Növényház szerkezeti elemei

A növényház létesítményei és a termesztés gépei

Növényházakról általában Növényházak azok a létesítmények amelyekben a növények fejlődéséhez szükséges életfeltételeket mesterségesen teremtjük meg. A zárt termesztőtérben azért folytatható intenzív kertészeti termesztés, mert a házak szerkezetét fényáteresztő burkolattal fedik. A napból érkező rövidhullámú sugárzás a burkolaton áthatol és ott a növényfelületről, a talajról valamint a belső berendezésekről hosszúhullámú sugárzás formájában verődik vissza. A hosszúhullámú, infravörös tartományhoz közeli sugárzást a burkolat nem engedi át, melynek következtében a levegő hőmérséklete megnövekszik. Ezt nevezik üvegházeffektusnak. A növényházak feladata a téli, tavaszi, őszi időszakban az időjárási körülményektől függetlenül: 1. növények szaporítása, - hajtatása szabadföldre 2. dísznövények előállítása és regenerálása 3. faiskolai szaporítóanyag termelés 4. szőlővessző hajtatása, burgonya csíráztatása, vírusmentes szaporítóanyag előállítása 5. mezőgazdasági kutatás (pl.: agrokémia, növényvédelem, nemesítés, élettani kutatások, karantén növényegészségügyi célokat szolgáló - növényházak, stb.) A sokféle igény kielégítése ellenére a házak építési formája töbnyire megegyezik.

2.1.1 ábra Növényház szerkezeti elemei Növényházak fő szerkezeti elemei - 2.1.1. ábra - a sáv - és pontalapok melyekben rögzítik a keretállást vagy főtartót. A növényházakat csavarkötésekkel szerelik, ezért általában csuklós, mozgó szerkezetek, melyeket szélrácsokkal merevítenek és a talajhoz is lehorgonyoznak. Ez azért szükséges, mert a növényház könnyű szerkezet és csak így lesz képes a szélnyomásból adódó terheléseknek ellenállni. A főtartókra kerülnek a ház hossztengelyével párhuzamosan a szelemenek, valamint a tetőre a gerincen a taréjszelemen. A csapadék és hó elvezetéséhez a tetők találkozásánál található a vápacsatorna, a ház oldalfala és teteje találkozásánál az eresz szelemen. A héjazatot - mind a tetőn, mind az oldal-és homlokfalon a bordákban rögzítik. Az ajtókat az oromfalon vagy oldalfalon-, az ablakokat pedig az ormfalon, oldalfalon és a tetőn helyezik el. A keretállások a főtartók, míg a szelemenek, vápák szélrácsok a teherviselő elemek, melyeket az alaphoz horgonyoznak. A különböző, egymástól sokszor lényegesen eltérő követelmény miatt sokféle növényháztípus alakult ki. Az eltérések törvényszerűségei jól megfigyelhetők, ennek megfelelően a termesztőberendezéseket, hogy jellemezzük őket különböző osztályokba csoportosíthatjuk, leggyakrabban építőanyaguk, szerkezetük, fesztávolságuk, héjazatuk anyaga alapján. A különleges célokat szolgáló egyedi - pálma-, bemutató-, kísérleti-, stb. - növényházakat itt nem tárgyaljuk. A növényházak iránti tömeges igény miatt sok külföldi államban külön növényházipar alakult ki. Az azonos elemeket nagy tömegben célszerű gyártani, így készülnek a szerkezeti elemek közül a főtartók, szelemenek, oszlopok, vápák, bordák, szélrácsok, ajtók, ablakkeretek stb. Kialakult, hogy évi 60 ha legyártásával, célgépekkel jelentősen lehet csökkenteni az előállítási költségeket. A többcélú, tömegben legyártott, elemenként vásárolható növényház szerkezet árával szemben, a mérték utáni és egyedi kívánalmaknak megfelelő üvegház ára többszöröse is lehet., akár 15 - 30 x többe is kerülhet mint a sorozatban előállított ház.

A jelenlegi technikai fejlettségi szint mellett egy korszerű termesztőházzal szemben támasztott követelményeket az alábbiakban foglalhatjuk össze: − egységes építési eljárással, kedvező áron, a termesztés igényeihez igazodó, nagyobb termesztőfelület esetén többhajós blokkokra felosztva van megépítve, − fő szerkezeti elemei sorozatgyártással készülnek, de a helyi termesztés követelményeit figyelembe véve a kertész egyedi igényeinek megfelelően kiegészítve, − szilárdságilag jól méretezett, a helyi meteorológiai viszonyokból adódó igénybevételeknek - elsősorban a hó - és szél nyomásának ellenáll, szerkezete a technológiai terheléseket (növények, felfüggesztett fűtőcsövek, árnyékoló berendezések stb.) képes jól felvenni, − a növényházakra vonatkozó szabványoknak és építési előírásoknak megfelel, − jól hőszigetelt, légzárható, kis hőveszteség árán gazdaságosan fűthető, klimatizálható, − a nyári túlmelegedés ellen megfelelő nagyságú szellőztető felületekkel van ellátva, − héjazata jó fényáteresztő képességű, a szerkezet árnyékoló hatása kicsi., − belső berendezése könnyen igazítható az esetleg gyorsan változó termesztési igényekhez. A növényházak úgynevezett könnyűszerkezetű építmények, melyeknél maximum 20 - 50 kg/m3 a beépített és technológiai anyag, míg egy hagyományos épületszerkezetben ugyanez 600 - 700 kg/m3. Ennek az épület hőtehetetlenségében és a kívánt belső hőmérséklet tartásában van szerepe, mert a könnyűszerkezetes épület nem képes a hőt tárolni, így a belső tér - szemben a hagyományos épületekkel - sokkal közvetlenebbül ki van téve a külső klimatikus hatásoknak. Az ilyen épület gyorsan felmelegszik, de ugyanakkor gyorsan ki is hűl, ha nem gondoskodunk a hőveszteség folyamatos pótlásáról. A növényházak épületszerkezeti méretezére a német DIN 11 535, a holland NEN 2,213 és a magyar Msz 15 021 szabványok alkalmazhatók. A szerkezetek állandó és változó terhelésnek vannak kitéve. I. Állandó terhelések (alapterületre vonatkoztatva) 1. önsúly tartószerkezet 200 - 250 N/m2 2. üveg és rögzítők, ablakok 200 - 300 N/m2 3. függesztékek, szerelvények,fűtőöntöző csövek külső árnyékoló 200 - 500 N/m2 II. Esetleges, változó terhelések 1. növények 80 - 250 N/m2 2. szerelő, üvegező és szerszám, 200 N/m2 3. vagy oszloponként koncentráltan 1000 N 4. hóterhelés, ha folyamatosan fűtünk 250 N/m2 5. hóterhelés fűtés nélkül (Alföld) 500 N/m2 6. hóterhelés fűtés nélkül 800 m felett 1000 N/m2 7. szélterhelés 4m magasságig 500 N/m2 8. szélterhelés 4m magasság felett 1000 N/m2 A szabványok megadják a szélterhelés figyelembevételéhez az épületek szerkezeti kialakítására vonatkozó légellenállási tényezőket. A nyitható felületelemekkel rendelkező növényházaknál ezek kétszeresével számolnak. Az árubemutató üvegházakra, pálmaházakra és üvegtetőkre a szabvány nem ad kedvezményt, azokat a lakóházakra vonatkozó terhelésekkel ugyanúgy kell méretezni. A házakat, fóliasátrakat a szél nyomásra illetve szívásra terheli, ezért a burkolatot ennek megfelelően viharbiztosan kell rögzíteni. A korszerű, több célra is alkalmas növényházakat leggyakrabban a szerkezet anyaga, a burkolat anyaga, és az építés módja alapján az alábbiak szerint csoportosítjuk. 1. a szerkezet anyaga szerint megkülönböztetünk: faszerkezetű alumíniumszerkezetű acélszerkezetű, valamint ezek kombinációjával épített növényházakat, 2. a burkolat anyaga szerint lehetnek: üveg műanyag fólia keményműanyag - lemez, és ezek kombinációjával borított növényházak, 3. az építés módja szerint vannak: egyhajós és többhajós, blokképítésű termesztőberendezések. 4. rendeltetés szerint megkülönböztetünk: szaporító termesztő és

-

különleges feladatra épülő (pl.: árubemutató, regeneráló, kutatási célú stb.) növényházakat A kertészet igényeinek megfelelően nagyon sok típus és megoldás alakult ki, ezek közül a legjellemzőbb típusokat és megoldásokat tárgyaljuk. Szerkezetét tekintve az egyik alaptípus a VENLO ház (2.1.2 ábra), melyet Hollandiában, Németországban de más európai államokban is gyártanak. Ez a típus általában minden kultúrához alkalmas, korábbi változatainak hátránya volt az alacsony oldalfal (2,40 m) és a keskeny 3,20 m-es hajószélesség. A kis légterű házban a levegő hamar felmelegszik és az automata ablaknyitó folyamatosan szellőztet, amely energiapazarlással jár. Ezért a korszerű VENLO típusoknál az oldalfalak 3,50 - 5,00 m magasak, nagy légterűek, üveggel borított horganyzott acélszerkezetek, jól szellőztethetők és mindenben kielégítik a szabványelőírásokat. 6,40 és 9,60 m-es fesztávolságú és 4,0 - 4,5 m keretállás távolságú házak mellett vannak 12,00 m széles típusai is.

2.1.2 ábra Venlo növényház Klímavezérlése és épületgépészeti felszerelése a legigényesebb termesztési feladatokhoz is megfelel. A nagyfesztávolságú növényházak - hajószélességük 12,00 - 30,00 m elsősorban a dísznövénytermesztés igényeit elégíti ki, de jól alkalmazhatók árubemutató csarnokoknak is. Erre mutat példát a 2.1.3 ábra.

2.1.3 ábra Nagyfesztávolságú növényház A szellőzőfelületek a tetőn és az oldalfalakon az üvegfelület 10 - 20% - át teszik ki lehetővé téve az intenzív légcserét. Mivel ezeknél kisebb a vápafelület kevesebb a hőhíd és így fajlagosan kisebb energiafelhasználással fűthetők.

Gyakran alkalmazott megoldás, hogy a tetőszelemeneket és bordákat alumíniumból készítik, míg a tartószerkezetek horganyzott acélból vannak, az üveget pedig profil műanyagokkal rögzítik. Az alumíniumból készült bordát és nyílászárókat - szalagablakok - azért is alkalmazzák, mert ezeknél van a párakicsapódásból adódó legnagyobb korrózió veszély. Vannak olyan megoldások is, ahol az egész tetőfelület elmozdítható szellőztetés céljából akár úgy is, hogy egyes változatoknál a tetőgerinc csuklópántként működik és a tetőfelület 90% - a nyílik. Ezeket cabriolet növényháznak nevezik. Ezekben a házakban könnyen megoldható a palánták edzése anélkül, hogy a növényeket át kellene telepíteni, így a növényházban teremthetünk szabadföldi feltételeket. Az így szellőztethető házban nagyon intenzív légcsere valósítható meg.

2.1.4 ábra Nyitható tetejű üvegház A műanyag borítású házak lehetnek lágy fóliával, kemény műanyaglemezzel pl.: akril üveg, polikarbonát , PMMA lemezzel borítottak. A fóliával fedett termesztőberendezések (2.1.5 ábra ) a zöldséghajtatásban és a faiskolai termesztésben terjedtek el. A tartós, több évig használható fóliák elterjedésével jelentőségük nő és a dísznövénytermesztésben is jól hasznosíthatók. Jobb fényáteresztőképességük miatt (egyszerűbb és könnyebb tartószerkezetűek)

2.1.5. ábra Fóliás termesztőberendezések a műanyag borítású termesztőberendezésben kb.10% - al nagyobb termésátlagok érhetők el, mint a hagyományos üvegházakban. Előnyük, hogy olcsóbb az építésük, gyorsan üzembe helyezhetők, jó a fénykihasználásuk, megfelelően szellőztethetők, könnyen áttelepíthetők és fajlagosan kicsi a beruházási költségük. Az egyszerű fóliaalagutak 7,5-12 m szélesek, célszerűen 25 - 50 m, de 100 - 200 m hosszúságban is építhető félköríves vagy félellipszis alakú szerkezetek. Vázuk legalább 42 mm-es ívesen meghajlított acélcső, hosszmerevítőkkel és vonóvassal ellátva. Az ilyen váz a 110 km/ó sebességű szélterhelést is elviseli. A tartóíveket egymástól 1,5 m távolságra helyezik le a földbe. Energiagazdálkodási szempontból alkalmaznak kettősborítású házakat is ahol a két fóliaréteg közé levegőt fújnak, vagy vizet csörgedeztetnek, ez utóbbiak a vízfüggönyös fóliasátrak. Az íves szerkezetek helykihasználása nem előnyös, mert a sátrak szélén nehéz a munkavégzés az alacsony belmagasság

miatt. A fóliasátrak szellőztetése is nehézkes, a legelterjedtebb gyakorlat, hogy 25 - 50 m hosszban építik meg és a két végén nyitott felületekkel szellőztetik a házat. A nagyobb légtér elérése érdekében fóliás termesztőberendezésből építenek többhajós tömbösített változatokat is. A 2.1.6 ábrán láthatóan egyenes oldalfalakhoz köríves csúcsosan íves vagy egyenes tetőfelület csatlakozhat. A vázszerkezet itt is általában 2”-os acélcső, a borítás rendkívül változatos lehet a borítóanyag kis tömege miatt. Ezek lehetnek lágy fóliák, PE, PVC, EVA stb., többnyire a tartós több évig használható fóliákat részesítik előnybe. A korszerű vázakra úgy teszik fel a fóliát, hogy a két réteg közé kisteljesítményű ventillátorral levegőt fújnak.

2.1.6 ábra Nagylégterű fóliaházak Ez kifeszített állapotban tartja a napsugárzás hatására könnyen lágyuló és nyúló műanyag fóliát, de a hőszigetelése is sokkal jobb, mint az egyrétegűnek. Alkalmazhatunk kemény műanyag lemezeket is, a legelterjedtebbek a PC, PMMA, PVC. Az üvegszálerősítésű poliészter (ÜP) túl gyorsan elveszíti fényáteresztő képességét így, mint héjazati anyag elveszítette jelentőségét. A nagylégterű fóliaházakat tető és oldalablakokkal szellőztetik, vagy egyes tetőelemeket emelnek meg. A fóliaházaknak ki kell elégíteniük az alábbi követelményeket: − legyen merevs és az időjárásállóság fokozására rendelkezzen az ereszmagasságban vonóvassal, de ezalatt a munkát ne akadályozza és fel lehessen rá függeszteni a növények támrendszerét − jól szellőztethető legyen, mert a műanyagházakban eredetileg is kisebb a légcsere

Növényházak építése, szerkezeti anyagai A növényházak építésekor az építést megelőzően a következő pontokat kell átgondolni:

a) alapfeltétel a gondos tervezés. Az üzemen belül kiválasztott területnek legmegfelelőbb az enyhe déli lejtő mert a víz könnyen lefolyik rajta. A jobb vízelvezetés érdekében a többcélú növényházat kis eséssel 0,3 - legfeljebb 1 % -os lejtéssel kell építeni. Ennél meredekebb területen nőnek a beruházási költségek. b) már a tervezés időszakában célszerű eldönteni mit akarunk termeszteni, milyen lesz a termesztő közeg és hogyan akarjuk berendezni a házat. A tervezést érdemes belülről kifelé haladva folytatni. c) A növényház hőveszteségét nagymértékben befolyásolja a ház körül áramló szél sebessége. Azért hogy ez a hőveszteségben minél kisebb hányad legyen, a házat szélárnyékos, szélvédett helyre építsük. A szél ellen telepíthetünk növényeket is, de azok kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy teljes fejlettségi állapotukban sem árnyékolhatják a növényházat. d) A leendő létesítmény környezetében nem lehetnek olyan épületek, fasorok, melyek bármely évszakban, különösen télen alacsony napállásnál árnyékot vetnek a házra. Ha mégis ilyen területen kell építkezni akkor ez a rész a ház északi oldala felé essen. e) Növényháztelepet lehetőleg az üzemi terület központi részébe kell terveznünk úgy, hogy az úthálózaton a tüzelőanyagot szállító járművek akadálytalanul tudjanak közlekedni, de tekintettel kell lennünk arra is, hogy általában a szállítási feladatokhoz nagyméretű járműveket alkalmazunk. A kiszolgáló létesítmények, raktárak, a termesztőberendezés közelében legyenek. A kazánház elhelyezésénél figyelembe kell venni az uralkodó szélirányt és a házhoz közel essen, hogy csökkentsük a távvezetékveszteséget. f) A házak tájolását a terület fekvése dönti el. Szabad választás esetén az egyhajós ház hossztengelyét legtöbbször K - Ny irányban tájolják. Ez a tájolás biztosítja a ház minden oldala számára a legkedvezőbb megvilágítást. Blokképítésű növényházak hossztengeley É - D - i irányítottságú. A házak É - i oldalára célszerű minden kiszolgáló egységet - raktár, hőközpont, szociális épület víztároló stb. tervezni. g) A termesztés alapfeltétele a jó vízellátottság. A zavartalan termesztéshez növényházi alapterületre vetítve 1 m2 - re 1,5 - 3,0 m3/év vízkészletről kell gondoskodni. A növényházakat többnyire pontalapozással kivitelezik és az építésekor az alapozáshoz fagyálló betont alkalmaznak. Ezután állítják fel a főtartókat és a szélrácsokat, melyeket szelemenekkel kötnek össze. Oldal - és oromfalakat hidegen hengerelt, általában profilacélokból készített üvegosztó bordák sorozata alkotja, melyekben ragaccsal rögzítik az üveget, vagy ragacs nélküli kivitelezéskor szigetelőanyagot és szorítóelemeket alkalmaznak. A ház teherviselő szerkezetei a keretállások. Ezeket melegen hengerelt acél I tartókból készítik csavarozással aszerint, hogy hány darabból állítják össze. A keretállásokra ugyancsak csavarozással rögzítik a ház hossztengelyével párhuzamosan futó szelemeneket, amelyek viszont a tetőbordákat tartják. Valamennyi acélelemet a korrózió ellen célszerű tüzihorganyzással védeni. Ez legalább 20 - 25 éves korrózióvédelmet jelent a háznak. A csavarkötésekhez szintén felületvédelemmel ellátott - többnyire kadmiumozott - csavarokat és alátéteket alkalmaznak. A ház gerincét a taréjszelemen alkotja. Törekedni kell arra, hogy a víz seholse gyűlhessen össze, mert a pangó víz korróziót okozhat. Blokképítésű házak tetőcsatlakozásánál hidegen hengerelt, horganyzott lemezekből alakítják ki a vápacsatornát, mely ugyancsak az esővíz és a hólé elvezetésére szolgál, de teherbíróképességénél fogva lehetővé teszi, hogy onnan a ház üvegtetejét tisztítsák. A korszrű növényházakkal szemben igény, hogy az alapterületre vonatkoztatva minél nagyobb legyen a ház kihasználtsága így a fajlagos fűtési költség is csökkenthető. Megkülönböztetünk asztalontermesztő és talajontermesztő házakat. Az asztalontermesztő házakban az asztal alatti terület is hasznos területnek tekinthető, mivel ott is lehet termeszteni. Tovább fokozható e házak kihasználtsága, ha az asztalok feletti teret is kihasználjuk polcokkal, függesztett tálcákkal, de csak akkor, ha tudjuk, hogy ezt a ház tartóinak méretezésénél figyelembe vették. A talajontermesztő házakban az utak helyes megválasztásával tudjuk befolyásolni a maximálisan termesztésbe fogható területek nagyságát. A növényházak hagyományos burkolóanyaga az üveg melynek sűrűsége 2500 kg/m3. Fényáteresztőképessége 89 93%, nem engedi át az UV sugarakat. A házban a felületekről visszaverődő hosszúhullámú - az infravörös tartományhoz közeli sugarakat visszatartja. Széles körben terjedtek el a különféle műanyag burkolatok. Termesztőberendezések burkolóanyagaként fólia vagy lemez formájában alkalmazzák őket.. Főleg a következő fóliatípusok terjedtek el: - polietilén PE - polivinilklorid PVC - etilvinilacetát EVA - poliészter - polivinilfluorid PVF A műanyaglemezek lehetnek kemény és félkemény gyártmányok, a leggyakrabban alkalmazott anyagok: - polimetilmetakrilát (akrilüveg) PMMA (plexi) - polikarbonát PC

- polivinilklorid PVC - üvegszálerősítésű poliészter ÜP A 2.1.7 ábrán a legelterjedtebb műanyag héjazatok áteresztőképességét mutatja.

2.1.7 ábra A legelterjedtebb műanyag növényházburkolatok áteresztőképessége A fóliák vastagsága gyártmánytól és anyagtól függően 0,05 - 0,2 mm. Az ultraibolyasugárzás roncsolja a műanyagfóliákat, ezért a fóliák jellemezhetők az UV sugárzással szembeni ellenállóképességükkel is. Az üvegházhatás infravörös (-hő) a műanyagfóliáknál sokkal kisebb, mint az üvegnél. Ezek alapján az egyszeres rétegű PE fólia tartóssága egy év, ezután cserélni kell. Adalékanyagokkal az UV sugárzással szembeni ellenállásuk növelhető és így tartós - két - három évig használható - PE fóliák is készülnek. A fólia belső felületén lecsapódó pára csökkenti a fényáteresztést. Azért, hogy ezt elkerüljék gyártanak víztaszító tulajdonságú PE fóliákat is. A PE - ből készült un. hólyagfóliákat, melyeket csomagolóanyagként is elterjedten alkalmaznak - kiváló hőszigetelő tulajdonsága miatt gyakran használják akár külső, akár belső második burkolatként a növényházak hőveszteségének csökkentésére. A PVC fóliák hővezetési tulajdonságai kedvezőbbek a polietilénnél, több évig is használhatók, de ennek megfelelően drágábbak. Az EVA fóliák egyesítik a PE és PVC fóliák tulajdonságait. Az infravörös sugárzásáteresztőképességük a vinilacetát aránytól függ mely általában 4 - 18 %. A PVF fóliák tartósabbak és szilárdsági tulajdonságai kedvezőbbek a PE és PVC fóliáknál. A polieszterfóliák sugárzásátbocsátó képessége hasonló az üvegéhez, nem engedik át az UV sugarakat, az infravörös sugarakat pedig csak kismértékben.A pára ugyanúgy, mint az üvegen filmkondenzációval és nem csepp alakban csapódik ki, mint a többi fólián, hátránya azonban sérülékenysége. A műanyaglemezek jelenleg drágábbak az üvegnél, de kisebb súlyuk miatt csökkenteni lehet az alkalmazott tartók keresztmetszetét. Az akrilüveget (PMMA), vagy márkajele után ismertebben a plexiüveget a növényházépítésben kétrétegű- vagy háromrétegű zártcellás profillemez-táblákban hozzák forgalomba.Hőtágulása többszöröse az acélnak. A polikarbonát (PC) hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint az akrilüveg, fényáteresztőképessége annál valamivel kisebb, ugyancsak két - háromrétegű sejtszerkezetes táblákban kerül forgalomba. A jégveréssel szembeni ellenállása növelése érdekében külső felületét keményítik, belső felületét pedig ívesre alakítják ki. Az UV és infravörös sugarakat nem engedi át. Kiváló hőtani tulajdonságai, kis sűrűsége, az üvegéhez hasonló fényáteresztő képessége miatt kitűnő burkolóanyag, de az acéltól eltérő hőtágulási együtthatója miatt - hogy a lemez sérülését elkerüljék - a szerkezeten különleges - a hőtágulást megengedő - rögzítő megoldásokat kell alkalmazni. A polikarbonát lemezek fényáteresztőképessége valamivel kisebb, az akrilüvegénél és évente ez is közelítőleg 1 % - al csökken. Az üveg és a műanyag előnyös tulajdonságait egyesíti az üvegszálerősítésű poliészter (ÜP). Könnyebb az üvegnél, de kisebb a fényátbocsátó-, ugyanakkor nagyobb a hőátbocsátó képessége. Hátrányos tulajdonsága, hogy a napsugárzás következtében fokozatosan csökken fényáteresztése,öregszik felülete kiszálkásodik, ezért növényházak héjazataként már nem alkalmazzák. A PVC - ből készült lemezeket trapéz vagy félkör alakú profillal hengerlik, hogy öntartók legyenek. Más keménylemezekkel szemben, mint burkolóanyag csökkent a jelentőségük, jégverésnek alig áll ellen.

Növényházak téli klimatizálása

A növények mesterséges körülmények közötti termesztéséhez gépészeti berendezések szükségesek. Ezek alkalmazásának célja a fűtés, szellőztetés, hűtés, mesterséges megvilágítás, árnyékolás-elsötétítés, talajfertőtlenítés, CO2 - adagolás, öntözés - tápoldatozás és növényvédelem megoldása. A korszerű termesztőberendezések már fel vannak szerelve a fenti feladatokat kiszolgáló automatikákkal, a legkorszerűbb növényháztelepek pedig számítógépvezérléssel. A gépészeti berendezéseket két csoportba oszthatjuk, a nagyobbikba a belső klímát befolyásoló berendezések tartoznak, a másikba a biológiai értéknövelőket soroljuk. Az első csoportba tartoznak a fűtő-, szellőztető-, hűtő-, árnyékoló-, míg a második csoportba soroljuk a mesterséges megvilágítás-, talajfertőtlenítés-, öntözés tápoldatkijuttatás, CO2 - adagolás és növényvédelem technikai berendezéseit. Mindazokat a berendezéseket, amelyek az épület tartozékaként foghatók fel és azt szolgálják, hogy a növényház megfeleljen feladatának, épületgépészeti berendezésnek nevezzük és ebben a fejezetben tárgyaljuk.

Fűtőberendezések A növényházak fűtőberendezései között a hőhordozó közeg alapján csoportosítva megkülönböztetünk víz-, gőz-, lég-, és villamos fűtést. A legelterjedtebb fűtési mód a vízfűtés, amely tovább bontható melegvíz - és forró víz fűtésre. Forróvízfűtésen a 100 °C-nál nagyobb hőmérsékletű rendszereket értjük. A melegvíz - fűtéseknél a vízkeringés megvalósításának módja szerint gravitációs és szivattyús fűtést különböztetünk meg. A kazánban előállított hőt el kell juttatni a növényházban lévő hőleadókhoz. Ehhez a hőhordozó közegnek mozognia kell, melynek áramlását ellenállások gátolják. Ezeket az ellenállásokat a fűtőközegnek le kell küzdenie amely csak úgy érhető el, ha a hőhordozó közeg nyomása nagyobb, mint a vele szemben fellépő ellenálások összege. A gravitációs melegvíz-fűtésnél a fellépő ellenállásokat az egymással szembenálló, - a hőmérsékletkülönbségből adódó - eltérő sűrűségű vízoszlopok nyomáskülönbsége győzi le. A 2.2.1. ábrán láthatóak a kialakuló nyomásviszonyok. A rendszer 1 - 1 síkig azonos hőmérsékletű vízzel van feltöltve úgy, hogy a csőelzáró S szelep zárva van. Ha a baloldali A csőágban lévő vízzel hőt közlünk és melegítjük úgy, hogy gondoskodunk róla, hogy a víz a B csőágban ne melegedhessen fel, akkor az A csőágban a víz terjeszkedése következtében - mivel csökken a sűrűsége - a vízszint megemelkedik. A két csőágban a folyadékoszlopok nyomása egyenlő, mivel mindkét csőág felül nyitott.

2.2.1. ábra Melegvízfűtés elve Az 1 - 1 síkra tehát írható, hogy

(h + h o ) ⋅ ρ ⋅ g = h o ⋅ ρ o ⋅ g

amelyben ρo= az eredeti vízsűrűség [kg ⋅m-3] ρ = a megváltozott vízsűrűség [kg ⋅m-3] a magassági adatokat a geometriai méretekkel kell figyelembe venni. Az összekötő csőben lévő S szelep bal oldalára túlnyomás hat, amelynek értéke: p=h⋅ρ ⋅g [Pa ]

Ha a szelepet kinyitjuk, a túlnyomás hatására áramlás indul meg a B csőág felé. Az átáramlott vízmennyiség itt nyomástöbbletet okoz, az egyensúly felborul és hideg víz kezd áramlani az alsó összekötő vezetéken keresztül A csőág felé. Ha a két csőág melegítése illetve lehűlése folyamatos, akkor a víz áramlása is fennmarad, így állandó vízáramlás jön létre. Ez a folyamat játszódik le a melegvíz - fűtőberendezésekben. A felmelegítés folyamata a kazánokban a lehűlés a hőleadó fűtőtestekben történik. Mivel mindkét folyamat állandó, a sűrűségkülönbség is állandóan fennáll így az áramlás is folyamatos lesz. A 2.2.2. ábrán egy növényházat ellátó melegvízfűtés megoldása látható. A melegvizet kazán 1 állítja elő, ahonnan a fűtővíz a biztonsági előremenő vezetéken 2 a tágulási tartályba 3 kerül. A tágulási tartályt úgy méretezik, hogy a kazánüzemben előforduló legnagyobb víz - tárfogatnövekedést is fel tudja venni és a berendezés legmagasabb pontján helyezik el. Ehhez csatlakozik a 4 túlfolyó és légtelenítő vezeték. A légtelenítésre azért van szükség, mert a rendszer feltöltésekor a csöveket először levegő tölti ki, ennek helyét foglalja el a víz, a távozó levegőt pedig a zárt rendszernek ezen a pontján engedjük ki a szabadba. Emellett légtelenítés azért is szükséges, mert a melegítéskor a vízben oldott gázok csak így tudnak eltávozni.

2.2.2. ábra Gravitációs melegvíz-fűtés megoldása növényházban A tágulási tartályt a kazánnal a biztonsági visszatérő vezetékkel 5 kötik össze, mely a kazán és a tágulási tartály közti keringést teszi lehetővé. Az előremenő vezetékből ágazik el a hőleadókhoz 6 vezető cső, ahonnan a hőjét leadott lehűlt víz a visszatérő vezetéken 7 keresztül jut vissza a kazánba. A biztonságos üzemeltetés érdekében célszerű több kazánnal párhuzamosan fűteni. Ilyenkor minden kazánból külön előremenő vezeték csatlakozik a tágulási tartályhoz és onnan a kazánok számának megfelelő biztonsági visszatérő vezeték is ágazik le a kazánokhoz. Ezekbe nem szabad elzárószerkezeteket építeni, mert akadályozhatná a fűtővíz terjeszkedését. Az előremenő és visszatérő vezetékekbe azonban építenek tolózárakat részben azért, hogy egy - egy kazánt kikapcsolva csökkentsék a fűtőteljesítményt, de a karbantartási munkák ideje alatt is célszerű, ha a kazánok leválaszthatók a rendszerről. Szerteágazó vezetékhálózat esetén és nagy termesztőtelepeken, ahol a gravitácósfűtés számára már túl nagy hálózati ellenállások lépnek fel, a melegvizet szivattyúkkal keringtetik. Az üzmeltetés biztonsága érdekében mindig két szivattyút építenek be. A szerkezeti megoldást szemlélteti a 2.2.3. ábra.

2.2.3. ábra Keringtetőszivattyúk beépítése A kazánokban előállított melegvizet egy közös gyűjtőre 1 vezetik ahonnan a szivattyúk egy szivattyús gyűjtőre, vagy más néven előremenő osztóra 2 nyomják a melegvizet. A házakba innen vezetnek az előremenő vezetékek, melyeken a tolózárakkal a fűtés ki is kapcsolható. A visszatérő vezetékek ugyanilyen un. visszatérő osztókra gyűjtik a lehűlt vizet, ahonnan az visszakerül a kazánba. Szivattyúként csaknem kizárólag centrifugális szivattyúkat építenek be. A szivattyúval egy házban van aggregátként építve a villamos hajtómotor is, azaz a motor tengelyére van közvetlenül ékelve a szivattyú járókereke. Ennek az építésnek az az előnye, hogy zajtalan üzemű, nem kíván karbantartást és a víz keni a tengely csapágyait is. A csővezetékre csatlakozás lehet karimás- vagy csavarzatos- ( hollandi anyás) kötésű. A szivattyúkat a térfogatáramukkal és a szállítási magasságukkal jellemezzük. Úgy kell a szivattyúkat kiválasztani, hogy a csőhálózatban a víz sebessége ne haladja meg az 1 - 2 m/s értéket. A csővezeték ellenállása az áramlási sebességtől négyzetesen függ. A szivattyúk beépítésénél különösen azért mert melegvizet szállítunk ügyelni kell arra, hogy a kavitációt elkerüljük, azaz a szívóoldalon mindíg elegendő statikus nyomás álljon rendelkezésre. Elvileg a szivattyút az előremenő és a visszatérő ágba is be lehet építeni. Az előremenő ágba épített szivattyú esetén nyomott lesz a rendszer, azaz a statikus nyomás megnövekszik. A visszatérő ágba épített szivattyú - szívott rendszer esetén - mivel lehűlt vizet szállítunk csökken a kavitáció veszélye, nagyobb lesz az élettartam és a szivattyú jobb hatásfokkal fog dolgozni. Hátrány azonban, hogy könnyebben szív be levegőt is a tömítetlenségeken a szivattyú, melyet légtelenítéskor le is kell állítani. Keringtető szivattyú beépítése esetén kisebb csőkeresztmetszetekkel kell számolnunk, jobb lesz a hőátadás és kevesebb acélanyagot kell beépíteni. A szivattyúk villamos teljesítményfelvételének tervezéséhez ha feltételezzük hogy a csővezetéken az ellenállás 1 mbar/m akkor MW hőteljesítmény átadása - amely hozzávetőleg egy 1 ha-os üvegház fűtőenergiaszükséglete - kb. 4 kW villamos teljesítménnyel oldható meg. Ha az előremenő és visszatérő vízhőmérséklet - különbség az eredetileg tervezett 20 K helyett 10 K - re változik, akkor kétszeresére kell növelni a térfogatáramot melynek következtében a villamos teljesítményfelvétel nyolcszorosára nő. A termálvízfűtés a föld geotermikus energiájának hasznosítása fűtési célokra. A föld belseje felé haladva a hőmérséklet fokozatosan nő, melyet a geotermikus gradienssel jellemezhetünk. Ez Magyarországon, különösen az Alföldön kedvező, értéke mintegy 0,05 - 0.06 K⋅m-1 amely azt jelenti, hogy 90 °C-os fűtővíz 15%-os lehűléssel számolva kb. 1800 m-es mélységben fúrt kútból hozható fel. Ez az energia is azonban szintén csak költségek árán termelhető ki és hasznosítható, de hazánkban ez még mindig fajlagosan a kedvező költséggel előállítható energiafajták közé tartozik. A kertészet számára hasznosítható termálvíz az olaj - és földgáz kutatásokra fúrt kutak másodlagos hasznosításából származik. Közvetlenül fűtési célra gazdaságossági megfontolásból nem fúrnak kutat. A termálvíz hasznosíthatóságát hőmérséklete mellett jelentősen befolyásolja kémiai összetétele, só - és gáztartalma, korrozív hatása. Különösen a sótartalom veszélyes, mert az kiválva lerakódik a távvezetékek, fűtőcsövek falára, melynek következtében nem csak a hőátadás romlik, hanem csökken a csövek keresztmetszete és végül el is tömheti azokat. A fűtési célú hasznosítás után további költséget jelent az elfolyó melegvíz környezetet kímélő elhelyezése, melynél törekedni kell arra, hogy annak hőmérséklete közelítse meg a környezetét. Azért, hogy ez minél jobb hatásfokkal legyen megoldható, a termálvíz hasznosítása több lépcsőben történik. A 2.2.4. ábrán egy termálvízzel fűtött termesztőtelep hőhasznosítása látható. A gáztalanító és sótalanító berendezésből 1 kilépő melegvizet először légtérfűtésre 2 használják, majd az ott lehűlt vizet második lépcsőben egy következő növényház talajfűtéseként 3 hasznosítják. Az innen elfolyó víz hulladékhője még mindig hasznosítható öntözővíz temperálására.

2.2.4.ábra Termálvíz többlépcsős hasznosítása Az előzőhöz hasonló, de többlépcsős visszakeveréses megoldást mutat a 2.2.5. ábra. Az egyes hőleadókat különböző hőmérsékletű kiegyenlítő tárolókból látják el melegvízzel tág mennyiségi és minőségi határok között. Mivel a légtérfűtésre szolgáló átlagos vízhőmérsékletek nem egyenlők, ezért azokat az azonos fűtőteljesítményhez a gazdaságosság határain belül a hőleadók fűtőfelületének helyes méretezésével kell kompenzálni.

2.2.5. ábra Visszakeveréses termálvíz - hőfokszabályozás Fűtési célokra az 50 °C-nál kisebb hőmérsékletű vizeket már nem érdemes hagyományos hőleadókba vezetni, de vegetációs fűtésre, talajfűtésre 35 °C - ig gazdaságosan használhatók. Korrózív termálvizeknél műanyagcsöveket alkalmaznak. A csövek nagy hőtágulása miatt rugalmas szakaszok közbeiktatásáról kell gondoskodni. A káros sókat a vízből ülepítéssel távolítják el. Az eddig tárgyalt melegvízhasznosítási módszerek közös jellemzője volt, hogy a víz soha nem lépte túl a 100 °C-os hőmérsékletet, mialatt gondoskodtunk arról, hogy nyitott rendszer alkalmazásával lehetővé tegyük a fűtőközeg hőtágulását. A túlnyomás alatt melegített víz forráspontja nagyobb lesz, mint a légköri nyomáson mért 100 °C. Ez azzal az előnnyel jár, hogy 1 liter víz egyszeri körülfordulással 60 - 80 Wh energiát is képes átadni a környezetének. Az ilyen fűtőközeggel dolgozó berendezést forróvízfűtésnek nevezzük. A működési elvet a 2.2.6. ábra szemlélteti.

2.2.6. ábra Növényház hőellátása forróvízfűtéssel A berendezés fő szerkezeti elemei a kazán, 1 amely biztonsági okokból el van látva manométerrel 2 és súlyterhelésű biztonsági szeleppel 3. A vizet szivattyúval 4 nyomják a növényházban lévő hőleadókhoz 5. A lehűlt

víz visszacsapószelepen 6 keresztül áramlik vissza a kazánba ugyanakkor másik ágon egy zárt, inertgázzal (pl.: nitrogénnel ) töltött terjeszkedési edénnyel 7 van összekapcsolva.A kazán biztonsági felszereltségétől függően forróvízfűtésnél az előremenő vízhőmérséklet 110 °C, ha a kazán nyomása kisebb, mint 0,15 MPa, ennél nagyobb nyomáson az előremenő vízhőmérséklet lehet 130 °C. A növényházfűtési gyakorlatban nem alkalmaznak nagyobb nyomást, mint 0,3 MPa. Forróvízfűtés alkalmazása azzal az előnnyel is jár, hogy a kazánokkal elő lehet állítani a talajgőzöléshez szükséges gőzt. A gőz termelése nagyon gazdaságos, mert minden kg gőz kb. 630 Wh hőenergiát tartalmaz. Sok előnnyel jár a gőzfűtést alkalmazása. Kazánban víz melegítésével állítják elő a hőhordozó közeget a vízgőzt, mely a hőleadó fűtőtestekben lecsapódik (kondenzálódik), leadja hőjét, majd kondenzvíz formájában kerül vissza csővezetéken a kazánba, ahol a körfolyamat ismétlődik. A melegvízfűtéssel szemben nagy előny, hogy a rendszer nincs tele nagy hőtartalmú vízzel, ezért a fűtőhálózat felfűtése és lehűlése gyorsabb. Kicsi a befagyás veszélye, a fűtés befejezése után nem marad víz a hálózatban. A gőz sokkal gyorsabban áramlik a vezetékekben, mint a melegvíz, hőmérséklete is nagyobb így kisebb átmérőjű vezetékkel is gazdaságosan, kisebb beruházási költséggel lehet a hőenergiát szállítani. Szemben a melegvízfűtéssel a gőzfűtést nem lehet szabályozni. A fűtőcsövek nagy hőmérséklete miatt nagyobb a sugárzásos hőleadásuk amely perzseli a növényeket. Termesztőtelepeken a kisnyomású gőzfűtések terjedtek el. Ezek megengedett üzemi nyomása 50 kPa. A 2.2.7. ábrán a fűtőberendezés és a növényház kapcsolata látható.

2.2.7. ábra Gőzfűtésű növényház A kazánban 1 termelt gőz terjeszkedése közben a függőleges gőzvezetéken és elzáró szerelvény 2 megnyitása után a növényház hőleadójához 3 jut. Itt kondenzálódik, leadja hőjét és kondenzvízként folyik a visszatérő vezetéken keresztül a kazánba. A kazán veszélyes üzem, ezért biztonsági berendezések és előírások szabályozzák az üzemeltetés feltételeit. A túlfűtés és a megengedettnél nagyobb nyomás elkerülésére alkalmazzák gőzkazánokon a biztonsági állványcsövet 4. Az előremenő vezetékhez csatlakozó U alakú csőbe külön erre a célra szolgáló feltöltő tölcséren 5 keresztül vizet öntenek. A kelleténél nagyobb nyomás esetén a gőz az U alakú csőben maga előtt nyomja a vízoszlopot, még nagyobb nyomás esetén a felső terjeszkedési edényen 6 keresztül kijut a szabadba és a nyomás a kazánban azonnal lecsökken. Miközben a gőz az előremenő vezetéken a hőleadók felé halad, nyomást gyakorol a jobboldali un. kondenzvezetékre 7 is és abban felnyomja a vizet. A légtelenítőt tehát olyan magasra kell tenni, hogy oda a gőznyomás viszont már ne tudja felnyomni a vizet. Az ábrán az a (m) szakasz a kazán nyomása vízoszlopban, a b (m) vízoszlopmagasság biztonsági tartalék, az a magasság 30% - a, a c szakasz pedig a legalsó kondenzvezeték súrlódási vesztesége m-ben. Mivel a fűtés indításakor a vezetékekben levegő van, a gőztermelés megindulásakor ha a levegő nem tud a rendszerből eltávozni, az ellennyomás miatt a fűtés leáll. A gőzfűtéseket úgy építik meg, hogy a kondenzálódott víz gravitációsan tudjon a kazánba visszafolyni.

2.2.8. ábra Automatikus kondenzvíz visszatáplálás Ha nem lehet a kazánt annyira lesüllyeszteni a fűtővezetékhez képest, hogy ez megvalósuljon, automatikus kondenzvízvisszatáplálásról kell gondoskodni. Ennek megoldását szemlélteti a 2.2.1.8 ábra. A visszatérő vezetéken 1 érkező kondenzvizet, amely a kondenzedényben 2 gyűlik össze szivattyú 3 nyomja fel egy táptartályba 4. Innen a kazán 5 víznívójának csökkenésekor az automatikus nívószabályozó 6 a víz útját szabaddá teszi. Mivel a gőzfűtésnek hátránya hogy perzseli a növényeket és alig szabályozható, közvetlenül nem alkalmas növényházfűtésre, ezért gőzkazán esetén kombinált fűtést használnak. Ehhez a 2.2.9. ábrán látható nagyteljesítményű hőcserélőket alkalmazzák. Ilyen hőcserélőket alkalmaznak, ha nagynyomású gőz áll rendelkezésre és a házakat melegvízzel akarják fűteni. Célszerű alkalmazásuk akkor is, ha melegvízfűtéssel fűtünk, de szükség van kisnyomású gőzre is, pl. fertőtlenítéshez. Termálvízfűtésnél gyakran előfordul, hogy a víz összetétele miatt közvetlenül nem fűthetünk vele, ekkor is hőcserélőkkel hidalhatjuk át a technikai nehézségeket. Az ábrán látható hőcserélő acél köpenyén belül csőköteg van, amelyben rendszerint a melegítendő víz áramlik, a csövek felületét kívülről pedig az átáramló gőz melegíti, majd kondenzvíz formájában távozik a hőcserélőből.

2.2.9. ábra Nagyteljesítményű hőcserélő Termálvizes hőcserélőknél a só a köpenyen belül a csövek külső falára rakódik ki és ha a kívánatosnál nagyobb mértékben csökken a hőátadás, a csőköteget cserélik.

Fűtőberendezések szerkezeti elemei A fűtőberendezéseket épületgépészeti szempontból egyedi vagy helyi fűtőberendezésekre és központi fűtőberendezésekre oszthatjuk. A helyi fűtés azt jelenti, hogy a fűtendő helyiségbe beszállított fűtőanyagot ott helyben égetik el és alakítják át hőenergiává, míg a központi fűtés elve, hogy a hőenergiát egy külön kazánházban termelik, és hőszállítókon keresztül juttatják a fűtendő helyiségek hőleadóihoz. Növényháztelepeken egyedi fűtést csak rásegítő megoldásként alkalmaznak, pl. hordozható hőlégfúvókat fagymentesítésre. A központi fűtőberendezések az alábbi fő szerkezeti elemekből állnak: 1. Hőfejlesztők

2. Hőszállítók 3. Hőközlők. Hőfejlesztő készülékek, kazánok Kazánnak nevezzük azt a berendezést, amelyben a tüzelőanyagok elégésénél felszabaduló hőenergiával melegvizet vagy gőzt termelnek. A kazánokat a bennük elégetett tüzelőanyag szerint csoportosítjuk. Eszerint vannak szilárd (szén, koksz), olaj- és gáztüzelésű kazánok. A szilárdtüzelésű kazánok fő szerkezeti elemei a következők: töltőakna - a kazánnak az a része, amelyen keresztül a tüzelőanyag a rostélyra jut Bizonyos mennyiségű tüzelőanyagot tud tárolni és ezáltal biztosítja az égés folyamatosságát széntér - a kazán azon belső része, amelyet a tüzelőanyag tölt ki rostély - a tüzelőanyag alátámasztására szolgáló elem tűztér -a kazánnak az a belső része, ahol a tüzelőanyag elég hamutér -a rostéy alatt elhelyezkedő üreg, ahol a hamu és salak összegyűlik füstjárat -a kazánon belül lévő csatorna, amelyen a füstgázok a tűztérből a kazánon kívül épített füstcsatornába jutnak. Vízszintes vagy függőleges elrendezésűek lehetnek víztér -a kazánnak vízzel kitöltött térfogata gőztér - a kazán belsejének az a része melyet a gőz tölt ki A víz - és gőztér együttes térfogata adja a kazán belső térfogatát. Az olaj és gáztüzelésű kazánok szerkezeti felépítése annyiban tér el a szilárdtüzelésű kazánoktól, hogy a töltőakna, a széntér, rostély és hamutér elmarad és olajégővel vagy gázégővel vannak felszerelve. A kazánok készülhetnek öntöttvasból vagy acéllemezből. Öntöttvas kazánokat csak melegvíz - és kisnyomású gőz előállítására alkalmaznak. A nagyobb kazánok acélból készülnek, fűtőfelületük jobban terhelhető és nagyobb nyomásra, hőmérsékletre vehetők igénybe. Élettartamukat a füstgázok okozta kénkorrózió hátrányosan befolyásolja. Növényháztelepek fűtésére gyakran alkalmazzák az öntöttvastagos kazánokat. Alkalmazásukat az indokolja, hogy beruházási költségük fajlagosan kicsi, fűtőfelületük - bizonyos határok között - tetszés szerint változtatható, kezelésük könnyű, nem igényel nagy szakismeretet, nem kell őket befalazni, kis kéménymagasággal is üzemeltethetők, valamint kazánrepedés esetén egyes tagjai gyorsan cserélhetők, javításuk egyszerű. Egy ilyen un. üreges gyűrűs kazán szerkezeti felépítését és összeszerelését mutatja a 2.2.10. ábra.

2.2.10. ábra Öntöttvastagos kazán A szénadagolás a kazán egyik oldalán kiképzett töltőaknán történik 1 amelyet széntolattyúval 2 lehet szabályozni. A szén az aknából leesik a rostélyra 3 amely ferdére van kialakítva, hogy a szén lecsúszhasson a tűztérbe 4. A rostély hézagait a kazánban eltüzelendő szén szemcsemérete szerint választják meg. Az égést tápláló elsődleges levegő a hamutérből 5 a rostélyon keresztül áramlik a tűztérbe.A gazdaságos tüzelés érdekében az égés táplálására

másodlagos levegőt is vezetnek a tűztérbe 6 felülről, amely ezért már előmelegítve érkezi. A tűzteret aránylag magasra tervezték, hogy a tüzelőanyagból felszabaduló gázok is tökéletesen eléghessenek. A füstgázok hőtartalmát jól ki lehet használni a hosszú füstjáratokban, 7 ahol kétszer fordul meg a füst. A füstgázok a füstelvezető járaton 8 jutnak ki a kéménybe. A rostélyon áthulló hamut a hamutérből távolítják el. Ezt a kazántípust víz - és gőzüzemre is lehet használni. A 2.2.11. ábra a mutatja a kazántagok 1 egymáshoz illesztését és b összecsavarozását. A kazántagok felső és alsó részén egy-egy nagyobb furat található, amelyet pontosan megmunkálnak. Ezekbe illesztik a kettőskúpos 2 közhüvelyeket. Az összecsavarozás történhet a közhüvelyek furatain keresztül, vagy a b ábrán látható módon külső csavarkötéssel 3. A tömítéshez mangángittet 4 használnak. A melegvíz a kettőskúpos hüvelyek furatain áramlik a kazántagok között.

2.2.11. ábra Öntöttvas kazántagok összeszerelése Az öntöttvastagos kazánokat eredetileg koksztüzelésre tervezték. Koksztüzelést ott érdemes használni ahol a szállítás és tárolás nehézségeket okoz, mert a nagy fűtőértékű kokszból aránylag kisebb mennyiségre van szükség. A koksztüzelésű kazánok között megkülönböztetünk felső - és alsóégésű kazánt. A felsőégésű kokszkazánoknál 2.2.12. ábra a a levegő csak a rostélyon keresztül juthat a tüzelőanyaghoz, így a levegőnek illetve a füstgázoknak a töltőaknát teljesen kitöltő kokszrétegen át kell haladniuk mielőtt a kéménybe jutnak. A kazán tehát felsőégésű ha a füstgázok a töltőaknán keresztül távoznak a kazánból. Az áthaladó levegővel a teljes kokszréteg izzásba hozható, amely teljes un. kontakt fűtőfelületén átadja hőjét a másik oldalon lévő víznek. Ez a kazántípus gyorsan felfűthető, nem érzékeny a túlterhelésre és aránylag nagy hőteljesítményre képes. Hátránya hogy a betöltött nagy kokszmennyiség miatt a terhelés függvényében csak nehezen szabályozható. A 2.2.12. ábra b egy alsóégésű kazánt mutat. Egy kazánt akkor nevezünk alsóégésűnek, ha a füstgázok a rostély felett oldalt, a töltőakna megkerülésével távoznak a kazánból.

2.2.12. ábra

Felső - és alsóégésű kokszkazánok működési elve A füstgázok tehát anélkül hagyják el a kazánt, hogy áthaladnának a tüzelőanyagrétegen. A kokszot felülről adagolják és egyszerre csak kis mennyiség ég. Ha teletöltenénk az aknát akkor sem égne el több koksz, mert nincs elég levegő az égéshez. Ezeknek a kazánoknak ezért kicsi az un. kontakt fűtőfelületük, de a füstgázokkal érintkező felületei nagyok, amely a füstgázok kedvező hőkihasználását teszi lehetővé. Az ilyen típusú kazánok nézeti képét mutatja a 2.2.13. ábra. A kazán egy MARABU VII. típusú berendezés, ( a típusjelölés a gyár régi nevének betűiből áll, Magyar Radiátorgyár Budapest) amely két félkazánból áll egymás mellett, de külön-külön szerelik össze. Erre a célra szolgálnak a különleges csatlakozó darabok 1. A kazán további részei a háttag 2, a közbenső tagok, 3 a füstcsatorna 4, az előtag 5, a vízállásmutató csatlakozási helye gőzkazánokon 6, valamint a füstgázcsappantyú mozgatókarja 7. A szilárdtüzelésű öntöttvastagos kazánok jelentősége ma már csökken, szerepüket az olaj- és gáztüzelésű berendezések vették át. Az olajtüzelésű kazánok folyékony tüzelőanyagú kazánok, amelyek ventillátoros olajégőkkel működnek. Az olajtüzelés előnyeit az alábbiakban foglalhatjuk össze: nagyobb

2.2.13. ábra Alsóégésű kokszkazán (MARABU VII.) fűtőérték (kb. 11000 Wh/kg), nagyobb tűztérhőmérséklet, füstmentes tüzelés, hamutartalom gyakorlatilag nincs, jó hatásfok, kis szállítási költség, rövid felfűtési idő, jól szabályozható a tüzelés, kis kiszolgálási igényű. Az olajtüzelésnek hátránya azonban a nagyobb beruházási költség, a tűztér samottbélést igényel, amit időnként fel kell újítani. Az olajkazánokban a tüzelőanyagot olajégőkkel juttatjuk be. Feladatuk, hogy a tüzelőanyagot úgy készítsék elő, hogy az az égéshez szükséges levegővel megfelelően tudjon elkeveredni és így a minél tökéletesebb égést biztosítsák. Működési elvük szerint lehetnek elpárologtató és porlasztórendszerű égők. Az elpárologtató rendszerű égőket alacsony lobbanáspontú olajokkal üzemeltetik és ezért inkább kis berendezésekben, kályhákban alkalmazzák. Azokat az olajégőket, melyek a tüzelőolajat apró cseppekre bontják és levegővel keverve juttatják be az égőtérbe porlasztó rendszerű égőknek nevezzük. Ezeken belül vannak aszerint, hogy milyen módon állítják elő a cseppeket olajnyomásos, levegőporlasztásos és forgóserleges égők. Az olajnyomásos porlasztók a cseppeket kizárólag az olajszivattyú nyomása által állítják elő 2.2.14. ábra a. Az olajnyomás általában 0,7 - 2 MPa. A levegőporlasztásos égőket - 2.2.5. ábra b - az jellemzi, hogy a szivattyú által szállított olajat egy keverőcsőben a nagy sebességgel áramló primer levegő elporlasztja, majd egy az égéshez szükséges másodlagos légáramot egy külön ventillátor biztosítja a keverőcsövön kívül. A forgóserleges olajégők 2.2.14. ábra c működési elve a centrifugális erő porlasztó hatásán alapszik. Az olajszivattyú állandó nyomáson szállítja az olajat egy üreges tengelyhez. Az olaj a kb. 3000 ford/min fordulatszámú kúpos serleg belső felületére kerül, ahol olajfilm képződik. A porlasztás a nagy kerületi sebesség és a kúpos kialakítás következménye, de segíti a csepképződést a tengelyre ékelt ventillátor által keltett 300 - 500 mm.v.o. nyomású levegő is. Ez a másodlagos levegő az égőn körbefutó koszorúból lép ki és áramlik a tűztérbe. Ezt a típusú égőt a nagyobb viszkozitású olajok 6 - 10 °E (Engler-fok) eltüzelésére alkalmazzák. Az olajégők kiválasztásához ismerni kell a tüzelőolaj viszkozitását és fűtőértékét, valamint figyelembe kell venni a kazánberendezés hatásfokát.

2.2.14.ábra Porlasztó rendszerű olajégők A 2.2.15. ábrán egy növényháztelep tüzelőolajjal üzemelő melegvíz - fűtőberendezés elvi működési ábrája látható. Az olaj a töltőcsonkon 1 és a tartály aljáig futó töltőcsövön 2 keresztül jut a tartályba 3 amely el van látva szintmutatóval és szellőzőcsővel. A szellőzőcső 4 a kazánház melletti falon van kivezetve. A tárolótartályból olajszivattyú 5 emeli az olajat a kazánházban lévő napi tartályba 6 amelyben az egy napra szükséges olajmennyiséget tárolják. A szivattyú általában ráfolyással üzemelő fogaskerékszivattyú, mely elé olajszűrőt 7 építenek. A napi

2.2.15. ábra Tüzelőolajjal üzemelő melegvíz-fűtőberendezés elvi működése tartályból gravitációval folyik az olaj az égőhöz 9 amely elé szintén szűrőt szerelnek 8 Ennek a szűrőnek a feladata, hogy védje az olajégőt az eldugulástól. Az olajtüzelésű berendezéseket biztonsági - és szabályozó automatikákkal látják el. A biztonsági berendezések az összes égőrendszernél azonosak, csak elhelyezésük függ az égők típusától. A mágneses elzáró szelep az égő olajvezetékébe van beépítve. Feladata, hogy áramkimaradás esetén azonnal zárja el az olajvezetéket, megakadályozva az olajtúlfolyás miatti robbanásveszélyt. A fotocellás lángőr az olajégő elektromos berendezéseit vezérli úgy, hogyha bármilyen üzemzavar miatt kialszik a láng, kikapcsolja a berendezést, fény - vagy hangjelzéssel figyelmezteti a kezelőt az üzemzavarra. Az olajégő ki - be kapcsolását általában a kazán előremenő vízhőmérséklete függvényében termosztáttal oldják meg. A gázkazánok tiszta üzeműek nagyon jól szabályozhatók - és automatizálhatók. Szerkezeti felépítésük megegyezik az olajkazánokéval. Nagyon sok berendezést már eleve olaj vagy gáztüzelésre terveznek 2.2.16. ábra.

Az égő a tűztérbe fújja a lángot, melyet vízköpeny vesz körül. A láng és füstgázok a hátsó falon megfordulnak, és hőjüket még egyszer hasznosítják, mielőtt a kéménybe távoznának. Az ilyen elrendezésű berendezést kéthuzamú kazánnak nevezik. Az égők gázellátásának szerelvényeit mutatja a 2.2.17. ábra. A gázcső lezárásához csőelzáró szerelvényt alkalmaznak 1 amelyhez szűrő 2 csatlakozik. Nyomásőr 3 biztosítja, hogy a biztonságos működéshez szükséges minimális nyomás állandóan meglegyen. A gáznyomás a nyomásszabályozón 4 állítható be és ezt az égőfej számára állandó értéken tartja. Mágnesszelep (vagy motoros szelep) 5 segítségével távirányítással vezérelhető az égőfej 6 gázellátása.

2.2.16. ábra Gázkazán (Buderus gyártmány)

2.2.17. ábra Gázégők szerelvényei A kazánok nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket, mégis vannak meghibásodási források, amelyeknek károsító hatását szakszerű üzemeltetés mellett mérsékelni lehet. A kazántápvíz kezelésével nagymértékben csökkenthető a vízoldali korrózió. Ugyancsak vízkezeléssel csökkenthető a kazánkőképződés - a vízben oldott kálcium és magnézium sók kiválása - mely rontja a hőátadást. Szigorúan be kell tartani a kazánba visszatáplált víz hőfokát, mert a felforrósodott kazánelemek a visszatérő hidegvíztől megrepedhetnek. A kazánok zavartalan üzemét különféle tartozékok és szerelvények biztosítják. Vízfeltöltésre kazán töltő - ürítő csapot használnak, melyet a kazán legmélyebb pontján helyeznek el és tömlővel kapcsolják a vízvezetékhez vagy kazántöltő szivattyúhoz. A 2.2.18. ábrán a legfontosabb szerelvényeket és műszereket foglaljuk össze A vízhőmérsékletet a kazán vízterébe becsavart tokos higanyos hőmérővel (a) ellenőrzik. Vízoszlopmagasság - mérő (b) hasonlít a nyomásmérőhöz, de számlapja vízoszlopmagasságra kalibrált. A (c) ábra hőtágulásos huzatszabályozót mutat. Ezzel az égés erősségét illetve a kazán teljesítményét szabályozzuk. Legelterjedtebb változata a hőtágulásos huzatszabályozó. Merülőhüvellyel 1 nyúlik be a víztérbe, melyben olajjal töltött hullámos táguló test 2 található. Hőmérsékletemelkedésre a hullámos test igyekszik kinyúlni, megemeli a súllyal terhelt 3 szabályozókart amely másik végére rögzített lánccal a légcsappantyút vagy füstcsappantyút tudja mozgatni. Gőzkazánokon nélkülözhetetlen a vízállásmutató (d) amely tömítésen keresztül a kazán vízterével összekötött üvegcső. Három csap található rajta, felső a gőzcsap, a vízállásmutató és a kazán gőztere közötti csatlakozásban, az alsó a vízcsap, a kazán víztere és a vízállásmutató közötti csatlakozásban, a harmadik a vízállásmutató ürítő csapja. A gőz nyomását feszmőrővel (e) ellenőrzik. Az ívben meghajlított ellipszis keresztmetszetű zárt cső a nyomás

hatására igyekszik kiegyenesedni, miközben fogasíves mechanizmussal mozgatja a műszer mutatóját. A műszert kerek üvegtetejű dobozban szerelik a kazán gőzteréhez csatlakozó csőre.

2.2.18. ábra Kazánszerelvények

Hőszállító és hőközlő berendezések A hőszállító berendezések feladata, hogy a kazánban termelt hőt - melegvíz vagy gőz formájában - kis veszteséggel eljuttassák a hőleadókhoz. Ehhez csővezetékeket alkalmaznak. A kertészetekben fűtésre elsősorban acélcsöveket használnak.Legjellemzőbb méretük névleges átmérőjük (szabványos jele DN), melynek számértéke megegyezik a cső felfelé vagy lefelé kerekített belső szabad átmérőjével mm - ben. Méretüket szabvány írja elő és a kereskedelemben is így forgalmazzák, pl.: a DN 80 azt jelenti, hogy a cső belső átmérője közelítően 80 mm. Minden kapcsolódó szerelvényt eszerint kell a csővezetékhez rendelni, melyek szintén szabványosítva vannak. Az acélcsöveket különböző falvastagsággal gyártják. Általános megjelöléssel az acélcsöveket a gyakorlatban forrcsőnek nevezik, ez azonban csak a varrat nélküli acélcsövek régi megjelölése volt. Megkülönböztetünk hegesztett acélcsövet és varrat nélküli acélcsövet. Bevonata alapján lehet feket cső (védőbevonat nélküli), vagy horganyzott-, bitumenezett-, műanyagbevonatú- stb. cső. A szerelés meggyorsítására gyártanak menetes csöveket is.

A csőméreteket gyakran coll-ban adják meg, jele:” amely metrikus rendszerben átszámolva 1” = 25,4 mm. A növényházfűtési gyakorlatban alkalmaznak még műanyag csöveket, elsősorban talajfűtésre vagy növényközeli, vegetációsfűtésre. Kis átmérőjű vezetékekként rézcsöveket is beépítenek, főleg szabályozó vezetékekben. A vezetékhálózatban valamennyi az öntözési gyakorlatban is előforduló csőszerelvényt használják a csövek szakaszolására, a bennük áramló közeg megindítására, elzárására. A szabadban futó vezetékeket szigetelik, hogy minél kisebb legyen a felhasználás helyéig a csövek hővesztesége.Hőszigetelésre a hőt rosszul vezető anyagokat alkalmaznak, műanyaghabok közül pl.: poliuretánt, polietilént. Jó hőszigetelő a parafa. Szervetlen anyagok között az azbeszt - melynek egészségkárosító hatása miatt alkalmazását kerülni kell -, a magnezit, kovaföld stb. terjedt el. Széles körben alkalmazzák az olvasztott üvegből, salakból kőzetekből és más ásványokból húzott szálakat. A kültéren futó vezetékeket az időjárási hatások ellen időjárásálló külső védőburkolattal látják el amely alumíniumlemez köpeny vagy PVC burkolat. Egyszerűbb, igénytelenebb kivitelben a kátránypapír borítást is alkalmazzák. Egy nagyobb átmérőjű csővezeték szigetelésére mutat példát a 2.2.19. ábra. A kazánháztól a növényházig a szigetelt vezetékeket szabadban vagy védőcsatornában kell vezetni. Törekedni kell arra, hogy lehetőleg minél kisebb legyen a távolság a hőtermelő és a hőfogyasztó között. A vezetékekben áramló melegvíz, gőz hőmérsékletének hatására a csővezetékek hosszmérete változik. Ezért a szereléskor hőtágulást kiegyenlítő elemeket (kompenzátorokat) építenek be. A 2.2.20. ábrán a egy nagyobb csővezetékekbe beépített U alakú, míg a b ábrán egy egyenes szakasz hőtágulását felvevő kompenzátor látható.

2.2.19. ábra Fűtővezeték szigetelése

2.2.20. ábra Hőtágulás kiegyenlítők Hőleadóként termesztőberendezésekben sima fűtőcsöveket, bordáscsöveket és egyes esetekben konvektorokat alkalmaznak. Méretük meghatározásának alapja a később ismertetésre kerülő hőveszteségszámítás, melyet a keringtető szivattyú kiválasztásához szükséges áramlástani számítással egészítünk ki, a csőhálózat ellenállásának pontos meghatározásához. A helyesen méretezett és jó csőkiosztású hálózat egyenletes hőmérsékleteloszlást biztosít a házban. A legegyszerűbb hőleadók a sima fűtőcsövek, melyeket az oldalfal mellett a keretekre, a hajókon belül az oszlopokra, vagy tetőtartókra függesztenek. Azért, hogy a növényházszerkezet technológiai terhelését csökkentsük célszerű a fűtőcsöveket külön tartószerkezetre függeszteni. Melegvízfűtés esetén gondoskodni kell a hálózat legmagasabb pontján a légtelenítés megoldásáról, valamint lehetővé kell tenni a hálózat teljes víztelenítését a legalacsonyabb ponton. Nagyobb hőleadó felület képezhető ki, ha csőkígyókat, csőregisztereket alkalmazunk. Ez

adott esetben azért is szükséges lehet, mert kishőmérsékletű fűtővizek alkalmazásakor a megfelelő hőmennyiség csak a hőleadó felületek növelésével oldható meg. Erre ad két megoldást a 2.2.21. ábra.

2.2.21. ábra Csőkígyó és csőregiszter Ugyancsak helytakarékosság miatt gyakran alkalmazott hőleadó a bordáscső, valamint a bordáscsöves csőregiszter. Kialakításukat a. 2.2.22. ábra szemlélteti.

2.2.22. ábra Bordáscső és bordáscsőregiszter A bordáscsövek elhelyezésénél azt kell figyelembe venni, hogy a bordák rendkívül sérülékenyek, könnyen elhajlanak, behorpadnak. Ez az esztétikai hibán kívül a hőátadás jelentős romlását is okozza, ezért olyan helyen célszerő beépíteni, ahol el lehet kerülni a csövek mechanikai sérülését,pl. asztalok alatt, tetőtérben stb. A növényházak lábazati fala mellett, valamint az ajtók közelében jobban érvényesül az alacsony külső hőmérséklet hatása, kisebb hőmérsékletű a talaj és a levegő is, mint a ház belső kiegyenlítettebb terében.Ezt a jelenséget szegélyhatásnak nevezik,amely jelentősen hat a növények fejlődésére, ezért a fűtőcsövek elhelyezésénél ezt szem előtt kell tartanunk. Nagyon alkalmas megoldás erre a konvektorfűtés, melyet különösen asztalontermesztő házakban célszerű alkalmazni. A konvektor ebben az esetben sima vagy bordáscsőből több sorban egymás fölött kialakított csőregiszter, melyet többnyire alul felül nyitott köpennyel vesznek körül lehetővé téve a levegő szabad áramlását. Radiátorokat növényházfűtésre csak ritkán alkalmaznak. A csővezetékrendszerek kialakításánál, kiosztásánál arra kell törekedni,hogy a hálózat teljes hosszában az átlaghőmérséklet állandó legyen.Ha ezt nem tartanánk be a törvényszerűen fellépő szegélyhatás mellett- a hőmérsékleteloszlás egyenetlensége következtében - nem lenne egyenletes a házban az állomány fejlődése, végső soron a terméseredmény csökkenne. Az átlaghőmérséklet két kapcsolási rendszerrel biztosítható, elvi megoldásukat a 2.2.23. ábra szemlélteti.

2.2.23. ábra Fűtőcsövek párhuzamos kapcsolása Az áramlás során a csősúrlódásból ellenállás adódik. Ezt az ellenállást a szivattyúnak le kell győznie. Ha kisebb nyomással szállít a szivattyú a csövön kisebb lesz a hőleadás.Ha a fűtőcsöveket egymás után kapcsolnánk,a teljes vízmennyiség átáramlik a csöveken minek következtében az ellenállás legyőzéséhez túl nagy szivattyút kellene választani. Az egyenletes hőleadás érdekében a csöveket párhuzamosan kapcsolják. Ebben az esetben a csöveken nem folyik át a teljes vízmennyiség, hanem annak csak egy-egy része arányosan. A 2.2.23. ábráján a láthatóan a legutolsó csövön kevesebb víz áramlik át, mint az elsőn. A hőmérsékletet tekintve - mivel a fűtőközeg közben leadja a hőjét - a legmelegebb előremenő víz a leghidegebb visszatérő vízzel találkozik.Ezt az elrendezést Stort kapcsolásnak nevezik. Termesztőberendezések hőellátására szinte kivétel nélkül a Tichelmann kapcsolás elvét (2.2.23. ábra b) alkalmazzák.Az ábra jelöléseiből látszik, hogy ennél a rendszernél a legmelegebb előremenő víz a legmelegebb visszatérő vízzel alkot rendszert. Ennél a kapcsolásnál az átáramlás állandó ellenállását úgy érik el, hogy a csövek keresztmetszete a cső hosszában változik, az előremenő vezetéké folyamatosan csökken, a visszatérő, gyűjtő vezetéké folyamatosan nő. Ezzel érhető el, hogy minden ágban ugyanakkora lesz az áramló mennyiség és ezzel a hőleadás. Növényházon belüli Tichelmann csőkiosztás gyakorlati megoldását szemlélteti a 2.2.24. ábra.

2.2.24. ábra Tichelmann kapcsolás növényházban Az olaj - és szilárdtüzelésű kazánoknál azért, hogy elkerüljük a korróziót, illetve hogy a visszatérő lehűlt víz ne károsítsa a kazánelemeket az szükséges, hogy a kazánhőfokot 70 -80 °C - on tartsuk.Ilyen nagy előremenő vízhőmérsékletre azonban nincs mindig szükség a növényházban, legfeljebb rövid időre a leghidegebb külső hőmérséklet esetén. Az előremenő víz hőmérsékletét tehát annyira le kell tudni hűteni, hogy elkerüljük a ház túlfűtését. Tekintetbe kell vennünk azt is, hogy a napsugárzásból hőnyereség származik, ez is indokolja, hogy a fűtőközeg hőmérsékletét befolyásolni tudjuk. Erre a csőhálózatba beépített elosztó, keverő és szabályozó szelepeket alkalmaznak. Egy növényházi fűtőkör általános elrendezését mutatja a 2.2.25. ábra. A kazánban előállított 90 °C os vizet szivattyú nyomja az a háromjáratú elosztószelep felé, melynek az a feladata, hogy a házból - az ábrán láthatóan 50 °C - osan - visszatérő vizet a kazán számára felmelegítse. Az a elosztószelepből kilépő 90 °C - os víz

azonban túl nagy előremenő hőmérséklet, amit viszont úgy lehet csökkenteni, hogy a b ponton egy, pl. háromjáratú keverőszelepet szerelünk fel.

2.2.25. ábra Elosztó - és keverőszelepek elvi kapcsolása Már a melegvíz-fűtésnél is utaltunk rá, hogy a hőközpontban a kazánok után kapcsolt melegvízszivattyúk előbb egy közös osztóra juttatják a vizet, majd innen lehet az egyes növényházakhoz a hőt szétosztani. Itt is, de a házon belül is szükség lehet a víz további azonos hőfokú elosztására. Erre szolgál a háromjáratú elosztószelep melynek beépítése a 2.2.26. ábrán látható. Az elosztószelepen be és kiáramló víz hőmérséklete azonos marad.A hozzávezetéstől két elvezetés lehetséges, mely a zárószerelvény nyitásával - a szeleptányér felfel mozdításával vagy zárásával két csőágba osztja szét a vizet. A kettő közötti más beállítás esetén az átáramló víz mennyiségét is változtathatjuk, de a víz hőmérséklete akkor sem változik.

2.2.26. ábra Háromjáratú elosztószelep működése

Az előremenő víz hőmérsékletének változtatására szolgál a kétjáratú szabályozószelep, mely az előremenő és a visszatérő víz hőmérséklete között tud bármilyen - előre beállított - kívánt hőmérsékletű vizet előállítani. Működési elvét a 2.2.27. ábra mutatja.

2.2.27. ábra Kétjáratú szabályozószelep A hőleadóktól visszatérő lehűlt víz a felső 1 csőcsonkon lép be a szelepbe.Az alsó 2 csőcsonkhoz kapcsolódik a kazánból jövő előremenő vezeték. A 3 csőkarimához csatlakoztatják a növényházat fűtő vezetéket. Ebbe a vezetékbe építik be a szelep hőérzékelőjét 4 . A szelepen belül mint látható, egy rugóval 12 feszített szelepszáron 5 két szeleptányér 6 , 7 helyezkedik el. Az előremenő vezetékbe becsavarozott hőérzékelőben könnyen illó folyadék (alkohol, éter) van, amely zárt kapilláris vezetékkel 8 van összekötve a szelepszár alatti munkaedénnyel 9 , melyben dugattyú mozog, vagy hőtágulásra megynyúló harmonikás kialakítású. Ha a hőérzékelő elérte a kívánt hőmérsékletet, a folyadék nyomást gyakorol a munkaedényre majd terjeszkedésével az alsó szelepet zárja a felsőt pedig nyitásra vezérli.Mivel ide a visszatérő vezeték csatlakozik, a keverőtéren 10 át ez a hidegebb víz kerül az előremenő vezetékbe melynek következtében csökken a ház hőmérséklete is. A hőérzékelőben a lehűlt víz hatására a munkaközeg nyomása csökken, a folyadék összehúzódik, a munkaedényben is csökken a nyomás és a felső szelepre nehezedő rugó 11 zárja a felső szelepet, a szelepszáron keresztül viszont nyitja az alsót, melyen a kazánból érkező nagyobb hőmérsékletű víz kerül a keverőtérbe, majd a hálózatba. A két szélső érték között az érzékelőn beállítható a kívánt hőmérséklet. A 2.2.28. ábrán a szelep beépítése látható.A kazánból 1 előremenő víz a szabályozószelep 2 alsó csőcsonkjához csatlakozik. Az előremenő fűtővezetékbe van beípítve az érzékelő 3 amely az előírt hőmérsékletet tartja. A kazánba a hálózatból a visszatérő ágba beépített szivattyú 4 juttatja a vizet.

2.2.28. ábra Kétjáratú szabályozószelep beépítése A háromjáratú keverőszelepnek, a 2.2.29. ábrán láthatóan az elosztószelephez hasonlóan három csatlakozása van, ennek megfelelően az elfordítható záróelemmel három üzemmód állítható elő. A kazánból érkező víz hőmérsékletét a szivattyú változatlanul fogja a hálózatba továbítani ha a záróelem lezárja a visszatérő ágat. Amennyiben a ház emiatt túlmelegedne, akkor a záróelemmel lezárják a kazánból érkező csőcsonkot, melynek következtében a szivattyú a növányház-körben levő vizet addig keringteti, míg el nem érik a megengedett legkisebb léghőmérsékletet. Ekkor a szelep záróelemének elfordításával - mint amilyen helyzetben az ábrán is látható - a megfelelő keverékhőmérséklet beállítható.

2.2.29. ábra Háromjáratú keverőszelep működése A négyjáratú keverőszelepet is alkalmazhatunk a keverékhőmérséklet előállítására, mint az a 2.2.30. ábrán is látható. Két kört lehet elkülöníteni, a kazánhoz közelebb eső kazánkört, melyben gravitációsan kering a víz, valamint az előremenő vezetékbe beépített szivattyúval ellátott növényház - kört. A szelep nyitott helyzetében a kazánból érkező víz változatlan hőmérséklettel áramlik a növényházba, teljesen zárt állapotban pedig a szivattyú csak a növényház - kör vizét keringteti, amíg le nem hűl az alsó megengedett hőmérsékletig. A kettő közötti állással állítják be a megfelelő keverékhőmérsékletet.

2.2.30.ábra Négyjáratú keverőszelep

Hőveszteség számítás A növényházak üzemeltetésének alapvető feltétele a jól működő fűtés, mely csak a ház hőveszteségének pontos meghatározása alapján tervezhető. A kis hőtehetetlenségű épületszerkezetből adódóan tapasztalati tény,

hogy a fűtőrendszer meghibásodása esetén a növényház 6 órán belül kihűl vagy adott esetben le is fagyhat. Ez a fűtőrendszer minden körülmények közötti üzembentartását, vészhelyzet esetén kiegészítő pótfűtés üzembehelyezését, (pl.: olajtüzelésű vagy PB gázüzemű hőlégfúvó) teszi szükségessé. A házak hőszükségletét a legalacsonyabb, szabványban előírt mértékadó külső léghőmérsékletből kiindulva határozzuk meg. A hőveszteség a burkolaton transzmisszióval eltávozó hő, valamint a szellőztetéssel elvitt illetve a lezárt ház résein távozó, infiltrációs hőveszteségek összegéből adódik. A fényáteresztő burkolatból következően a napsugárzásból hőnyereségel számolhatunk, mely az éves tüzelőanyagkiadásokat csökkenti. A növényházak fűtőrendszerének folyamatosan azt a hőt kell pótolnia, mely a burkolaton és a szellőző levegővel átadódott a környezetnek. A házak határolószerkezetét 90 - 95 %-ban egyneműnek vesszük és az ezen távozó (Qo) hőt tekintjük alaphőveszteségnek, mely az egyes hőleadó felületek hőveszteségéből számítható.

Qo

=

(

A h ⋅k o ⋅ t i − t e

)

[ W⋅ m -2⋅K-1 ]

Ah = a növényházburkolat felülete

[ m 2]

ko = a növényház burkolatának hőátbocsátási tényezője

[ W⋅ m -2⋅K-1 ] [ °C ]

ti = a növényház belső légtérhőmérséklete te = a növényház külső környezetének légtérhőmérséklete

[ °C ]

A hőátbocsátás olyan hőátviteli mód, melyben a hővezetés, a hőátadás - vagy konvekció - és a hősugárzás egyidejűleg valósul meg. A hőátbocsátási - k - tényezőkkel számítható az un. transzmissziós hőveszteség. A k tényezőket hőtechnikai táblázatokban találjuk meg, de számítással is meghatározhatók. A hőátbocsátási tényező (k Wm-2K-1) -mely a hőátbocsátási ellenállás reciproka - megadja, hogy másodpercenként 1m2 felületen mekkora hőmennyiség áramlik át, ha a hőmérséklet-különbség 1 K.

k=

1 , ahol R

R= R i + R e +∑

δ λ

[

m 2⋅K⋅W-1 ] R= Ri =

[ m 2⋅K⋅W-1 ] [ m 2⋅K⋅W-1 ] [ m 2⋅K⋅W-1 ]

a növényházburkolat hőátbocsátási ellenállása a növényházburkolat belső hőátadási ellenállása

Re = a növényházburkolat külső hőátadási ellenállása δ= a növényházburkolat vastagsága λ = a növényházburkolat anyagának hővezetési tényezője

[m] -1 [ W⋅ m ⋅K-1 ]

Ennek felhasználásával a transzmissziós hőátbocsátási tényező:

k0

= (α

i

−1

+

n

δ

Σ λ ii

+α

i =1

ahol: αi = a növényházburkolat belső felületének hőátadási tényezője

e

−1

) −1

[ W⋅ m -2⋅K-1 ]

[ W⋅ m -2⋅K-1 ] [ W⋅ m -2⋅K-1 ]

αe = a növényházburkolat külső felületének hőátadási tényezője λi = a növényházburkolat i - edik elemének hővezetési tényezője [ W⋅ m -1⋅K-1 ] δi = n =

a növényházburkolat i - edik rétegének vastagsága a növényházburkolatot alkotó rétegek száma

[m]

A burkolat belső felületének hőátadási tényezőjét a felületre vezetéssel, áramlásal, páralecsapódással és sugárzással érkező hő alapján lehet számítani. A gyakorlati számításokhoz kísérleti mérések és tapasztalat alapján tájékoztatásul pl.: alacsonyan elhelyezett csőfűtésre és fóliatömlős elosztású légfűtésre αi = 8.5 Wm-2K-1 értékkel számolhatunk, míg magasan elhelyezett csőfűtésnél, tetőtérbe függesztett léghevítőknél és oldalfalfűtéskor a fűtőcsövek nagyobb sugárzsi hőleadását is figyelembe véve αi = 11.7 Wm-2K-1 vehető számításba. A külső felületről vezetéssel és sugárzással távozik a hő, melyet a külső felületre vonatkoztatott felületi hőátadási tényezővel számíthatunk. Ennek értéke a házat érő szélsebességtől exponenciálisan függ. 4 m⋅s-1 szélsebességet

figyelembevéve αe = 23.2 Wm-2K-1 - el számolhatunk, de a ház kitettségétől függően ez az érték tapasztalatok szerint növelhető αe = 30 Wm-2K-1 - ig. Fenti értékek elsősorban üvegházakra alkalmazhatók, míg műanyagburkolatokra a gyártók adatai az irányadók. A burkolat vastagságát valódi geometriai méretével vesszük figyelembe. Növényházépítésben használatos néhány anyagra a hővezetési tényezőket a 2.2.31. táblázat tartalmazza. Anyagnév

nyers agyagtégla vasbeton kavicsbeton jég hó víz üveg acél alumínium polietilén PVC polikarbonát poliészter

térfogattömeg hővezetési tényező ρ kg ⋅m3 λ W⋅ m -1⋅K-1 1800 0,9 2200 2200 900 200 1000 2500 7850 2700 920 1250 1200 2000

1,55 1,28 2,03 0,1 0,56 0,76 45,4 205,2 0,31 0,35 0,29 0,41

2.2.31.táblázat Termesztőtelepek anyagainak térfogattömege és hővezetési tényezői A légcserével kialakuló hőtranszportot az alábbi összefüggéssel számíthatjuk .

Ql

[

(

= z ⋅ Vh ⋅ ρ l ⋅ c p ⋅ t i − t e

)

]

+ r ⋅ (x i − x e )

ahol: z = az óránkénti légcsereszám, amely megadja, hogy a termesztőberendezés légtérfogata óránként hányszor cserélődik ki [h-1] Vh = a termesztőberendezés légtérfogata [ m3 ] ρl = a levegő sűrűsége [kg ⋅m-3] [ Wh⋅ kg -1⋅K-1 ]

cp = a levegő állandó nyomáson mért fajlagos hőkapacitása ti = a növényház belső légtérhőmérséklete te r xi xe

[ °C ] [ °C ]

= a növényház külső környezetének léghőmérséklete = a víz párolgáshője = a növényház 1 kg-nyi levegőjének abszolút vízgőztömege = a növényházi külső környezet 1 kg-nyi levegőjének

[ Wh⋅ kg -1] [ kg⋅ kg -1] [ kg⋅ kg -1]

abszolút vízgőztömege a termesztőberendezés határolófelületére vonatkoztatott szellőzési tényező: ⋅ −1 k l = Q l ⋅ A h ⋅ t i − te

[ W⋅ m -2⋅K-1 ]

ahol: Ah = a növényházburkolat felülete

[ m 2]

[ (

)]

[W]

A belső levegő átlaghőmérsékletét (ti) a talajtól mér 1 m - es magasságra vonatkoztatjuk, mely a növények mértékadó hőmérsékletétől függ. Néhány zöldség - és dísznövényre ezeket az adatokat a 2.2.32. táblázat foglalja össze. A növények hőigénye a megvilágítással is szorosan összefügg. Az egyes megvilágítási viszonyoknak megfelelően, melyek a napsütéses időre, a borús időre illetve a sötétre vonatkoznak 6 °C a különbség. Ezt a fűtést vezérlő automatikákkal lehet követni.A növényházakat nem egyféle növény termesztésére tervezik, hanem többcélúra, hogy a piaci igényeknek megfelelően a leggazdaságosabban termeszthető kultúrák előállítására is alkalmasak legyenek. Ezért a zöldségtermesztő házakat egységesen ∆t = 25 dísznövénytermesztő házakat ∆t = 20 szaporítóházakat ∆t = 30 fóliaházakat ∆t = 10 - es hőfoklépcsőre szokás méretezni. A hőfoklépcső a belső és a külső léghőmérséklet közötti különbség. A külső levegő hőmérsékletét a Dunántúlra és Budapestre - 15 °C-ra, az ország többi területére -20 °C - ra vehetjük szélsőséges esetben. A külső hőmérsékletet a megrendelő is előírhatja. A meteorológiai statisztikai adatokat alapulvéve sokszor a házakat - 8 °C - ra méretezik és előírják, hogy ennél hidegebb idő esetén kapcsoljon be a vészfűtés is. Az alaphőveszteséghez hozzá kell adni a szellőző levegővel elvitt hőmennyiséget. Még az új és jól megépített zárt házban is van légcsere. Ez a növények CO2 - szükséglete miatt nem hátrányos, energiafelhasználási szempontból azonban növeli a ház hőveszteségét. Az óránként cserélődő levegő mértékét fejezi ki a légcsereszám, amely jól tömített új házaknál óránként 0,8...1,2; fóliasátraknál, szellőzés nélküli műanyag termesztőberendezésekben 0,3 ... 0,5 míg karbantartás nélküli rosszul tömített házaknál 2 ...3. Zöldségnövények 15 °C 18 °C 18 °C 6 °C 6 °C

Karfiol Fejessaláta Sóska Spenót Zöldhagym

5-9 °C 9 °C 5-9 °C 9 °C 12 °C

Aglaonema

18 °C

8 °C

Anthurium Asparagus spengeri Asparagus plumosus Begonia Bromelia

18 °C 10 °C

Ciclamen persicum Diffenbachi Dracena

16 °C

Ficus

16 °C

18 °C 18 °C

3 °C 12 °C

Calceolaria herb. Chysanthemum ind. Clivia Primula Cineraria Rózsa

8 °C

Fuchsia Hygrangea (hortensia) Monstrea

4 °C

Páfrányok

8-12 °C

4 °C 4 °C 3 °C 16 °C

Pelargoniu Sansaveria Szegfű Orgona

6 °C 15 °C 6-8 °C 16 °C

Paradicsom Paprika Uborka Retek Karalábé Disznövények

10 °C 8-10 °C

15 °C

2.2.32. táblázat Zöldség - és dísznövények mértékadó hőmérséklete

A transzmissziós és a légcseréből számított együtthatók összege a növényház hőszükségleti tényezője: k = ko + kl [ W⋅ m -2⋅K-1 ] Ezt tekintve a növényházburkolaton keresztül kialakuló hőáram: ⋅

(

Q ö = k⋅A h ⋅ t i −t e

)

[W]

A fűtési idény energiaszükségletének meghatározására, ellenőrzésére és összehasonlítására dolgozták ki a fűtéstechnikában a hőfokhíd ( napfok ) fogalmát. A termesztőberendezések egy fűtési idényre szükséges energiaszükségletét ennek segítségével határozzuk meg.A hőfokhíd a fűtési idény kezdetétől végéig eltelt Z napra a közepes napi külső hőmérséklet és a termesztőberendezés belső légtérhőmérséklet - különbségek összegéből számítható. Így a növényház fűtési hőszükséglete:

Q = k ⋅ A h ⋅ Γτ 1 − τ 2

[ Wh ]

ahol : τ1 = a fűtés kezdetének naptári napja τ2 = a fűtés befejezésének naptári napja Γτ1 - τ2 a hőfokhídösszeg τ1 - τ2 időtartam alatt pontos meghatározással:

τ

Γτ 1 − τ 2 =

[ °C ⋅ h]

∫ [t i (τ ) − t e (τ )] ⋅ dτ 2

[ °C ⋅ h]

τ1

közelítőleg a:

(

Γτ 1 − τ 2 = 24 ⋅ Z ⋅ t i − t e

)

[ °C ⋅ h]

összefüggéssel határozható meg , ahol:

te

= a τ1 - τ2 időszak alatt a külső hőmérséklet várható középértéke °C -ban

Z = τ1 - től τ2 -ig a naptári napok száma.

2.2.32. ábra Nomogramm a termesztőberendezések hőfokhídösszegének meghatározásához A hőfokhídösszeg meghatározásához ad segítséget a 2.2.32. ábrán látható nomogramm négy konkrét belső hőmérsékletre, ettől eltérő hőmérsékletek esetén interpolálni kell. Az óránkénti hőszükséglet ismeretében tervezhető az éves tüzelőanyagszükséglet, melynek egy fűtési idényre szükséges tömegét a következő módon számítjuk:

B=

Q H ⋅η t

melyben: H = a tüzelőanyag fűtőértéke ηt = a tüzelés hatásfoka A szükséges tüzelőanyag térfogatát a következő összefüggés adja:

[ kg]

[ Wh⋅ kg-1 ]

V=

B

ρt

[ m3]

[m3]

melyben ρt = a tüzelőanyag sűrűsége -3 [kg ⋅m ] A szükséges hőmennyiséget leggyakrabban melegvízfűtésű csőhálózaton keresztül adjuk át a fűtendő növényháznak. Ezen belül a hőleadók közül a legegyszerűb sima csövek és a bordáscsövek méretének meghatározását tárgyaljuk. A fentiek szerint a fűtőrendszernek annyi hőt kell folyamatosan átadni, amennyi pótóolja a hőveszteséget. A hőleadók által átadott hő tehát: ⋅

(

Q ö = k f ⋅l f ⋅A f ⋅ t á − t i

)

[W]

ahol: tá = a hőleadóban lévő fűtőközeg átlaghőmérséklete [ °C ] Ezt az átlaghőmérsékletet az előremenő ( to ) és a visszatérő, lehűlt ( tv ) átlagával számítjuk

tá= to = a fűtőcsőbe belépő fűtőközeg őmérséklete tv = a hőleadóból távozó fűtőközeg - visszatérő - hőmérséklete

t o −t v 2 [ °C ]

[ °C ] [ °C ]

ti = a növényház belső légtérhőmérséklete 1 m magasan lf = a fűtőcső ( sima -, vagy bordáscső ) hossza kf = a fűtőcsövek hőátbocsátási tényezője A kf számításához simacsőre az alábbi összfüggést használhatjuk:

[ m] [ W⋅ m -2⋅K-1 ]

t −t i k f , s = k 60, s ⋅ 4 á 60

[ W⋅ m -2⋅K-1 ]

melyben. k 60,s = a ( tá - ti ) = 60 °C - hoz tartozó, a katalógusokban [ W⋅ m -2⋅K-1 ]

sima csőre feltüntetett hőátbocsátási tényező értéke bordásscövekre és radiátorokra:

t −t i k f , b = k 60,b ⋅ 3 á 60 k 60,b =

[ W⋅ m -2⋅K-1 ]

a ( tá - ti ) = 60 °C - hoz tartozó, a katalógusokban [ W⋅ m -2⋅K-1 ] [ m 2]

bordáscsőre feltüntetett hőátbocsátási tényező értéke Af = 1 m hosszú hőleadó felülete sima csövekre:

A f =d s ⋅π

[ m 2⋅ m -1] [m]

ds = a fűtőcső külső átmérője, bordáscsövekre:

A f = d o ⋅π + melyben:

(

2 ⋅π ⋅ h ⋅ d o + h t

)

[ m 2⋅ m -1]

[ °C ]

do = az acélcső külső átmérője

[m]

h = borda magassága [m] t = bordák osztástávolsága [m] A fűtőrendszer kazánjának fűtőfelületét szintén a fentiekben tárgyalt hőveszteség-számítás alapján határozzuk meg. A kazánok egy termesztőtelepen rendszerint nem csak a házakat fűtik, hanem ellátják hővel a telep összes fűtendő létesítményét, irodákat, szociális épületeket stb., ezért a telep kazánjait csúcsfogyasztásra kell méretezni. Ez a kazán fűtőfelületének meghatározását jelenti, mint a berendezés legjellemzőbb paramétere. Legyen a kazán fűtőfelülete Ak, ezzel : ⋅ 1+ P Ak = ⋅ Qö [

(

)

K

m 2] Qö =

az összes fogyasztó hőveszteségének összege

[W]

= a kazán fajlagos fűtőteljesítménye [ W⋅ m -2] = kazánpótlék, melynek nagysága 0,05 - 0,15 a kazánra kapcsolt fűtőhálózat védettségétől függően, ahol a nagyobb értéket a szerteágazó -,vagy kevésbé szigetelt hálózathoz alkalmazzuk A kazán fajlagos fűtőteljesítményéhez az alábbi értékek adnak segítséget: vízre gőzre kis kazán 5 m 2 fűtőfelületig 14 000 12 000 W⋅ m-2 közepes és nagy kazánok esetén 9 500 8 000 W⋅ m-2 A kazánok kiválasztásánál célszerű a csúcsigényt alapulvéve a teljesítményt több kazánra megosztani, mert csak a leghidegebb januári - februári időszakban van szükség egyidejűleg a legnagyobb teljesítményre. Ezen kívül először egy - egy kazánt kapcsolunk ki, de a megmaradt dolgozó kazánt azonban, a jó hatásfok elérése érdekében ajánlott teljes terheléssel üzemeltetni. Gondolni kell az esetleges meghibásodásokra, vagy karbantartásra, ezért a kzánok teljesítményét úgy kell összehangolni, hogy veszély eseténis fagymentesen tudjuk tartani a termesztőházakat. K P

Növényházak fűtési rendszerei A növényházak hőveszteségének pótlására különféle fűtési rendszerek és megoldások terjedtek el. Bármelyik megoldást is választjuk, a következő követelményeket kell a rendszernek kielégítenie: − alkalmazásával a növényház fajlagos hőfelhasználása a lehető legkisebb legyen − követelmény a jó szabályozhatóság,hogy a hőszükséglethez gyorsan lehessen igazítani a hőközlést − a sikeres növénytermesztés érdekében elvárás a nagy üzembiztonság − a hőt a növényállományban egyenletesen ossza szét, minél kisebb legyen a hőmérsékleti gradiens − hatékony páramentesítést tegyen lehetővé a növényállományban − legyen alkalmas a kishőmérsékletű fűtés alkalmazására is − a szükséges termesztési munkákat ne akadályozza − amennyire csak lehet a legkisebb árnyékolással járjon alkalmazása A hőleadás módja szerint három fűtési rendszer terjedt el: − csőfűtés − légfűtés − talajfűtés A csőfűtés alkalmazásakor a hőt a csövek 50 % - ban hősugárzással ( hosszúhullámú infravörös sugárzás) és kb. 50% - ban szabad áramlással (konvekcióval) adják át a környezetüknek, elsősorban a levegőnek. Itt a levegő felmelegszik, sűrűsége kisebb lesz és a meleg levegő felfelé, kezd áramlani. Ebből következően szabad áramlásnál csak a cső feletti légréteg melegszik. Sugárzásos hőközlésnél a hőleadó a tér minden irányába sugároz és ad le hőt, így lefelé is. Légfűtés esetén a hő csaknem 90% - ban szabad áramlással adódik át a környezeti levegőnek. A felmelegített levegőt terelt sugáriránnyal fújják be a ház légterébe úgy, hogy ennek hatása van a növényállományban is. A talajfűtés szinte kizárólag hővezetéssel adja le a hőt, emellett kismértékű hőszállítás is fellép a víz talajban történő párolgása, kondenzációja következtében. A fűtőcsöveknél megemlítettük, hogy azok elsősorban sima vagy horganyzott bordáscsövek, de emellett alkalmaznak eloxált alumíniumcsöveket, amelyek szintén korrózóállóak. A fűtőfelület növelése érdekében

elsősorban vegetációs fűtésnél használnak un. szárnyas fűtőcsöveket. Ezeknek a csöveknek két egymással szemben lévő alkotójára egy - egy szalagcsík bordát, “szárnyakat” hegesztenek - innen a neve - amely sugárzása révén növeli a cső hőleadóképességét. Szintén vegetációs fűtésre elterjedten alkalmazzák a polietilén és polipropilén gégecsöveket, talajfűtéshez pedig csaknem kivétel nélkül műanyagcsöveket használnak. A csőfűtés megoldásait szemlélteti a 2.2.33. ábra.

2.2.32. ábra Csőfűtések megoldásai A magasan elhelyezett csőfűtés (a) esetén a csöveket a vápa magasságának síkjában helyezik el, többnyire a talajjal párhuzamosan. Ez azzal az előnnyel jár, hogy egyáltalán nem zavarja a termesztési munkát, így a növényház bármilyen kultúra termesztésére használható. A vápacsatorna közelében is vezetnek egy - egy hőleadót, ezzel biztosítva az ott összegyűlt hó leolvasztását. Ennek az elrendezésnek az a hátránya, hogy a fűtőcső nem közvetlenül a növényállomány környezetét fűti, hanem az csak az áramlás következtében melegszik fel. A csövek sugárzás által felfelé leadott hője teljes egészében veszendőbe megy, mivel a tetőt melegíti. Az a rész, amely a sugárzásból a növényállományt eléri hozzávetőleg kiegyenlíti a növények tető irányában leadott sugárzásos hőveszteségét, ezért a levélhőmérséklet vagy helyesebben növény szövethőmérséklet a magasan elhelyezett csőfűtésnél 1 -2 °C nagyobb, mint más olyan fűtési rendszereknél, melyeknél nincs a növények irányában számottevő sugárzási hányad. Ezzel a fűtési rendszerrel ellátott háznak aránylag nagy a hővesztesége. A csövek felfele irányuló hőleadásának csökkentésére horganyzott lemezből vagy alumíniumból ernyőket szerelnek a cső fölé, melyek,mint egy reflektor verik vissza a hősugarakat. Ezzel a módszerrel kb. 10 % - os energiamegtakarítás érhető el. A felszerelt reflektáló ernyőknek természetesen nagyobb az árnyékoló hatásuk is. Az ábrán az oldalfal mellet, de az oromfalon is helyeznek el fűtőcsöveket oldalfalcsőfűtésként. Ezek feladata elsősorban hogy csökkentsék a szegélyhatást.Az itt elhelyezett csövek száma a hőveszteségszámításból az orom és oldalfalon át leadott hőmennyiség alapján

határozható meg. A csöveket úgy helyezik el, hogy ne árnyékolják a növényállományt. Az oldalfalcsőfűtéssel felszerelt ház hőszükséglete ugyanakkora, mint a magasan elhelyezett csőfűtésű házé. A hideg oldalfal felé sugárzással átadott hőből származó hőveszteség csökkenthető, ha az oldalfalat az alsó részén szigetelik. Az asztal alatt (b) elhelyezett fűtőcsövek alkalmazásakor a növényház hőszükséglete a magasan elhelyezett csőfűtéssel ellentétben kb. 10 % - al kisebb, mert az asztalok megakadályozzák, hogy a csövek a hideg üvegfelületekre sugározzanak.Enek a csőfűtésnek kedvező termesztéstechnikai hatása is van, mert növeli a cserepek talajhőmérsékletét ha azok alatt nincs szigetelőlap. Ha nedves az asztallap a hő egy része párologtatásra használódik el, ezzel egyidejűleg a növényállományban nő a páratartalom, és a víz kondenzálódik a leveleken. Az asztal alatti csőfűtést lehetőleg duzzasztásos öntözéssel vagy csepegtető öntözéssel együtt célszerű alkalmazni. Az alacsonyan elhelyezett csőfűtés (c) alkalmazásakor általában a növényállomány lombozata alá.a földre fektetik a csöveket. Ez a rendszer semmiféle fénycsökkenést nem okoz, a hőt közvetlenül a növényállománynak adja le. A magasan elhelyezett csőfűtéssel szemeben ekkor a növényház hőszükséglete 18 % - al kisebb, mind vízszintesen, mind függőlegesen egyenletes hőmérsékleteloszlás alakul ki. A meleglevegő áramlása következtében nem nedvesedik a növény, amelyet például a magasan elhelyezett csőfűtés esetén csak úgy lehet elérni - és a gyakorlatban is ezt alkalmazzák - hogy egyidejűleg fűtenek és ugyanakkor szellőztetnek is. A talajra fektetett csövek akadályoznak egyes munkákat, amit úgy lehet elkerülni, hogy a csöveket tömlőkkel csatlakoztatva elmozdíthatók legyenek a helyükről. Vannak olyan megoldások is, hogy a fűtőtesteket a talajmunkák idejére csőrlővel fel lehet emelni, hogy a gépek zavartalanul dolgozhassanak alatta, majd a munka után újra visszaengedik a növényállományba. A vegetációs fűtés vagy növényközeli fűtés az alacsony csőfűtéshez hasonlít, ahol a fűtőcsöveket közvetlenül a növényállományban helyezik el. Legtöbbször műanyagcsöveket alkalmaznak (PE, PVC, polipropilén)Ezek lágyító anyagot tartalmaznak, ezért alkalmazásuk azzal a veszéllyel jár, hogy az áramló melegvíz hatására károsodhat a növényállomány. Ebből következik,hogy a fűtővíz hőmérséklete nem lehet több, mint 60 °C, mellyel a műanyagok idő előtti öregedését is elkerülhetjük.A polipropilén gégecsövek alkalmazása annak ellenére, hogy felületük csaknem kétszerese a simacsöveknek, nem eredményez nagyobb hőleadást.A 60 °C - os korlátozással és az alkalmazott szokásos csőátmérőkkel (1/2” - 1”) a műanyagcsövek lényegesen kisebb hőt adnak át a növényálloménynak, mint az acélcsövek. A műanyagcsöveket elsősorban a kishőmérsékletű fűtéseknél érdemes alkalmazni. A légáramlás elősegítésére célszerű őket közvetlenül a talaj felett vezetni, mert ezzel jelentős hő takarítható meg amely egyébként hővezetéssel távozna a talajba. A (d) ábra asztalontermesztő ház vegetációs fűtését mutatja. Az (e) ábrán a csövek a növényállományba függesztettek úgy, hogy azok az állomány növekedésével együtt felfelé emelhetők, biztosítva ezzel a legérzékenyebb részek megfelelő hőellátását. Az (f) ábra konténeres növények vegetációs fűtésének megoldását mutatja. A vegetációs fűtés hatékonyságát segíti, hogy a szövethőmérséklet a sugárzás következtében a negyedik hatvány szerint nő. Termesztési szempontból ez fokozott transpirációra készteti a növényt, ezért az öntözés és tápanyagutánpótlásnál ezt a termesztőnek figyelembe kell vennie. A légfűtés megoldásai között vannak ventillátor nélkül és ventillátorral működő berendezések.A légfűtéssel az árnyékolás teljesen elkerülhető. Ventillátor nélkül fűtenek a konvektorok, melyek burkolattal ellátott bordáscső regiszterek. A kéményhatás következtében a meleglevegő alulról felfelé áramolva cirkulál a házban. Ez a fűtési mód rendkívül hatékony, kiviteltől függően 1m hosszú konvektor 10 - 20 m simacső hőleadására képes. A konvektorokat az oldalfalak és az oromfalak mellett, közvetlenül a padlószinten állítják fel. Az a tény azonban, hogy a meleg levegő közvetlenül a hideg üvegfelületek mellett áramlik azzal a következménnyel jár, hogy a konvektorfűtésű növényház hőszükséglete csak 5% - al kisebb, mintha magasan elhelyezett csőfűtéssel szerelték volna fel. A ventillátoros berendezések beruházási költsége kicsi, jól szabályozhatók és automatizálhatók a hőigény változását jól követik. A kis hőtehetetlenségből adódóan a melegvíz-fűtéshez képest 20 - 40 % - al kevesebb tüzelőanyaggal lehet ugyanazt a hőfoklépcsőt elérni vele. A nagyobb légmozgás erőteljesebb párologtatásra kényszeríti a növényt, így gyakrabban kell öntözni. A hőlégfúvók villamos árammal hajtott ventillátorokkal üzemelnek , amely drágítja a berendezés üzemét. Itt is érvényes, ha a ház villamos energiára alapozott légfűtésre van tervezve, az áramkimaradás esetén gondoskodni kell a fagyveszély elhárításáról. Vannak olyan berendezések, melyek a levegőt közvetlenül olaj vagy gáz égetésével melegítik fel, más esetekben a termoventillátorban elhelyezett hőcserélőben melegvíz vagy gőz áramlik és a ház légteréből beszívott levegő ezen keresztül áramolva melegszik fel. Mindkét megoldás elterjedt a termesztőtelepeken. A 2.2.33. ábrán egy termoventillátor és a benne lévő hőcserélő kinagyítva látható. A levegőt a ház léghőmérsékletén alól szívja be, az áthalad a melegvízzel fűtött horganyzott, bordáscsöves hőcserélőn, majd felmelegedve baloldalon felül fújja be vissza a ház légterébe.

2.2.33. ábra Termoventillátor A közvetlen tüzelésű hőlégfúvókat általában kisebb hőigényű termesztőberendezésekben alkalmazzák Ezeknél a készülékeknél propán-bután gázt vagy földgázt égetnek el. Valamennyi égéstermék bekerül a házba, amely károsíthatja a növényeket. Ha 10 K hőfokkülönbséget akarunk áthidalni a külső léghőmérséklethez képest, megnőhet a ház CO2 tartalma, amelyet az adott növénykultúra érzékenysége szerint figyelmbe kell venni. A tökéletes égéshez kiegészítő légbeszívó tömlőket kell alkalmazni, mert ezek nélkül az égéshez szükséges levegőt a berendezés mindig a ház légteréből veszi és oda is fújja vissza.A felső légtérben elhelyezett ventillátoros melegvizes hőcserélők esetén a kis fordulatszámmal dolgozó ventillátor csak a felső légréteget mozgatja meg, megfelelő fordulatszám esetén a berendezésnek kedvezőbb lesz az energiafogyasztása, de a hőmérsékleteloszlás valamennyi hőlégbefúvással működő készülékhez hasonlóan - egyenetlen lesz. Melegigényes, érzékenyebb kultúrákhoz a tetőtérben a gerinc alatt, vagy az oldalfalak mellett húzódó kb 50 cm átmérőjű, 3 - 5 cm - es kifúvónyílásakkal ellátott fóliatömlős meleglevegő befújás terjedt el. A ferdén lefelé kiáramló légsugár egyrészt a növényházban segíti az egyenletesebb hőmérsékleteloszlást, másrészt ha magasan elhelyezett csőfűtéssel hasonlítjuk össze, energiaszükséglete annak csak 80 % - a. • A termoventillátorok elhelyezésekor azt kell figyelembe venni, hogy a befújt légáram a lehűlés következtében lefelé hajlik. 5 m/s sebességű légsugár 12 m -es távolságban már 0,7 m -el tér el a vízszintestől.A befúvónyílásokat tehát olyan magasan kell elhelyezni, hogy a kilépő levegő a növényállomány magasságától és a kilépési sebességtől függően 1,35 - 2,35 m magasan legyen a talajszinthez képest, a szabadsugárral fűtött termesztőberendezésnek ezért legalább 4 m magasnak kell lennie. A belépő levegő hőmérséklete nem lehet nagyobb, mint 45 - 50 °C. A hőlégfúvók hatásos távolsága 25 m, ezért légfűtéssel, a házak két oromfala mentén elhelyezett hőlégfúvó sorral a hajók hossza nem lehet több, mint 50 m. Számítani kell arra is, hogy a hőlégfúvók közvetlen közelében a túlzott párologtatás következtében a növények egy része elpusztul, vagy nem lesz teljes értékű. A talajfűtéssel a termőtalajt melegítjük elsősorban abból a termesztési igényből kiindulva, hogy minél kisebb legyen a különbség a talaj és a légtér hőmérséklete között. A talajba fűtőcsöveket fektetnek olyan mélyen, hogy az ne akadályozhassa a talajmunkákat. A fektetési mélység általában 60 cm és a fűtőcsövek egymástól való távolsága is 60 cm. Termálvízfűtés esetén ez a legutolsó hőfogyasztó hely, mielőtt a víz kikerül az élővizekbe. A csöveket itt is Tichelmann elv szerint kapcsolják, biztosítva ezzel az egyenletes talajfelmelegedést.

Energiamegtakarítás lehetőségei növényházakban A növényházak üzemeltetési költségeinek több, mint a fele a belső hőmérséklet tartásához szükséges energiaköltségből adódik. A növényházszerkezethez illeszkedő kultúra helyes megválasztása, a fajtaismeret számottevően befolyásolja a költségeket. Világméretű irányzat, hogy a növényi kultúrák termesztése - elsősorban a dísznövénytermesztésben - visszavándorol az eredeti termesztési környezetbe, ahol természetes szabadföldi körülmények között állíthatók elő a növények. Minden ettől eltérő, mesterséges környezetben, termesztőberendezésben nevelt növény termesztési költségeit a versenyképesség érdekében elsősorban a házak hőveszteségeinek csökkentésével lehet elérni, melyre a következő módszerek terjedtek el. Az egyrétegű üvegezés helyett, melynek átlagos hőétbocsátási tényezője k=5,5 - 6,5 W/m2K többrétegű borítást alkalmaznak.Az egyes rétegek közötti levegő szigetelő hatása révén csökken a burkolat hőátbocsátó képessége. A kettős burkolatok között vannak olyan üvegborítások, ahol a két üvegtábla között vákuum van.Szokás a házakat ideiglenesen fóliával takarni, különösen a hólyagfólia alkalmazása előnyös. Fóliasátraknál gyakran alkalmazzák a kettős vázat és burkolatot. A vízfüggönyös fóliasátraknál a gerincről víz permetezésével csökkenthető a hőveszteség, melyet tovább javít télen a vékony rétegben jéggé fagyott víz hőszigetelő hatása. A kettős borítás közvetlenül egy vázra is fektethető és a két réteg közé fújt levegő növli a ház hőszigetelő képességét. Minden megoldásnál, amely a burkolat hőátbocsátásával függ össze azonnal mérlegelni kell a beavatkozás fénycsökkentő hatását. A leghidegebb éjszakai, hajnali időszakban ennek nincs jelentősége, de a védekezés rendszeresen munkaerőt köt le. Ennek ellensúlyozására fejlesztették ki a különféle energiaernyőket. Ezek technikai megoldásai nagyon hasonlítanak a belső árnyékolókhoz. Legtöbbször áttetsző műanyagszövetből készült sűrű szövésű hálók, melyek hővisszatartó hatását a szálak közé szőtt fémszálak, fém szalagok fokozzák. A házakban összehúzott állapotban kettéosztják a légteret, ezért típusaik kiválasztásánál elsődleges szempont a ház fűtési rendszeréből adódóan hol helyezkednek el a fűtőcsövek. Mozgatásuk a ház hossztengelye irányában és arra merőlegesen is lehetséges, melyhez külön drótkötél tartórendszert kell kifeszíteni. Az energiaernyők csak akkor hatékonyak, ha az ernyő feletti és alatti légteret sikerül tömören lezárni, mert pl. a vápacsatornáknál a nem teljesen záródó ernyők között az ernyő feletti térből lezúduló lehűlt levegő nagymértékben csökkentheti a hőszigetelő hatást. A fém szálak reflektáló hatásukkal verik vissza a növényállomány felé a hősugarakat. Az ernyők a ház tartozékai, ezért használaton kívül követelmény, hogy minél kevesebbet árnyékoljanak. Alkalmazásukkal 35 - 40 % - os energiamegtakarítás érhető el. A ház hőveszteségét jelentősen befolyásolja a szélsebesség. Ennek hatása csökkenthető a szélvédelem megoldásával amely nem járhat a ház fényhasznosításának gyengítésével. Energiamegtakarítás érhető el a nettó termesztési felület jobb kihasználásával.Asztalon termesztő házakban az asztalok célszerű elhelyezésével jobban kihasználható a ház alapterülete. Kis fesztávolságú házban a ház hossztengelyével párhuzamosan felállított asztalok 0,5 m - es utakat véve 75% - os helykihasználásúak, nagyfesztávolságú házban ugyanilyen elrendezés mellett a kihasználtság csak 70%. A keresztirányú elrendezés kis fesztávolságú házban 61% nagyfesztávolságú házban 71% - os kihasználtságot eredményez, ezért a kis fesztávolságú házakat hossz elrendezésű, a nagyfesztávolságúakat - 9,6 m felett - keresztben elhelyezett asztalokkal célszerű berendezni. Keresztirányú gördíthető asztalok alkalmazásával 80% feletti helykihasználás érhető el, ennek viszont hátránya, hogy korlátozza a házban dolgozók számát. A napenergia kihasználása szintén kézenfekvő megoldás növényházban. A ház maga is napkollektor, hiszen az üvegházeffektus révén pont ezt használjuk ki a növények termesztésekor. A házba az átmeneti évszakokban a napsugárzásból annyi hőnyereség származik, hogy szellőztetnünk kell, hogy a hőmérsékletet csökkentsük. Ez a szellőztetéskor egyébként veszendőbe menő energiahányad úgy nyerhető ki, ha a ház légterébe hőcserélőket függesztünk, melyekben keringetett vizet hőtárolókban gyűjtjük és tároljuk, a hajnali lehűléskor pedig ezzel a tárolt felmelegített vízzel fűtünk vag fagymentesítünk. Ugyanezt meg lehet oldani napkollektorok felállításával is, bár jobb megoldás, ha maga a ház a kollektor, vagy a hőelnyelőket a házon belül állítják fel. Légfűtésű házakban a szilárd tárolókon (kő, tégla, márvány stb. ) nappal átszívott levegővel , mely a tárolót felmelegíti, éjszaka ugyanúgy fűthetünk, mint a melegvizes rendszerekkel. A napenergia alkalmazásának kulcskérdése a hatékony hőnyerés és tárolás megoldása. Igényes technikai megoldás az energiszükséglet csökkentésének megoldására a hőszivattyú alkalmazása. A hőszivattyú működési elve, hogy egy állandó hőmérsékletű térben mely lehet talaj, kút-vagy élővíz, levegő, zárt csőkígyót, hőcserélőt helyezünk el, melyben a hűtőgépekben is használatos alacsony forráspontú munkaközeg egy kompresszor munkája következtében kering. A kompresszor által előállított vákuum hatására a munkaközeg ebben a hőcserélőben elpárolog, ezért a hőszivattyúnak ezt a szerkezeti egységét elpárologtatónak nevezik. A párolgás hőelvonással jár, melyet a munkaközeg a környezetétől von el. A hideg gőzt a kompreszor összenyomja, annak hőmérséklete megnő, majd egy másik hőcserélőbe juttatja. Ezt a szerkezeti egységet kondenzátornak nevezik, mert itt a hőcserélő csővezetékében áramló nagyhőmérsékletű gőz állapotú munkaközeg a körülötte áramló hidegebb fűtővíz, vagy levegő hatására kondenzálódik és hőjét átadja pl. a fűtővíznek, melytől az felmelegszik. A

kondenzátorból kikerülő még nagy nyomású munkaközeget ha fojtószelepen vezetik át kitágul és hőmérséklete radikálisan csökken majd újra folyékony halmazállapotban az elpárologtatóba kerül és a körfolyamat ismétlődik.A kompreszor meghajtásához villamos motort alkalmaznak.A hőszivattyúval elméletileg 1 kWh villamos energia befektetése árán a veszteségeket is fegyelembe véve 2,5 kWh hőenergiát lehet nyerni.A berendezés alkalmazása különösen akkor gazdaságos, ha az elpárologtató részen hűtést igénylő feladathoz, a kondenzátor részen fűtést igénylő célra hasznosítjuk.Alkalmazása drága, kiegészítő fűtésként azonban alkalmazása gazdaságos lehet. Jelentős energiamegtakarítás származik a hulladékenergiák célszerű hasznosításából. Mindig a termesztési környezethez kell igazítani a hulladékenergia hasznosítást. Nagyobb gyárak, erőművek közelsége olcsó energiaforrás lehet pl. kishőmérsékletű fűtésekhez.

Növényházak nyári klímatizálása A termesztőberendezés energia mérlegegyenlete, jó közelítéssel:

ηát . ⋅ q NAP ⋅ Aalap = Ahat . ⋅ k ⋅ (t i − t e ) + Qlég . ahol:

ηát .

- a burkolat -nap- sugárzás áteresztő képessége

q NAP - a napsugárzás intenzitás [ W·m-2 ] Aalap - a termesztőberendezés alapterülete [ m2 ] Ahat. - a termesztőberendezés határoló felületének nagysága[ m2 ] k - a burkolat hőátbocsátási tényezője [ W·m-2·K-1 ] (t i − t e ) - a belső és külső levegő hőmérséklet különbsége [ K ] Qlég. - a légcserével távozó hőáram [W] A légcserével távozó hőáram pedig:

Qlég . = z ⋅ Vház ⋅ ς l ⋅ [c p ⋅ (t i − t e ) + r ⋅ ( x i − x e )] ahol:

z - az óránkénti légcsereszám Vház - a termesztőberendezés légtérfogata [ m3 ]

ςl

- a levegő sűrűsége

[ h-1 ] [ kg·m-3 ]

c p - a levegő -állandó nyomáson- mért fajlagos hőkapacitása [ Ws·kg-1·K-1] r - a víz párolgáshője [ Wh·kg-1 ] (x i − x e ) - a külső levegőéhez képes a belső 1 kg-nyi száraz levegőben lévő vízgőz tömege

[ kg·kg-1 ]

A fenti összefüggésben szereplő légcsereszám (z) a pl. téli fűtési időben úgymond zárt termesztőberendezésben is nagyobb nullánál mivel nincs teljesen azaz légmentesen a külső térhez képest a belső termesztő tér elválasztva. Ez a kialakításkor nem is lehet cél, tekintettel arra hogy a növények pl. a fényenergia elnyelésekor széndioxidot vesznek fel és ennek folyamatos pótlása csak az általa biztosított hogy a külső nagyobb (CO2 ) parciális nyomás hatására meginduló kiegyenlítődés révén folyamatosan a burkolat résein keresztül áramlik be széndioxid míg a hőmérsékletkülönbségből adódó sűrűség különbség hatására levegő. Pont ezen úgynevezett alap légcsereszámban is lényeges lehet az eltérés a burkolat anyaga alapján. Az üveg borítás esetén ennek értéke minimum 1,2 míg pl. -polieteilén- fólia borításkor ennek majd fele, a 0,8-es érték az aktuális. A fenti összefüggés alapján a mindenkori belső ( t i ) hőmérséklet meghatározható. A napsugárzás intenzitása közvetve a külső ( t e ) hőmérséklet értékét is meghatározza, a belső hőmérséklet ezért nagyjából követi a külső hőmérséklet alakulását Termesztéstechnikai szempontból ez nem kedvező, ezért tekintve hogy a belső hőmérséklet értékének (a növényt érő -nap- sugárzás intenzitásától függő- biztosítása szükséges biztonságos és gazdaságos termesztéshez ezért amikor a kívánt értékhez képest alacsonyabb belső hőmérséklet alakulna ki a feni összefüggés alapján (pl. a téli hónapokban) akkor a termesztőberendezésbe a kívánt mértékű (fenti egyenlet alapján meghatározható) hőáram bejuttatása szükséges ezt valósítjuk meg a fűtéssel. A nagyobb belső léghőmérséklet (nyári hónapok !) kialakulásának a megakadályozására a (természetes vagy kényszer) szellőztetés, hűtés és/vagy árnyékolás válik aktuálissá.

Szellőztetés

Természetes szellőztetés A szellőztetéskor a termesztőberendezésen nyitott úgynevezett szellőzőfelületek ( Aszel. ) révén a légcsereszám (z) növelése a cél. A szellőző felületek egy részén be míg a fennmaradó részéken kifelé áramló levegő átlagsebességét az határozza meg hogy mekkora a külső és belső levegő hőmérséklete közötti hőmérséklet különbség mivel ez a két különböző térben lévő levegő közötti sűrűség különbséget eredményezi:

∆ς = ς e ⋅ β ⋅ (t i ⋅ t e ) ahol:

ςe β

[ kg·m-3 ] [ kg·m-3 ]

- a külső levegő sűrűsége

- a levegő köbös hőtágulási együtthatója, jó közelítéssel: 273

−1

K −1

A termesztő-berendezés burkolatán be ill. kilépő levegőáram áramlási keresztmetszetének tömegközéppontja közötti szintkülönbség ( ∆h) és a sűrűség különbség miatt alakul ki a:

∆p =∆h ⋅ ∆ς =∆h ⋅ g ⋅ ς e ⋅ β ⋅ (t i − t e )

[ N·m-2 ]

nyomáskülönbség. Ezen nyomáskülönbségből adódóan a be és kiáramló levegő közötti bármely szintben a külső valamint a belső levegő nyomási energia tartalma is eltérő. Ezért Bernoulli egyenleti szerint (adott szintben vizsgálva) a nyomási energia átalakul mozgási energiává. Ennek eredményeként a levegő -átlagsebessége:

v szel . = µ ⋅ 2 ⋅ ∆h ⋅ g ⋅ β ⋅ (t i − t e ) ahol:

µ

[ m·s-1 ]

- a burkolaton nyitott -szellőző- felületek szűkítési tényezőinek -átlag- értéke

g - a nehézségi gyorsulás, értéke: 9,81 m ⋅ s

−2

A fentiek alapján már meghatározható a kialakuló légcsereszám mivel az óránként a termesztőberendezésbe beill. ki-áramló levegő mennyisége:

V&szel . = 1800 ⋅ Aszel . ⋅ v szel . = 1800 ⋅ Aszel . ⋅ µ ⋅ 2 ⋅ ∆h ⋅ g ⋅ β ⋅ (t i − t e )

[ m3·h-1 ]

A fenti összefüggés felírásakor a szellőző felületek kialakítását illetően azt az ideális esetet vettük alapul amikor a felületek 50 %-án keresztül be, míg a többi felületen keresztül kifelé áramlik a levegő. Amennyiben a megvalósított kialakításnál ettől lényeges eltérő viszonyok vannak akkor -közvetve- a szűkítési tényező számértékének csökkentésével lehet ezt a számításba figyelembe venni. A -szellőző- légáram ismeretében a légcsereszám:

z=

V&szel .

Vház

[ h-1 ]

A légcsereszám ismeretében ill. az energia mérlegegyenlet alapján az aktuális belső léghőmérséklet már meghatározható. A termesztőberendezéseken kialakítható szellőző felületek, tekintve hogy a fenti összefüggések alapján akkor eredményeznek nagyobb légcsereszámot ha a be- ill. ki-lépő levegő áram között a legnagyobb szintkülönbséget ( ∆h) valósítjuk meg. Ezért a belépő levegő számára az úgynevezett alsó szellőző felületek, melyek kialakíthatók: - orom, (2.3.1. ábra) - oldal (2.3.2. ábra) felületen. A távozó légáram részére pedig felső nyitható felületet biztosít a:

- tető, (2.3.3. ábra) - akna, (2.3.4. ábra) - kémény (2.3.5. ábra) szellőztető. A fent ismertetett szellőző felület kialakítások révén megvalósuló légcsere nagyságát a geometriai paramétereken kívül (pl. nagysága a termesztőberendezés burkolatához képest) a geometriai forma, légcserekor a burkolaton be ill. kiáramló légkeresztmetszet súlypontjai közötti szintkülönbség határozza meg. Például csak az oldalfalon elhelyezett adott értékű szellőző felület kialakításakor nem mindegy hogy a nyílás magassága mekkora mivel ezen érték fele a be ill. kiáramló levegő keresztmetszetek súlypontja közötti szintkülönbség. Ezen példa számszerűen érzékelteti hogy célszerű párban, azaz alsó és felső (lehetőleg egyező nagyságú) szellőző felületeket kialakítani, mivel ezzel lehet a szintkülönbség ( ∆h) értékét a termesztő-berendezés átlag belmagasságának értékéhez közelíteni sőt attól nagyobbá alakítani. Természetesen az egylégterű termesztőházak alapterületének növelésével egyre inkább nem biztosítható az alsó ill. felső szellőző felületek nagyságának azonossága. Ez különösen a tömbösített termesztőberendezésekben szellőztetéskor kialakuló helyi hőmérséklet értékek közötti jelentős, akár 5-6 °C-os eltéréseket is eredményezhet. A -szellőző- felületek párban választásakor viszont a beáramló levegő részére az oldalfelületen nyithatóak a kedvezőbbek mivel az orom felületeken (pl. ajtók miatt) elhelyezhető -szellőző- felületek eredő súlypontja magasabban helyezkedik el. Míg a felső szellőző felület kialakítások közül a legkedvezőbb a kémény szellőző de ennek jelentős lehet a beruházási többletköltségén kívül az árnyékoló hatása ami szintén nem elhanyagolható bevételkiesést eredményezhet főleg a fényszegény téli hónapokban. Ezért nem is nagyon találkozunk hazánkban ezen kialakítással. Az akna, valamint tető szellőztető kialakítások külön tárgyalását pedig pont az indokolja hogy a kémény szellőző révén a távozó légáram keresztmetszete ill. annak súlypontja mindig (azaz bármilyen nyitottsági állapotban) magasabban van mint a termesztőberendezés gerinc magassága, míg a tető szellőztetés ezen paramétere csak közelíti, maximum eléri a gerinc magasság értékét. Nyitható -szellőző- felületeknek a burkolathoz képesti nagyságát statikai, szilárdsági valamint költségkihatásai korlátozzák. Ezek figyelembevételével a gyakorlatban a teljes burkolat felületének maximum 30 %-át elérő szellőző felület (légáramlási keresztmetszet) nyitható. A mérlegegyenletbe a légcserével távozó hőáram meghatározását lehetővé tévő egyenletet valamint a légcsereszám számszerűsítésére a -fent- megadott összefüggést behelyettesítve -a csak néhány százalékos hibát eredményező- ( x i − x e ) = 0 alapján a külső-belső levegő közötti hőmérsékletkülönbség alakulására az alábbi összefüggést kapjuk:

A ⋅ ∆t 3 + B ⋅ ∆t 2 + C ⋅ ∆t + D = 0 ahol:

2 2 2 ∆t = (t i − t e ) ; A = µ 2 ⋅ ς l2 ⋅ c 2p ⋅ g ⋅ β ⋅ ∆h ⋅ Aszel . ; B = − 2 ⋅ k ⋅ Ahat . ; 2 2 C = 4 ⋅ k ⋅ Ahat . ⋅ Aalap ⋅ ηát . ⋅ q NAP ; D = − 2 ⋅ ηát2 . ⋅ q NAP ⋅ Aalap

A fenti harmadfokú egyenlet alapján belátható hogy (főleg a nyári) napsugárzás hatásának csökkentése miatt szükségessé váló szellőztetéskor a belső levegő hőmérséklete csak közelíthető ( ∆t értéknyivel ) a külső levegő hőmérsékletének értékéhez. Ez az eltérés csak végtelen nagy légcsere esetén válik nullává ami nem valósítható meg. Amennyiben a külső levegő hőmérséklete alacsonyabb a kívánt belső hőmérséklet értékénél (legalább ∆t -nyivel) a szellőztetéssel azaz a megfelelő légcserével a belső hőmérséklet értéke a kívánt értéken tartható. Az ilyenkor szükséges légcsere -szám- a szellőző felület nagyságának állításával valósítható meg a belső léghőmérséklet -időbeni- legkisebb mértékű ingadozásával. Ezért terjedtek el ill. találkozunk gyakrabban a zárt valamint teljesen nyitott állapot közötti folyamatos szellőző felület nagyság beállítását (szabályozását) lehetővé tevő kialakításokkal. Abban az esetben viszont ha a külső levegő hőmérséklete közelíti sőt nagyobb mint a termesztés (technológiai szempontból) szükséges (kedvező) belső légtér hőmérséklet értékénél akkor a légcsere fokozása is csak a külső léghőmérséklethez képesti növekedés mértékét tudjuk csökkenteni. A fent tárgyalt módon létrejövő úgynevezett természetes szellőztetéskor a legkedvezőbb a gyakorlatban megvalósított szellőző felület kialakításokat valamint felület nagyságokat alapul véve a légcsereszám reális maximális értéke nem nagyobb 50-nél. Ezen légcsereszámmal számolva a nyári legnagyobb napsugárzási intenzitáskor bizony könnyen a belső hőmérséklet akár 10 °C-al magasabb a külső -átlag- léghőmérsékletnél.

Kényszer szellőztetés Amennyiben a nyári hónapok alatt is folyamatosan kívánjuk a termesztő-berendezést üzemeltetni akkor (a fent vázolt túlhőmérséklet csökkentése végett célszerű) kényszellőztetést kialakítani. A kényszerszellőztetéskor az ily módon szellőztetendő teret határoló vagy oldal vagy orom felületén helyezik el a levegőáramot létrehozó légszállító általában axiál ventillátort. A axiál ventilátor alkalmazásakor célszerű a vápamagasságot akár közelítő átmérőjű lapátoskerék választása mivel ekkor lehet a legkisebb fordulatszámmal a kívánt térfogatáramot realizálni. A fordulatszám minimalizálását részben a fordulatszámtól -annak majd negyedik hatványával arányosan- függő zajszint részben az üzemeltetés hatására kialakuló rezonancia jelenségek, ill. annak erőhatásai azaz szilárdsági okok indokolják. A vápa magasság minimum háromszoros értékű osztástávolságra elhelyezett -azonos- ventillátorokkal szemben lévő (orom vagy oldal) felület jelentős része nyitható. A ventillátorok járókerekének forgásiránya alapján vagy szívott (amikor a belső -termesztő- térből kifelé szállítanak a légszállítás) vagy túlnyomású (azaz kintről befelé irányul a ventillátorok légszállítása) lesz a termesztő tér a külsőhöz képest. Elméletileg mindkét üzemmód ugyanolyan hőmérséklet -eloszlású- teret hoz létre a termesztőberendezésben. Tekintettel arra hogy a szívott termesztő térnél az áramló levegő entalpia növekedése kisebb ennek az energia igénye alacsonyabb értékű, ezért gyakrabban alkalmazzák. A nyitott keresztmetszeteken belépő levegőáram miközben halad a ventillátorok felé hőmérséklete növekszik, majd a ventillátorok síkjában elhagyja a termesztőberendezést. Ez alapján a termesztőberendezésben a talaj felszínével párhuzamosan a be ill. kilépő légáram között ∆t értékel változik a hőmérséklet szemben a szabad áramlásos szellőztetéssel amikor ugyanezen változás a függőleges mentén realizálódott. A termesztett kultúra egyedeinek időben azonos fejlődése ellen hat ezen hőmérséklet mező kialakulása, ezért ennek csökkentése indokolt. A csökkentés a légáram növelésével érhető el. A légáram viszont a termesztőberendezésben az alábbi átlag légsebességet eredményezi:

v k = n ⋅ V&vent . ⋅ (hvápa ⋅ l ) −1 ahol:

[ m·s-1 ]

n - a működő ventillátorok száma

V&vent . - egy ventillátor légszállítása hvápa - a vápa magassága

[ m3·s-1 ] [m]

l - azon felület (orom vagy oldal) hossza amelyen a ventillátorok vannak elhelyezve [m] Megfigyelések alapján a növények másodpercenként 0,5 méteres –folyamatos (!)- légsebességig különösebben nem reagálnak viszont ettől intenzívebb légáramban egyre inkább lassabban fejlődnek sőt a egyes kultúrák (pl. az uborka) már 1 m/s (tartós) légsebességben elpusztul míg ugyanez a többi (hazai termesztett kultúráknál) “csak” 1,5 m/s légsebességnél következik be. Ezért a gyakorlatban –maximum- 0,5 m/s légsebesség a megengedett kényszerszellőztetés kialakításakor. A légsebesség megengedhető maximális értékét figyelembe véve a kialakuló légsebesség meghatározására felírt egyenlet szerint akkor tudunk nagyobb légáramot (egyben légcsereszámot) biztosítani ha a kényszer szellőztetendő tár alapterületének meghatározó hosszúság és szélesség adatok közül kisebb értékűvel egyező irányban áramoltatjuk a levegőt, míg az erre merőleges, hosszabb felületre helyezik el a ventillátorokat ill. vele szemben a nyílászárókat. Ezen felület az oldalfelület kivéve az egy hektártól nagyobb egy-légterű tömbösített termesztőberendezéseket ahol már az orom felület a kedvezőbb a fenti megfontolás alapján. A kényszerszellőztetés során kialakuló hőmérséklet eloszlás optimalizálásának a következtetéseit azonban nem mindig lehet gazdaságosan megvalósítani. A polietilén borítású fóliasátraknál a szélességétől lényegesen hosszabb ível oldalfelületen a ventillátorok elhelyezése lényegesen többe kerül mint egy -nagyobb légszállításúventillátornak az oromfelület felső részébe (hogy a be ill. kijárást ne akadályozza) történő helyezése. Ezek alapján nem is lehet az ilyen fóliasátrakban megfelelő (pl. az üvegházakban észlelhető) hőmérséklet eloszlást biztosítani. A fentiek alapján a kényszerszellőztetéskor a légcsereszám (a növények által tartósan elviselhető légsebesség értékét figyelembe véve) nem növelhető határtalanul, és a használatos termesztőberendezésekben ennek megengedhető maximális értéke szinte egyiknél sem nagyobb mint 100. A termesztőberendezések üzemeltetőinek lehet olyan igénye hogy a belső hőmérséklet érteke a nyári hónapokban -akár nappal is- a külső hőmérséklet értékétől ne legyen magasabb. A fentiek alapján ezen igény sem természetes sem kényszerszellőztetéssel nem lehet biztosítani, ez csak hűtéssel (nagyobb beruházás és -pl. alapterület egységre vonatkoztatott- energia fogyasztás árán) elégíthető ki.

Hűtés

Adiabatikus hűtés A termesztő-berendezésbe érkező hőáramnak a külső hőmérséklethez képest kisebb túlhőfok melletti folyamatos- kijuttatását eredményezi ha a -szellőztető- levegőáram hőmérsékletének növekedése mellett annak nedvességtartalmát is növeljük. Ekkor a be- valamint ki-lépő levegőáram nedvességtartalmának a növeléséhez a -folyékony halmazállapotú- víz elpárologtatásához szükséges hőenergia áram a termesztő térből eltávolítandó hőáram részét képezi. A lejátszódó folyamat a levegő alábbi i − x diagrammjában a szuperpozíció elve alapján két részre bontható:

2.3.6.ábra Az adiabatikus hűtés folyamata az i-x diagramban − a termesztő térbe kerülő (ηát . ⋅ q NAP ) hőáramát hatására a természetes vagy kényszer szellőztetés légárama a fenti -fejezetben tárgyalt- összefüggés szerinti

(t1 − t 0 ) túlhőfokra melegszik

− a páratartalom szempontjából a telítettségtől távol álló légáramba megfelelő “kvázi egyenletes” eloszlatással juttatott -folyékony halmazállapotú- víz (az aktuális és a telítési parciális nyomáskülönbséggel arányos párába hajtó erő hatására) elpárolog. A víz elpárolgásához szükséges hőenergia a levegő hőenergia tartalmát (közvetve a levegő hőmérsékletét, t 1 − t 2 hőfokkal) csökkenti. Tekintettel arra hogy a légáram és a környezet között (jó közelítéssel) nincs hőcsere nevezzük ezen módon megvalósított levegő hőmérséklet csökkentési eljárást adiabatikus hűtésnek. Ezen hűtésnek a gyakorlatban elterjed megvalósítását szemlélteti az alábbi ábra:

2.3.7. ábra Hűtőfal elhelyezése termesztő-berendezésen Ekkor a kényszerszelőztetésnél már ismertetett szerkezeti kialakítást a levegő teremesztőtérbe történő belépési helyénél elhelyezett un. hűtőfallal egészítik ki. A hűtőfal szerepe hogy a rajta átáramló légáramba lehetőleg minél kisebb átmérőjű vízcsepp halmaz kerüljön. Ezt azáltal érik el hogy a nagy összfelületet eredményező porózus anyaggal (régebben faforgáccsal ma inkább pl. mázatlan porcelán testekkel, vagy térfelületre préselt vulkánfíber lapokkal) kitöltött fal szabad csatornáin felgyorsulva áramló levegő a töltelék felületén fentről lefelé folyamatosan csörgedező folyadékfilmből cseppeket szakit ki ill. visz. A levegő áram nagyságát részben a (termesztő teret szívó) ventillátorok teljesítménye, részben a hűtőfalon lévő -szabad- keresztmetszet nagysága ill. annak légáramlás szempontjában kifejlett ellenállása határozza meg. Tekintve hogy a termesztő térből elvonandó hőáram értéke változik ezért a légáram nagyságának a változtatásának igényét vagy az üzemeltetett ventillátorok számának esetleg (ritkán) a ventillátorok fordulatszámának változtatásával vagy a hűtőfal légáramlással szembeni ellenállásának változtatásával biztosítják. Ez utóbbi (gyakran követett megoldásnál) a hűtőfal külső felületéhez egy zsalu illeszkedik. A zsalu elemek (ezek lehetnek akár fényáteresztő anyagból -pl. üvegből- is) szögállásának változtatása révén a levegő áramlási keresztmetszetének változtatásával lehet viszonylag könnyen (ugyan nem a levegő áramlását biztosító ventillátorokat működtető motorok energia fogyasztását a légszállítás arányában változtató módón mint a fordulatszám változtatásnál) a légáram nagyságát azaz a légcsere számot változtatni. A levegőáramba csak annyi vizet célszerű csepphalmaz formájában a hűtőfal segítségével (a hűtőfalon lefelé csörgedeztetett vízáram beállításával) juttatni amennyi elpárolog a ventillátorokig való -lég- áramlás során. Az erre való figyelést az indokolja hogy a maximális napsugárzás alkalmával akár 0,2 liter négyzetméterenkénti víz igény is szükséges lehet óránként, így a víz díja sem elhanyagolható ilyen légtérhűtési rendszer üzemeltetésekor. Ezért általában a hűtőfal alján elhelyezett gyűjtő vezetékben felfogott a töltőanyag felületén lecsörgedeztetett vizet szűrést követően visszavezetik a felső -vízelosztó vezeték révén a töltő anyagok felületére. Az adiabatikus hűtéssel a (természetes vagy) kényszer) szelőztetéskor kialakuló belső (a külső hőmérséklethez képesti) túlhőmérséklet maximum 5÷6 °C-al csökkenthető hazai nyári 25÷30 %-os relatív külső hőmérsékletnél úgy hogy a termesztő térből távozó levegő nedvességtartalma közel telitett azaz majd 100 %-os. Ez alapján ill. a belső léghőmérsékletet a napsugárzás intenzitásának függvényében meghatározó harmadfokú egyenletet felhasználva megállapítható hogy adiabatikus hűtéssel határhelyzetben is csak néhány fokkal lehet a belső léghőmérséklet értéke a külső hőmérséklet értékénél alacsonyabb. A gyakorlatban azonban általában ettől kedvezőtlenebb hőmérséklet viszonyok realizálhatók tartósan, amikor a külső hőmérséklettől majdnem mindig magasabb a belső légtér hőmérséklete.

Hűtés, valóságos hűtő körfolyamat megvalósításával A termesztési gyakorlatban, főleg nemesítési kísérletekkor előfordulhat hogy a külső -aktuális- hőmérséklethez képest lényegesen (akár 10 °C-al) alacsonyabb belső hőmérséklet szükséges. Ennek biztosításához a fent tárgyalt a termesztő térbe került napsugárzás hőmérséklet növelő hatását csökkentő megoldások önmagukban nem használhatok. A pl. külső -lég- hőmérséklethez képest alacsonyabb hőmérséklet fenntartásához folyamatosan hőenergiát kell az alacsonyabb hőmérsékletszintről a magasabb felé juttatni. Ezt csak külső (mechanikus, villamos vagy hő) energiát felhasználó un. hűtőgéppel lehet fenntartani. A hűtőgép működtetéséhez felhasznált energia alapján ismerünk kompresszoros (mechanikai energiát fogyasztó) szorpciós (hő energiát igénylő) valamint termoelektromos (villamos energiát igénylő) berendezéseket. E berendezések termikus hatásfoka, hőviszonya (azaz egységnyi energia befektetése révén mekkora -hő- energia emelhető alacsonyabb hőfokszintről magasabbra) eleve azok -tartós- felhasználásának körülményeit ill. módját meghatározzák. A szorpciós valamint termoelektromos berendezéseknél ez az érték (viszony) az egységet nem éri el, míg a kompresszoros berendezéseknél (a termesztő-berendezéseknél aktuális hőmérséklet értéktartományok esetében) a 3,5÷4,5. Ez a magyarázata annak hogy csak ez utóbbi berendezéssel magvalósított hűtéssel kialakított léghőmérséklet

szabályozásra van a gyakorlatban példa. E kompresszoros hűtés folyamatában egy -munka más néven hűtőközeg (pl. ammónia vagy freon származékok) zárt rendszerben körfolyamatot végez a kompresszor hatására az alábbi ábra szerint:

2.3.8. ábra A kompresszoros hőelvonás -elvi- körfolyamata Az ábra alapján a hűtendő (esetünkben termesztő) térben elhelyezett elpárologtató ill. az abban levő közeg veszi fel az elvonandó hőáramot halmazállapotának (folyékonyból gőzfázisba történő) változása révén. A kompresszor hatására, a kompresszor működtetésére fogyasztott energia hőegyenértékével növelt energia tartalommal rendelkező (komprimált) közeg a kondenzátorba kerül. A kondenzátor körüli hőmérséklethez képest magasabb hőmérsékletű (komprimált) közeg hőenergia tartalmát csökkentő hőleadás alakul ki miközben cseppfolyósodik. Tekintve hogy a kondenzátorban és az elpárologtatóba lévő nyomás értékének különbözősége a feltétele a (“hő szállító”) folyamatnak ezért a kondenzátorból fojtószelepen (amely ezen nyomáskülönbség fenntartását hivatott biztosítani) keresztül jut ismét az elpárologtatóba a közeg. Ezzel egy körfolyamatot valósítva meg. A fent leírtak szerint működő berendezés ha (az elpárologtatóval megvalósítható) -hőelvonó- hűtési kapacitása miatt alkalmazzuk akkor hűtőgép, ha a (kondenzátoron történő hőleadásával) fűtési igény kielégítésére használják akkor hőszivattyú. Amennyiben (a megfelelő műszaki eszközökkel) lehetővé teszik hogy a körfolyamatot végző közeg a kialakított zárt rendszerben áramlási irányát megváltoztassa akkor az elpárologtató (hőelnyelő) valamint a kondenzátor (hőleadó) cserélődik fel. Így a hőenergia transzport iránya változtatható, azaz amely teret a hűtőgép üzemben hűtöttünk átkapcsolást követően, hőszivattyú üzemben fűteni fogjuk. Az ilyen berendezést nevezik klímaberendezésnek. Tekintve hogy a termesztő berendezések üzemeltetésekor gyakrabban van szükség (a hazai klimatikus körülmények között) fűtésre mint hűtésre célszerű klímaberendezést alkalmazni ha a kellemetlen mértékű napsugárzáskor hűtéssel kívánjuk (vagy tudjuk csak) a kíván belső légtérhőmérsékletet biztosítani. Ezt alátámasztja az is hogy hazánkban csak max. néhány köbméter légtérfogatú un. klímakamrák üzemelétetésekor lehet gazdaságos kompresszoros hűtőgép használata. Ezen hűtőgép bivalens (klímaberendezésként való) működtetése javítja az éves üzemidő (fűtés idő tartamával való) növelésével a gazdaságossági jellemzőket. Amennyiben több kis-, avagy egy jelentős- (akár 100 köbméter, vagy attól nagyobb) légtérfogatú termesztőberendezés léghőmérsékletének szabályozásához tekintettel a klímaberendezés üzemeltetéséhez szükséges villamos energia -nagyságára valamint ennek időbeni rendszertelen vételezésére következtében- árára inkább az alábbi kompresszoros hűtőgéppel működtetett berendezés alkalmazása terjedt el.

2.3.9. ábra A légtér hűtőgéppel való közvetett hűtésének vázlata A föld felszíne alá szigetelten süllyesztett jelentős (néhány száz köbméter) térfogatú tartály vízzel van feltöltve, amelynek átlaghőmérsékletét -az éjszakai kedvezőbb díjszabású villamos energia szolgáltatás időszakában folyamatosan üzemeltetett- hűtőgép elpárologtatója segítségével 1°C körüli hőmérsékletre hűtenek. Ennek segítségével viszont a termesztő-berendezés léghőmérsékletének szabályozására a hagyományos melegvízfűtés hőleadóit használhatják a bennük keringtetett víz hőmérsékletének aktuális megválasztásával. Fűtéskor a termesztő berendezés léghőmérsékleténél (a külső levegő hőmérsékletétől függő mértékkel) magasabb hőmérsékletű, míg a hűtési igény felléptekor -az éjszaka lehűtött és a szigetelt tartályba akkumulált- hideg a kívánt légtérhőmérséklethez képest alacsonyabb hőfokú vizet juttatják. A tartály térfogat megfelelő

megválasztásával a nappali hőelvonási igény elvonásához szükséges kapacitás (esetünkben hideg víz formájába) éjszaka (kedvezőbb energia költséggel) előállítható. Ezen hőelvonó kapacitást nevezik a gyakorlatban (rossz szóhasználattal) frigó energiának.

Árnyékolás A napsugárzás intenzitásának árnyékolással történő csökkentésekor közvetlenül a növények megvilágítottságát, közvetve pedig a léghőmérséklet csökkentését kívánjuk elérni. Elképzelhető hogy nem cél mindkét hatás magvalósítása, de az árnyékoló elhelyezése eleve meghatározza a várható eredményt. Ezért hogy az árnyékoló hatására kialakuló klíma paramétereket számszerűsíthessűk célszerű a fénytanban az SI (Systéme International d’Unités) nemzetközi egységrendszer bevezetése óta használatos egységeket áttekinteni. A fénytan kialakulásakor alapegységként létrehozott kandela az alábbi definíció szerint a hetedik alapegységként mint fényerősség került a SI rendszerébe: Kandela, rövidítve: cd, egy kandela az olyan fényforrás fényerőssége -adott irányban- amely 540 THz frekvenciájú monokromatikus fényt bocsát ki, és sugárerőssége ebben az irányban 1/683 W/sr. A fenti meghatározásban szereplő (külön névvel ellátott származtatott) egységek [Hz - hertz, W - watt] valamint a kiegészítő egység [sr - szteradián] a SI kandela nélküli 6 alapegységéből ill. két kiegészítő mennyiségéből következik. Ezért nem is “igazi” alapegység a kandela, ami abban is kifejeződik hogy a definícióban található egy (1/683-as) konstans ami pont azt hivatott biztosítani hogy e nem független (definitív “alap”) egység koherens maradjon a többi (6 db. egymástól független) alapegységgel. Ezen “alap” egység felvétellel természetesen a fénytan tárgyalása egyszerűsíti hiszen nem kell a mechanika tudományától elindulni hogy fel lehessen építeni a fénytan tudomány területét. A fényforrás egységének definíciójában szereplő (540 THz) monokromatikus fény színe azonban érdekes lehet. Ez a fénysebesség (c ≈ 3·108 m·s-1) - frekvencia (f) viszonya alapján adódó hullámhossz (λ), segítségével határozható meg, azaz: 8 λ = c f ≈ 3.⋅10 ≈ 555 ⋅ 10 − 9 = 555 nm 540 ⋅ 1012

Tekintve hogy (szemünk számára) a 380÷780 nm elektromágneses hullámhossz a látható tartomány, a definícióban megadott 555 nm látható mégpedig zöld színű fényforrást jelent. A fényforrás energiát, mégpedig (csak a látható tartományba eső elektromágneses hullámhossz formájában) sugárzásost bocsát ki. Ezen (wattban megadott) energia áram a fénytan esetében látható ezért fényáramnak nevezzük és külön -névvel ellátott származtatott- egységét (lumen) határozták meg: lumen, rövidítve: lm, egy lumen az a fényáram, amelye 1 kandela fényerősséggel minden irányban sugárzó pontszerű fényforrás 1 szteradián térszögbe sugároz, azaz: lm = cd·sr = 1/683 W Ezen fényáram felületre érkezvén megvilágítja azt, melynek -névvel ellátott származtatott- egysége: lux, rövidítve: lx, egy lux 1 négyzetméter területű felület megvilágítása, ha reá merőlegesen, egyenletesen elosztva 1 lumen fényáram esik, azaz: lx = lm·m-2 = 1/683 W·m-2

Az árnyékolással csökkentendő napsugárzás különböző hullámhosszúságú elektromágnese hullámokból áll. Az napsugárzást alkotó egyes hullámhosszúságok intenzitását számszerűsíti a spektrális eloszlási görbe. Ez látható az alábbi ábra alsó részén.

2.3.10. ábra Különböző burkolóanyagok fényáteresztő képessége a hullámhossz függvényében A közölt két görbe közül a nagyobb értékeket (nagyobb görbe alatti területtel rendelkező) “a légkör határán” megjelölésű a légkörön áthaladván a légkör elnyelő szóró valamint reflektáló hatására csökken az alsó “globálértéke talajfelszínen” megjelölésűre. Az ábrán szereplő spektrális eloszlás csak a jelleget szemlélteti hiszen a konkrét értékek azok a napsugársás intenzitásától függ és értéke időről időre változik. A lefutás jellegéből viszont így is megállapítható hogy a napsugárzás nem csak látható tartományba eső elektromágneses hullámokat hanem infravörös és ultraibolya sugárzást is tartalmaz. Ennek mértéke (energia áram hányada) a görbe alatti adott hullámhosszakkal határolt területekkel arányos. A hazai gyakorlati számításokkor nem követünk el nagy hibát ha ezen területarányokra az alábbi számértékeket használjuk. A napsugárzás közel 50 %-a (λi) infravörös, 48,5 %-a (λl) látható tartományba eső és a fennmaradó 1,5 %-a (λu)ultraibolya sugárzásból áll. Ennek ismeretében már számítással is meghatározható adott értékű ( q NAP ) napsugárzás esetén a megvilágítás értéke:

E v = ηát . ⋅ q NAP ⋅ λl ⋅ cos δ ⋅ 683 ahol:

ηát .

[lx]

- a burkolat -nap- sugárzás áteresztő képessége

δ - a megvilágított vízszintes felület normálisa és bármely pontjából a

NAP felé húzott

egyenes által bezárt szög A különböző burkoló anyagok (üveg, polietilén stb.) spektrális áteresztő képességét adja a 2.3.11. ábra felső része. Figyelembe véve hogy hazánkban a -nyári teljesen tiszta égbolt esetén- 800 W négyzetméterenkénti sugárzás intenzitás is előfordulhat a fenti összefüggés segítségével meghatározható a termesztő-berendezésben (ahol e miatt az árnyékolás szükségessé válik) az aktuális megvilágítás maximális értéke is. Ez kb. 150 klx értékű. Ilyen erős megvilágítás a legtöbb termesztett növényi kultúra számára káros hiszen a növény az őt érő sugárzás jelentős részét elnyeli és ezen elnyelt (abszorbeált) energia egy része (max. 1,5 %-a !) a növény kémiai folyamatainak (fotoszintézis) realizálásához szükséges (azaz kötési energia formájában “raktározódik el”), másik -igen jelentős- része pedig oly mértékben melegíti fel a növényi állomány -átlag- hőmérsékletét hogy az ennek következtében a környezete felé (konvekció + párologtatással) kialakuló hőcsere egyező legyen a folyamatosan abszorbeálódó -napsugárzásos- hőáramával. A napsugárázás intenzitásának növekedésével ezért egyre intenzívebben kell a növénynek párologtatnia hogy a környezethez képesti -túl- hőmérséklete ne egyenes arányban növekedjék. Ez az egyre intenzívebb párologtatás ill. átlag hőmérséklet növekedés a fotoszintézis leállásához sőt a már kötési formában beépített energia felszabadítását is eredményezve a termesztés számára nem kedvező folyamatok beindítását eredményezi. A növények fotószintézisének intenzitását sok klimatikus paramétert együttesen határozza meg. Ezek közül (jelen ismereteink szerint) a legmeghatározóbbak a növények környezeti (a termesztő-berendezés belső) légtérhőmérséklete, megvilágítása valamint a környezetében a CO2 koncentrációja. Tekintettel arra hogy -mint már a bevezetőben is megállapítást nyer- a napsugárzás közvetlenül a megvilágításra, közvetve a légtérhőmérsékletre hat a termesztés számára kedvező ill. még elfogadható mértékű napsugárzás biztosítása miatt szükséges az árnyékolás legfőképpen a nyári hónapokban. Az árnyékolóknak a burkolóanyaghoz képesti elhelyezése lehet: − belső (azaz a termesztő térben elhelyezet) − külső (azaz a termesztő-berendezésen kívüli) valamint a kettő közötti un közbülső megoldásként a

− burkolat satírozás, azaz a burkolat eredményező megoldások

ηát. -értékű áteresztő képességének csökkentését

Belső árnyékoló A burkolattal határolt termesztő tértben -általában a burkolathoz közel- elhelyezett árnyékoló kialakítást célszerű a növényi kultúra megvilágítására valamint a légtérhőmérsékletre gyakorolt hatása alapján vizsgálni. Az árnyékolóként használatos különböző anyagú, (pl. fémszál-erősítéses vagy a nélküli polimer származékok) -szálsűrűségű hálókat, szöveteket érő napsugárzás az alábbiakra különül: − áteresztett sugárzás (ennek mértékét az η át . adja meg) − az elnyelt sugárzás, melynek mértéke az árnyékoló anyag feketeségi foka (ε) révén az alábbi összefüggéssel határozható meg: ε · (1- η át . ) − a visszavert (reflektált) napsugárzás, melynek nagysága az árnyékolóra eső sugárzás áteresztet valamint elnyelt sugárzással csökkentett értéke azaz: 1- η át . -ε·(1- η át . ) Az ilyen árnyékoló kialakításkor a növények megvilágításának értéke:

Eva =η át . ⋅ Ev =η ‡r . ⋅η ‡t . ⋅ q NAP ⋅ λl ⋅ cos δ ⋅ 683 [lx] A hazai gyakorlatban árnyékolóként igen elterjedten alkalmazásra kerülő RASEL háló egyrétegű alkalmazásakor

η át . = 0,55÷0,6 ; dupla azaz kétrétegű alkalmazásakor pedig: η átd . =(η át . ) 2 ≈ 0,3÷0,35 értékel

számolhatunk. Ezen háló színe is meghatározó lehet árnyékolóként való alkalmazásakor. A hazai gyártásban előforduló fehér (jórészt “átlátszó”) piros, sárga zöld valamint fekete (átlátszatlan) RASEL hálók a különböző színezőanyag tartalmukkal nemcsak a továbbhaladó sugárázás intenzitását változtatják meg ( η át . szerinti mértékben) hanem az árnyékolót érő -nap- sugárzás spektrális eloszlását is. Ennek mértéke azonban eltérő mert pl. a fehér és fekete színű szinte alig változtatja addig a piros, sárga valamint zöld színű igen markánsan változtatja meg a tovább haladó sugárzás spektrális eloszlását. Ezen változtatás eredményeként akár 20 nm-es tartományába eső elektromágneses hullámok energiaárama teszi ki a fényáram akár 85÷90 %-át. A fotoszintézis mértéke adott értékű megvilágítás esetén a megvilágítást eredményező elektromágneses hullámok hosszúságától is függ. Ennek alakulását szemlélteti az alábbi ábra:

2.3.11. ábra A fény hullámhossz értékének hatása a fotoszintézis intenzitására Az ábra alapján megállapítható hogy a növény számára a zöld (540 THz frekvencia ill. 555 nm hullámhossz körüli) színű fény -hiszen minimálisra csökken a fotoszintézise- szintén sötétnek számit. Ez persze energetikailag is igazolható, a növényt azért látjuk zöldnek mert az öt erő fényáramból az általa visszavertet (esetünkben zöldet) látván, a többit abszorbeálván van miből fedezze a fotoszintézis (ugyan kicsi, néhány watt

négyzetméter növényi felületenként) energia igényét. Ezért ha csak egyre inkább a visszaverődő zöld színű hullámhossztartományba eső elektromágneses hullámok maradnak nincs abszorbeálódó energia ami a fotoszintézishez szükséges. Ebből pedig az következik hogy a növény számára a színével egyező színű fényáram által létesített megvilágítás is sötétnek minősül ! Ezért kerül egyre inkább alkalmazásra a zöld színű árnyékoló ha a megvilágítás intenzitásának a csökkentése a cél. Az árnyékolt növény színével egyező zöld színű fényt átbocsátó árnyékoló huzamos használata esetében viszont megfigyelhető hogy a növény színét kissé változtatja, így próbál több energiához jutni. Ezen hatást időnként a dísznövény termesztésben tudatosan hasznosítják. A belső árnyékolót érő napsugárzás [ε · (1- η át . )]-i részét viszont elnyeli az árnyékoló anyaga. Az elnyelt energia áram hatására oly mértékben melegszik fel a környezetéhez képest az árnyékoló hogy (konvekcióval, sugárzással valamint vezetéssel) a környezete felé kialakuló energiaáram ezzel egyenértékű legyen. A napsugárzásnak az árnyékoló anyaga közvetítésével a légtér felé konvekcióval valamint vezetéssel történő hőleadása a termesztő-berendezés léghőmérsékletét növeli mintha nem is lenne árnyékoló. Ezért a belső árnyékolónak -az árnyékoló nélküli állapothoz képesti- hatását a léghőmérsékletre csak az árnyékoló sugárzásos hőleadási folyamatának a vizsgálata alapján lehet egyértelműen minősíteni. A T (termodinamikai un abszolút) hőmérsékletű anyag sugárzásos hőleadásakor a jellemző (legnagyobb intenzitású) elektromágnesen hullámhossz értéke a Wien-féle eltolási törvény szerint:

λTj . ⋅ T = 2,896 ⋅ 10 −3 A termesztő-berendezésben reálisan előforduló hőmérséklet tartomány határértékeit [ 0 °C ill. 273 K valamint 100 °C ill. 373 K] alapul véve kijelölhető azon (λm) hullámhossztartomány amelyben helyezkedik el ezen -sugárzásos- hőleadás spektrális eloszlásának meghatározó része. Ez alapján került a 2.3.10. ábrán a λm tartomány kijelölése. Az ugyanezen ábrában különböző burkolóanyagok -elektromágneses hullámhosszúság szerinti- áteresztő képessége alapján megállapítható hogy pl. az üveg vagy a policarbonát ezen λm tartományban nem engedi át az árnyékoló anyagának sugárzásos hőleadását, azaz ebben a tartományban nem átlátszó. Így a sugárzásos hőáram is a termesztő tér levegőjének hőmérsékletét növeli. Különben az üveg ill. vele egyező áteresztőképességű pl. policarbonát burkolatú terekben a napsugárzás hatására kialakuló fent vázolt energetika állapotot (azaz a bekerülő és elnyelődő napsugárzás hatására kialakuló sugárzás nem tud távozni -a fényárammal szemben- átlátszó anyagokon keresztül) nevezik “üvegház hatás”-nak. Az ábra alapján pl. a polietilén fólia burkolat esetében a belső árnyékoló sugárzásos hőárama legnagyobb rész távozik a termesztő-térből ezért ez a napsugárzási hányad alig hat (emeli) a belső légtér hőmérsékletére. Végül a belső árnyékolóra eső napsugárzás [1- η át . -ε·(1- η át . )]-i része az un visszavert vagy reflektált része

jórészt (maximum ηát. -értékű része) ahogy jött úgy távozhat is a burkolaton keresztül. A jelenleg hazánkban elterjedten megvalósított belső árnyékolók különböző (pl. RASEL) hálóinak ill. szöveteinek reflexiós képességét tekintve (néhány % csupán) megállapítható hogy a belső árnyékolóval a növény megvilágítását a kívánt értékre lehet beállítani, ezzel -közvetve- a növény átlaghőmérsékletére is (csökkentőleg) hatunk, de a termesztő-berendezés léghőmérsékletét szinte egyáltalán nem csökkentjük. Márpedig a légtérhőmérséklet is eléggé befolyásolja a fotoszintézis mértékét. Ezért a belső árnyékoló eredő hatása a legkedvezőtlenebb. A légtérhőmérsékletre gyakorolt hatásának javítása véget kezdtek az elmúlt években hálók, szövetek helyett pl. alumínium réteggel (pl. gőzöléssel) bevont polietilén fóliát belső árnyékoló anyagaként használni. Ekkor a burkolathoz közelebbi oldalán jó reflektáló képességű (pl. alumínium) réteggel bevont árnyékoló felületről jelentősebb hányada (mérések szerint akár 30 %-a) a ráeső napsugárzásnak a külső tér felé visszaverődvén számottevőbben csökkenthető a belső légtérhőmérséklet értéke. Ezért az elkövetkezőkben jelentősebb mértékű felhasználása ill. elterjedése ezen árnyékoló anyagoknak várható.

Külső árnyékoló A termesztő-berendezés burkoló felületén kívül, jórészt a tetőfelület fölött megfelelő teherviselő vezető keretre helyeznek el pl. min. a léc szélességével egyező osztástávolsággal hevederhez erősített fa, műanyag lécekből kialakított árnyékoló felületekkel. Ezek a gerinc fölött elhelyezett (pl. villamos motor hajtású) tengelyekre felcsévélhetőek ill. ezen tengelynek ellenkező irányú forgatásakor a súlyerő révén a vezetőkeretek szerinti felületre engedhetők. Ezen tán legrégibb idők óta alkalmazott külső árnyékoló megoldás mellett ma már különböző a belső árnyékolóknál már ismertetett (főleg polimer származékokból kialakított) hálók használata is kezd elterjedni. A külső árnyékolók tekintettel arra hogy jelentős szélterhelésre valamint a téli hónapokban akár

a rárakodó hó ill. eső jégterhelésére is tekintettel kell lenni. Ezért lényegesen sűrűbben vannak megvezetve, e miatt nagyobb az szerkezeti anyagszükségletük is (ennek kedvezőtlenebb kihatásaira -pl. téli hónapokban árnyékoló hatása- figyelemmel kell lenni) mint a belső árnyékolóknak. A külső árnyékolóra eső napsugárzásból viszont csak annak η át . szerese halad a termesztő-berendezés burkolata felé. Ez a termesztő-berendezés burkolatának áteresztőképessége alapján a belső árnyékolónál megadott összefüggés szerint :

Eva =η át . ⋅ Ev =η ‡r . ⋅η ‡t . ⋅ q NAP ⋅ λl ⋅ cos δ ⋅ 683 {lx] értékű megvilágítást eredményez. Ebben nem tér el a belső árnyékolótól ezen kialakítás, viszont a termesztő térbe kerülő η át . -nyi napsugárzás jelentősen kisebb energia terhelése révén a termesztő-berendezésben alacsonyabb értékű légtérhőmérsékletet eredményez mint az ugyanolyan áteresztő képességű belső árnyékoló. A klíma paraméterek alakulása alapján egyértelműen a külső árnyékoló alkalmazása indokolt. A hazai termesztő-berendezéseinkben lévő árnyékolok közül viszont pont nem ez a megoldás van túlsúlyban. Ahol pedig egyáltalán ilyen -külső- árnyékoló került kialakításra az sem termelő hanem főleg kutatási céllal üzemeltetett berendezés. Ennek a magyarázata hogy az összes alkalmazott árnyékoló lehetőség közül ennek a kialakítása a legdrágább.

Burkolat satírozása A belső ill. külső árnyékoló közötti átmenetet képezi amikor eleve a burkoló anyag (pl. üveg) áteresztő képességét csökkentjük -átmenetileg- tudatosan. Ez a folyamat (ha kis mértékű növekedést is eredményez) lejátszódik az idő haladtával hiszen a burkoló anyag külső felületére lerakodó szennyeződések hatása akár (normál körülmények között) 5÷8 %-os áteresztőképesség csökkenést eredményezhet egy év alatt. Ezért célszerű az őszi hónapokban a külső felületet lemosni hogy a téli fényszegényebb időszakban több fényáram jusson a termesztő térbe. No de a tavaszi ill. főleg a nyári hónapokban pont a káros intenzitású sugárzás csökkentésére használatos módszer a külső avagy (ritkábban) a belső felület szennyezése azaz satírozása. A belső felület rossz fényáteresztő képességű anyaggal történő bevonása csak akkor célszerű ha tartósan, azaz akár több évig van rá szükség hiszen a tavasz végi ill. nyári hónapokat követően történő tisztítása a felületeknek költségkihatása kedvezőtlen lehet. A belső felületek szennyezésére leggyakrabban mésztejes mázolást avagy (igen tartós megoldásként) diszperz festékek használata szokásos. A meszelés olcsóbb is, valamint az eltávolítása is könnyebb mint a diszperz festékeké de a belső felületen (külső pl. jelentős éjszakai lehűlések alkalmából) kialakuló páralecsapódást követően kialakuló oldódás a teherhordó (általában horganyzott) fémszerkezeti elemek korrózióját eredményezheti ill. a lecsöpögést követően a lúgos közeg hatása lehet a kultúra fejlődésére kedvezőtlen. Ezért alkalmazását csak a körültekintő átgondolást követően lehet ajánlani. A külső felület szennyezése tekintettel az esőzésre sokkal sérülékenyebb ill. folyamatos fenntartása munkaigényesebb. Ezért a gyakorlatban leginkább elterjedt megoldás a megfelelő szemcse finomságú agyag por (esetleg -korrózív hatású- oltott mészpor) nedves felületre történő szórása. Ezt -természetesen- komolyabb esőzést követően célszerű megismételni, viszont ennek anyagi kihatása nem jelentős és megszűntetése is könnyebben (olcsóbban) megoldható mint a belső felület szennyezésének eltávolítása. A külső felület ilyetén -tudatos- szennyezésének komoly akadálya a tömbösített termesztő-berendezések lehetnek hiszen ezen egybefüggő akár több hektárnyi -tető- felületnek a pl. agyagporral történő beszórása csak a -nedves, sőt vizesvápákban történő közlekedéssel valósítható meg. Ez nehezen oldható meg biztonságosan, ezért alkalmazzák viszonylag ritkán. A külső felület festését is alkalmazzák néha, de ez csak száraz felületen végezhető, és ennek felújítására is szükséges lehet jelentősebb esőzéseket követően. A beszóráshoz képesti nagyobb munkaigény miatt gyakorlatban ritkábban találkozhatunk alkalmazásával. Az utóbbi évtizedek során voltak próbálkozások a felület helyet magának a burkoló anyag fényáteresztő képességének időleges változtatására. Ezen próbálkozások közül említést érdemel amikor a megfelelő adalékok révén a megvilágítás erősségének függvényében változik az áteresztőképesség. Ezzel elérhető hogy egy adott értéktől nagyobb, változó értékű megvilágítás hatására a burkoló anyagon átjutó ill. az alatta elhelyezett kultúrát erő megvilágítás értéke alig változzék. Ilyen kialakítású anyag pl. a szemüvegeknél már eléggé elterjedtek fotogray üveg. Természetesen ezen “üveg” ára alapján egyhamar nem várható széleskörű termesztéstő-berendezési felhasználása. A másik még kísérleti stádiumban lévő elképzelés szerint pl. a policarbonát (melyet úgy extrudálnak hogy a két -milliméter nagyságrendű- lapja közötti bordák határolta) csatornáiban színezett folyadékot áramoltatnak. Részben a szín megválasztásával ill. a színező anyag koncentrációjának változtatásával lehet a fényelnyelő képesség változtatásával az áteresztett napsugárzás

nagyságára hatni. A kísérletek során fellépő kedvezőtlen jelenségek (pl. a csatornákban a policarbonát felületéhez tapadó algásodás) a széleskörű elterjedés előtt e megoldás tovább finomításainak kidolgozását igényli. A satírozásnak a termesztő tér klíma paramétereire gyakorolt hatását illetően megállapítható hogy a növények megvilágítását ugyanúgy csökkenti mint a külső, vagy belső árnyékoló alkalmazása. Igaz itt nem lehet ill. nem célszerű külön számszerűsíteni az η át . értékét, mivel ezen kialakításnál a burkolat ηát. -értékű áteresztőképességet változtatjuk a lehetőségek esetleg igény szerint. A satírozás hatására viszont az elnyelt hőáram értéke növekszik, mivel a burkolóanyagnak az áteresztő képességet -a fenti módon- csökkentő megoldásai esetében a burkolat -eredő- feketeségi foka növekszik. Így a burkoló anyag átlaghőmérséklete magasabb lesz a külső vagy belső árnyékoló esetén aktuálishoz képest. Ezen növekedés hatására akár a belső légtérhőmérsékletnél nagyobb értékű is lehet, amiért -kisrészt- vezetéssel és -nagyobb részt- konvekcióval hőáram keletkezik a belső -termesztő- tér felé, és ez a légtérhőmérsékletének növekedését eredményezi. Ezen növekedés akár a (egyező árnyékolást megvalósító) külsőhöz képesti belső árnyékoló kialakításakor aktuális belső hőmérséklet emelkedés 30 %-át is kiteheti. A fentiek alapján kedvezőtlenebb a satírozás mint a külső árnyékoló, de a belső árnyékolóhoz képest -a kultúra számára- lényegesen kedvezőbb léghőmérsékletet eredményez a termesztő térben. Ez valamint a minimális beruházási igény magyarázza hogy egyhajós termesztő-berendezéseknél alkalmazása régóta igen gyakori.

Sötétítők A termesztés során szükségessé válhat a kultúra (a fotoszintézishez minimálisan szükséges mértékű) megvilágítási valamint nyugalmi (max. néhány száz lux értékű megvilágítási) időszakainak programozása. Azaz a -napi- 24 órán belül a kultúra fény nélküli -nyugalmi- időtartamának az adott napon aktuális napsugárzás időtartamához képesti csökkentése, ezzel a növényt érő fotoperiodikus inger változtatása a cél. Ezért vagy fekete polietilén fólia vagy folyamatos fém (néhány mikrométer vastagságú) réteggel bevont -normál- polietilén fólia felhasználásával un. sötétítő alagutat képeznek a termesztő berendezésen belül a kultúra fölé. A sötétítő alagút kialakításakor arra kell törekedni hogy ezen fényt át nem eresztő anyaggal -lehetőleg- hermetikusan elzárjuk a termesztett kultúrát a termesztő berendezésen belül, úgy hogy ha nincs ezen berendezésre szükség lehetőleg könnyen lehessen hatását megszüntetni azaz anyagát úgy összetömöríteni hogy ekkor az árnyékoló hatása minimális legyen. Tekintve hogy ezen elvárások az energia ernyővel szemben támasztottakkal egyezőek az energia ernyő szerkezeti megoldásai kerülnek itt is felhasználásra. A különbség energia ernyő valamint sötétítő ernyő között nem a fényáteresztő képesség értékében van hiszen első közelítésben ennek értéke nem lehet az energia ernyő esetében meghatározó. Sokkal lényegesebb az energia ernyő anyagát illetően hogy rajta ne történjen pára kondenzáció, mivel a vízpára kondenzálódásakor felszabaduló hőenergia az energia ernyő anyagának átlag hőmérsékletét növelvén, az energia ernyő és a burkolat belső felülete közötti tér felé irányuló hőáram értékét növelve csökkentené az energia ernyő alkalmazásával elérhető megtakarítást. Ezért az energia ernyő anyaga ma már sehol sem folyamatos -pl. fólia- felület hanem sűrű szövésű anyag. Ezen szövetek szál sűrűségét egy értéknél tovább nem lehet növelni a párakondenzáció -jelentős- növekedése nélkül. A kedvező szálsűrűségnél viszont az áteresztő képessége lényegesen nagyobb értékű a ma használatos energia ernyő anyagoknak semhogy azokkal a kívánt mértékű sötétítést lehetne megvalósítani. A gyakorlatban (a növények számára is kielégítő) sötétnek minősül a maximum 100 luxnyi megvilágítás. A fentiek alapján a sötétítő ernyő (ill. alagút) csak technikai megvalósításában egyezik meg az energia ernyővel viszont -az ernyő- anyagát illetően lényeges az eltérés. A gyakorlatban sötétítő ernyő anyagaként alkalmazott fekete fólia valamint fém -gőzöléssel kialakított- rétegű fólia közötti különbség a felületükre érkező napsugárzás visszavert (reflektált) értékében van, melynek -a termesztő tér léghőmérsékletére gyakorolt- hatása a belső árnyékoló kapcsán leírtakkal egyező.

Mesterséges megvilágítás A termesztett kultúra nyugalmi időszakai -idő- tartamainak (azaz fotoperiodizmusának) szabályozhatósága azt is szükségessé teheti hogy a megvilágítás időtartamát az adott napon aktuális napsugárzás időtartamához képest növelni is lehessen. Ilyen igény hazánkban főleg a téli hónapokban merülhet fel, és ez csak mesterséges fényforrások üzemeltetésével lehetséges. A beépítendő mesterséges fényforrások teljesítményének meghatározásához legfontosabb az kultúra megvilágítási igénye. Ez alapján jelenleg két csoportba sorolják a növényeket: − árnyékkedvelő (megvilágítás igényük maximális értéke: 3 klx)

− fénykedvelő (szükséges megvilágításuk értéke: 3÷5 klx) A fenti megvilágítás értékén kívül a maximum 1 klx-nyi megvilágítás kiegészítő (alap) megvilágításnak nevezik a termesztési gyakorlatban. A fenti csoportosítás ill. megvilágítás igény alapján a megfelelő mesterséges megvilágítás a fényforrások fényhasznosításának értékei alapján tervezhető. A fényhasznosítás megadja hogy a fényforrás a felvett energia hányad részét alakítja át látható (380÷780 nm) hosszúságú elektromágneses hullámokká. Ennek számszerűsítése valamint a lehetőségek megismerése végett célszerű a jelenleg ismert ill. a termesztési gyakorlatban használatos fényforrások működését valamint fényáramaik jellemzőit áttekinteni: a./ Izzólámpa A magas olvadáspontú fémek (jórészt wolfram felhasználásával) ötvözetéből készített (R értékű) ellenálláshuzal feszültség különbségre kapcsolva Ohm törvénye (U=I·R) szerinti áramerősség kialakulását eredményezi. Ezen áramerősség hatására (I2·R értékű)) villamos energia alakul át hő ill. sugárzásos energiává. Ezen energia érték a fényforrás névleges teljesítménye. A felszabaduló hőenergia hatására a fémszál (oxigén mentes térben) izzásig hevül és a napsugárzás spektrális eloszlási görbéjéhez hasonló jellegű un haranggörbe szerinti sugárzásnak egy (sajnos csekély) része esik a látható tartományba, míg a jelentősebb részt infravörös sugarak képezik. Ez a Wien-féle eltolási törvény szerint: annak a következménye hogy a nap ill. az izzószál átlag hőmérséklete különböző. Az izzószál által kisugárzott elektromágneses hullámok közül a látható tartományba eső hányadot befolyásolja az izzószálat körülvevő gáz összetétele valamint az, hogy mekkora feszültség különbség hajtja át az áramot. Ezért a semleges gázok (pl. nitrogén) helyett a nemes gázok (argon, kripton xenon ill. keverékeik) alkalmazása javítja a hatásfokot, amely ma kb. 3 %. Ez alapján 100 W villamos energiát felvevő izzólámpa csak 3 W értékű fényáramot, (1 lm ≡ 1/683 W alapján) közel 2000 lument bocsát ki, azaz fényhasznosítása: 20 lm/W. Az utóbbi évtized fejlesztésének eredményeképpen az izzólámpa tápfeszültségének 24 majd 12 voltra való csökkentésével (majdnem megduplázták) a fényhasznosítás mértékét közel 5 %-re növelték. Az ilyen törpefeszültséggel működtethető fényforrások a feszültés csökkenésével fordított arányban nagyobb áramerősség igénye miatt (hogy a veszteségek ne növekedjenek) szükséges nagyobb vezeték keresztmetszetek költségkihatásai miatt eddig ritkán kerültek a termesztő berendezésekben jelentős felületek megvilágítását megvalósító kialakításoknál beépítésre. Pedig a sorba kapcsolásukkal kedvező térigénnyel a feszültség transzformálása is elhagyható ill. a nagyobb vezeték keresztmetszet igényű szakaszok hossza is lényegesen csökkenthető. A hagyományos izzólámpák által kibocsátott elektromágneses hullámok spektrálís eloszlása (megfelelő töltő gázokkal) közelíti meg legjobban a napsugárzás sugárzásának -ilyetén- eloszlását. Ezért alkalmazása a rossz energetikai hatásfok (alacsony fényhasznosítási érték) ellenére gyakori. b./ Kisnyomású kisülőlámpák A különböző hosszúságú fénycsövek az utóbbi évtizedekben a legelterjedtebben alkalmazott fényforrásaink. A villamos hálózatra történő kapcsolását az alábbi ábra szemlélteti.

2.3.12.ábra A fénycső felépítése és áramköre Az F (fénycső) kvarcüvegcső belső felületét fluoreszkáló fényporral (pigment tartalmú anyag, pl. cink-kadmium-szulfidok, néhány szilikát, wolframátok, molybdátok stb.) egy vagy több rétegben vonják be. A feszültségre kapcsolást követően a gyújtó (G) hatására a kisnyomású semleges gázokkal kitöltött csőben megindul az elektronoknak -a tápfeszültség frekvenciájával egyező gyakorisággal- a két izzó közötti oda vissza való áramlása. Az áramlás során az elektronok a fénypor alkotórészeivel ütközvén gerjesztik azokat. A gerjesztett anyagra jellemző hosszúságú elektromágneses hullám kibocsátása mellet szűnik meg a gerjesztett állapot. Ez alapján vannak a fénypor alkotói úgy megválasztva hogy ezen hullámhossz értékek a látható

tartományba essenek. A rétegek számát pont az alapján választják meg hogy hány db. ilyen egymástól eltérő (1, 2 vagy 3) elektromágneses hullám alkossa a leadódó fényáram meghatározó részét. Ez a fénycsőn található adatok közül az F 6, vagy F 665 ill. F 352 alapján ismerhető fel. Ugyanis hogy hány számjegyű a számérték annyi rétegű bevonat. Természetesen a fényáram spektrális eloszlási görbéje annál kiegyenlített ill. közelíti meg a napsugárzásét ha minél nagyobb számértékű és mettől különböző számokkal rendelkező fénycsövek kevert fényáramát hozzuk létre. A fénycsövek fényhasznosítása: 40÷50 lm/W, a mérték 8 % körüli. Az 2.3.12. ábrán közölt villamos kapcsolásban a T fojtótekercs -tekintettel a kisülőcső negatív karakterisztikájára- a már fényáramot kibocsátó fénycső áramfelvételét korlátozza induktív ellenállása révén. Az induktivitásnak az energia vételezés szempontjából kedvezőtlen kihatásainak csökkentése vagy a teljes megszüntetése (kompenzálása) miatt van a K fázisjavító kondenzátor -párhuzamosan- a hálózati feszültségre kötve. Ez persze elmaradhat ha központi fázisjavítás van. A fénycső geometriai kialakítása miatt a kiegészítő világítások fényforrása, és néha alkalmazzák (tíz négyzetméter nagyságrendű) mesterséges megvilágítások kialakításához is. Ez utóbbi felhasználáskor azonban figyelemmel kell lenni a szükséges fényáramot megvalósító fénycsőcsoport használaton kívüli időben elégé jelentősen árnyékolnak ha nem távolítják el. A fénycső -kedvezőtlen- stroboszkópikus hatása kiküszöbölhető ha a 3 fázisra szimmetrikusan elosztva kapcsolják a fényforrásokat. A izzólámpák fejlesztési tapasztalatait (a tápfeszültség csökkentésének fényhasznosítására gyakorolt hatását) felhasználva az utóbbi évtizedben végzett fejlesztések eredményeképpen a kompakt fénycső hatásfoka a fentiekhez képest lényegesen nagyobb, minimum 100 lm/W, azaz 15 %. A hatásfok további javítását eredményezte az is hogy fojtótekercs helyett az áramkörben rezgőkör beépítésével biztosítják a szükséges feszültséget. Ezzel az ideális áramköri elemmel tovább csökkentve a fényáram előállító részeken keletkező hőáram értéket. A kompakt fénycsövek viszonylag rövid felhasználói múltra tekintenek vissza, de -kedvező üzemköltségük miatt- igen dinamikusan növekszik alkalmazásuk mértéke. Viszont a jenetős felhasználása termesztő-berendezések megvilágítása céljából az igen magas beruházási költség igényük miatt egyelőre nem várható. c./ Nagynyomású kisülőlámpák Ezen fényforrások kisfeszültségű hideg elektródájú fémgőz (Na vagy Hg) töltésű lumineszcenciát -bevonattal (mint a fénycsőnél) vagy anélkül- valósítanak meg. A (nagynyomású kisülőcsőves) higanygőz lámpa elvi felépítés a 2.3.13. ábrán látható.

2.3.13. ábra A nagynyomású higanylámpa felépítése és áramköre A higannyal és (nagynyomású) nemesgázzal töltött kvarc kisülőcső végein aktivált főelektródák valamint segéd elektródák vannak elhelyezve. A kisülőcsövet részben hőszigetelés részben a színkorrekció végett nemes gázzal töltött- üvegbúra veszi körül. Ezen üvegbura belső felületén a fénycsőhöz hasonló fluoreszkáló fénypor van. Bekapcsolást követően a fő- és segédelektródák közötti parázsfény-kisülés a higanyt elpárologtatja és ezen higanygőz-teret ionizálja. Ezen 3÷5 s felfűtési idő után megindul a főkisülés, amikor az ionizált higany ultraibolya sugarakat bocsát ki . Ennek hatására a fénypor némely alkotója gerjesztődik, majd jellemző hosszúságú (látható tartományba eső) elektromágneses hullám kibocsátása mellet szűnik meg a gerjesztett állapota. Az ábrán látható E előtét ellenállás (fojtó tekercs) induktív ellenállása révén lehet (a negatív karakterisztikájú) kisülőcső áramfelvételét üzemi állapotban a kívánt értékre korlátozni. Természetesen itt is szükséges

fázistényező javítás, de az ezt megvalósító kondenzátornak a térfogat igénye miatt célszerű központilag ill. pl. a kapcsoló szekrénybe elhelyezetten, nem pedig a kultúra fölé helyezett armatúrába helyezve megvalósítani. A higanygőzlámpa által kibocsátott fényáram spektrális eloszlása kevésbé fedi le a napsugárzás görbéjét és a vörös színben a legszegényebb ezért is tűnik fénye “hidegnek”. A higanygőzlámpa fényhasznosítása: 65 lm/W, a mérték 10 % körüli. A fémgőzt a kisülőcsőben (a gyakorlatban elterjedt alacsony nyomáson) nátrium is szolgáltathatja a fentihez nagyban hasonlító kivitelű ill. működésű un Nátriumlámpáknál. Ezeket igen széles körben alkalmazzák -pl. közutak éjszakai megvilágítására- jellegzetes narancssárga fényükkel. A jellegzetes monokromatikus fényáramuk miatt (a termesztési gyakorlatban) csak speciális -ezen hullámhosszat igénylő- megvilágítás magvalósításakor lehet alkalmazni. Nátriumlámpák fényhasznosítása: akár 110 lm/W, a mérték 16 %-ot éri el. A mesterséges világítás kialakításakor azonban célszerű az eddigi tapasztalatokat figyelembe venni: − A fényforrások ill. szerelvényeinek megválasztásakor tekintettel kell lenni arra az -szabvány- előírásra hogy legalább IP 55 vagy annál magasabb (IP 56, IP 65 avagy IP 66) értékű védelmet biztosítókat lehet beépíteni. Az 55-ös szám második számjegye jelzi a villamos védettség (az első a mechanikai hatásokkal szembeni ellenállóság) mértékét, esetünkben a csepegő vízzel szembeni védettséget. Természetesen a magasabb értékű védelem megvalósítása növeli a biztonságot de lényegesen nagyobb beruházási költségkihatással. Azokban az esetekben ill. kialakításoknál amikor nem lehet maradék nélkül ezen igénynek eleget tenni, lehet un felmentést kérni az előírás betartása alól az üzemeltetési engedély megkérésekor ha (rendeltetésszerű használat esetén) közvetett védelmet valósítunk meg. A gyakorlatban használatos közvetett védelmet biztosító megoldás pl.: a termesztő térbe jutást lehetővé tevő nyílászáró (ajtó) állapotát érzékelő fotocellás áramkör lekapcsolja a hálózatról a helységben üzemelő fényforrásokat ha az ajtót kinyitják (vagy eleve be sem csukják). − A fényáramnak a növények felé való irányítása érdekében célszerű fényesített felületű reflektáló (paraboloid, vagy parabola keresztmetszetű csatorna) felület gyújtó- pontjába vagy tengelyébe helyezni a fényforrást. Ezt a célt szolgálják az armatúrákban a fényforrást körülvevő fényesített felületek. A nyitott ill. zárt kivitelű armatúrák közül a választáskor célszerű figyelembe venni hogy a nyitott kialakítás ugyanakkora teljesítmény felvételnél nagyobb értékű fényáramot ad, olcsóbb de az üzemeltetés kapcsán pl. öntözés során a fényforrás felületére fröccsenő víz annak tönkremenetelét eredményezheti. − Az armatúrák elhelyezését illetően pedig arra kell törekedni hogy a növényi felülettől legalább 1 méter távolságra legyen. Ezzel lehet a fényárammal egyezően koncentrált annál lényegesen nagyobb értékű hőáram -kedvezőtlen- hatásait jelentősen csökkenteni. − Programozott megvilágítást kell megfelelően felosztott felületeken kialakítani. Ez a gyakorlatban pl. kora tavaszi palánta neveléskor (a mesterséges megvilágítás alkalmazásával zömökebb palántákat lehet nevelni, és ezek kiültetést követően nagyobb eredési hányadukkal fedezik a megvilágítás energia költségét) amikor a kialakítandó megvilágítás energia igénye több 10 kW-nyi -a vételezendő energia kedvezőbb ára miatt- a terhelés (a fényforrások) harmadát 8 órán keresztül -folyamatosan- üzemeltetjük, majd a második ugyanilyen egység bekapcsolása 8 órán keresztül ill. ezt kővetően a harmadik egység bekapcsolásával elérhető hogy a napi ill. a megvilágítás időszakára (esetünkben a palántanevelésnél 2-3 héten át) folyamatos értékű -villamos- fogyasztás kedvezőbb energia költséget eredményez. De természetesen az energia szolgáltatóval egyeztetetten akár a nappali időszakban csökkentve avagy teljesen szüneteltetve az energia vételezést tán még kedvezőbb energia díj is elérhető a helyi tarifák figyelembevételével. A kiegészítő ill. alap megvilágítással rendelkező felület nagyságából -hazánkban- a nagyobb (3÷5 klx/m2) értékű -mesterséges- megvilágítással rendelkező felületek összesen csak néhány 100 nágyzetmétert tesznek ki, tekintettel a kialakítás beruházás igényére ill. az éves üzemeltetési időtartamok alapján a megtérülés éveinek számára.

A levegő CO2 töménységének növelése A növények bizonyos megvilágítottság-, valamint légtérhőmérséklet-érték esetében kezdenek fotoszintetizální. Ekkor az elnyelt (abszorbeált) fényáram energiájának egy részét felhasználva a levegőből felvett széndioxidot (CO2-t) oxigénre és szénre bontván az oxigént jórészt a levegőbe kerül vissza. A szenet a növény -szerves vegyületek létrehozásával- beépíti, ezzel is növelve önmaga tömegét. A megvilágítás intenzitásának csökkenése azt eredményezi -pl. éjszakai időszak- hogy a fotoszintézis sorén beépített kötési energia egy részét felszabadítva CO2 termelődik, ill. a növény tömege csökken. Ezen (nappal ill. éjszaka lejátszódó) ellentétes folyamatok eredménye normális körülmények között a kötési energia (növényi tömeg) növekedését eredményezi! Ezen évmilliós “növekedés” eredményeként állnak rendelkezésünkre a fosszilis energia hordozok. Az elbontott

széndioxid mértéke ill. az időegységenként beépített szén mennyisége a megvilágítás valamint a növényt körülvevő légtérhőmérséklet aktuális értékén kívül a széndioxid koncentráció (azaz a széndioxid parciális nyomásának) értékétől is nagymértékben függ. Természetesen a fenti paramétereken kívül igen sok egyéb feltétel (sejteken belüli turgor nyomás, megfelelő “táp” anyag koncentrációk stb.) egybeesése is kell a fotoszintézishez. De ezen paraméterek közvetlen változtatása nem a termesztő-berendezések épületgépészeti berendezéseivel ill. szabályozó rendszereivel lehetségesek. A CO2 -átlagos- koncentrációjának értéke 0,03 -térfogat- %, ez a normál állapotnál 30 Pa parciális nyomást eredményes. Ezen érték a természetes körülmények között érvényes, mivel pl. intenzív füstgázokkal “szennyezett” ipari körzetekben, vagy az autópályákon vagy azok közelében ettől lényegesebb eltérések is -tartósan- regisztrálhatók. A CO2 koncentráció növekedése hatására pl. paradicsom kultúránál változatlan tenyészidő valamint -légtér- hőmérséklet és megvilágítási viszonyok mellett akár 30 %-al növekedhet a paradicsom tömege. Ezen -immár több évtizede végzett- kísérletek, valamint termesztési gyakorlati eredmények alapján megállapítást nyert hogy kb. 0,12÷ 0,15 tf. %-os CO2 koncentráció értékig a növekedéssel -nagyjából- arányosan növekszik (a mérték fajtától függő) a produktum mennyisége. A koncentráció további növelése viszont -produktum- csökkenést, majd un. CO2 mérgezés tünetei jelentkeznek a növénynél, azaz a fotoszintézis intenzitása kisebb lesz mint a természetes CO2 koncentrációnál, sőt annak leállását is eredményezheti. Ezért 0,25 tf. %-nál magasabb CO2 koncentráció egyetlen egy -termesztésbe vont- kultúránál sem javasolt ill. célszerű.

A légcsere, valamint a termesztő térbe juttatott széndioxid ( Kbe ) függvényében a CO2 koncentrációjának alakulását az alábbi egyenlettel lehet meghatározni:

K be = 10 −3 ⋅ Az ⋅ k fogy + (44 / 24,5) ⋅ z ⋅ Vh‡z ⋅ 0,01 ⋅ (k i − k e ) ⋅ ρ lev. − 10 −3 ⋅ Aalap ⋅ k ter [kg·h-1] ahol:

Az. − a termesztő térben lévő asszimiláló -CO2-t “fogyasztó”- összes [

m2

felület

]

k fogy - egységnyi asszimiláló felületen felvett CO2 tömege, a meg- világítástól valamint a légtérhőmérséklettől is függ [ g·m-2·h-1 ] k i - a belső légtérben -átlagos- aktuális ill. kialakuló CO2 koncentráció tf. %-ban k e - a külső levegő CO2 koncentrációjának átlagos értéke tf. %-ban

k ter - a termesztő berendezés talajában lévő szervesanyag CO2 alapterületére vonatkoztatva termesztő berendezés ( Aalap ) 2·h-1

értéke

termelésének mértéke a [ g·m-

]

A fenti összefüggés révén ha nincs CO2 adagolás (azaz Kbe ≡ 0 ) a termesztő térben kialakuló CO2 koncentráció (tf. %-ban) határozható meg. Ennek értéke a napsugárzás -növény számára optimálisintenzitásakor mérhetően csökken. Ezért ilyenkor (általában nem a hőmérséklet) a széndioxid szint fenntartása érdekében célszerű szellőztető felületeket nyitni, 3÷5 közötti légcserét megvalósító mértékben. Ezzel a kedvező napsugárzás hatására a kedvező asszimiláció fenntartható. A fenti összefüggésben szereplő ( k ter ) a talaj szervesanyaga által termelődő széndioxid értékét illetően 1÷3 g·m-2·h-1 érték vehető számításba a talaj ill. annak szervesanyag tartalmától függően. Természetesen nem követünk el nagy hibát ha e nélkül számítjuk ki az óránként beadagolandó széndioxid mennyiségét adott (a külsőhöz képesti) magasabb koncentráció fenntartásához. Ezen a számítást egyszerűsítő esetben a talajból a légtérbe kerülő széndioxid révén a kíván széndioxid koncentráció fenntartása biztonságosabban megvalósítható, ill. a szabályozóval történő koncentráció fenntartásakor pedig csökkenti a számításhoz képesti felhasználást, így az önköltséget. A széndioxid koncentráció -külső levegőben aktuális értékéhez képesti- magasabb értéken történő tartásához szükséges ( Kbe értékű ) CO2 forrás lehet: − szárazjég (azaz szilárd halmazállapotú CO2) − nagynyomású palackban cseppfolyósított CO2 − energia hordozok -széndioxid- égésterméke A fenti széndioxidok források közül a szárazjég ma már csak elméleti lehetőség hiszen költségei nem viselhetők el a termesztési gyakorlatban még a minimális (un. alap) légcserénél sem. A cseppfolyósított széndioxidnak a termesztő berendezésekben történő hasznosítására viszont a voltak -hazai fejlesztésű- un. lefejtő berendezések. Ezek 2 vagy 4 db. széndioxid palack biztonságos rögzítése mellett a

nyomáscsökkentő szelepeket követő fojtás beállítása függvényében az időegység alatt a palackból ill. két palackból egyidejűleg folyamatosan távozó -széndioxid gáz- térfogatáramának (kívánt értékre történő) beállítását tették lehetővé. Ezen széndioxid “lefejtés” során a CO2 (tekintettel az expanzióra) hőt von el környezetétől, ezért a nyomáscsökkentő szelepeket folyamatosan -elektromos energiát emésztő fűtőkábelekkelmelegítik hogy ne fagyjanak le. Ezen berendezések ugyan az elmúlt évtizedekben biztonságos üzeműk valamint a lefejtés jó szabályozhatósága révén elterjedten alkalmazásra kerültek, de a széndioxid árának jelentős mértékű emelkedése miatt ezen megoldás nem gazdaságos nagyüzemekben. A fentiek alapján a hazai gyakorlatban is egyre inkább kezd terjedni a már pl. Hollandiában évtizedes múltra visszatekintő (CO2-t tartalmazó) égéstermék termesztő térbe juttató megoldások. Ennek két: − közvetett − közvetlen változatát alkalmazzák. A közvetett megoldásnál a termesztő berendezés melegvízfűtésű rendszeréhez előállító kazán (füstgázainak) égéstermékeinek egy részét (maximum 20 %-át) megfelelő abszorbeáló anyaggal töltött szűrőn vezetik át. Ezen szűrőben a szilárd (por, pernye stb.) szennyező anyagok leválasztásán kívül a kéndi- valamint a kéntri-oxid megkötése a cél, hiszen ezek a termesztő berendezésbe kerülvén a párában ill. a kondenzálódó vízben oldódván kénes- ill. kénsavat képeznének. A káros égéstermékek megkötését követően megfelelő osztó -cső- vezetékek révén a termesztő térbe kerül a széndioxid. Tekintve hogy a moltömege nagyobb a széndioxidnak mint a levegő -átlagos- moltömege a CO2 az alsó szint felé süllyed ill. a koncentrációja a talaj felszíne felé emelkedik. A termesztő térbe kerülő füstáram ill. CO2 időegységenkénti értékét a leválasztott égéstermék termesztő térbe vezetését megvalósító csővezetékbe helyezett zsaluzat révén állítható fojtással lehet -fokozatmentesenváltoztatni. Ezen megoldás biztonságoz üzemeltetéséhez azonban már szükséges az adott értékű CO2 koncentrációt szabályozással biztosító automatika. Ezen szabályozok a CO2 koncentrációjának aktuális értékét a beállítottnál magasabb értékűvé nem engedik növekedni, és ha adott értékűnél gyengébb a megvilágítás akkor a füstgáz áramlását biztosító légszállító (ventillátor) üzemét megszünteti, azaz lekapcsolja a hálózatról. Ezzel csökkentve az üzemeltetéshez szükséges energia költségét. A közvetett, azaz a kazántól (a termesztő térbe) elvezetett égéstermék-áramú megoldás a leggyakrabban alkalmazott megoldás a CO2 koncentrációjának változtatására. A közvetlen megoldásnál a termesztő térbe helyezett un. tűz-lég hevítők üzemeltetésekor képződő CO2 mennyiségével lehet a széndioxid koncentrációt változtatni. Ezen (darabonként max. 10 kW fűtőteljesítményű) fűtőberendezések egyenletesen elosztva az adott termesztő berendezés maximális fűtési -hő- igényének töredékét (max. 15 %-át) képesek biztosítani. Ezen kihelyezett olaj vagy gázüzemű fűtőberendezések égéstermékei vagy közvetlenül a termesztő térbe vagy a megfelelő kialakítás révén pl. átváltó szelep segítségével a külső térbe vezetődnek. Az égéstermékeket csak termesztő térbe juttatók (a megengedhető CO2 koncentráció szintre való tekintettel) csak nappal és a növények adott értékű (fajtától függő, de min. 2 klx) megvilágításakor üzemeltethető. Ekkor a kihelyezett hőtermelők nem üzemeltethetők a legnagyobb fűtési igény fennálltakor, hiszen az leggyakrabban a hajnali órákban (minimális megvilágítottságnál) aktuális. Ezért a fűtőrendszert ill. annak költségkihatását nem lehet csökkenteni. A fűtőrendszert azaz a kazánt ill. a fűtőfelületek nagyságát lehet csökkenteni (vagy eleve úgy tervezni) ha a kihelyezett hőtermelők égésterméke a külső térbe is vezethető közvetlenül. Ekkor a CO2 koncentráció változtatásának időtartama alatt a szükséges széndioxid igény szerinti hőtermelő egységet úgy üzemeltetik hogy égéstermékeik a termesztő térbe kerüljenek. A fűtési idényben pedig akkor működik valamennyi berendezés egyidejűleg ha a kívánt belső hőmérsékletet az alap (a fűtési teljesítmény jelentős részét biztosító) fűtés nem tudja tartani. A kihelyezett hőtermelőkben ha ugyanazt az energia hordozót égetjük el mint az alap fűtést biztosító rendszer kazánjában akkor az un. tüzelési hatásfok nagyobb értékű mint a kazánnál, ezért arra kell ill. célszerű törekedni hogy a fűtési idényben lehetőleg folyamatosan üzemeljenek. A széndioxid koncentrációját közvetlenül befolyásoló, azaz a termesztő térben égéssel CO2-t előállító fűtőberendezések működését szabályozó automatika összetettebb mint a közvetett módszernél használatos. Ezen drágább szabályozó ill. jelentősebb beruházási igény a hamar megtérül a kedvezőbb (a két fűtés eredő) tüzelési hatásfoka miatti energia megtakarítás, valamint a csökkenthető fűtőfelület ill. kazánkapacitás révén. A CO2 koncentráció változtatásával kapcsolatosan azonban mindig gondolni kell arra hogy csak megfelelő értékű megvilágítás esetén tudja azt a növény hasznosítani, és ennek mértéke is igen eltérő lehet. A zöldségkultúráknál viszonylag lehet számszerűsíteni a befektetést ill. az ennek következtében realizálható többlet produktumot ez pl. a dísznövény kultúrák esetében már nem ilyen egyszerű . Ezért célszerű ilyen technológia bevezetése ill. alkalmazása esetén előzetesen kísérleteket, ha másért nem is de a szakirodalomban publikáltak ellenőrzése érdekében végezni.

Végezetül a széndioxid koncentráció emberre gyakorolt élettani hatásait illetően önmagunk megnyugtatása érdekében nem árt tudni hogy a CO2 mennyiségének növekedésével egyezően csökken a levegő oxigén tartalma. Szerencsére a növényekhez képest nagyságrenddel nagyobb CO2 koncentrációt képes az ember elviselni hiszen 3 tf. %-os érték fölött kezdődnek “csak” a -tiltakozó- tünetek pl. fejfájás, hányinger stb. jelentkezni. Ezért nem is erre kell leginkább ügyelni hanem az égéstermékek termesztő térbe történő vezetésekor az azt előállító berendezéseknél a égés megfelelő körülményeire az adott intenzitású (pl. az olaj- vagy gáz-) égőhöz a megfelelő légfelesleg biztosítására mivel ennek hibája esetén megvalósuló tökéletlen égéskor képződő szénmonoxid lényegesen kisebb koncentrációja is sokkal intenzívebb, és legfőképpen irreverzibilis folyamatokat eredményez az élő szervezetekben.

Az öntözés és a tápanyagutánpótlás

Zárt térben történő termesztés esetén az öntözésnek - a természetes csapadék hiánya miatt fokozott jelentősége van. A szokásos öntözési eljárásokat három csoportba sorolhatjuk. Eszerint „ felületi (esőztető), „ csepegtető és „ árasztásos öntözést különböztethetünk meg. Az öntözővíz biztosítására, szűrésére, a hálózat kiépítésére vonatkozó ismeretek az Öntözőgépek és eszközök fejezetben megtalálhatók. Felületi öntözésnek tekinthető a kézi tömlős locsolás, egyenletesebb, munkaerő- és víztakarékosabb azonban a több telepített vízadagolóval egyidejűleg végzett öntözés. A termesztő berendezésekben használt vízadagoló berendezések annyiban térnek el a szabadföldi esőztető öntözés szóróitól, amennyiben itt a szükséges szórási sugár és felület kisebb, így mozgó alkatrészt nem tartalmazó, pörgetőtestes vagy ütközőelemes vízadagolókat alkalmazhatók (ld. az ... ábrát). Ezek egy része teljes körben, mások szektorban szórnak, így segítségükkel a négyszög alakú termesztő felületek is takarékosan és egyenletesen öntözhetők. A csepegtető öntözés rendkívül kedvező tulajdonságai: az energia- és víztakarékosság, mely a felhasználás helyére koncentrált folyamatos, kis mennyiségű és nyomású vízkiadagolásból adódik, továbbá a növények kedvező vízhasznosítása, a talajerózió elmaradása a növényházakban is megmutatkoznak, ezért a szabadföldi termesztés mellett itt is elterjedtek. Az öntözés irányulhat közvetlenül a tenyészedényekre, ilyenkor minden egyes növényhez egy-egy cseppképző elem tartozik. Irányulhat egy közvetítő közegre is, ebbe a körbe tartoznak azok az öntözési megoldások, amelyeknél a csepegtető elemek homokágyat vagy nedvszívó anyagból készített paplant tartanak nedvesen. A tenyészedényeket ezekre helyezve jutnak a növények vízhez. Ez a megoldás eszköztakarékosabb és az öntözés is egyenletesebb, mivel egy-egy nagyobb felületen levő növények közös vízadagoló egységről vannak ellátva vízzel. A csepegtető öntözés vízadagoló elemeiben az öntözőhálózat nyomásának közel nullára kell csökkennie. A légkörinél igen kicsivel nagyobb nyomáson kilépő vízmennyiséget a felületi feszültség egy darabig visszatartja, majd a kialakuló csepp felületének és súlyának növekedésével a nyomás ellenében alulmarad és a csepp leválik. Ennek a kényes egyensúlynak a fenntartása indokolja a kijuttatandó víz tisztaságára vonatkozó szigorú követelményeket. Az öntözőhálózat nyomásának felemésztése leggyakrabban szűk keresztmetszetű csőszakasszal, kis kilépő keresztmetszetű nyílásokkal vagy porózus anyag közbeiktatásával történik. Az árasztásos öntözés (szokás ár-apály öntözének is nevezni) szakaszos öntözési mód: teljes növényházi asztalt vagy a növények elhelyezésére szolgáló csatornákat időszakosan 12 cm magasságban vízzel vagy tápoldattal árasztanak el. Megvalósításához a talaj nélküli termesztésnél bemutatottakhoz hasonló eszközökre van szükség: a leeresztett öntözővizet vagy tápoldatot itt is szűrik és újra felhasználják. Más megoldásoknál az árasztás úgy valósul meg, hogy a fenti felületeket kis lejtéssel építik be, és azokon időszakonként átáramoltatják a vizet vagy tápoldatot. Mindkét esetben az árasztási idő úgy van meghatározva, hogy a termesztő közeg kellő mennyiségű nedvességet tudjon magába szívni. A fenti három öntözési mód mindegyike a mikroöntözés fogalomkörébe tartozik. Az ilyen rendszerek jól előkészített (tisztított, szűrt) vizet igényelnek, jól szabályozhatók és

automatizálhatók. Fenti jellemzőik alkalmassá teszik mindhármat a tápanyag oldott formában történő kijuttatására is a Vizadagoló berendezések-fejezetben leírt tápoldatozó készülékek üzembeállításával.

A növényvédelem alkalmazott eljárásai és eszközei

Talajművelő gépek a növényházban

A földkeverék készítés gépei

A természetben előforduló talajok eredeti jellemzőiknél fogva meghatározzák, ezáltal korlátozzák is azokat a növényféleségeket, amelyek az adott talajban eredményesen termeszthetők. A növénytermesztéssel foglalkozó szakember a talaj termőképességét, szervestrágyázással fokozza. A szerves-anyag utánpótlás azonban csak egy határig eredményes. Ismeretes, hogy például a mikro és makro elemek, a szerkezet, a vízgazdálkodás a kémhatás értékek egy-egy adott növény igényei szerint történő beállítása is rendkívül fontos. Az üveg vagy fólia alatt termesztett növénykultúráknál, (elsősorban a dísznövény termesztés területén) a kertészek felismerték, hogy a különböző erdei lombföldek, egy-egy állatfajhoz tartozó istállótrágya, a tőzeg, kisebb mennyiségben az agyag, a homok, majd később a perlit adalékként történő alkalmazása igen előnyös lehet. Az így szerzett tapasztalatoknak alapján az egyes termesztők recepteket jegyeztek fel, amik tartalmazták az adalékféleségeket és azok arányát. A kertészeti termesztés-technológia részeként kialakult az az eljárás, amikor az adott helyen fellelhető talajhoz a szerves trágyán kívül további adalékanyagokat is kevernek. Ez a tevékenység tapasztalati úton, receptek felhasználásával kialakult kisüzemi eljárásként ismert. A nagy mennyiségű és speciális igényeket kielégítő talajt “gyártják”, vagyis az összes alapanyag származtatott, azok fajtája, aránya kísérleti úton meghatározott. Az így előállított talajt köznyelvben virágföldnek, a szakirodalomban földkeveréknek nevezzük. A “talaj-gyártás” bonyolult és felelősségteljes művelet. A természetben előforduló talajt joggal tekinthetjük élő szervezetnek, amelynél azonban az emberi beavatkozás, (gép, vegyszer, műtrágya) esetenként jóvátehetetlen károkat okoz. A földkeverékeknél ügyelni kell arra, hogy az alkotó alapanyagok aránya a végtermékben kielégítse a szükséges és elégséges értékeket figyelembe véve az adott növény vagy növénycsoport igényeit.

A földkeverék gyártás során felhasználható alapanyagok Alapanyag: A leggyakrabban használt alapanyag a tőzeg. A különféle tőzegek magas szerves anyag tartalma javítja a földkeverék alap-paramétereit és szerkezetét. Kiegészítő anyagok: Biológiailag aktív anyagok: élelmiszeripari és/vagy mezőgazdasági hulladék (pl. törköly), valamint állati trágyák felhasználásával készült komposzt, Ásványi anyagok, pl. homok, agyag Faipari melléktermékek, hulladékok: pl. fakéreg, fűrészpor A felsoroltakat értelemszerűen kiegészítő helyettesítő anyagok: (pl. perlit) Adalék anyagok: Meszező anyag, perlit, műtrágya, mikroelem stb Néhány földkeverék fizikai jellemzőit a 2.9.1 táblázat tartalmazza: 2.9.1 táblázat NÉHÁNY FÖLDKEVERÉK-TÍPUS JELLEMZŐ FIZIKAI TULAJDONSÁGAI VIRÁGFÖLD ZÖLDSÉGFÖLD PARKFÖLD 0,8 0,9 1,0 Térfogat tömeg [ kg/dm3 ] Szemcsenagyság [ mm ] Nedvességtartalom [ % ]

20 58

20 55

20 54

A földkeverékek nedvességtartalma a 2.9.1 táblázat szerint meghaladja az 50%-os értéket. Ez az érték a magas tőzegtartalommal függ össze, mivel a tőzeg szivacs módjára viselkedik, így biztosítja és tartalékolja a növény számára a szükséges nedvességet, egyidejűleg megmarad a kívánatos laza levegős talajszerkezet.

A földkeverék készítés alapműveletei Az alapanyagokból a technológia során az alábbi 2.9.2 táblázat szerinti változásokat követően lesz földkeverék: 2.9.2 táblázat

ALAPMŰVELETEK ALAPMŰVELET Ellenőrzés (alapanyag minőség és mennyiség) Rostálás Adagolás Keverés Anyagmozgatás Ellenőrzés (végtermék minőség és mennyiség)

MEGHATÁROZÁS Vizsgálat, mérés során megállapításra kerül, hogy az alapanyag alkalmas - e? Az alapanyag szemcseméret szerinti szétválasztása Az alapanyagok keverési arány szerinti kimérése A homogenitás megváltoztatásával történő anyagminőség befolyásolás Az alapanyagok, a félkész és késztermékek telepen belüli szállítása, mozgatása A végtermék mennyiségi és minőségi jellemzőinek ellenőrzése

2.9.1 ábra A földkeverék készítés géprendszere és technológiája

A földkeverék készítés egy vázlatos technológiai folyamatát a 2.9.1. ábra szemlélteti. A folyamat három egymástól jól elkülönülő részből, az előkészítésből, a gyártásból és a csomagolásból áll. Az alapanyagokat tekintve jól elkülönül a műtrágya és mikroelem illetve a tőzeg-föld jellegű anyagcsoport (a vázlat felső sorának bal illetve jobb oldala). Arányait tekintve a felhasznált műtrágya összességében nem éri el az 1%-ot sem a végtermékben, esetleg teljesen el is maradhat, a mikroelem jellegű adalékok jelentősége pedig előtérbe kerül. A csekély hányad miatt a N, P, K, granulált műtrágyáknál a kézi rostálás, adagolás, és keverés elégséges. A tőzeg-föld jellegű anyagok képezik értelemszerűen az alapanyag 99%-át. A előkészítést megelőzően a feldolgozásra váró alapanyagok szemcsemérete és nedvességtartalma képezi vizsgálat tárgyát. A szemcseméretre vonatkozó szabványos előírás azt az alapanyagot tekinti további feldolgozásra alkalmasnak, amelyben a legnagyobb szemcsék mérete nem haladja meg a 20 mm-t. Ez egyértelműen azt jelenti, hogy minden feldolgozásra kerülő anyagot át kell bocsátani a legalább 20mm lyukméretű rostán. Amennyiben a nedvességtartalom magasabb a határértékeknél (tőzeg 55%, komposzt 60%, agyag 15%, homok 8%), csak az időjárás kedvező hatása, esetleg egy lazító átforgatás, szellőztetés hozhat kedvező eredményt. A teherautóval szakaszosan az adagolóba szállított alapanyag a kétszintes vibrációs rostára kerül, amely az ábrán A, B, és C-vel jelölt frakciók szétválasztását végzi. Az adagolásra, és keverésre előkészített anyagok átmeneti tárolóba kerülnek. Felhasználói igény szerint lehetséges, hogy a rostán átbocsátott tőzeg és komposzt értékesítésre kerülhet. Minden olyan több komponensből álló szemcsés halmaz esetünkben a földkeverék- minőségét alapvetően meghatározza az adagolás, és az ezt követő homogenizálás, a keverés. Szakaszos üzemnél elegendő az arányok szerinti alapanyag mennyiségek kimérése, és összekeverése. Folyamatos üzemnél, ahol egyidejűleg több komponens adagolása történik, az adagolót úgy kell beállítani, hogy időegység alatt azonos mennyiséget adagoljon. A 2.9.1 ábrán négy tőzeg-föld és egy műtrágya jellegű anyagféleség adagolása végezhető el egyidejűleg. Az adagolást egy-egy széles szállítószalag végzi,. a szalag felett függőleges falakkal határolt tárolótérrel. A lassú haladási sebességű szalag ( v = 1 m / perc) haladási irányába eső oldalfalán egy magassági méretében állítható téglalap keresztmetszetű adagoló nyílással rendelkezik. A kiadagolt mennyiség a konstrukcióból adódóan a kiáramlás keresztmetszetének fokozatmentes változtatásával szabályozható. Az egyidejűleg kiáramló alapanyagok anyagárama az adagoló bunkerek alá helyezett szállítószalagra rétegződik. Egy elsődleges keverés már a szállítószalagon is kialakul, a végső homogenitást a kaparószalagos keverő biztosítja. Az adagolásnál és a keverésnél fokozott figyelemmel és gondossággal kell betartani a technológiai előírásokat. Az a legkisebb földkeverék mennyiség, amelyben az összes alapanyagféleségnek az előírásnak megfelelően elő kell fordulnia, az a kisméretű virágcserép illetve a kisméretű tápkocka, hiszen a növény ebből, és kizárólag ebből a halmazból táplálkozhat. Az adagolásnál és keverésnél elkövetett hiba nem korrigálható. A csomagolt termék: szerkezet javító pl. tőzeg, tápanyag pótló pl. komposzt, illetve növények, vagy növénycsoportok igényeit kielégítő keverék lehet. Az értékesítésre kerülő egységcsomagok térfogat egységben (liter) kerülnek kialakításra, a gyártó cégektől függően. A csomagok illetve zsákok méretét leggyakrabban 5, 10, 25 esetleg 50 literesre választják.

A komposzt készítés A környezetünkben keletkezett biomasszának csak egy része hasznosul emberi táplálék-ként, illetve állati takarmányként, a maradék lebomlik. Ezt a szerves anyag lebomlást, attól függően, hogy levegő jelenlétében, vagy levegőtől elzártan történik, komposztálásnak, illetve biogáz termelésnek nevezzük. Mindkét folyamat lejátszódik a természetben emberi beavatkozás nélkül is, hiszen a mocsárból felszálló mocsárgáz nem más mint biogáz, a trópusi esőktől áztatott, levegőtől átjárt laza avar rétegeinél pedig a komposztálódás folyamatát kísérhetjük figyelemmel. A komposztálás a levegő jelenlétében, vagyis aerob körülmények között lezajló folyamat. Magát a komposztálást szemmel is látható, de főleg láthatatlan szervezetek végzik. Egy marék komposztban több élőlény nyüzsög, mint a Föld lakóinak összessége. A komposzt a talaj szerkezetét és tápanyag tartalmát javító, nagy humusztartalmú, földszerű anyag, amelyet az intenzív termesztéssel foglalkozó kertészek dísznövény termesztés, palántanevelés és szaporítóanyag előállítás során már a régi korokban is használtak.

A komposzt hatása a talajra A komposzt az úgynevezett alapelemekből (N, P, K) sokkal kevesebbet tartalmaz mint a műtrágyák, de a komposzt lényege abban rejlik, hogy . − a komposzt javítja a talaj szerkezetét (a kötött, agyagos és laza talajokét egyaránt), − növeli a talaj vízmegkötő képességét, − gátolja az értékes tápanyagok kimosódását a talajból, − javítja a növények ellenálló képességét.

A komposztálást befolyásoló tényezők A komposztálási folyamat, és a végtermék minősége az alábbi tényezőktől függ: − az alapanyagok szén-nitrogén arányától (röviden C/N arány), − az alapanyagok szerkezeti stabilitásától illetve lebontó képességétől, − a levegő és víz megfelelő arányától, − az alapanyagok szemcseméretétől, − a komposztálási folyamat alatt elért hőmérséklettől. Az ideális C/N arány 25 és 30 között változik. Ez azt jelenti, hogy 25 - 30-szor több szén van jelen a nyersanyagban mint nitrogén. A szerkezeti stabilitás és lebontó képesség az alapanyagtól függően változik. A folyamat során jelenlévő levegőmennyiséget a komposzthalmaz gyakori lazításával, vagy a halmazon történő intenzív levegő átáramoltatással lehet javítani. A nedvesítés víz hozzáadásával oldható meg. A komposztálási technológia tárgyalása előtt célszerű megvizsgálni, hogy a szerves anyagoknak melyik része alkalmas komposztálásra, vagyis mik az alapanyaggal szemben támasztott követelmények. Néhány anyag komposztálás szempontjából lényeges tulajdonságait az alábbi 2.9.3 táblázat ismerteti. 2.9.3 táblázat KOMPOSZTÁLÁSI ALAPANYAGOK JELLEMZŐI MEGNEVEZÉS C/N ARÁNY SZERK. NEDVES-SÉG LEBOMLÓKÉ KEZELÉS STABILIT. PESSÉG Avar, lomb 30-60 közepes jó/száraz jó Kerti hulladék 20-60 jó közepes közepes aprítás Fűnyesedék 12-15 gyenge túl nedves jó Faforgács 100-150 jó túl száraz gyenge (aprítás) Konyhai hulladék 12-20 gyenge nedves jó (aprítás) Zöldségmaradvány 13-15 gyenge nedves jó aprítás Városi szemét 30-40 jó közepes közepes rostálás, apr. Friss baromfitrágya 10-12 rossz nedves jó szárítás Sertéstrágya 5-7 gyenge túl nedves jó Szalmás marhatrágya 25-30 jó jó jó Hígtrágya 2-3 gyenge folyadék jó A felhasználható anyagok skáláját megvizsgálva megállapítható, hogy szükség lehet - sőt egyes esetekben elengedhetetlen- a komposztálási folyamatot előnyösen befolyásoló kiegészítők adagolása. Az adalékokkal gazdagított, homogenizált és alkalmas módon elhelyezett keveréket szükség szerint megnedvesítik, (mintegy 6070% nedvességtartalom), ekkor a hőmérséklet a halmaz belsejében emelkedik, és megkezdődik az anyagban a heterotróf termofil mikroorganizmusok tevékenysége, vagyis az anyag lebontása biológiai oxidáció útján. A komposztot rendszerint többször meg kell forgatni. Különösen ha a halmaz elérte a 65-70°C hőmérsékleti értéket Ez a forgatás kedvező viszonyokat teremt a gombák, főleg a sugárgombák és baktériumok számára. A bomlási folyamatok eredményeképpen stabil szerves anyagok, valamint szervetlen ásványi anyagok keletkeznek. Egy komposztprizma hőmérsékletének változását az idő függvényében a 2.9.2. ábra szemlélteti.

2.9.2. ábra A hőmérséklet változása a komposztálási folyamat során

A technológiák felosztása a végtermék mennyisége szerint A komposztálás alatt korábban a kertben, a ház körül keletkezett szerves anyagok, hulladékok egy bizonyos kisüzemi hasznosítását, feldolgozási technológiáját értettük. Ez a kör ma már kibővült, és elsősorban a külföldön alkalmazott eljárásokra alapozva kijelenthető, hogy megjelent a nagy mennyiségű komposzt előállítására alkalmas technológia különböző cégek által ajánlott gépsora, géprendszere. 2.9.4 táblázat KOMPOSZTÁLÁSI MÓDSZEREK ÉS ELJÁRÁSOK ALAPANYAG GÉPESÍTETTSÉG MENNYISÉG MEGJEGYZÉS Kerti és háztartási szerves- Kizárólag kézimunkát Ez esetben az előállító a Évente legfeljebb anyagot, mellékterméket kizárólagos felhasználó, felhasználó eljárás, gépi 1 m3 komposzt előállítása. tartalmazó hulladék. piaci értékesítés nem eszközöket nem találunk. történik. Kistermelőként, főleg A saját kertészeti A kertészeti jellegű Az évente előállított zöldséget, dísznövényt vállalkozás speciális vállalkozás nagyságától komposztmennyiség alsó előállító vállalkozó függően kisebb gépek, határa meghaladja az 1 m3- talajigényének a t, felső határa 50- m3-re tevékenységi körében kielégítése, értékesítés nem (elsősorban rosta, és tehető. keletkezett hulladék, jellemző de előfordulhat. aprító) alkalmazása melléktermék, esetenként Épületigény nincs. lehetséges, de a kézimunka istállótrágya. jellemző. Az előállított komposzt A prizmában elhelyezett Nagyteljesítményű aprító, Az évente előállított teljes mértékben mezőgazdasági speciális prizma-forgató, de komposztmennyiség 100 értékesítésre kerül. A kész melléktermék (gyakran alkalmazható a m3 -től a több ezer m3-es komposztot célszerű szalmás istállótrágya), mg. hagyományos szerves mennyiséget is elérheti. rostálás után tető alatt hulladék anyagok, esetleg trágyaszóró és rakodógép tárolni. A csomagolás kommunális eredetű kombináció is. Rostálás épületigényes. szerves anyag. szükséges ! Elsősorban a szelektív A teljesen gépesített A legmagasabb szinten Ez a technológia egy-egy szemétgyűjtés során technológia épület, gép és gépesített technológia, ahol régió szerves anyagát szétválasztott kommunális az előkészítés, rostálás, dolgozza fel. Az előállított eszközigényes. Az eredetű szerves anyagok, előállított komposzt komposztálás, (az intenzív komposzt mennyisége a kerti és mg. eredetű szerves levegő befújás, és lazítás), több ezer m3-t értékesítésre kerül. is meghaladhatja. hulladékok, mell. termékek majd a csomagolás is A hulladékkezelést komposztálás. tehermentesítő eljárásként megoldott. célszerű kezelni. 2.9.4 A technológia műveletei A komposztálás technológiai műveletei az alábbiak szerint részletezhetők. Az egyes műveletekhez értelemszerűen anyagmozgatási tevékenység is tartozik mint összekötő elem, a felsorolásban ezt külön nem említjük. SZÁLLÍTÁS - a komposztálásra alkalmas alapanyag(ok) helyszínre szállítása, tárolása ELŐKÉSZÍTÉS - rostálás - aprítás - adagolás, keverés - a kiválasztott eljárásnak megfelelő alakzat (pl. prizma) kialakítása KOMPOSZTÁLÁS - levegőztetés - az anyaghalmaz lazításával, átrakásával. Ebben az esetben az anyaghalmazt mozgatjuk, annak helyváltoztatásáról beszélhetünk. - a levegő közvetlen befújása. Az anyaghalmaz nem változtatja meg helyzetét. - az előző két módszer együttes alkalmazásakor az anyaghalmaz lazítása helyváltoztatással, és ez párosul a levegő befújással. UTÓKEZELÉS - rostálás

CSOMAGOLÁS, ÉRTÉKESÍTÉS, FELHASZNÁLÁS Az, hogy egy komposztálási technológia során a felsorolt változatok közül mindegyik műveletet elvégezzük, teljességgel felesleges. A cél az, hogy minimális beavatkozással, vagyis lehetőleg csekély eszközigénnyel, (alacsony költséggel) érjük el az eredményt, a jó minőségű komposztot. A 2.9.4 táblázat alapján a komposztálási technológiákat az évente előállított végtermék szempontjából célszerű két részre osztani. Az első csoportba tartozzon a már említett táblázat első két sorában szereplő nagyságrend a kisüzemi komposztálás, ahol az évente előállított komposztmennyiség nem haladja meg az 50 m3-t. A táblázat a továbbiakban a nagyüzemben alkalmazott, lényegesen nagyobb mennyiségek előállítására alkalmas eljárásokat ismerteti.

Kisüzemi komposztálási technológia Ez az elsősorban kézi munkaerőt és kézi eszközöket igényelő eljárás, ahol a kis mennyiség miatt a gépesítés nem indokolt és nem is gazdaságos. Azt, hogy az ilyen szintű komposztálással is foglalkozni kell, azt az indokolja, hogy − a jövőben az erőteljes tájékoztatás és ismeretterjesztés hatására várhatóan egyre többen választják a kertben keletkezett szerves anyag elégetése helyett, ami határozottan környezetszennyező, a komposztálást − ez a komposztálási eljárás is igényel bizonyos ismereteket, tudásanyagot − remélhetően meg fog jelenni egy erőteljes igény azoknak az eszközöknek a vásárlása iránt, amelyek a legegyszerűbb és legkisebb mennyiség kezelésére, előállítására alkalmasak, és használatuk eredményeként jó minőségű komposztot nyerünk Ezekkel az eszközökkel szemben támasztott követelmények az alábbiak: − legyen egyszerűen kezelhető − ne jelentsen rendkívüli anyagi beruházást − legyen alkalmas jó minőségű komposzt készítésére Mivel a komposztkihozatal mintegy 40%, egy 1m3-es komposzt érlelő egy átlagos méretű házi kertben mint alapegység elegendő lehet. A hagyományos fából készült, vagy fémhálóból kialakított megoldásokat mutatnak az alábbi ábrák, ahol a kézimunka, a lapát, a villa a jellemző. Néhány egyszerű komposztálási megoldást szemléltet a 2.9.3 ábra.

2.9.3. ábra Egyszerű (kisüzemi) komposztálási módszerek

A komposztálást elősegíti az előzetes aprítás amelynek legegyszerűbb eszköze nyesedéknél a balta, vékony ágak aprítását elvégezhetjük a karos lemezvágó ollóhoz hasonló kialakítású aprítóberendezéssel, amely 10-15 mm-es átmérőig alkalmazható. A kész komposzt szemcseméret szerinti osztályozása legegyszerűbben a 20-25 mm lyukméretű síkrostával végezhető el, amelynek mérete 1m x 1m, dőlésszöge állítható, 45° és 60°-os értékek között ideális. A síkrosta ferde felületére lapátolt anyagból a rosta mögött gyűlik össze a szemcseméret szerint alkalmas frakció, a rostán legördülve pedig a nagyobb szemcse méretű rostamaradék. Nagyobb mennyiségű anyag feldolgozásához célszerű kisebb, erre a célra kialakított gépeket alkalmazni. A nyesedékaprításra legalkalmasabb a körforgó rendszerű késes aprító, amelynek elvi vázlatát a 2.9.4 ábra mutatja be. A kézi adagolású aprítógép 3-5 cm átmérőjű gallyak felaprítására is alkalmas. Az aprítót leggyakrabban elektromos motor működteti, de beszerezhető robbanómotoros kialakítás is, amely a használhatóságot mobilitásával kedvezően befolyásolja. Alkalmazható a körforgó rendszerű rosta, amelynek egy példányát a 2.9.5 ábra szemlélteti.

2.9.4. ábra Kisüzemi nyesedék aprító

2.9.5.ábra Körforgó rendszerű rosta A már kész esetleg félkész komposzt aprítását, keverését végző szállítószalagos komposzt daráló a kisüzemi komposztálás alapgépe lehet. Ez a berendezés, (2.9.6) ábra, egy marófogakkal ellátott , mintegy 45°-os dőlésszögű szállítószalagból (1) áll, amely a nyíllal jelölt irányba haladva a garatba lapátolt (adagolt) anyagot a szeletekből álló, rugóval előfeszített ütközőlapokhoz szállítja.

2.9.6. ábra Marófogas aprító - keverő A marófogak és az ütközőlapoknak megfelelő anyagrészek (3) a gépből az ábra szerint eltávoznak. A garatban maradt anyagrész tovább keveredik, a marófogak aprító hatásának kitéve. A felapríthatatlan (nagyméretű) anyagrész (5) egy karral elfordítható ajtó (4) kinyitásával mint használhatatlan anyag kerül ki a gépből. A meghajtás lehet elektromotoros vagy benzinmotoros, teljesítménye 6 m3/ óra.

Szabadtéri komposztálás Mivel a komposztálás lényegében levegőztetés, elöljáróban célszerű megemlíteni azt az eljárást, ami már egy rakodógépre alapozva is alkalmazható. Itt a komposztálandó anyaghalmaznál (többnyire kúp alakban tárolt anyaghalmazról van szó) úgy oldható meg a levegőztetés, hogy azt átrakjuk. Ha az átrakás során a markológép kanala lehetőség szerint minél magasabbról ejti le, szórja szét a szerves anyagot, az fellazul, levegővel érintkezik, és ezáltal megindul, felgyorsul a komposztálási folyamat. A mezőgazdasági célfeladatok ellátására kialakított markolók rakodókanala különösen alkalmas lehet a rakodási művelet során az anyag egyidejű tépésére, lazítására, vagyis a levegőztetésre. A szabadtéri komposztálás legismertebb, és legelterjedtebb módja a háromszög keresztmetszetű, hosszan elnyúló prizma alakzatban tárolt alapanyag feldolgozása. A prizma keresztmetszet méretei a további feldolgozási technológiától függően viszonylag tág határok között változhatnak. A prizma szélességére, magasságára, és az egységnyi hosszúsághoz (1 méter) tartozó anyagmennyiségére vonatkozóan az 2.9.5 táblázat ad tájékoztatást. A prizmában tárolt anyagok rézsűszögét egységesen 45°-nak vettük. A számszerű adatokat megvizsgálva megállapítható, hogy a prizmás komposztálási eljárásnál az alkalmazott prizma-méret a prizma lazításához

használt gép függvénye, és a prizma méretein kívül igen lényeges még a prizmák közötti távolság, attól függően, hogy önjáró vagy vontatott gépegységet alkalmazunk. 2.9.5 táblázat PRIZMÁBAN TÁROLT ANYAG - MENNYISÉGEK Prizma szélessége [m] 3 4,5 6 7,5 Prizma magassága [m] 1,5 2,25 3 3,75 Keresztmetszet [ m2 ] 2,25 5,06 9 14,06 Egy méteren tárolt anyag [ m3 ] 2,25 5,06 9 14,06 Kisebb mennyiségű komposzt előállítása nem igényel különleges gépsort. Ez esetenként a hagyományos gépekkel felszerelt mezőgazdasági üzemben is megoldható. Gépigénye egy traktor szerves-trágya szóróval, és az azt kiszolgáló markoló. A két gépegység az alábbi módon üzemeltethető: A komposztálandó szerves anyagot a markoló folyamatosan felrakja a szerves trágya-szóró platójára. Az egyhelyben álló, illetve szükség szerint szakaszosan előre mozgó traktor teljesítmény leadó tengelyen keresztül működteti a vele összekapcsolt trágyaszórót. A platón elhelyezkedő anyag a normál üzemmódnak megfelelően eléri a tépő-lazító hengereket, és fellazulva prizma alakot képezve gyűlik össze a gépegység mögött. Célszerű a lazításra váró anyagot prizmában tárolni, és a fellazított anyagot vele párhuzamos prizmába lerakni. Ez a megoldás kétségtelen rendelkezik azzal a hátránnyal, hogy a munkamenet szakaszos, több gépet, két gépkezelőt igényel, de kisebb mennyiségű jó minőségű komposzt előállítására alkalmas, és az év folyamán egy mezőgazdasági üzemben adódik olyan időszak, amikor ez a munkaművelet beiktatható. A legismertebbek és főleg külföldön elterjedtnek tekinthetők azok a szabadtéri komposztkészítő, lazító berendezések, amelyek önjáróak, mintegy hidas traktorhoz hasonlóan az egész prizmát teljes szélességében lazítják. A berendezések több nagyságrendben készülnek, bő választék áll a vásárlók rendelkezésére. Egy széles kínálattal rendelkező cég különböző nagyságrendű gépeinek skáláját ismerteti a 2.9.6 táblázat. A gépek egyedi termékek. A tervezés és gyártás a megrendelő igényeinek messzemenő figyelembevételével történik. Jellegzetes paraméterként a feldolgozásra kerülő prizma méretek kerülnek elsődlegesen meghatározásra, ehhez igazodik például a járószerkezet, a motor típus és nagyságrend, valamint a rotor fontosabb jellemzői, mint az átmérő és a változtatható fordulatszám értékek. 2.9.6 táblázat KÜLÖNBÖZŐ PRIZMAMÉRETEKHEZ AJÁNLHATÓ GÉPTÍPUSOK (BACKHUS) Típus 4,32 5,40 5,45 5,50 5,55 5,60 5,65 5,70 Szél. [m] 3,0 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 Mag. [m] 1,7 2,0 2,0 2,0 2,8 2,8 2,8 3,3 Felület[m2] 2,50 3,80 4,80 5,40 7,30 8,40 9,50 11,50 Ford. [m] 4,60 4,80 5,85 6,70 7,25 7,70 8,10 8,55 Tömeg [t] 3,5 8,5 10,0 11,0 18,0 19,0 20,0 21,0 M.telj[KW] 62 133 167 167 250 250 300 381

5,75 7,5 3,3 12,80 8,95 23,0 381

2.9.7.ábra Az 5.75 típusú önjáró komposztálógép Az 5.75 típusú önjáró komposztálógépet munka és szállítási helyzetét szemlélteti a 2.9.7. ábra, amely a 7,5m szélességű és 3,3m magasságú prizma lazítására alkalmas. Ez a komposztprizma egy egy méteres szelvényében 12,8 m3 anyagot tartalmaz, és ha az 1÷1,5 méter/perces haladási sebességet feltételezzük, akkor a gép óránként 800÷1200 m3 anyag lazítását, átforgatását tudja elvégezni. Ezt a teljesítményt a 381 KW-os turbó-diesel motor szolgálja, amely a tépőhenger, és a járószerkezet fokozatmentes működtetését hidromotoros erőátvitelen keresztül biztosítja. Az üzemkész komposztáló berendezés a hidraulika segítségével kiemelhető vezetőfülkével több mint 5 méter magasságú. A klíma és szűrőberendezéssel ellátott kabint szállításkor alaphelyzetbe lehet állítani, így oldható meg az útvonalengedély nélküli közúti szállítás. A gép szükség esetén felszerelhető a stabil vízhálózatra csatlakoztatható nedvesítő berendezéssel, amely a munka közben kibocsátott vízpermettel csökkenti a porosodást, illetve beállítja a kedvező nedvességtartalmat. Amennyiben az aktív-szén szűrővel ellátott klímaberendezés nem bizonyul elég hatásosnak, a vezetőfülke közvetlen oxigén ellátása is megoldható.

Épületen belüli komposztálás Teljességre törekvés nélkül célszerű megemlíteni néhány további, épülethez kötött eljárást. A korábban tárgyalt megoldások elsősorban közvetlen mezőgazdasági eredetű hulladék vagy melléktermék komposztálására ajánlhatók. A szerves anyag nem elhanyagolható hányada származik viszont a kommunális hulladékból, ez a mennyiség egyre növekszik, kezelésének, újrahasznosításának szerves hulladék esetében mindenképpen egyik kezelési módja lehet a komposztálás.

2.9.8. ábra Siló rendszerű komposztáló berendezés Épületen belül alkalmazott siló rendszerű komposztáló berendezést szemléltet a 2.9.8 ábra. A feldolgozásra kerülő anyag-keresztmetszet nem háromszög alakú, hanem téglalap. A komposztálási művelet első lépése, hogy a betonból készült falak közé szállítjuk a komposztálandó anyagot. Az ábrán bemutatott megoldásnál az egymástól 3 m távolságú, 2m magas betonfalakon elhelyezkedő síneken mozog a komposztáló berendezés. A lazítást, vagyis a rotor forgatását, és az előrehaladást elektromotoros motor végzi. Ennél a megoldásnál a teljes keresztmetszet hasznosítható, ez esetünkben a 3m szélességből és a 2m magasságból adódóan 6m2, ami a korábbi hasonló szélességű háromszög keresztmetszetű prizmánál csak 2,25m2 volt. Az 1,2 m átmérőjű csigavonalban tépőfogakkal felszerelt henger végzi az anyag átforgatását, lazítását az egymás mellett elhelyezkedő tárolókban. Hátrányként adódik, hogy meg kell oldani az egyes szakaszok végén a gép áthelyezését, előny viszont hogy a munkaművelet automatizálható, nem igényli a kezelő jelenlétét, elegendő a felügyelet, párhuzamosan történhet a már kész komposzt ki, illetve a komposztálásra váró alapanyag betárolása. A prizmás siló rendszerű tárolás-technológiai megoldástól eltérően ismeretes olyan eljárás is, amikor egy zárt térben a komposztálásra váró anyagot több tíz, esetleg száz négyzetméteres alapterületen 2 vagy 3 méteres egyenletes vastagságban terítjük el, és ezt az anyaghalmazt levegőztetjük. A levegőztetésre, lazításra többféle megoldás alkalmazható, ezek kombinációja is előfordulhat. Egyik megoldás lehet a traktor vontatású, tépőfogakkal ellátott, az anyag természetes rézsűszögének megfelelően megdöntött tépőfogakkal ellátott maróhenger. Ennek a gépsornak a mozgásmódja vetélő jellegű. Csak egyik irányba haladva végez munkát, visszafelé haladva úgynevezett üresjáratról beszélhetünk. Ennél a megoldásnál a maró, aprító fogak a vontató traktor sebességének és oldalirányú helyzetének megfelelő mennyiséget szórják át a haladás irányával párhuzamosan, ahol kezdetben egy prizma, majd egy hasonló tábla alakul ki. Ez a gép természetesen alkalmas hasonlóan előkészített alapanyag szabadtéri komposztálására is. Az épülethez kötött, hasonlóan előkészített "komposzt tábla" átlevegőztetésének, lazításának egyik megoldása egy a födémrendszerről a talajszintig lenyúló függőleges tengelyű szállítócsiga. A csigát egy villanymotor működteti, és az egész berendezés úgy van felszerelve egy felső pályás darurendszerrel, hogy a tárolótéren belül minden pozíciót el tud érni, ahol a komposztálandó anyag tárolása lehetséges. Az előkészített alapanyagot az előírt rétegvastagságban beszállítják, majd a forgó, függőleges tengelyű csiga ugyancsak vetélő mozgást végezve fellazítja az egész anyaghalmazt, miközben szükség szerint a hálózati csatlakozókon keresztül a nedvesítés is megoldható. A megoldás előnye, hogy magában rejti a magas fokú automatizálás lehetőségét, viszont hátránya, hogy az épület, a gépesítettség egyidejűleg növeli a termékre rakódó költséghányadot. A magasabb költséghányad természetesen akkor lehet indokolt, ha a komposzt egy olyan termelési folyamatban vesz részt, ahol a végtermék értéke magas. Ilyen terület a gombatermesztés igényeit kielégítő, szalmás istállótrágyából előállított gombakomposzt. Ez a korábban ismertetett eljárásokat tekintve lényegében hasonló, azonban jóval magasabbak a tisztasági, higiéniai feltételek, mivel a gombacsírával beoltott alapanyag nem fertőződhet. A gépi megoldás az önjáró, nagy átmérőjű forgódobbal rendelkező komposztálógép, amely laza szalmás trágyát dolgoz fel, amelynek keresztmetszete téglalap alakú. Épületen belüli levegőztetés gyakran alkalmazott megoldása, amikor a tárolótér padozatába épített cső vagy csatornarendszer segítségével az úgynevezett intenzív levegőztetés módszerét alkalmazva folyamatosan vagy szakaszosan levegőt áramoltatunk a komposztrétegen keresztül. Az eljárás energiaigényét tekintve a költségesebb eljárások közé tartozik. Tekintettel arra, hogy az esetenként feldolgozásra kerülő alapanyagok jellemzői igen széles skálán változhatnak a kommunális hulladéktól az ipari hulladékig, melléktermékig, minden részletében megegyező technológia csak a legritkább esetben fordul elő. A lehetséges változatok kombinációival találkozunk a leggyakrabban.

Zárt komposztálási technológia A komposztálás legmagasabb szintű technológiai megoldása a zárt térben történő komposztálás. Ez a módszer teljes mértékben automatizálható, az anyag be-és kitárolásán kívül beavatkozást nem, csak felügyeletet igényel. Ismeretes folyamatos és szakaszos megoldás.

A hermetikusan elzárt tároló tér - amelynek alakja lehet henger, hasáb, vagy speciális esetben egy erre a célra kialakított konténer - fogadja be a komposztálásra szánt alapanyagot. Az eljárás lényege a levegőztetés, illetve a még intenzívebb komposztáláshoz az anyag lazítása keverése, mozgatása. A legegyszerűbb mozgatás a hengeres fekvő tartály forgatása. A kör keresztmetszetű, fekvő elrendezésű tartályoknál a kényszer levegőztetést úgy oldják meg, hogy a tartály mindkét végéhez a be-és kiáramló levegő csőcsatlakozást építenek be, ügyelve a forgás közben is szükséges tömítésre. Az így kialakított berendezésnél az anyag be és kitárolása a paláston kialakított hermetikusan zárható nyíláson keresztül történhet. Az ilyen rendszerű technológiai megoldások lényege, hogy a viszonylag nagy mennyiségű és alapparamétereit tekintve azonos anyag hosszú távon álljon rendelkezésre. Ez a feltétel például egy élelmiszeripari feldolgozó üzem által előállított hulladéknál vagy mellékterméknél teljesülhet. Az eljárás igen költséges, eszköz, és energiaigényes. vélhetően akkor fog hazai körülmények között elterjedni, ha mindazon üzemeknél bevezetjük, ahol a melléktermék komposztálható, és a komposztálás nem lesz költségesebb, mint a fel nem dolgozott melléktermékért kiróható bírság, vagyis a szemléletváltoztatáson kívül a modern és kívánatos eljárások bevezetését esetenként hatósági kényszer is segítheti.

Irodalom: 1. Hulladékgazdálkodási kézikönyv, Főszerkesztő: Dr. Árvai András, Műszaki Könyvkiadó Bp. 1991. 2. Tamás Enikő, Biokertészek kézikönyve, Agricola Kiadó Bp. 1992. 3. Ulrich Förster, Környezetvédelmi Technika, Springer Hungarica Kiadó Kft Bp. 1993. 4. K. Wiemer, M. Kern, Verfahrenstechnik der Bioabfallkompostierung, Universität Kassel, 6. Composting Equipment Handbook 1992 Scat Engeneering A Division of ATI Incorporated 7. Dr. J. Beck: Technik der Entmistung und Behandlung tierischer Exkremente, StuttgartHohenheim, 1990.

A talaj fertőtlenítése

A termesztő berendezésekben használt föld nagy számban tartalmaz elő szervezeteket ( csigákat, vírusokat, rovarokat, fonálférgeket, gombákat, algákat és baktériumokat), valamint gyommagvakat. Kedvező esetben ezek kiegyensúlyozott talajéletet eredményeznek. Az egyensúlyt a monokultúrás termesztés és a növényházi viszonyok könnyen felboríthatják. Rövid időn belül a korábbi állapotot csak a talaj fertőtlenítése útján tudjuk helyreállítani. A fertőtlenítés drasztikus művelet, célja a földben található összes élő szervezet és a gyommagvak elpusztítása. A beavatkozás után szerencsére gyorsan és kedvező arányban ismét megjelennek az élőlények. Talajfertőtlenítést a gyakorlatban kétféle eljárással: hevítéssel és vegyszeres kezeléssel valósítanak meg.

A

hevítéses

fertőtlenítés

kisebb

térfogatoknál

forró

levegővel,

nagyobb

mennyiségeknél gőz hozzáadásával történhet. A gőz fajlagos hőtartalma ugyanis a halmazállapot-változás és a víz fajhője miatt lényegesen magasabb a forró levegőénél, így kisebb térfogatáram mellett nagyobb földtömeg felhevítésére képes. Akkor tekinthető a művelet eredményesnek, ha a kezelt földmennyiség

minden

részecskéje legalább 85 oC hőmérsékletre hevül és ezen a hőmérsékleten marad 20-30 percig. A föld hevítése két alapvető módon valósítható meg: „ a földtömeg helyben marad, vagy „ a fertőzött földtömeget felszedik és fertőtlenítő berendezésbe adagolják.

Helyben fertőtlenítésre a gyakorlatban számos megoldás alakult ki, minden esetben gőzt alkalmaznak a talaj felhevítésére. Az eszközök egyik csoportja a talajba felülről süllyesztett függőleges helyzetű csöveken keresztül vezeti be a gőzt, ahonnan az a lazább felszíni réteg felé hatol. Az ún. gőzölő borona kb. 1 m2 felületet képes gőzzel ellátni 48 db, mintegy 30 cm hosszú csövén keresztül. A viszonylag sűrű fogazás miatt elegendő a 30 cm-es munkamélység a teljes réteg fertőtlenítéshez. A szükséges hőntartási idő elteltével az eszközt áttelepítik. Ez az eljárás lassú és munkaigényes. Alkalmazása ott tanácsos, ahol korlátozott mennyiségben áll gőz rendelkezésre (5-10 kg/ m2h). A gőzölő “ekék” szerszámai egy sorban, egymástól távolabb helyezkednek el, így a szükséges munkamélység is nagyobb, mintegy 50 cm. Az ekét csörlővel folyamatosan vontatják végig a fertőtlenítendő területen. A gőzszökés

megakadályozására az eke néhány méter hosszú takaró fóliát vontat maga után. Szokásos munkaszélességek: 1.2-3 m. A fajlagos gőzszükséglet itt akár 50 kg/m2h is lehet. A fentieknél jobban elterjedt a felszíni gőzbevitel, melynek magvalósításához a hevítendő területet a kívánt kezelési mélységben lazítani, felületét hőálló fóliával takarni kell. A fólia széleire körben nehezékeket helyeznek. A gőzbevezető csövet a fólia alá vezetik. Ez az eljárás gyors, ugyanakkor a nagy lefedett terület miatt a gőzigény is magas (5-10 kg/m2h). A mélységgel arányosan növekszik a kívánt hőmérsékletre hevüléséhez szükséges idő, ezért a gyakorlatban csak 15 cm-es steril talajréteg elérésére törekednek. Az alagcsöveken keresztül történő gőzölés ( ahol a növényház rendelkezik ilyennel) a legkevésbé munkaigényes eljárás. Az egyidejűleg jelentkező gőzigény szakaszolással szabályozható. Fajlagos gőzigénye azonban magas (mintegy 50 kg/m2h), melyet a csövek 60 cm-es talajszínt alatti helyzete magyaráz. A felszedett földtömeg fertőtlenítésére kialakult megoldások gőzzel vagy forró gázzal érik el a kívánt hatást. Az

ismert

gőzzel

fertőtlenítő

eszközök

hasonlóak

a

helyben

gőzölésnél

alkalmazottakhoz. Ismeretes zárt térben vagy szabad területen elhelyezett perforált gőzvezető csőkígyó. Ugyancsak alkalmazzák a fólia alatti gőzölést földhalmok fertőtlenítésére (pl. pótkocsi földrakományát fóliával letakarják és alá gőzt vezetnek). A fertőtlenítéshez szükséges gőz mennyisége Karai nyomán számítható:

Gg =

ahol

V ⋅ ρt ⋅ ct ⋅ (t g − t t ) (i g − iv ) ⋅ ηg

G g a szükséges gőz mennyisége (kg) V a gőzölendő föld köbtartalma (m3)

ρt a nedves talaj térfogattömege (kg/ m3) ct a talaj fajlagos hőkapacitása (Wh/kgK) t g a gőzölés véghőmérséklete (oC) i g a gőz hőtartalma (Wh/kg)

iv a lecsapódott gőz hőtartalma (Wh/kg)

ηg a gőzölés hatásfoka (gyakorlati értéke 50-70 %).

A forró gázzal történő földfertőtlenítésnél földgáz vagy gázolaj égéstermékét hasznosítják. Az eljárás folyamatos: az ún. forgódobos talajfertőtlenítőbe lengő rostán keresztül beadagolt föld a forgó dob palástján gördülve halad azon végig, miközben az anyagárammal szemben halad a forró égéstermék. Fontos, hogy a beadagolt föld egyenletesen apró szemcseméretű legyen, mert a nagyobb rögök belseje nem melegedne fel kellőképpen (a lengő rostán ezek fennakadnak). A vegyszeres talajfertőtlenítés energia és időfelhasználás szempontjából kedvezőbb a hevítésnél, hátrányai a vegyszerfelhasználásban rejlő kockázatok és a környezet terhelése. Folyékony (Methylbromid, Formalin) és szilárd -granulátum- állapotú (Basudin, Basamid) fertőtlenítő szerek vannak forgalomban. Egyesek annyira mérgezőek (pl. Methylbromid), hogy kijuttatásukak csak arra jogosult szakemberek végezhetik. A kezelés után három -négy hétbe telik, mire a talajban levő mérgező gázok eltávoznak. A folyékony szerek talajba juttatására helyben kezelésnél injektáló szerkezettel valósítható meg (ld. A tápanyagpótlás gépei fejezetet). Felszedett talajréteg fertőtlenítése vegyszerpermetezővel ellátott keverődobban lehetséges. A granulátum formájú fertőtlenítő szer kijuttatása a felszínre történik (ld. a szilárd műtrágyák szórására használt szerkezeteket). Mind a folyékony, mind a granulált fertőtlenítő szer kijuttatása után a talajt fóliával célszerű takarni. Ezzel csökkenthető a kigőzölgés, fokozható a hatás. Vegyszeres talajfertőtlenítés

a vetéssel egy menetben is történhet, ekkor a

granulátumot a vetőárokba vetőgépre szerelt adapterrel juttatják ki. Felhasznált irodalom: Bohn, R (1974):Die Technik im Gartenbau, 2.Eugen Ulmer kiadó, 774 p. Karai J. (1979): Épületgépészet a termesztőtelepeken. Akadémiai Kiadó, 399 p.

A gombatermesztés berendezései

A gombatermesztés létesítményei A gombatermesztésben az egész világon az a gyakorlat van kialakulóban, hogy a táptalaj-előállító üzemek magas technológiai, beruházási és üzemeltetési költségeik miatt - nagy teljesítményű ipari üzemekként jelennek meg. Ezektől a tápanyag vagy komposzt üzemektől vásárolják meg a gombatermesztő üzemek vagy vállalkozások, a gombatermesztés alapját képező III. fázisú, átszövött, zsákos vagy bálás komposzt anyagot. A gombatermelő üzemek függetlenül létesülnek a komposztot előállító üzemektől, mert a gomba termesztése egy egészen más technológiai folyamatot és más épületet kíván meg. A komposzt előállítását végző nagy üzemek speciális csarnok jellegű és szabadtéri nagy betonfelületi létesítményeinek, mobil gépsorainak ismertetésére itt nem térünk ki. a konkrét gombatermesztő létesítményeket mutatjuk be. A régen használt, pince jellegű létesítmények fűtése, hűtése, fertőtlenítése nehezen oldható meg, ezért egy korszerű gombatermesztő üzemben ma már csak felszín feletti építményeket találunk. Elterjedtek a 6-9 m széles, függőleges falú vagy íves acélvázú, hőszigetelt termesztő helyiségek. Legáltalánosabban alkalmazott a 9 m széles és 35 m hosszú, ívtartós fólia sátorra emlékeztető építmény (2.11.1. ábra).

2.11.1. ábra Felszín feletti ívtartós gombaház 1. betonlábazat, 2. betonpadozat, 3. csőtartószerkezet, 4. belső fólia, 5. három réteg kőzetgyapot hőszigetelés, 6. külső fólia vagy graboplaszt, 7. három szintes termesztő állvány, 8. átszövött táptalaj, 9. gombatermés, 10. légelosztó fólia tömlő, 11. fűtő, hűtő párásító légkondícionáló A teljes padozat és a lábazati kiképzés fagyálló betonból készül. Az előregyártott, horganyzott acélcsőből lévő tartóvázra kerül a belső fóliára helyezett 3 rétegű kőzetgyapot hőszigetelés. A külső héjazatot graboplaszt vagy tartós (4-5 év élettartamú) fólia biztosítja, amelyet műanyag szorító profil léccel rögzítenek. A hajók oromfalait hőszigetelt fém idomelemekből állítják össze. Ezeken vannak a ki és bejárást biztosító, légmentesen záró ajtók. A jó nyílászárásnak növényvédelmi jelentősége van, kívülről a termőtérbe bejutható fertőzések meggátolására szolgál. A gombaház egyik végfalán, az ajtó felett szokás elhelyezni a légkondicionáló berendezést. Az fűt, hűt, párásít az előírt program szerint. A légkondicionálás lehet kisgépes vagy nagygépes. Kisgépes megoldás alatt azt értjük, amikor a fűtést, hűtést, párabefúvást egy önálló gépegység végzi. Nagygépes megoldás az, amikor a termelő helyiségekben lévő fűtőt vagy hűtő ventillátorokat egy központi kompresszorral egy központi kazánházból látják el fűtő vagy hűtő közeggel.

A gombatermesztő berendezéseknek nagy áramellátási igénye van, ezen túlmenően esetleges áramkimaradás a fűtés-hűtés leállását, az áruminőség romlását vagy megsemmisülését vonhatja maga után. ezért itt célszerű kétoldali árambetáplálásról vagy tartalék áramfejlesztőről gondoskodni. A gombaházakban a termelés egyik módjánál az átszövetett komposzt zsákokban a talajra helyezve egy szinten hozza gombatermést, a másik esetben az építményben 1,40 m széles 3 szintes fém állványon elterített komposzton. Külföldön alkalmaznak háromnál több szintes termesztő állványokat is, ezeknél azonban csak egy újabb, külön szerkezeten mozgó állványzatról úgynevezett pódiumról lehet a termést begyűjteni. Hazánkban a sokszintes termelés még nem terjedt el.

Gombatermesztés gépei A gombát megfelelően előkészített komposzton lehet termeszteni. A termesztéskor optimális klimatikus feltételeket kell biztosítani valamint szigorú előírásokat kell betartani, hogy a fertőzéseket és a gomba minőségi romlását elkerüljék. A megtermelt árút 24 órán belül el kell juttatni a fogyasztóhoz, illetve tartósítani vagy hűteni kell. Jelenleg két eltérő módon folyik a termesztés II. fázisú (csírázott) alapanyagon vagy III. fázisú (átszövetett) komposzton. Az alkalmazott technológia szerint a gépeket és berendezéseket az alábbi módon lehet csoportosítani:

1. komposzt készítő és hőkezelő gépek, 2. komposzt és gombacsíra keverő szerkezet, 3. hőkezelő helyiségek betároló és kitároló 4. zsáktöltő és préselt blokk készítő gépsor gépei 5. rakodó gépek és szállító gépjárművek 6. termesztő épületeket klimatizáló berendezések 7. termesztő állványok, öntözők 8. szedést segítő gépek 9. árúelőkészítő és csomagoló gépek 10. hűtőtárolás gépei 11. konzervüzem gépei Komposzt készítő és hőkezelő gépek A komposzt készítés technológiai vázlatát az 2.11.1. ábra mutatja. Sima beton felületen homlokemelős gépekkel prizma halmokat készítenek. Az alapanyag szalma (1) csirke vagy lótrágya (2) és tőzeg (3). A halmokat egy speciális, nagyteljesítményű keverő-előnedvesítő géppel (2.11.2. ábra) többször átforgatják Az önjáró gép haladása közben felszedi, aprítja és összekeveri az alapanyagot. Két, alulról felfelé forgó bütykös henger (1,2) emeli fel az anyagot és dobja hátra egy ferde felhordó 3 szalagra (5). A gép első két kereke kormányozható (4) a hátsó kerekei hajtottak 3 A géphez hajlékony csővel vezetik a vizet. A víz adagolásával elérik, hogy a gép mögött lehulló anyag kellően nedvesített. Többszöri átforgatás után a halmokat

2.11.1. ábra Technológiai vázlat I

2.11.2. ábra Halom keverő, előnedvesítő gép három oldalról zárt, 5 méter magas fermentáló építménybe hordják homlokemelős rakodó gépekkel. Az építmények nem érintkeznek egymással. Padlózatuk luggatott, ezen keresztül nagyteljesítményű ventillátorokkal (2.11.1. ábra b, 6) lehet levegőt befújni. Külső levegő adagolásával lehet a fermentáláshoz - a cellulóz lebontásához - szükséges 90°C optimális hőmérsékletet biztosítani. Az alapanyagot innen zárt épületbe hordják át, ahol 70°C hőmérsékleten tovább érlelik. Áthordásnál a egy elektromos hajtású rakodó géppel komposztot keverik át. A gép az anyag lerakásával egyidejűleg tolat a helyiségből kifele. Ezeknek az épületeknek is luggatott a padozatuk és ventillátorral befújt levegővel állítják be a szükséges 70°C hőmérsékletet (2.11.1. ábra c)

Komposzt és gombacsíra keverő szerkezet A megérett komposztot baktérium mentes, szűrt levegőjű épületbe viszik át. A szállító szalagon (2.11.3. ábra 1) érkező komposzt felületére kefehengeres adagolóval szórják a gombacsírát, a micéliumot.

2.11.3. ábra

Gobacsíra adagoló

Hőkezelő helyiségek betároló és kitároló gépei A komposztot állítható kaparóval juttatják a keresztirányú, két részből álló betároló szállító szalagra (2.11.4. ábra 2) Az alsó szalag benyúlik az átszövető tér, alagút végébe. Ahogy töltik az alagutat, úgy húzzák vissza a szalagot. Az első tér megtöltése után a rakodó szalag áthelyezhető egymás után a többi alagút megrakásához. A terek ajtókkal légmentesen lezárhatók. Az alagutakban az átszövetés alatt végig 25 °C f 1 °C hőmérséklet biztosított. A komposztot mikroszűrőn keresztül levegőztetik, a fenti hőmérsékletet hűtőberendezés biztosítja. Az átszövetés idején a komposzt tömege 10%-kal csökken, tehát 1,1 tonna II. fázisú komposztból tonna III. fázisú komposzt lesz.

2.11.4. ábra Technológiai vázlat II zsáktöltő és préselt blokk készítő gépsor A komposztot 14-15 napos átszövetés után géppel kihúzzák az alagutakból. Ezután egy szűrt levegőjű csarnokban zsákokba töltik (2.11.4. ábra 3), melyeket késedelem nélkül a termesztő helyre szállítanak azért, hogy halomban minél rövidebb ideig maradjanak a zsákok. A III. fázisú komposztot azonnal lehet takarni és így szállítás után kevesebb, mint három hétre már kezdődhet a szedés. Az átszövetett komposztot préselt

blokkokba is csomagolhatják. A blokkra az elszállítás és a termesztő helyiségbe rakás után lyukakat vágnak, ahol majd a gombák teremnek.

Rakodó gépek és szállító gépjárművek Rakodásra és szállításra alkalmas gépeket számos cég gyárt. Ezekből kell kiválasztani a megfelelő teljesítményű gépeket. A hidraulikus vezérlésű homlokrakodó gépek (2.11.5. ábra) mellett még speciális szalmafogó adaptert (2.11.6. ábra) is célszerű használni.

2.11.5. ábra Hidraulikus homlokrakodó

2.11.6. ábra Szalma rakodó homlokemelő

Termesztő épületeket klimatizáló berendezések A termesztő berendezések klímaszabályozása azt jelenti, hogy: − tudnak fűteni, hűteni, − tudnak relatív páratartalmat csökkenteni, illetve növelni, − tudják a C02 koncentrációt szabályozni. A fentiekhez az alábbiak szükségesek: − melegvizes kazán, − központi hűtő-, lehetőleg hideg vizet szolgáltató berendezés, − C02 mérő berendezés, − szabályozó berendezés, amely a mért adatok alapján meghatározza a változtatandó paramétereket. − Ehhez még szükségesek a végrehajtó és beavatkozó szervek, így:

− a ventillátor, − a fűtő-hűtő hőcserélők, - nedvesítő berendezés, - levegőzsaluk, − és az ezeket nyitó-csukó szervomotorok. Ezen eszközök összehangolt munkája eredményeként nyáron is lehet termeszteni gombát olyan mennyiségben és minőségben, mint a többi évszakban. Az ilyen rendszerrel a termesztést irányító vezetők a központban elhelyezett számítógépen kísérhetik nyomon és avatkozhatnak be a klímaszabályozás folyamataiba. A központi számítógép Winchesterének felhasználásával folyamatosan lehet tárolni és diagramon kinyomtatni a lényeges paramétereket (hőmérséklet, páratartalom, C02-szint stb.). E diagrammok és termésátlagok kiértékelése alapján jut a termesztő olyan következtetésekre, amelyeket a kővetkező termesztési ciklusoknál figyelembe vehet, így be tudja állítani pl. az adott csírafajtához szükséges termesztési paramétereket. Egy ilyen optimális termesztési feltételeket biztosító technikai berendezés a ChampignAire klímaszabályozó hőszivattyú, mely ellenőrzi a hőmérsékletet, a relatív páratartalmat, a széndioxid-szintet és a légáramlás sebességét. Vezérlése mikroprocesszorral történik. A kifejezetten gombatermesztésre tervezett integrált rendszer 5. ill. 7,5 tonnás komposzt-kapacitásra készült. A 2.11.7. ábra a ChapignAire sematikus rajza, amely a teljes folyamat egy stádiumát szemlélteti.

2.11.7.ábra Klímaberendezés gombatermesztéshez A klímaberendezés a termesztő berendezés végfalában (1) úgy helyezkedik el, hogy az egyik része a külső levegővel (2) érintkezik, a másik pedig a termesztő berendezés belsejében (3) van. A külső bordák (4), mivel a működés rendszere megfordítható, ellátják a párologtatás vagy a kondenzáció feladatát is, azaz fűtenek vagy hűtenek. A belső bordás hőcserélő (5) ugyancsak két funkciót, a hűtést vagy fűtést lát el. A külső (6) és belső (7) ventillátorok vagy a belső légmozgást, vagy a belső légmozgást, vagy a klímaszabályozást segítik elő. A külső elhelyezésű kompresszor, ill. a kiegészítő fűtés szerepe egyértelmű. A belső keringtető ventilátor, ill. a külső és belső levegőt keverőventillátorok zárt, részlegesen nyitott, és nyitott szelep-állapotban is működhetnek az adott igényeknak megfelelően. A fenti klímaszabályozó rendszer komplex működésű, a külső hőmérséklettől és a gomba hőmérséklet igényétől függően hűthet, ill. fűthet, valamit ellátja a páratartalom-szabályozást, és külön szerkezeti egységgel bővítve a CO2-szint szabályzását is.

Termesztő állványok, öntözők A gombafélék kb. 92 % vizet tartalmaznak, tehát a vízadagolás és a páratartalom-szabályozás alapvető fontosságú. Ennek automatikus szerkezeti egysége a MiG (Mobile irrigation Gantry). Ez megoldható a vázszerkezetre szerelt mozgatható locsolóállvánnyal, locsolórúddal és fúvókákkal a fóliaház teljes szélességében.

Az öntözőegység leválasztható a fix sínszerkezetről, így 3-5 termesztő-berendezés öntözését láthatja el. A berendezés előnyei: − a szabályozott vízmennyiség egyenletes kijuttatása, − a levegő páratartalmának szabályozhatósága az utak locsolásával, − az automata vezérlésből adódó előnyök

Az intenzív csemetetermesztés gépei A hidegágyas csemetetermesztés gépei

A hidegágyas csemetetermesztés szabadban vagy termesztőberendezésekben folyhat. Napjainkban a termesztőberendezésekben megvalósuló hidegágyas csemetetermesztés a gyakoribb. Az erdészeti csemetekertekben termesztőberendezésként a fóliaházak terjedtek el. A hidegágyas csemetetermesztés munkaműveletei és azok lehetséges egymáshoz kapcsolódásai a 3.1.1. ábra szerintiek. Az ábra magyarázataként a következő megállapítások tehetők: − a zárójelben lévő műveletek olyanok, amelyekkel, és amelyek nélkül is lehetséges a technológiai folyamat; − a termesztőközeg előállítás és a hidegágy kialakítás azért szerepel zárójelben (tehát minden technológiánál kötelezően nem ismétlődő műveletként), mert ugyanabban a termesztőközegben és hidegágyban több éven keresztül is folyhat a termesztés, tehát több, egymást követő technológia megvalósításra van segítségükkel lehetőség; − az öntözés és az ápolás műveletei a technológiában többször ismétlődve is előfordulhatnak; − a felvázolt technológiai folyamatok fafajhoz kötve kiegészülnek a műveletek mennyiségi, minőségi és időbeli jellemzőivel. A hidegágyas csemetetermesztés nagy hasonlóságot mutat a növényházi kertészeti termesztéssel, ezért a megvalósításához szükséges gépek eszközök ismertetése a vonatkozó, növényházi kertészeti gépekkel eszközökkel foglalkozó fejezetekben történik. Itt csak az egyes munkaműveletekhez kötődő, a csemetetermesztési folyamatra jellemző néhány rövid megjegyzést teszünk. A termesztőközeg előállítás az adott technológiához szükséges, optimális összetételű keverék előállítását jelenti. A hidegágyas csemetetermesztésben használt termesztőközeg: − speciális talajkeverék lehet, mely szerkezetadókból (pl. komposzt, humusz, fenyőtűavar stb.) áll vagy − szubsztrátum, mely tőzeg, homok és perlit különböző arányú keveréke.

A hidegágy kialakítás (3.1.2. ábra) a termesztőközegnek (1) keretet adó ágyások kialakítását jelenti. A hidegágyak oldalfalait (4) pallóból, beton lapokból, téglából stb. készíthetjük. A h = 15 ÷ 30 cm mélységű hidegágyak alját – a gyökerek benövésének megakadályozására – ledöngöljük, esetleg téglával, cseréppel stb. lefedjük (5).

3.1.1. ábra A hidegágyas csemetetermesztés munkaműveletei

3.1.2. ábra Hidegágy 1. termesztőközeg, 2. vetőmeg, 3. takaróréteg, 4. oldalfal, 5. a gyökér mélybehatolását akadályozó réteg, H. ágymélység, b: ágyszélesség, p: peremmagasság

A hidegágy talaj-előkészítés induláshoz a termesztőközegnek a keretek közé töltését, majd – ha ugyanazt a termesztőközeget több technológián keresztül alkalmazzuk – a szükséges talajműveléseket és tápanyag-utánpótlásokat jelenti. A vetés a hidegágyas csemetetermesztésben általában szórva vetést jelent, amikoris az ágyás teljes felületére kerül vetőmag, azon minél egyenletesebben elosztva. Az öntözés általában esőztető öntözés, kis hatósugarú, porlasztásos öntözést biztosító szórófejekkel. Az ápolás alapvetően vegyszeres eljárásokat foglal magába. A technológiai folyamat eddigi műveleteinek lehetséges gépeiről, eszközeiről "A növényház létesítményei és a termesztés gépei" című fejezet ad tájékoztatást. A folyamat további műveletei a szabadföldi csemetetermesztésben használt gépekkel, eszközökkel végezhetők el.

A burkolt gyökérzetű csemetetermesztés gépei

A burkolt gyökérzetű csemetetermesztés – hasonlóan a hidegágyashoz – szabadban vagy

termesztőberendezésekben

megvalósuló

burkolt

folyhat.

gyökérzetű

Napjainkban

csemetetermesztés

a a

termesztőberendezésekben gyakoribb.

Az

erdészeti

csemetekertekben termesztőberendezésként a fóliaházak terjedtek el. A burkolt gyökérzetű csemetetermesztés munkaműveletei és azok lehetséges egymáshoz kapcsolódásai a 3.2.1. ábra szerintiek. Az ábra magyarázataként a következő megállapítások tehetők:

−

a termesztőközeg előállítás hasonló feladatot jelent, mint a hidegágyas csemetetermesztésben;

−

a folyamat meghatározó műveletei a burkolóelem töltés és vetés, illetve iskolázás;

−

az öntözés és az ápolás műveletei a technológiában többször ismétlődve is előfordulhatnak,

és

hasonló

feladatot

jelentenek,

mint

a

hidegágyas

csemetetermesztésben;

−

a szállítási műveletek értelemszerűen, az egyéb csemetetermesztésekhez kötődő gépekkel, eszközökkel végezhetők;

−

a felvázolt technológiai folyamatok fafajhoz kötve kiegészülnek a műveletek mennyiségi, minőségi és időbeli jellemzőivel. A burkolt gyökérzetű csemetetermesztéshez a korábbiaktól eltérő speciális gépek csak

a burkolóelem töltéshez és vetéshez, illetve iskolázáshoz szükségesek. Ezen gépek kialakítása a burkolóelem jellegéhez igazodik, így rendszerezésük a lehetséges burkolatformákhoz kötötten szokásos. Burkolatként: − egyedi burkolatok (mikor minden csemete egymástól jól elhatárolt térben nevelődik) és − tekercses burkolatok (mikor a csemeték növőtere egymástól oldalirányban nincs elválasztva) használatosak.

A burkolatok alakjuk szerint lehetnek henger, csonka kúp, csonka gúla, illetve hasáb alakúak. Méretüket tekintve általában 15 ÷ 20 cm mélységűek, és 5 ÷ 10 cm átlagos átmérőjűek. Az egyedi burkolatok:

−

önállóak és

−

tömbösítettek lehetnek.

3.2.2. ábra A burkolt gyökérzetű csemetetermesztés munkaműveletei

Az önálló egyedi burkolatok különálló egyenként kezelendő nevelőtereket (pl. műanyag tasak, műanyag cső, műanyag háló, gumírozott textilháló, agyagcserép stb.) jelentenek. Alkalmazásukkor a folyamat egészéből igazán csak a termesztőközegnek a burkolatba töltése és – ha iskolázás is folyik – az ültetőlyuk elkészítése gépesíthető. Önálló egyedi burkolatok töltésére alkalmas gépet számos gyártó gyárt, melyek elvi kialakításukban néhány alap változatot képviselnek. Jellegzetes típusaikat a következőkben mutatjuk be.

A JAVO-Mini típusú töltőgép különböző méretű és anyagú önálló egyedi burkolatok (merev műanyag edény, fólia tasak stb.) termesztőközeggel való, egyenkénti

töltésére

alkalmas. Fő szerkezeti részei (3.2.2. ábra):

3.2.2. ábra JAVO-Mini töltőgép önálló egyedi burkolatokhoz

−

a termesztőközeg-szállító berendezés (1), mely a behordószalagból, a ferdefelhordóból,

az

adagolóberendezésből,

valamint

a

szalag-

felvonóhajtásból áll;

−

a burkolattartók (2), melyek a burkolatok töltés alatti tárolására szolgálnak;

és

−

a gépváz (3), mely a további szerkezeti egységek hordására szolgál; és

−

a vezérlő berendezés (4). A gépet egy elektromos motor működteti, amely hajtja a behordószalagot és a

ferdefelvonót. A gép irányítását a kiszolgáló dolgozók végzik, a kezelőelemek működtetésével. A gép működése közben megtörténik:

−

a termesztőközeg gépbe adagolása,

−

a burkolatok felhelyezése a burkolattartókra,

−

a burkolatok termesztőközeggel töltése,

−

az ültetés,

−

a kész burkolatok leszedése a gépről.

Az előbb részletezett műveletek közül kézi munkát igényel:

−

a termesztőközeg gépbe adagolása,

−

a burkolatok felhelyezése,

−

az ültetés,

−

a kész burkolatok leszedése.

A további műveletet, a burkolatok táptalajjal töltését a gép automatikusan elvégzi. A gép működése közben a behordószalagra adagolt termesztőközeg szakaszosan – a behordószalagot

működtető

kilincsműves

hajtómű

beállításától

függően

–

jut

a

ferdefelhordóra. A ferdefelhordó által felemelt termesztőközeget az adagolóberendezés – beállításának megfelelően – a burkolatokba juttatja, vagy visszaejti a behordószalagra. A termesztőközeg és az üres burkolatok géphez közelítése, valamint a kész burkolatok géptől való eltávolítása a gépet közvetve kiszolgáló dolgozók feladata. A JAVO-Standard típusú töltőgép különböző méretű és anyagú önálló egyedi burkolatok (merev műanyag edény, fólia tasak) termesztőközeggel való folyamatos töltésére és a termesztőközeggel töltött burkolatokban az ültetőlyuk elkészítésére alkalmas úgy, hogy kezelőasztalán lehetőség van kézi vetésre vagy iskolázásra. Fő szerkezeti részei (3.2.3. ábra):

3.2.3. ábra JAVO-Standard töltőgép önálló egyedi burkolatokhoz

−

a termesztőközeg-szállító berendezés (1), mely a behordószalagból, a ferdefelhordóból, a szalag- és felvonóhajtásból, az adagolóberendezésből és az adagolóberendezés hajtásból áll;

−

a burkolatszállító pálya (2), mely a szállítóláncból, a burkolattartókból, a tárolóállványból, a pálya-hajtásból és a pálya-hajtás állítószerkezetéből áll;

−

a fúróberendezés (3), mely a termesztőközeggel töltött burkolatokban az ültetőlyukat készíti el;

−

a gépváz (4), mely a további szerkezeti egységes hordására szolgál és

−

a vezérlő berendezés (5).

A gépet négy elektromos motor működteti. Közülük:

−

egy a behordószalagot és a ferdefelhordót,

−

egy az adagolóberendezést,

−

egy a burkolatszállító-pályát, az adagolóberendezés záró- és tömörítőszerkezetét, valamint a fúróberendezés előtolását, továbbá

−

egy a fúróberendezést (biztosítva a forgó főmozgást)

−

működteti. A gép irányítását az erre kijelölt kiszolgáló dolgozó végzi, a kezelőelemek működtetésével. A gép működése közben megtörténik:

−

a termesztőközeg gépbe adagolása,

−

a burkolatok felhelyezése a burkolatszállító-pályára,

−

a burkolatok termesztőközeggel töltése,

−

az ültetőlyuk elkészítése a termesztőközeggel töltött burkolatokban,

−

a csemeteültetés (esetleg magvetés) a burkolatokba,

−

a kész burkolatok leszedése a burkolatszállító-pályáról. Az előbb részletezett műveletek közül kézi munkát igényel:

−

a termesztőközeg gépbe adagolása,

−

a burkolatok felhelyezése,

−

a csemeteültetés (esetleg vetés),

−

a kész burkolatok leszedése.

A további műveleteket:

−

a burkolatok termesztőközeggel töltését és

−

az ültetőlyuk elkészítését

a gép automatikusan elvégzi. Megjegyzendő, hogy gép magasabb szinten automatizált változatainál:

−

a burkolatok felhelyezése (burkolat-adagolás) és

−

a kész burkolatok leszedése

is gépi úton történik. A gép működése közben a behordószalagra adagolt termesztőközeg szakaszosan – a behordószalagot

működtető

kilincsműves

hajtómű

beállításától

függően

–

jut

a

ferdefelhordóra. A ferdefelhordó által felemelt termesztőközeget az adagolóberendezés – beállításának megfelelően folyamatosan vagy szakaszosan – juttatja a burkolatokba. Az üres burkolatokat a burkolatszállító-pálya adagolóberendezés irányába mozgó oldalán a kiszolgáló dolgozók helyezik a pályára. A felhasználásra kerülő üres burkolatok a burkolatszállító-pálya tárolóállványán helyezhetők el. A burkolatok az adagolóberendezés alatt megtelnek termesztőközeggel, majd a töltés után közvetlenül elkészül az ültetőlyuk. Ezt követően – a

burkolatszállító-pálya burkolat-felhelyezéssel ellenkező oldalán – megtörténik az ültetés (vetés), mely műveletet a kiszolgáló dolgozók végzik. A burkolatszállító-pályán tovább haladó kész burkolatokat – az üres burkolatok felhelyezésével azonos oldalon – a kiszolgáló dolgozók szedik le a burkolatszállító-pályáról. A termesztőközeg és az üres burkolatok géphez közelítése, valamint a kész burkolatok géptől való eltávolítása a gépet közvetve kiszolgáló dolgozók feladata. A hálóburkolatba töltő gép nagyméretű, 100 mm-es átlagátmérőt meghaladó burkolat készítésére alkalmas, melyhez gumírozott textilhálót használ. A gép használható továbbá a földlabdával kiemelt csemeték csomagolására is. Fő szerkezeti részei:

−

a vázszerkezet,

−

az asztallap,

−

a hálótekercs-tartó,

−

a töltőkeret,

−

a hálóburkolat-továbbító szerkezet,

−

a vibrátor,

−

az ollószerkezet és

−

a hajtóberendezés.

A hálóburkolatú csemetéket előállító gépek működése közben úgy töltődik fel termesztőközeggel a kifeszített hálóburkolat, hogy abban elhelyezésre kerül a nevelendő csemete. A gép közvetlen működtetéséhez 1 fő kiszolgáló dolgozó szükséges, aki iskolázáskor a következők szerint tevékenykedik: − a hálóburkolatot a töltőkeret belsejébe húzza; − a töltőkeretbe helyezi az iskolázandó csemetét, s közben a táptalajt a töltőkeretbe folyatja; − a gép típusától függően kézzel vagy vibrátor segítségével elvégzi a termesztőközeg tömörítését; − a burkolatot a csemetével és a táptalajjal együtt, a hálóburkolat-továbbító szerkezet működtetésével,

kiemeli

a

töltőkeretből

(a

működésből

következően

a

termesztőközeg körül a hálóburkolat kettőzötten helyezkedik el); − a burkolat alatt az ollószerkezettel átvágja a burkolóanyagot (mivel a burkolóanyag gumírozott textilháló, az az átvágás után összeugrik, és a burkolatot alulról is

lezárja). A tömbösített egyedi burkolatok egymáshoz rögzített nevelőterekből állnak. A burkolatok anyaga papír, kemény műanyag, habosított műanyag, tőzeg, alumíniumlemez stb. lehet. A tömbösítés – a burkolat anyagától függően – ragasztással (papírcellák (3.2.4. ábra) esetén), tartókeret segítségével (kemény műanyagból készült cellák esetén), rögzítőelemek segítségével (alumínium lemezből készült cellák esetén), egybeöntéssel, (habosított műanyagból készült cellák esetén), préseléssel (tőzegből készült cellák (3.2.5. ábra) esetén) történhet.

3.2.4. ábra Tömbösített egyedi burkolatok

3.2.5. ábra Tömbösített egyedi burkolatok (préselt tőzegcellák)

3.2.6. ábra Paperpot gépsor

A tömbösített egyedi burkolatok kezelésére szolgáló gépek alkalmasak:

−

a burkolategységek adagolására,

−

a termesztőközeg burkolatokba töltésére,

−

a vetésre és

−

a vetés takarására.

A vetés elmaradása esetén a termesztőközeggel feltöltött cellákba a kézi iskolázás is lehetséges megoldás. Jellegzetes típusuk a finn Paperpot gépsor, melynek fő szerkezeti részei (3.2.6. ábra):

−

a burkolategység-adogató (1),

−

a termesztőközeg-töltő (2),

−

a vetőszerkezet (3) és

−

a takarótalaj-adagoló (4).

A burkolategység-adogató, amely kerettel ellátott kényszerhajtású textilbetétes gumiheveder, a burkolategységeket – amelyeket általában műanyag tálca tart össze – folyamatosan juttatja a termesztőközeg-töltő adagoló tornya alá. A torony alatt elhaladó tálcák burkolatai (cellái) termesztőközeggel töltődnek fel. A termesztőközeget két alakos hengerpár adagolja, változtatható keresztmetszetű kiömlő nyíláson át. A cellák azonos minőségű feltöltését biztosítja: − egy simítólap, amely azonos magasságúra húzza a cellák fölött a termesztőközeget; − a tömörítő hengerek, amelyek a termesztőközeget a cellák felső síkjának magasságáig lenyomják; − a rázóberendezés, amely az egyenletes tömörödést segíti elő; és − a kefehenger, amely a cellákból bizonyos mennyiségű termesztőközeget kisöpör, a vetési mélységnek megfelelően (az itt eltávolított termesztőközeg helyére kerül majd a sor végén a takarótalaj). A

termesztőközeg

töltés,

a

tömörítés

és

a

termesztőközeg

mennyiség

beszabályozásának műveletei alatt a tálcákba erősített cellák a szállítószalagon folyamatosan haladnak előre. A szállítószalag négy különböző sebességgel járatható. Az egység elemeinek mozgatását elektromos motorok hajtóműveken keresztül biztosítják. A termesztőközeggel töltött cellákba a pneumatikus vetőszerkezet juttatja a magokat. A vetőszerkezet a magtároló tálcából, a cellák méretének megfelelő hálózatú szívófejeket tartalmazó magszállítóból és a magellenőrző asztalból áll. A magszállítóval a magtároló tálcából a magok a magellenőrző asztal vályúiba egy- vagy két szemenként juttathatók. Ellenőrzés után – a vályúk aljának nyitásával – a magok a cellákba ejthetők. A vetőszerkezet pneumatikus magszállítója és magellenőrző asztala cserélhető, annak függvényében, hogy a vetés milyen típusú cellákba történik. A tálcákba erősített cellák, a magellenőrző asztal vályúi és a pneumatikus magszállító fúvókáinak elhelyezkedése ugyanis egymással meg kell, hogy egyezzen. A pneumatikus magszállító fúvókái szintén cserélhetők, ugyanis azok szívónyílásainak száma határozza meg a cellánként elvetett magszámot, a nyílás átmérő pedig a vetendő mag átmérőjével függ össze. A vetőszerkezet elemeinek meghajtását elektromotorok, a működéshez szükséges vákuumot pedig ventillátor biztosítja. A takarótalaj-adagoló a bevetett cellákat a szükséges vastagságú takaróréteggel látja el. A takarótalajt a tartályból egy forgó alakos henger adagolja, változtatható keresztmetszetű kiömlőnyíláson át.

A Paperpot gépsor üzemeltetése során a gépsor beállítását és kiszolgálását kell elvégezni. A gépsor beállításának legfontosabb mozzanatai az alábbiak:

−

a burkolategység-adogató kilépőnyílásának beszabályozása (a kilépőnyílás magasságának a használatos tálca magasságánál kb. 50 %-kal kell nagyobbnak lenni);

−

a szállítószalag sebességének megválasztása és beállítása (a gépen négy sebességérték kapcsolására van lehetőség, amelyek közül azt kell választani, amelynél a cellák termesztőközeggel feltöltése még biztosított);

−

a szállítószalag menti tálcavezető görgős sínek beállítása (a sínek egymáshoz képesti távolsága, valamint a szállítószalaghoz képesti magassága változtatható, helyzetüket a tálcaméretekhez igazodóan kell meghatározni);

−

a termesztőközeg-adagoló torony helyzetének beállítása (a torony magasságát úgy kell beállítani, hogy a szállítószalag felső síkja és az alakos hengerek alsó síkja közti távolság a tálca magasságánál kb. 50 %-kal legyen nagyobb);

−

a termesztőközeg adagolási szélesség beállítása (a torony oldallemezeinek mozgatásával úgy, hogy a kiömlő keresztmetszet szélessége megegyezzék a tálcák szélességével);

−

a

kiadagolt

mennyiségnek

termesztőközeg a

cellák

mennyiség

befogadó

beszabályozása

képességéhez

(a

kell

kiadagolt

igazodni,

a

mennyiségszabályozás az alakos hengerek közötti távolság változtatásával, az alakos

hengerek

fordulatszámának

és

a

torony-oldalajtó

nyitásának

változtatásával eszközölhető);

−

a simítólap és a tömörítő hengerek magasságának beállítása (az elemek magasságának a tálcák magasságához kell igazodni);

−

a rázóberendezés beállítása a rezgéserősség és a frekvencia szabályozásával (a rezgéserősség a rázótengelyen excentrikusan elhelyezett sulyok egymáshoz viszonyított helyzetének változtatásával, a frekvencia pedig a hajtó elektromos motor tengelye és a rázótengely közé épített ékszíjas variátor segítségével szabályozható);

−

a kefehenger magasságának beállítása (a hengert a tálcamagasság és a vetési mélység különbségének megfelelően kell beállítani);

−

a magellenőrző asztal kiválasztása, felszerelése (méreteinek a cellák méreteihez

kell igazodni);

−

a magellenőrző asztal helyzetének beállítása (az asztal magasságát úgy kell beállítani, hogy az alatta haladó görgősor felső, és az asztal alsó síkja közötti távolság a tálca magasságánál kb. 50 %-kal legyen nagyobb);

−

a vetőszerkezet tálcavezető lemezeinek beállítása (a tálcavezető lemezek egymáshoz képesti távolságának a tálca szélességéhez kell igazodni);

−

a pneumatikus magszállító kiválasztása, felszerelése (méreteinek a cellák méreteihez kell igazodni);

−

a szívófejek kiválasztása és felszerelése (egy vagy két furatú szívófejek felszerelésére van lehetőség, attól függően, hogy cellánként hány magot kívánunk vetni);

−

a takarótalaj-adagoló helyzetének beállítása (a szerkezet görgősorhoz képesti magasságát úgy kell beállítani, hogy a résméret a tálca magasságánál kb. 50 %kal legyen nagyobb) ;

−

a takarótalaj-adagoló tálcavezető síneinek beállítása (a tálcavezető sínek egymáshoz képesti távolságának a tálca szélességéhez kell igazodni);

−

a kiadagolt takarótalaj-mennyiség beszabályozása (a mennyiség-szabályozás a kiömlő keresztmetszet méretének változtatásával történhet). A gépsor kiszolgálásához a következő tevékenységek elvégzése szükséges: − termesztőközeg előkészítés; − tálca előkészítés; − a gép üzembe helyezése (a hajtó elektromos motorok indítása); − tálca felhelyezés a burkolategység-adogatóra; − termesztőközeg töltés (adagoló toronyba juttatás); − termesztőközeg visszatöltés (a helyes gépbeállításkor nem jelent folyamatos tevékenységet); − termesztőközeg pótlás; − vetőmag adagolás; − vetőszerkezet működtetés; − takarótalaj töltés; − rögzítőkapocs eltávolítás; − tálca levétel és tárolás.

A gépsor kiszolgálásához hét fő szükséges akkor, ha a termesztőközeg előkészítés előre megtörtént, és a bevetett tálcákat közvetlenül a gép mellett rakásolják. A tekercses burkolat alapja adott szélességű műanyag fólia, melyre kiterítve rákerül a termesztőközeg és – ha iskolázás is történik – az iskolázó csemete, majd az egészet összegöngyölítve alakul ki a nevelőtér. A tekercsbe a termesztőközeg ömlesztett vagy tápkockás (előre préselt) formában kerülhet. Ha a termesztőközeg terítéssel együtt iskolázás nem folyik, akkor az elkészített és felállított tekercsekbe vetni lehet. Ezt célszerűen a nevelési helyen, általában kézzel végzik. A feladat megoldására napjainkban

Magyarországon a Kanizsa-típusú tekercses

burkolat készítő gépet használják. A gép stabil kivitelű, elektromos hajtású berendezés (3.2.7. ábra), melynek fő részei:

−

termesztőközeg-szállító berendezés (1),

−

termesztőközeg-adagoló berendezés (2),

−

munkaasztal (3).

3.2.8. ábra Kanizsa-típusú tekercses burkolat készítő gép

A termesztőközeg-szállító berendezés egy járószerkezettel szerelt alvázra épített felhordó szalag, amely magasságállító szerkezettel és etetőgarattal van ellátva. A felhordószalag meghajtása elektromos motorral történik, fordulatszám-csökkentő fogaskerékhajtóművön és lánchajtáson keresztül. Az egység feladata, hogy a termesztőközeget folyamatosan juttassa az adagoló berendezés tároló tartályába. A felhordó szalag vázeleme szekrényalakra hajlított ötvözött alumínium lemez, amelynek felső síkjával a gumiheveder teljes felületén érintkezik. A gumiheveder külső felülete mélyített profilozású, a belső csúszófelület pedig jó súrlódási és kopásálló tulajdonsággal bíró műanyag borítású. Az etetőgarat egy lemezből készített vályú, változtatható keresztmetszetű kiömlőnyílással. A kiömlőnyílás keresztmetszete a gumiheveder síkjára merőlegesen mozgatható lemezzel szabályozható, így a termesztőközeget a kívánt mennyiségben, egyenletesen lehet az adagoló berendezés tároló tartályába juttatni. A termesztőközeg-adagoló berendezés az adagoló hengerekkel szerelt tároló tartályból és a tömörítő hengerből áll. Feladata, hogy a termesztőközeget az alatta elhaladó fóliaszalagra a szükséges vastagságban, egyenletesen terítse és tömörítse. Az adagoló hengerek vízszintes síkban, egymással párhuzamosan helyezkednek el, a tároló tartály alsó részén. A köztük lévő távolság változtatható, így szabályozható a műanyag fóliára jutó réteg vastagsága. Az adagoló hengereket a haladási irányban követi a tömörítő henger, amely a termesztőközeg réteget tömöríti. A

munkaasztal

stabil

vázszerkezetre

épített

vízszintes

szállítószalag.

A

vázszerkezethez erősített még a fóliatekercs-tartó keret. A szállítószalag meghajtása elektromos motorral történik, fordulatcsökkentő fogaskerék-hajtóművön és lánchajtásokon keresztül. Ugyanez az elektromos motor hajtja meg az adagoló berendezés adagoló hengereit is. A munkaasztalon történhet a csemeték termesztőközeg-rétegre helyezése (ha az iskolázás is feladat), a műanyag fólia szakaszolása és a csemetékkel berakott, termesztőközeg-paplan borítású fóliaszalag tekercselése. A szállítószalag gumihevedere textilbetétes, külső felülete sima. A gumiheveder felső és alsó ágának alátámasztását vezetőgörgők biztosítják. A felső ágat alátámasztó görgők két, egy tengelybe eső félből állnak. A tekercselés helyén a gumihevedert nem vezetőgörgők, hanem acéllemez támasztja alá. A fóliatekercs-tartó a gépváz első részéhez hegesztett keret, amihez egy álló tengely csatlakozik. Ehhez a tengelyhez a fóliatekercs két, kívül kúpos, csapágyazott betéten keresztül kapcsolódik.

A gép üzemeltetése során a beállítást és a kiszolgálást kell elvégezni. A gép beállításának legfontosabb mozzanatai az alábbiak:

−

a termesztőközeg-szállító berendezés etetőgarata kiömlőnyílásának beállítása (a kilépőnyílás-keresztmetszetet úgy kell megválasztani, hogy a termesztőközegadagoló berendezés tároló tartályában a felhasználás ütemének megfelelően kerüljön termesztőközeg);

−

a kiadagolt termesztőközeg mennyiségének beszabályozása (a kiadagolt mennyiségnek biztosítani kell a megkívánt termesztőközeg-vastagságot, a mennyiségszabályozás az alakos hengerek közti távolság változtatásával eszközölhető). A gép kiszolgálása a következő tevékenységek elvégzését jelenti :

−

termesztőközeg előkészítés,

−

iskolázandó csemeték beszállítása,

−

fóliaszalag előkészítés és felhelyezés,

−

a gép üzembe helyezése (a hajtó elektromos motorok indítása),

−

termesztőközeg adagolás,

−

csemeték elhelyezése a termesztőközeg terítésen,

−

fólia szakaszolás,

−

tekercselés,

−

tekercsek kötözése, átvágása,

−

kötegek elszállítása.

A géppel általában iskolázást is végzünk, ekkor a folyamatot tekercsbe iskolázásnak nevezzük, mely a következők szerint történik: A szükséges termesztőközeget egy dolgozó kézi erővel adagolja a termesztőközeg-szállító berendezés etető garatába. Innen a termesztőközeg-keverék az adagoló berendezés tároló tartályába jut, ahonnan az adagoló hengereken keresztül kerül ki, amelyek egyenletes rétegben terítik az alattuk mozgó fóliaszalagra, majd a tömörítőhenger a laza termesztőközeg-réteget tömöríti. A fóliaszalag a munkaasztal gumihevederére terített és azzal együtt halad előre. Ezalatt a munkaasztal két oldalán álló két-két dolgozó a csemetéket a termesztőközeg-rétegre helyezi úgy, hogy azok teljes gyökérzete a termesztőközeg-réteg fölött legyen. A csemetéket egymástól egyenlő távolságra kell elhelyezni, a gumihevederen lévő osztásnak megfelelően. A munkaasztal

mellett álló dolgozók a csemeték adagolásán kívül elvégzik a fóliaszalag szakaszolását is. A csemetékkel berakott, termesztőközeg-paplan borítású fóliaszalag tekercselése kézzel történik, a munkaasztal végén. A kész tekercsek ezután egy asztalra kerülnek, ahol két dolgozó azokat két helyen átköti, középen kettévágja és álló helyzetben szállításra készen tárolja. Amikor megfelelő számú kész tekercs összegyűlt, elszállítják azokat a nevelési helyre. A gép folyamatos működése esetén a kiszolgálást nyolc dolgozó képes elvégezni, abban az esetben, ha a szükséges termesztőközeg és az iskolázandó csemeték beszállítása, illetve a csemeték esetleg szükséges válogatása előre megtörtént, valamint ha a kész kötegek tárolása a gép közelében történik (azok elszállítását nem a gépet közvetlenül kiszolgálók végzik). A Kanizsa-típusú géphez hasonló kialakítású, de tekercselő szerkezettel ellátott berendezés a finn Nisula-típusú gép (3.2.8. ábra).

3.2.8. ábra Nisula-típusú tekercses burkolat készítő gép

Irodalom Bondor A. ###1972): Erdészeti szaporítóanyag előállítása. MÉM, Budapest. 60 p.Bondor A.

Gál J. ###1976): Erdészeti szaporítóanyag-termelés. Mezőgazdasági Kiadó,

Budapest. 262 p.Bondor A. ###1980): Erdőtelepítés, erdőfelújítás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 192 p.Cerny, Z. szerk.: ###1983): Mechanizace pestebních prací. Vysoká Zemedelská v Brne. 234 p.Czupy I.

Horváth B. ###1996): Üzemeltetési dokumentáció a

JAVO-MINI típusú konténerezőgéphez. Kézirat, Sopron. 59 p.Czupy I.

Horváth B. ###

1996): Üzemeltetési dokumentáció a JAVO-STANDARD típusú konténerezőgéphez. Kézirat, Sopron. 89 p.Czupy I.

Horváth B. ###1997): ETL-3 erdészeti talajlazító. Gépesítési

információ, 6. Soproni Egyetem, Sopron. 16 p.Danszky I. szerk. ###1972): Erdőművelés I. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 924 p.Gál J.

Káldy J. ###1977): Erdősítés. Akadémiai

Kiadó, Budapest. 640 p.Horváth B. ###1978):

A KANIZSA tekercsbe iskolázó gép

vizsgálata. ERTI-EFE gépesítési információ, Budapest. 18 p.Horváth B. ###1978):

A

2005PAPERPOT2005 papírcellákba vető gépsor vizsgálata. ERTI-EFE gépesítési információ, Budapest. 15 p.Horváth B. ###1978):

Mászósebességet igénylő csemetekerti munkák

erőgépei. Az Erdő, XXVII. 11: 517-520.Horváth B. (1979): A RATH csemetekerti gépsor vizsgálata. ERTI-EFE gépesítési információ. Budapest. 27 p.Horváth B. (1980): A RATHféle csemetekerti gépek és jellemzésük. Erdészeti és Faipari Tudományos Közlemények. 2:125-132.Horváth B. (1980): A RATH-féle csemetekerti gépek üzemeltetése. ERTI-EFE gépesítési információ. Budapest. 26 p.Horváth B. (1980): A RATH-féle csemetekerti gépsor újabb gépeinek vizsgálata. ERTI-EFE gépesítési információ, Budapest. 18 p.Horváth B. (1981): Erdészeti gépek üzemeltetése I. Egyetemi jegyzet, EFE Erdőmérnöki Kar (erdészeti technológus szakmérnöki tagozat). Sopron. 203 p.Horváth B. (1983): Az erdészeti szaporítóanyag-termesztés gépesítésének fejlesztése.