Enquête Fytotrons f
l¡Voord
vooraf.
De commissie voor Fytotrons, die door de Nationare Raad voo Landbouwkundig onderzoek TNo is ingesteld om advies uit te bren install-aties voor kl-imaatregeling bij het land.bouwkund.ig onderz ziet het mede als haar taak, zoveel mogelijk gegevens bijeen te gen over de reeds aanwezige install-aties.
rn ciit verband heeft zij een enquete ingesteld. om een inzíc verkrijgen in de technische specificaties van de verschillende be staand.e en in aanbouw zijnde fytotrons van het complex Vrlageningen Met waardering kan worden opgemerkt dat tijdens de uitvoerin van de enquete de gebruikers van de fytotrons de grootst mogelijk medewerking verleenden. Zonð,er uitzondering achtte men het samenb gen van de gegevens van groot belang. Grote waardering heeft de commissie ook voor het werk van de stichting Technische en Fysische Dienst voor de Landbouw. Door de Dienst, met name door Ir. R. Koppe, zijn de gegevelî.s van de enque nader uitgewerk¡ en in dit rapport vastgelegd. De verwerkte gegbvens zijn gedeeltelijk gebaseerd op de-oors kelijke programmars van eisen en gedeeltelijk op metingen die do gebruikers zelf v¡erclen uitgevoerd. omdat men voor een volledige oord.eling van de technische specificaties ook dient te beschikken meetgegevens die met dezelfde, goed gei-jkte apparatuur zijn verk zal de TFDL nog een meetprogramma aan de verschillende fytotrons voeren. De gegevens van deze metingen zu11en in de loop van 1!6B een tweede rapporù worden samengebracht. Namens
de Commissie voor !'ytotrons
J. Doorenbos voorzitter.
TNO
4-6-t968. MK
over
n-
te
n-
ronde
over Senr
t-
Enkele üechnische aspecten van de fytotrone in gebrujJr bij Instel1j-ngen voor Landbouwkundig 0nd.erzoek te Wageningen.
Rapport, opgesteld ten behoeve van de Cornmissie Fytotrons van de Natíona]-e Raad Le.ndbourrqls¡ndig Onderzoek TNO door de Technien Fysische Dienst voor de Landbouw te li'trageningen.
Inleiding 1, Algeuene
gegevens
â.o ùeú,peratuur
b. relatieve vochtigheid. c. belichting
2.
d.. luchtsaelheid. ê¡ dag- en nachtregelÍngen Ind.e3-ing van de klimaatkalners naar de wijze van luchtcirculatie lenperatuurafwi jkingen Belichting, lampenruimtes en plafonds kLinaatkassen Systeeukeuze voor de luchtbehand.eling ErvarLngen van d.e gebruikers
,. 4. 5. 6. 7. 8. Conclusies 9. Lijst van Instellingen
l
6
8 9 9
10 11 11
13
Algemene gegevens. De grote verschei-denheid
in de fytotrons van het comprex Wagenj-ng heeft er toe ge'ì eid een argemene vorm van presentatie te kiezen. rbij is vooral aandacht geschonken aan de werktuigkundige ontvrerpJ-i en voor een fytotron. hidelijkheidshalve zij opgemerkt d.at, in de navolgende beschouw onder een fytotron wordt verstaan een geheel van bij eLl
-5De
ruimtelijke temperatuurverschirr-en zijn o r5oc tot zoc, in een e
ke1 geval groter. Ten overvloede zij hierbij opgemerkù, d.at ruintelijke
temperatuurv
schillen in principe onvermijdelijk zijn. Deze worden immers be door het stromingspatroon van d.e lucht in de cel, door d.e circurer hoeveelheid lucht en door d.e warmtebelasting, waar onder de instral van
d.e
de
ng
ceI.
b. Rel-atieve vochtigheid. De onderste grens van het bereik waarin de relatieve luchtvochtighe d is te regelen, is meestenti jd,s 50% tot 6U/o met een enkele uitzonder ng tot 4æ/o. De bovenste grens Ls 9O%.
c. Belichting. De wijze varr belichting in d.e fytotrons j-s zeer verschillend en vee aangepast aan de proeven. veel voorkomend is de opstelling waarbij het plafond. opgevuld. is me ee!1 aaneengesloten enkelvoud.ige laag fluorescentiebuizen of met ontlad.ingslampen in reflectoren, aalgevuld met gloeilanpen. De ge leerde lampvermogens bed.ragen in sonmige kamers de zeer hoge waard.e 2rJ kw/nz. De lampenruimte is dan door een glas- of perspexplafond. d.e plantenruimte gescheiden. Naast vaste beli-chting worden ook verplaatsbare belichtingsinstalÌa aangetroffen. Een voorbeeld hiervan zijn verticale panelen met flu centiebuizen, verplaatsbaar geinstarLeerd in de kl_imaatk€uner. Somsr en d'it meestal in de oud.ere installaties, is de bel-ichting s1 over een deel van het plafond aangebracht, bij voorbeeld alleen bov de plaatsen waar d.e planten opgesteld. zulren word.en. Een complete opstelling met lichtbakken waarbij de ruimte zeer effi benut is, in gebruilo op het BinnenhavencompÌex, i_s geschetst in fig
flet opstellen varl lampen in de kli¡raatkamer zal het benod.igde koelv mogen aanzienl-ijk vergroten vergeleken ¡ret een opstelling met lamp een lampenruimte. d.. Luchtsne]-heid. De ruchtsnel-heden, die door de instell-ingen zijn opgegeven, liggen g woonlijk tussen O.2O tot 1 n/s. In enkele gevallen is een waarde van O.O75 m/s opgegevelt.
talvan
ES
S-
hts
ent 1.
-6-
e. Dag- en nachtregelingen. fn vele klimaatkamers zijn systemen aangebracht voor de regeling dag- en nachtklimaten. Deze systemen z-ijn uitgevoerd. in zeer eenv dige tot bijzonder gecompliceerde regelnogelijkheden. Zeer eenvoudig is de dag- en nachtregeling door verrijden van de ren retjes met de proefplanten of door een schakelklok voor het sc van de belichting. Betrekkelijk eenvoudig is de dag- en nachtregeling van de tempera door midde]- van een schakelklok. VeeJ. omvattend zijn de programmaregelingen voor belichting, t tuur en vochtigheid. Soms zijn in klimaatkamers mede regelsystemen ontworpen voor een te stell-en snelheid van temperatuurverand.erÍng (aangegeven in oC Dj-t is bij voorbeeld van belang bij daur,vvorming.
) Aangezien de wijze van luchtcirculatie belangrijk is voor de con in de kamer, zi-jn de fytotrons ingedeeld naar de verschi]lende d.ie in 1,''lageningen worden toegepast.
a. Klimaa
ers waarbi
de luchtbehandeli
sinstallatÍe
I ôe
men
de kamer
geplaatst. Het eenvoudigste type is de klimaatkamer waarbij de luchtbehandeli gseenheid in de kamer zelf is opgehangen, Deze luchtbehandelingseenh id. kan of aU-een een snel-verdamper of een min of meer geconpliceerde uchtbehandelingskast zijn,, zie figuur 1. In deze opstelling wordt de gewenste toestand bereikt door de kame lucht zover te koelen of te verwarmen, dat na het uitblazen de be deLde lucht, die of kouder of warmer is dan de ka¡rerlucht, z:-clt met de kamerlucht, zod.anig dat dit mengsel de vereiste temperatuur
heeft. Kenmerkend van d.eze install-atie is het betrekkelijk geringe voud van 60 tot 100 maal- de kamerinhoud. per uur.
circ
tie-
Dikwijls wordt bij deze opstellíng nog een aparte luchtbevochtiger toegepast Toepassing van type
a vindt vooral plaats in bewaarcellen.
-7Op éán van de
fnstellingen lvorden proeven
gedaan met d.e
opstelling
van f iguttr 3. Deze opstelling munt uit d.oor eenvoud en flexibiliteit en j.s relati goedkoop d.och vereist een vrij hoge kamer. De luchtverdeling zal echter variären met d.e temperatuur van d.e beh
delde lucht, Het lijkt daarom wenselijk, in dit type metingen te verrichten om temperatuurgrad.ienten en de luchtsnelheid tussen de planten vast te ste1len. Eerst dan kan een juiste indruk van de werking van deze opstelling worden verkregen.
b. Klinaatkainers met d.warsd.oorstroming. In verreweg de meeste gevalJ-en wordt d.e geconditioneerde lucht door êén of meeï geperforeerde wanden in de klimaatkamer gebracht. ïI/qrd.t de l-ucht slechts d.oor één geperforeerde wand. toegevoerd en do de tegenoverliggend.e geperf oreerde wand af gevoerd, d.an kan gespr word-en van een klir¿aatkantrer met dwarsdoorstroming, zte figuur 4. Bij deze en de volgende types wordt de lucht buiten de kl-imeatkarner in de gewenste toestand gebracht. Het circulatievoud bedraagt dan b voorbeeld. 4OO maal- de kamerinhoud. per uur. Oek in d.it type is heù echter bij lage vochtigheden mogelijk de 1-uc in d.e luchtbehandeÌingskast te koelen tot onder of te tr¡erwarmen tot boven de klimaatkamertemperatuur, zod.at eerst na menglng van de ing blazen lucht ¡ret de lucht in de klimaatkamer de gewenste toestand be reikt wordt. Dit leidt tot een iets kleinere, dus j.n principe iets dkopere installatie. Een nadeel van een klimaatkamer met dwarsdoorstroming is de onvermj-j elijke temperatuurgradiänt, het voord.eel- d.e eend.uid.ige luchtbeweging n de goede luchtverdeling.
c. Klinaatkamers met luchttoevoer door twee overstaande v¡and-en en ]-aat lijke afzuiging door een rooster of spl-ee-t. De figuren 5 en 6 geven voorbeelden van klimaatkamers waarin de gec d.itioneerd.e lucht d.oor twee overstaande wanden word.t toegevoerd en v r-J lokaal word.t afgezogen. De luchtstroming is in dit geval niet duid.etijk. Een niet te diepgaa d meetprogramma zal waarschijnlijk alreed.s interessante gegevens oplev ren.
-BKlinaatkamers meù luchttoevoer door een rforeerde bodem. rn d.eze opstellíng, geschetst in figuur 8, zaL er, zeker nabij de bodem, alleen maar een verticar-e temperatuurgradiênt heersen. Doo het plaatsen van pl-antenpotten op de bod.em I zar de luchtsnelheid sen de potten echter beinvl_oed worden. Het is hierbij niet duidelijk hoe d.e luchtstroming in het gervas i ïrnmers afhankerijk van de afmetingen varl de poùten en planten, een plant in de schaduw van zijn pot staan. Ook hier zal een eenvoudig meetprograüma meer informatj-e over d.e
cht-
beweging geven.
e. Klimaatkast. Ter voll-edigheid is in figuur 9 nog een praktische en ook opstelling voor een vrij grote kl-i-¡raatkast geschetst.
toegepas
e
f. AIs voorbeetd van een installatie waarbij een goede beheersing de luchtstroming wordt verkregen is in figuur '1 O een kamer geschetst, ïuaarbij de l-ucht via l_eidschoepen in de luchtka::al-en en door geperfore rde wanden en instel-bare jalouziön in de kamer wordt gebracht.
l.
Temperatuurafv¡i jkingen. De temperatuurafwijkingen kunnen
het beste worden beschreven door et ruimtelijke temperatuurverschil in de lege cel tesamen met de t tuur-fl-uctuatj-es- Ln 6'en vast punt. Het ruimtelijke temperatuurvers hil wordt bepaald door de warmtebel-asting en de círculerende hoeveelhe d lucht. In het geval van een klimaatkamer met dwarsdoorstroming is et temperatuurverschil bij de inbtaas- en d.e afzuigwand i.n de rege ce meten, d.us het ruintelijke ternperatuurverschil. De opgegeven waarden lopen in d.e praktijk op tot 2oC. Bij een lage warmtebelasting, gecombineerd met verptaatsing van zeer grote hoeveelh en l-ucht, kan deze vraarde Or5oC bedragen.
rederijke waarde voor de temperatuur-fructuaties in de tijd in een vast punt van d.e kamer, die ontstaan door de regeling, is jo c. De ootte van de fluctuaties alsmed.e de frequentie hiervan wordt bepaald. oor de capaciteit va'' de installatie, d.e momentane belasting en door h L Een
toegepaste regelsysteem.
-9-
BelichtÍng, lampenruimtes en plaf ond.s. a. Belichting. Zoals uj.t het voorgaande al is gebleken, wordt de bel-i chtingst empe tuur soms samengebracht in de klinaatkamers zelf, zie figuren '1 en d.och meestal in een aparte lampenruimte d.ie door een plafond gesch j-s van d.e klimaatkamer. De 1ampenruimte wordt d.an met een luchtcir lt
latiesysteem gekoeld. De uniformiteit van d.e belichùing in d.e kl-imaatkamers is niet al-ti naar wens. Gebreken in de uni-formiteit kunnen ond.er meer toegeschr werden aan schaduwgevende delen in het plafond, ongelijknatige Iam koelj-ng en de verde1j-ng van de la.:rpen.
b.
Ïram'penruimte
,
den
n n
.
koeling van de lampenruimte dient met zorg te geschied.en om alle lampen Itzo goed mogelijktt cp dezelfd.e temperatuur te houden. onderhoudstechnisch is van groot belang, dat de lanpenruirntes goed gankelijk zijn, zodat de lampen op eenvoudige en snel_le wijze ver kunnen worden. Dit punt heeft bij de bouw van de meeste fyùotrons wageningen wel-licht wat weinig aandacht gekregen. De lampenruimte de Afdeling Tuinbouwplantenteert is in d.it opzicht voorbeerdig. De
oen
c¡ Plafonds. Plafonds in de kl-í¡laatkamers zijn uitgevoerd, in enkel of ¿ubbel g of perspex (¿it l-aatste arreen voor fruorescentiebuizen). rn een van d-e fytotrons is enkelvoudi-g glas met een waterl-aag toege past" Algengroei wordt hierbij tegengegaan d.oor ultra violet l-icht.
constructietechnisch vordoet vrijwel geen enkel plafond, terwijl uit gebruiksoogpunt veel bezwaren tegen verschil-l-ende plafonds word aangevoerd. De constructies zÍ-jn vaak zwaar en onhandig, de ruiten nen moeili-jk worden schoongemaakt, de richtverdering wordt door sp ningen onguns tig beinvl-oe d. e . d.. .
5, Kli¡eaatkassen. In klinaatkassen word.t de geconditioneerde lucht langs het glas of r spleten in d.e tabletten in bovenwaartse richting in d.e kas geinject rd, waarbij menging met d.e kaslucht optreedt, De luchtbehand.elingskast meestal onder de tabl-etten of in een, lage, kerd.er onder de kas gep tst, zoals in de figuren 10 en 'l 1 is aangegeven.
-1
0-
Daarnaast worden systemen toegepast waarbij de kas in een aantal a geklinatiseerd.e compartimenten verd.eeld is, waarin verschillend.e t peraturen gehandhaafd. kunnen worden. De toegepaste injectiesystemen maken het niet vanzelfsprekend, dat goede temperatuurgelijkmatigheid. wordt verkregen. Hetzelfd.e geldt
voor
d.e vochthuishouding.
studie over d.e nood.zalcelijke capaciteit van de koelinsta latier mogelijkheden en consequenties van eerl reductie van de inst ling met kleurschermen of het koelen van het d.ek net koud. water en gebruik van dikkere waterlagen op het dak is zeker d.e moeite waard. Een nadere
6.
Sysüeeukeuze voor de luchtbehandeling. a, De bi j de fytotrons voorkomend.e koelinsta]-lati-es kunnen hoof d.zakeli onderverdeeld worden in twee groepen: f . instalraties metf@ntrale koude voorziening, waarbij het in een c
trale eenheid gekoelde secondaire koe'trnedium door mid.del van pij van en naar de koelspiralen i-n de luchtbehandelingskasten stroomt 2. installaties met één koel-compressor per kr-imaatkârtrex¡ Volledigheidshal-ve zij hier vermeld, dat ook installaties bestaan wa bij meerdere klimaatkamers d.irect op één koeJ-compressor zijn aangesl t en. b.Voor de luchtbevochtiging worden aangetroffen: 1. verstuivers (sproeidoppen) 2. drukluchtverstui-vers 3. nevelapparaten met mechanische verstuiving
4. verdampingsbakken 5. stoominjectie c.verwarming geschiedt of erectrisch of met warm water. d.Zelfs een korùe beschrijving van d.e in de V,/ageningse fytotrons voork de regelsystemen en funktj-e-elementen is te omvangrijk voor het best van d.i-t rapport; een grote verscheidenheid aan systemen va¡. vele ver chi-]-lende fabrikaten worden aangetroffen.
-11_
/.
Erva¡'inpçen van de gebruikers.
Uit de tijdens de enquête
gevoerd.e gesprekken
bleek, d.at vele
onde
zoekers op grond van de verkregen ervaringen aanvull_ende eisen met betrekking tot hun fytotron steld.en. In verschillende nieuwe fytot È is hieraan in meerd.ere of mindere mate reeds voldaan. De
eisen zj-jnz
a. machinekamers waarin de machines goed ùoegankerijk zijn. b. goed ùoegankelijke lampenruimtes. c. aparte ruimten voor het gereedmaken van het. prantnateriaar. d.. lichtsluizen voor de d.onkere ce1len. e. het voorkomen van lekken van- l-icht via lampenruimtes van belich aaÀr donkere cellen. f. beveiliging tegen daglengteverstoring door middel van werkl-icht g. centrale registratie van luchttemperaturen en l-uchtvochtigheden h. witte wand.en in de kl_imaatkainers. i. kwiklarnpen instel-baar monteren in de reflectoren. j. conditionering van het bodenklimaat. k. een zodanige ui-tvoering van het luchtbehand.elingssysteen, dat t dens het bestrijden van prantenziekten d.e andere kamers of ged ten van het gebouw niet worden verontreinigd.. Conclusies.
opstelring van de programmars van eisen blijkt, ondanks zeer ui voerige en zorgvuldige bestud.ering van binnen- en buitenlandse ringen, bijzonder moeilijk te zijn. Dl.t ko¡rt ondermeer tot uitdn¡lck in onvolkomenheden, ,soms gebreken, die vele fytotrons vertonen. 2. Opvallend j-s, dat zoveel verschíllend.e sytemen van l-uchtbehandeling zijn toegepast. De oorzaak rigt hi-er vermoedelijk in de (te) gering aandacht die de adviseurs besteden aan het ontwerp en d.e (te) gerin bereidheid' van de installateurs om zj.clt in de verschi-l-Iende detail bfemen te verdispsll . 7. De j-ndruk bestaat, daù de ontwerpen wolden opgestel-d zonder reken te houden met de hieruit voortvloeiende exploiùatiekosten. 4' Een gevolg van d-e grote verscheidenheid aan toegepaste l-uchtbehande Iingssystemenr is d.e grote verscheidenheid aan funktie-elementen me verschillende eigenschappen en van verschirrende fabrikaten. 1. De
ng
-12Aan een funktionele constructie van plafonds en van d.e lampenruint is door ad.viseurs en insta]-lateurs te geringe aaadacht besteed. 6. Algemeen is, mede door beperkingen van bouwkund.ige aard, te ger aandacht besteed aan een doelmatige plaatsing van de technische in
stallaties. 7. MetÍngen aan de d.iverse toegepaste systemen zull-en gegevens opleve die een verantwoord.e voorkeurskeuze mogeJ.ijk maken. Deze metingen len tevens een inzicht kunnen geven in de exploitatiekosten.
-13-
lj..ist van Instellingen.
I
Afdeling Entomol_ogie van d.e Landbouwhogeschool Afdeling Fyt.opathologie van de Landbouwhogeschool Afderi-ng T,andbouwprantenteelt en Graslandcultuur van d.e landbouwhogeschoo1Af delÍ-ng
Prantenfysj.orogisch ond.erzoek van de r,andbouwhogeschoo Afdeling Tuinbouwplantenteelt van de Land.bouwhogeschool Afdeling Virologie van de Land.bouwhogeschool
voor Plantenfysiologisch Onderzoek rnstituut voor Biologisch en scheiku¡rdig orderzoek van Cent¡r:m
l,a¡d.bou
ge$fassen
ïnsti-tuut Instituut ïnstituut Instituut
voo¡ cultuurtechniek en Ïrlaterhuishouding voor plantenziekter:lEund.íg Onderzoek voor Toepassing van Atoomenergíe in de Landbouw voor Veredelíng van Tuinbouwgewassen
1i-ch bakkea
îeÞerforeerde ef¿itißwa.nd
8ep* forserde verd el'"rand
plan enrekken
Fi6:uur 4. !c¡r-'rnedg 1'(än Èen Ðe lj s'*tbakl<en en in een st ell-l i 1q-
k-1,
iinaa- tlrs,
p1e-n+; en r{':
:.e!:
v .-.lr a: âI¿ r¡¡j.ll
k}:Ên ':'-l-;in
1:ì.
¿'r ibS
1¡st ;ll-çaat
re:::
lien "
fçerd
s:le l-fÊrâeüiner
E
t
r¡k
rekken yr¡e eentielacl
f Lu or"es en
planlen
lig'uur 5. D¡rorsnede l¡an e,::. ee:rir¡oud'i_ge opetelling f luorescen tie Ia.npen.
âh
eÕntrare$: het Ia.s
rne+.
1-
l-.:.::¡tn::r.:t 5. si¡ e 'r"ì a
f cnd
Ll;.c h '*
¡'¡ iaa-e -
he-naa
q e13e
r flre5l..:e
wanC
r-i-rl';ur 4,
'-li.'iãr.S dc
crs
i:
.¡i ¡ :JÉ
lami:+nruinte
plaf I
orrd
tltanaa l
l-'..¡chtj'n
a
¡eno¡f
cnde
af zrti.gr
ster
b !
¡r'Ë n,3.
rt, I ¡
!
tr
athterl naal ve
door rlend keonden met ìrande-
luehtbehandelingskas t
Fíguur 5. Daorsnsde van een kLirreatkamer met luchttaevoer door twee overstaande wanden en afvoer rì.oo¡ een afzuigroo
t
er.
, spleet fn onderste
I
Plaat van dubbel plafond.
l'---'¡
L
-
åI, net
l-n
andelÍ
de r¡g
retou
a
verbon laat zi j
lucht
kast
-
van
luchtl,n aat-
kanaal
geperf
eerde
wand
luchtbe
Figuur 6.
ban
d
e1íngs
ÐoorsnecÌe van een kl¡¡neatkaner met luchttoevoer door tr¡ee overst,as,nde wanden en afzu{.gi-ng via aan spreet
door een åubl¡eL plefond. Deze fi¡'uur is de claorsnede BB va_n figuur ?.
st
larnpenruinta
Bl I
00000000000
-"{ I rl¿çuur f. Doorsnedc
Â.A
van de krimaatkane? van ftguur 6.
alz'lÍ i-kanae 1. o ",rei^ì:at: Can fi¡êt inlaatri.t{ç',,,';r üe l-u ch t-ce ::¿ r. i +.i i n rsl.;a Ef,
geperforeerde
l'
ì:od_em
la.ntenlr:-i-rt
e
toevoerkanaal
j.quur Õ. tjoorsnede vår'r een kii maatkarner net ruchtroevoer door een {eFâî"t-crÊc¡.cìe':oCen"
'¡e::: ål-a!:eren
l-e.mpenruirnte
Ìetourkanaal ftet koel_epinaal cn vervarni::rîseLement
\)
reperforeerd boden
Fiquur 9" iloorsnede vân sen k.l-imaatkest net luchtt,o vner doc'r de gepe¡foreerde _bode¡n,
I I I ¡
\
I I\
I
I\ I \ I I\ I
I
I
\
.f¡
I
1l
.rl
j-:s':T 11:,
j¡clq
lur ht
å.en j:'È
?1
13 't
¡tfl
}{
es
,. c¡.¡1fr¡J"{
1."^È.ß1!.ú
¡.ï
¡¡
1"-'.'L _Lì.1_.iL
i .i r :¡ .:l¡r + I
'l':¡h
+
t=
i-,"1
al'
ke sdek
."1"'oq.r
rpleet
aat'r.'J.0e
i e
\a I t 1rr¡L+ i
.'igu';r 42,
nria
v:rn terr kl-irra+: ,h.re.i lrler l.-:chtbehandel-i i n,-,tp-.1-1.*.tl e cnser de .,¡i.o*r" -)rlr:,..'s3.ed.e
