ประสิทธิภาพและการควบคุม: การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในการทำความร้อนบริเวณราก

ค่าไฟมาแล้วตัวเลขไม่โกหก ในเรือนกระจกขนาด 5,000-ตาราง-ฟุตที่ใช้การทำความร้อนด้วยรากด้วยไฟฟ้า- ค่าใช้จ่ายรายเดือนอาจเปลี่ยนแปลงจาก 800 ดอลลาร์เป็น 2,400 ดอลลาร์ ขึ้นอยู่กับว่าระบบได้รับการออกแบบมาดีเพียงใด สิ่งที่น่าขันคือตัวทำความร้อนแบบตลับนั้นเป็นเทคโนโลยีการทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลกอยู่แล้ว: ไฟฟ้า 100 % ที่เข้าสู่เครื่องจะกลายเป็นความร้อน ณ จุดที่ต้องการ ไม่มีก๊าซไอเสีย, ไม่มีการสูญเสียแจ็คเก็ตหม้อไอน้ำ, ไม่มีการกระจายตัวที่ไร้ประสิทธิภาพ แต่ผู้ปลูกจำนวนมากยังคงเห็นว่า 30–45 % ของความร้อนที่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์แบบนั้นหายไปในอากาศบางๆ หรือแย่กว่านั้นคือลงไปในดินใต้ผิวดินที่เย็นสบายใต้ม้านั่งของพวกเขา

ประสิทธิภาพของระบบที่แท้จริงไม่ได้วัดที่ขั้วต่อเครื่องทำความร้อน มีหน่วยวัดเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อองศา-วันที่ราก- ความอบอุ่นของโซนที่ส่งไปยังพืชผล และจำนวนนั้นถูกกำหนดเกือบทั้งหมดโดยความชาญฉลาดในการจับ กำหนดทิศทาง และมอดูเลตความร้อน ความแตกต่างระหว่างการตั้งค่าแบบธรรมดากับแบบระดับโลก-นั้นแทบจะไม่มีวัตต์มากไปกว่านี้เลย มีความแม่นยำในสามด้าน: การถ่ายเทความร้อน ฉนวน และกลยุทธ์การควบคุม

เริ่มต้นด้วยอินเทอร์เฟซที่เกือบทุกคนมองข้าม: ความพอดีระหว่างเครื่องทำความร้อนแบบตลับและรู ช่องว่างอากาศ 0.1 มม. อาจดูเหมือนไม่มีนัยสำคัญ แต่จะบังคับให้เครื่องทำความร้อนทำงานร้อนกว่าที่จำเป็น 80–150 องศาเพื่อดันความร้อนเดียวกันลงสู่ดิน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนั้นแปลโดยตรงเป็นการสูญเสียการแผ่รังสีของเปลือกที่สูงขึ้น สายตะกั่วที่ร้อนขึ้น และการหมุนเวียน-วิกฤตที่สุด-บ่อยขึ้นในขณะที่ตัวควบคุมต่อสู้เพื่อรักษาค่าที่ตั้งไว้ รูเจาะ H7 ที่แม่นยำ สารประกอบการถ่ายเทความร้อน- และรูที่มีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อยซึ่งมีการรบกวนแสงได้พอดีที่อุณหภูมิการทำงาน สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบได้ 22–28 % ขณะนี้กำลังไฟ 1,200 วัตต์เท่ากัน ทำงานที่ 1,550 วัตต์ในการติดตั้งที่ไม่เป็นระเบียบ

ต่อไป ให้ควบคุมความร้อนที่คุณทำงานหนักเพื่อสร้าง ตัวกลางดินและไม่มีดินเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยมในทิศทางเดียว-ลงด้านล่าง หากไม่มีสิ่งกีดขวาง พลังงาน 35–50 % สามารถย้ายไปยังพื้นดินดั้งเดิมหรือออกไปด้านข้างของเตียงได้ การแก้ไขนั้นเรียบง่ายแต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้: ชั้นต่อเนื่องของโพลีสไตรีนอัดรีด (XPS) หรือโพลีไอโซไซยานูเรต (โพลีไอโซ) ขนาด 2- นิ้ว (50 มม.) ต่อเนื่องกันใต้บริเวณที่ให้ความร้อนทั้งหมด บวกกับฉนวนเส้นรอบวงแนวตั้งที่เพิ่มขึ้นด้านข้าง 12–18 นิ้ว (300–450 มม.) การทดลองแบบเคียงข้างกัน-โดย{-ดำเนินการที่บริษัทเผยแพร่เชิงพาณิชย์ในบริติชโคลัมเบีย การเพิ่มฉนวนที่เหมาะสมใต้-ฉนวนแบบตั้งโต๊ะช่วยลดการใช้พลังงานในแต่ละวันได้ถึง 41 % ในขณะที่ยังคงรักษาอุณหภูมิโซนรากให้เท่าเดิม เครื่องทำความร้อนทำงานน้อยลง 38 % ชั่วโมงต่อวัน ผลตอบแทนจากการลงทุนฉนวนอยู่ต่ำกว่าเก้าเดือน

กลยุทธ์การควบคุมคือจุดที่เวทมนตร์ที่แท้จริงเกิดขึ้น เทอร์โมสตัทเปิด/ปิดโรงเรียนแบบเก่า-ที่มีคอนแทคเตอร์แบบกลไกยังคงพบเห็นได้ทั่วไปอย่างน่าประหลาดใจ และมีราคาแพงอย่างเงียบๆ โดยจะกระแทกเครื่องทำความร้อนไปที่พลังงาน 100 % จนกว่าเซ็นเซอร์จะเกินอุณหภูมิ 3-5 องศา F จากนั้นจึงตัดเซ็นเซอร์ทั้งหมด ผลลัพธ์ที่ได้คือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในวงกว้าง การขยายตัว/การหดตัวเนื่องจากความร้อนอย่างต่อเนื่องของส่วนประกอบคาร์ทริดจ์ และความต้องการไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถกระตุ้นประจุความต้องการจากสาธารณูปโภคได้ ระบบสมัยใหม่ใช้ตัวควบคุม PID ขับเคลื่อนรีเลย์โซลิดสเตต (SSR) -ข้ามโซลิดสเตต (SSR) กำลังถูกมอดูเลตโดยเพิ่มขึ้นทีละ 1 % ซึ่งมักจะเป็น 50–200 ครั้งต่อนาที เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์จะไม่เห็นแรงดันไฟฟ้าเต็ม เว้นแต่ว่าระบบจะทำงานช้าเกินไป อุณหภูมิของฝักจะอยู่ใกล้กับอุณหภูมิดินเป้าหมายมากขึ้น 60–80 องศา ช่วยยืดอายุเครื่องทำความร้อนขึ้น 3 เท่า และทำให้กราฟการใช้พลังงานราบเรียบลง ผู้ปลูกที่ทำการเปลี่ยนเป็นประจำรายงานการใช้ kWh ลดลง 18–27 % ด้วยระบบรากที่แข็งแรงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

การวางตำแหน่งเซนเซอร์ถือเป็นการก่อวินาศกรรมแบบเงียบๆ ของระบบที่ "มีประสิทธิภาพ" มากมาย การวางหัววัดควบคุมภายในระยะ 2 นิ้ว (50 มม.) จากตัวทำความร้อนแบบตลับรับประกันการหมุนเวียนระยะสั้นและโซนด้านนอกที่เย็น ควรฝังเซ็นเซอร์ให้ลึก 3–4 นิ้ว (75–100 มม.) ตรงกลางเตียง ห่างจากเครื่องทำความร้อนใดๆ อย่างน้อย 8 นิ้ว (200 มม.) และล้อมรอบด้วยสื่อเดียวกับที่พืชกำลังปลูก เพื่อความแม่นยำสูงสุด-โรงเรือนวิจัย ห้องเพาะกัญชา หรือการเผยแพร่แบบพิเศษ- สถานประกอบการบางแห่งในปัจจุบันใช้เครื่องทำความร้อนแบบหลอดที่มีเทอร์โมคัปเปิลภายใน จุดเชื่อมต่อการตรวจจับฝังอยู่ใน MgO แต่แยกได้ทางไฟฟ้าจากปลอก ทำให้ได้อุณหภูมิเฉลี่ยที่แท้จริงของตัวทำความร้อน-ส่วนต่อประสานดินโดยไม่เกิดความล่าช้าของโพรบที่แยกจากกัน

สุดท้ายคิดในโซน เรือนกระจกหลังเดียวขนาด 40 × 100 ฟุต (12 × 30 ม.) ไม่ควรเป็นเขตทำความร้อนเพียงแห่งเดียว แบ่งออกเป็น 4-8 วงจรอิสระตามสภาพอากาศขนาดเล็ก: ฝั่งใต้กับฝั่งเหนือ ความสูงของม้านั่ง ประเภทครอบตัด การไหลของอากาศจากช่องระบายอากาศ แต่ละโซนจะได้รับลูป PID ของตัวเอง ชุดเครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ของตัวเอง และมิเตอร์วัดพลังงานของตัวเอง การออมเป็นเรื่องที่น่าทึ่ง ในการดำเนินงานขนาดใหญ่ในประเทศเนเธอร์แลนด์ การแบ่งเขตลดการใช้พลังงานทั้งหมดลง 31 % เนื่องจากม้านั่งทางทิศใต้ที่มีแสงแดดส่องถึงต้องการความร้อนเพียง 40 % ของเวลาที่ม้านั่งทางเหนือต้องการ ผู้ควบคุมเรียนรู้รูปแบบและหยุดต่อสู้กับดวงอาทิตย์

เมื่อองค์ประกอบเหล่านี้รวมเข้าด้วยกัน-ความพอดีที่แม่นยำ ฉนวนเชิงกลยุทธ์ การปรับ PID/SSR การวางตำแหน่งเซ็นเซอร์อย่างรอบคอบ และการแบ่งเขตอัจฉริยะ- ผลลัพธ์ที่ได้ก็แทบจะรู้สึกไม่ยุติธรรมเลย ต้นทุนพลังงานลดลง 35–50 % ความถี่ในการเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนลดลงจากทุกๆ 18 เดือนเป็นทุกๆ 8-12 ปี อุณหภูมิโซนราก-จะอยู่ภายใน ±0.4 องศา F (±0.2 องศา ) แทนที่จะเป็น ±4 องศา F (±2 องศา ) พืชตอบสนองด้วยการหยั่งรากเร็วขึ้น การดูดซึมสารอาหารมากขึ้น และเวลาเสร็จเร็วขึ้นซึ่งมากกว่าการจ่ายเงินสำหรับการควบคุมที่อัปเกรดแล้ว

ประสิทธิภาพในการทำความร้อนที่ราก-ไม่ได้เกี่ยวกับการใช้ไฟฟ้าน้อยลงในแง่หยาบอีกต่อไป เป็นเรื่องเกี่ยวกับการทำให้ทุกวัตต์นับ-ตรงจุดที่ต้องการ ตราบเท่าที่จำเป็น เทคโนโลยีนี้มีมานานหลายปีแล้ว คำถามเดียวคือระบบได้รับการออกแบบโดยผู้ที่เข้าใจความแตกต่างระหว่างเครื่องทำความร้อนและระบบระบายความร้อนที่สมบูรณ์หรือไม่