Overall Energy Analysis of (Semi) Closed Greenhouses

Natural ventilation to discharge excess heat and vapour from the greenhouse environment has serious drawbacks. Pests and diseases find their way through the openings; carbon dioxide fertilisation becomes inefficient and the inescapable coupling of heat and vapour release results often in sub-optimal conditions for either temperature or humidity. The present trend, therefore, is to reduce ventilation as much as possible, also in Mediterranean conditions. This relies obviously on improved means for diminishing the heat load and proper use of cooling equipment. Especially the latter can combine the benefits of cooling the greenhouse air with serious energy conservation. However, opposite to the clear benefits there are also serious investments associated with active cooling of greenhouse. Therefore, there is a growing demand for some computational tool that enables quantitive comparisons between the vast number of alternatives with respect to the different components of (semi) closed greenhouse systems. The benefits in terms of improved production (quality, ornamental value and quantity) are quite difficult to quantify, due to the complexity of the biological processes involved. On the energy side of the balance, however, since the physics of greenhouses, climate controllers and horticultural hardware can be described very well, it is quite possible to develop such a tool for predicting the energy consumption of a (semi) closed greenhouse for a wide range of horticultural and outside climate conditions. This paper gives an outline of such a tool and discusses some results. Just as an illustration, a number of quantitative effects are shown of changing the fraction of closed green¬house surface in a 1 hectare enterprise that consists of closed and non-closed compartments. This analysis is made for both a Dutch climate situation and a Mediterranean weather data set

The sunergy greenhouse - one yer of measurements in a next generation greenhouse

In summer, greenhouses have to deal with an excess of solar energy which is mostly discharged by ventilation. In moderate climates, on a yearly base this discharge of energy is comparable to the energy demand for heating. Thus, in times of growing awareness of the scarcity of fossil fuels, harvesting and storing of summertime heat excesses for application in winter seems to be a promising technique. Preferably the harvesting units are integrated in the greenhouse design because this enables the shared use of space and supporting constructions and the extraction of excess heat can improve the inside climate conditions, especially when one is trying to increase the inside CO2-concentration to above outside levels. However, although the concept sounds easy, in practice a lot of difficulties have to be overcome since there are strong limits to the affordable expenses, giving the value of the energy harvested. Moreover, the harvesting of summertime excesses and the application of the (low thermal) heat results in an important electricity demand for driving ventilators and a heat pump. This means that the ratio between heat and electricity demand shifts to the latter, which is unfavourable because of the much higher value of electricity compared to heat. Nevertheless, with a carefully designed energy harvesting greenhouse, promising opportunities appear to be achievable, especially when smart choices are made around the greenhouse air temperatures and humidity control. This paper presents the reasoning of such a design called the Sunergy Greenhouse. The proposed design was built as a 550 m2 demonstration object and has been in operation since June 2008. In this paper a number of results are presented and commented. Moreover, based on the observations, a simulation model was developed. With this model, amongst lots of other things, the impact of the prices of gas and electricity on the affordable costs of energy harvesting can be studied. The results, presented in this paper, help to understand business economical considerations

Buitenscherming voor zwaar geschermde teelten

In veel sierteelten vereist een uitgebalanceerde groei dat er op een zomerse dag het meeste zonlicht uit de kas gehouden wordt terwijl er in de winter te weinig licht in de kas komt. Daarom wordt er in de potplantenteelt vaak in de zomer zwaar geschermd en in de winter bijbelicht. Vergeleken met krijt geeft een buitenscherm nagenoeg geen voordeel op het elektraverbruik voor de belichting. De besparing is slechts 2 kWh per m² per jaar. Tegenover de verbeterde lichttransmissie van een kas met een buitenscherm in het voorjaar staat namelijk de verlaagde overall lichttransmissie ten gevolge van de constructie buiten de kas. Naast de genoemde effecten op belichting en koeling heeft een buitenscherm ook nog enig effect op de behoefte aan verwarming. Het effect hangt af van de vraag of het buitenscherm het tweede of het derde scherm van de kas is. Net als het effect op de belichting is het effect van het buitenscherm op de verwarming klein in vergelijking met het effect op koeling (rond de 1 m³/m² per jaar

Warmte-overdrachtsprestaties van de OPAC106 warmtewisselaar

Zowel vanuit het oogpunt van een betere beheersbaarheid van het kasklimaat, als vanuit de toenemende behoefte aan laag temperatuur verwarmingssystemen zijn er de afgelopen jaren belangrijke ontwikkelingen in warmtewisselaars voor de tuinbouw in gang gezet. Er zijn systemen die boven in de kas worden geplaatst en systemen die onderin zijn gesitueerd. Er zijn installaties met en luchtverdelingsslurven, maar ook systemen met een vrije uitblaas. Door de veelheid aan toepassingsgebieden zijn warmtewisselaars moeilijk onderling vergelijkbaar. In dit rapport zijn de warmte overdrachtprestaties van een nieuw type compacte warmtewisselaar bestudeerd, de OPAC106 warmtewisselaar met dwarsstroom ventilator

PV-cellen op de ZonWindkas

De ZonWindKas bestaat uit een systeem van lamellen in de zuidkant van het kasdek die in de zon gedraaid kunnen worden op het moment dat de zon boven een bepaalde stralingsintensiteit schijnt. Deze lamellen dienden oorspronkelijk voor de productie van warm water, dat na opslag in een zeer goed geïsoleerde buffer kan worden gebruikt voor de verwarming in de winter. Deze lamellen zouden kunnen worden voorzien van PV-cellen voor de productie van elektriciteit. In dit onderzoeksproject is via metingen en een model berekend wat de potentie is van PV-cellen op de lamellen

Lessons learned from experiments with semi-closed greenhouses

In the past decade, experiments and a large number of model studies with closed and semi-closed greenhouses have been carried out. Technical, horticultural and engineering problems were solved and high production levels were achieved. Due to the capture of condensate and the reduced air exchange, water and CO2 demands can be reduced significantly. However, the investments for a semi-closed greenhouse are high. Moreover, the running costs can be high as well, especially in situations where seasonal heat storage is difficult. This paper gives an overview of the results obtained by several research institutes as published in international accessible literature and discusses the key parameters that affect the technical and economic viability of semi-closed greenhouses

De performance van de drie demo-kassen op het Innovatie en Demo Centrum

Eén van de meest concrete resultaten van de ontwerpwedstrijd “Kas Als Energiebron” is de realisatie van het Innovatie en DemoCentrum (IDC). Op het terrein van het IDC zijn drie winnende ontwerpen op semi-praktijkschaal gebouwd. Het eerste ontwerp, de ZonWindKas beslaat een oppervlak van 280 m² en is gericht op de teelt van schaduwminnende potplanten. De andere twee ontwerpen, de SunergieKas1 en de FlowdeckKas zijn gericht op de groenteteelt en beslaan elk een kasoppervlak van 550 m². De doelstelling van de ontwerpwedstrijd is de implementatie van kassen die energie-neutraal zijn, maar liever nog netto energieproducerende kassen. Het begrip energie-neutraal wordt daarbij vaak gelijk gesteld aan ‘vrij van fossiele energie’. Netto energie producerende kassen zouden dan de overtreffende trap daarvan zijn; kassen die meer energie leveren dan dat ze zelf aan hoogwaardige energie verbruiken