energy and solar panels (renewable energy)

Meerlagenteelt 2.0 : Een nieuw basisontwerp

In de praktijk wordt meerlagenteelt op zeer uiteenlopende manieren uitgevoerd: er wordt gebroeid op stilstaand water of op eb/vloed systemen, de bedekkingsgraad varieert van 1,25 tot 3 lagen, belichtingsregimes verschillen, etc.. Er wordt ook verschillend ontvochtigd: van traditioneel stoken met het raam open tot ontvochtigen met gedoseerd aangezogen buitenlucht die met slurven de kas ingebracht wordt. Het kasklimaat blijkt soms (m.n. op de bovenlaag) lastig te beheersen. Doel van het project Meerlagenteelt 2.0 is om een verbeterd basisontwerp te ontwikkelen met als resultaat een beter benutte teeltruimte en een nog lager energieverbruik. Hiermee wordt de kostprijs verlaagd. Door een betere beheersing van het teeltklimaat wordt uitval door o.a. kiepers voorkomen. Op vier meerlagenteeltbedrijven met ontvochtigingssystemen met slurven zijn met debietmetingen en kunstmatige rook de luchtstromen in de kas onderzocht. Dit liet zien dat over de gehele lengte van de slurven per gaatje evenveel lucht naar buiten komt. Deze lucht komt direct tot in het gewas. Daarna volgt een beweging omhoog, tussen de containerbanen door. De luchtbeweging boven de bovenste laag is horizontaal en wordt bepaald door de klepstand van de luchtbehandelingskast (LBK) en de ventilatorstand. Na oriënterende brainstromsessies met onderzoekers van PPO Bloembollen en WUR-Glastuinbouw en met meerlagenbroeiers is op basis van simulatiemodellen het kasklimaat onder verschillende omstandigheden en bij verschillende basisontwerpen doorgerekend. Uitgangspunt hierbij was dat de RV onder de 80% blijft. Deze ontwerpen zijn qua energiebesparing en mate van klimaatbeheersing onderling vergeleken. De berekeningen laten zien dat bij een verdamping tot 0,5 l/m2/dag en ventilatie met buitenlucht het broeien in 6 lagen in een cel met LED’s het energieverbruik terugbrengt tot onder de 150 MJ/1000 stks. Wordt er meer verdampt, nl. 1,5 l /m2/dag, dan is broeien in 6 lagen met buitenluchtventilatie nauwelijks energiezuiniger dan de huidige MLT-systemen van 2 tot 3 lagen in een schuurkas: ± 300 MJ/1000 stks. Wordt in het geval van een verdamping van 1,5 l /m2/dag balansventilatie toegepast, zodat 80% van de warmte van de uitgaande lucht teruggewonnen kan worden, dan wordt het energieverbruik verder teruggebracht naar 200 MJ/1000 stks. Toepassing van een warmtepomp om daarmee te ontvochtigen brengt het energieverbruik nog iets verder terug tot 180 MJ/1000 stks. Hoe sterker ontvochtigd moet worden (b.v tot een RV van 70% i.p.v. 80%), hoe gunstiger het wordt i.p.v. ventilatie met buitenlucht balansventilatie of een warmtepomp toe te passen. Anderzijds, hoe hoger de toelaatbare RV hoe kleiner het verschil in energiekosten met buitenluchtventilatie. Voor een gewas als snijhyacint is balansventilatie dus niet nodig. Bij buitenlucht- en balansventilatie is een luchtdebiet van 50 tot 110 m3/m2grond per uur bijna altijd voldoende, bij het systeem met de warmtepomp 30 tot 70 m3/m2grond per uur. Gedurende ongeveer 250 uur per seizoen is bij beide systemen echter een hoger debiet gewenst, nl. respectievelijk maximaal 170 en 120 m3/m2grond. Als maximaal verwarmingsvermogen is waarschijnlijk 650 W/m2 grond bij buitenluchtventilatie voldoende, bij balansventilatie is dat 350 W/m2 grond. Wanneer de slurven alternerend zijn opgesteld, zodat het eindpunt van een slurf naast het beginpunt van de volgende slurf is gepositioneerd, wordt warmte gelijkmatig over het teeltoppervlak verdeeld. In een cel is het voor de verschillende tulpencultivars onbekend wat de minimale verdamping moet zijn om kiepers e.d. te voorkomen. Aanbeveling is daarom dit voor de verschillende cultivars goed in kaart te brenge

A model for the climate of an innovative closed greenhouse for model based control

A new greenhouse type is designed to study ways of decreasing horticultural water use in semi-arid regions. To control the greenhouse a model based control design will be applied. Hereto a model is needed to predict the systems behavior (1 day ahead), without much computational effort. A physics-based model for this new type of greenhouse is developed, based on enthalpy and mass balances. The greenhouse is divided in four compartments; the plant area, the roof area, the heat exchanger and the soil. For all compartments only the main energy and mass fluxes are modeled, in order to keep the model simple. Since the model describes only the main characteristics of the system with physical equations, careful calibration and validation (systems identification) is needed. Real data gained from the experimental greenhouse are used in a controlled random search to find the optimal parameter value

Watergy: Infrastructure for Process Control in a Closed Greenhouse in Semi-arid Regions

Abstract A novel solar humid-air-collector system for combined water treatment, space-cooling and ¿heating has been designed in an EU framework-5 financed project called Watergy. The design consists of a construction of two prototypes for applications in architecture and greenhouse horticulture: a South European variant (for arid climate and emphasis on agricultural use) and a Central-/North European variant (for temperate climate and emphasis on integral building design). The core is the development of a collector system, following the principle of a closed, two phase thermo siphon. It achieves combined evaporation and ¿condensation, efficient heat transfer to a central heat exchanger as well as increased heat conduction from (humid) air to water. Main improvements are cost reduction in space heating and -cooling of buildings and greenhouses. Furthermore, viability increases by additional integration of greenhouse irrigation water recycling, desalination and building grey-water recycling. Sensors and actuators, connected to low-level controllers, activate a model-based control system to manage these processes. The paper describes the different appendages, sensor systems, network connections, databases, alarming systems, user interfaces and remote management from the Netherlands to Spain through the Internet

Modern, sustainable, protected greenhouse cultivation in Algeria

The goal of the project was to analyse the structure and technology level of protected cultivation in Algeria, which were followed by recommendations for improvements (technical, cultivation and economic aspects) of existing and newly built greenhouses. Further, in discussion with Dutch and Algerian parties, the goal was to come to a final design which can be built with local partners. The Wageningen UR “adaptive greenhouse approach” was used at which results of the simulation models for the greenhouse design, the water use and the economic feasibility were integrated to clear recommendations

Watergy, towards a closed greenhouse in semi-arid regions-Experiment with a Heat Exchanger

Water resources are diminishing in many (semi) arid regions, thus becoming a concern in the (near) future. Desalination of brackish or salt water can be a good solution to provide water for agriculture and human consumption. The Watergy project proposes an integrated system in which plants and fresh water are produced. The system is closed and air is being cooled during the day with a central heat exchanger in a chimney. Since this heat exchanger is a vital part for the functioning of the system, it was decided to test its characteristics such as heat transfer and air velocities in a controlled environment. A chimney was built with a heat exchanger installed inside with a surface of 11 m2. Several experiments were conducted with varying layout of the heat exchanger, varying conditions and excitation signals. This paper describes the results of steady state situation with five baffles during heating and cooling. The measured air velocities are in the range of 0.72 0.6 m/s. The measured heat exchange coefficient is in the range of 25 28 W/m2K. The efficiencies of all the presented experiments are in the range of 70 ¿ 80%. The results of the experiments are compared to a simple physics based, steady state model that describes the convection, conduction and condensation processes. The model results are quite close to the experimental results; the maximum temperature deviation between model and observations on the water-side is 0.5¿C (at 40¿C) and on the air side 2.5°C. The accuracy of the model is sufficient to use it for design purposes and, later on, as a starting point for model based control of the greenhouse. Finally, the results of the experiments show that the heat transfer in the proposed design can be sufficient to cool and heat the Watergy greenhouse