Alternativa beräkningsfall

Det har gjorts tre utformningar av växthus. Det bågformade växthuset som finns idag. Ett blockväxthus/multispan av glas samt ett tredje växthus, det energieffektiva växthuset som är det växthus som kräver minst energi för de studerade fallen. Det energieffektiva växthuset är även utformat som ett blockväxthus.

2.3.5 Dagens växthus

Dagens växthus som är ett bågväxthus har måtten, 100 meter långt, 9 meter högt vid högst punkt och 25 meter brett. Dagens växthus visas i figur 26. Det består av dubbelplastfolie med luftspalt för taket, östra- och västrasidan. Lägst ner på den östra och västra sidan finns en väv som är 50 cm hög och placerad efter backen. På södra och norra sidan består väggen av 10 mm polykarbonat. Den norra sidan är alltid täckt med svart väv.

39

Figur 26. Dagen bågformade växthus.

I dagens växthus regleras ventilationen efter temperaturdifferensen mellan den önskade temperaturen och temperaturen inne i växthuset. Volymflödet för ventilation beskriv enligt (78). Den maximala arean i växthuset för ventilation sattes till 245 m². I detta växthus finns ingen avfuktare att tillgå. U-värden för materialen, tjocklek, densitet, specifik värmekapacitet samt ljusgenomsläpp hittas i tabell 9. Transmissionen av synligt ljus som når plantorna beräknas till 70 % av vad som träffar en plan yta. Massan för torven är olika beroende på om tall eller mikroplantor odlas, se kap 2.2.5. Väven antas vara 1 mm tjock. Väven plus det yttre fasadmaterialet beräknas i tabell 9 som isolerad vägg, väven antas ha ett värmemotstånd på 0,3 m²K/W.

𝑉̇_{𝑣𝑒𝑛𝑡} = (𝑇_{𝑖𝑛𝑛𝑒}− 𝑇_{ö𝑛𝑠𝑘𝑎𝑑})𝑅𝑘𝑜𝑠𝑛𝑡,𝑣𝑒𝑛𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝 (78) För att beräkna massan för materialen används (79) där 𝑑 är materialets tjocklek.

𝑚 = 𝐴𝑑𝜌 (79)

40

Tabell 9. Mått för det nuvarande växthuset på Vibytorpsplantskola.

Värden bågformade växthus

Beteckning Värde Enhet

Densitet luft 𝜌_{𝑙𝑢𝑓𝑡} 1,2 kg/m³

Värmemotstånd tak, östra och västra väggen

𝑈_{𝑣ä𝑔𝑔} 4,5 W/m²C°

Emittans, insida isolerad tak och vägg*

𝜀_{1,𝑖𝑠𝑜𝑡𝑎𝑘}/𝜀_{1,𝑖𝑠𝑜𝑣ä𝑔𝑔} 0,78 W/m² Emittans, utsida isolerad

tak och vägg**

Förångningsentalpi, vatten ℎ_𝑓𝑔 2454 KJ/kg

Torvens specifika värmekapacitet (del 1)***

𝐶_{𝑝,𝑑𝑒𝑙1} 400 J/KgK

41

Torvens densitet (del 1) 𝜌_{𝑑𝑒𝑙1} 140 kg/m³

Markens specifika värmekapacitet (del 3)***

𝐶_{𝑝,𝑑𝑒𝑙3} 1000 J/KgK

Markens densitet (del 3)****

Konduktivitet golv (luft) 𝑘_{𝑔𝑜𝑙𝑣} 0,02514 W/mK Absorption av strålning till

¤¤¤ Beiron (u.å). Effekt och energibehov för byggnad: kompendium.

2.3.6 Blockväxthus/ Multi-Span

Ett blockväxthus har valts som ingångsdata för att studera påverkande faktorer. Detta för att ett bågväxthus är svårt att öka i golvarea då det skulle bli högt.

Figur 27 visar utformningen samt mått för blockväxthuset. Växthuset har en längd på 99 meter.

Växthuset består av 4 mm glas och längst ner runt fasade är det 30 cm betong. Betongen har en tjocklek på 15 cm. I studien har fem sammansatta blockväxthus undersökts.

42

Figur 27. Ett blockväxthus, mått på bilden visas i mm.

Volymflödet för ventilationen kan regleras på olika sätt antingen på grund av koncentrationsskillnad, 𝑥 eller temperaturskillnad, se (80) och (81).

𝑉̇_{𝑣𝑒𝑛𝑡} = (𝑥_{𝑖𝑛𝑛𝑒}− 𝑥_{ö𝑛𝑠𝑘𝑎𝑑})𝑅𝑘𝑜𝑠𝑛𝑡,𝑣𝑒𝑛𝑡𝑓𝑢𝑘𝑡 (80) 𝑉̇_{𝑣𝑒𝑛𝑡} = (𝑇_{𝑖𝑛𝑛𝑒}− 𝑇_{ö𝑛𝑠𝑘𝑎𝑑})𝑅𝑘𝑜𝑠𝑛𝑡,𝑣𝑒𝑛𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝 (81)

Värden för blockväxthuset visas i tabell 10. Övriga värden är den samma som för det bågformade växthuset i tabell 9. Arean för blockväxthuset gäller enligt figur 27. Växthuset i figuren är placerat i nord, sydlig riktning.

Ventilationen är möjlig att öppna upp 0,35 m längs hela längden. Det är tre sådana öppningar per block. Blockväxthuset är 99 m långt. För att beräkna den maximala öppningen av ventilationen för fem växthus används (82)

𝐴𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = (3 × 0,35 × 99)𝑋_ℎ𝑢𝑠 (82)

Tabell 10. Mått för det nuvarande växthuset på Vibytorpsplantskola.

Värden bågformade växthus

Beteckning Värde Enhet

h, insida för tak och väggar

ℎ_{1,𝑡𝑎𝑘}/ℎ_{1,𝑣ä𝑔𝑔} 10 W/m²C°

h, utsida för tak och väggar

ℎ_{2,𝑡𝑎𝑘}/ℎ_{2,𝑣ä𝑔𝑔} 20 W/m²C°

h, insida för isolerade tak och väggar

ℎ_{1,𝑖𝑠𝑜𝑡𝑎𝑘}/ℎ_{1,𝑖𝑠𝑜𝑣ä𝑔𝑔} 7 W/m²C°

43

2.3.7 För att hitta det energieffektiva växthuset

För att hitta det energieffektiva växthuset studerades påverkande faktorer på blockväxthuset.

Detta gjordes som en typ av känslighetsanalys. Antalet blockväxthus var fem stycken i samtliga fall förutom då golvarean varierades. Majoriteten variabler som inte hade en påverkan på resultatet har valts att inte redovisas i denna rapport. Först varierades en faktor i taget för att studera dess påverkan. Efter att ha analyserat dessa faktorer och fått förståelse för hur de har en inverkan på energieffektiviteten simulerades det energieffektivt växthus. Det togs en faktor i taget då det energieffektiva växthuset konstruerades för att se hur faktorerna påverkade varandra.

2.3.7.1 Golvytans påverkan

För att studera golvytans påverkan varierades antalet blockväxthus. Ett blockväxthus hade måtten enligt figur 27 och längden var alltid 99 m i följande undersökningar. Antalet fläktar varierar i antal beroende av golvarean enligt figur 16. Antalet avfuktare som finns tillgängliga påverkas av antalet hus enligt figur 25. För att beräkna arean av ventilationen används (82).

Volymen för luften inne i växthuset ändrades, även arean för norr och söderväggen. Antalet sammansatta blockväxthus som studerades var 1, 5, 10, 15, 20, 25 och 30 stycken.

44 2.3.7.2 Höjdens påverkan

Höjdens påverkan på växthuset studerades. Vid förändring av takhöjden ändrades enbart arean för väggarna samt luftens volym. Arean för betongen längst ner på växthuset var den samma.

Detta studerades på fem blockväxthus. Övriga mått på växthuset var enligt figur 27. Olika höjder som studerades på blockväxthuset var 0,5 m, 2 m, 4 m, 6 m, 8 m och 10 m.

2.3.7.3 Fasadmaterialets påverkan

Fasadmaterialens påverkan på energieffektiviteten för växthuset studerades. De olika fasadmatrialen som undersöktes visas i tabell 11 och 12. När byte av fasadmaterial görs sker ett byte av både väggfasaden och taket. Det studerades ett fall där hela växthuset var isolerat med 28 mm träpanel, 70 mm lättbetong samt 195 mm mineralull. Den isolerade väggen delades upp i två skikt vid beräkning. Den isolerade väggen valdes att delas så att den inre zonen bestod av lättbetong och den yttre zonen bestod av mineralull och träpanel. Värden för materialen visas i tabell 11. Övergångsmotståndet på väggens insida är 𝑅_{𝑖𝑛𝑛𝑒} = 0,13 𝑚²𝐾/𝑊 och på väggens utsida är motståndet 𝑅_𝑢𝑡𝑒 = 0,04 𝑚²𝐾/𝑊. Värmeövergångstalet för väggen beräknas enligt (83). Den ena zonen av väggen som bestod av både träpanel samt mineralull togs ett medelvärde på den specifika värmekapaciteten samt densiteten i simuleringsmodellen.

Densiteten sattes till 85 kg/m³ och Cp sattes till 130 J/kgK.

𝑈 = ¹

𝑅_{𝑖𝑛𝑛𝑒}+^𝑑1 𝜆1+⋯+^𝑑𝑛

𝜆𝑛+𝑅_𝑢𝑡𝑒 (83)

Tabell 11. Värden för träpanel, mineralull samt lättbetong.

Material Tjocklek [mm] Värmeövergångstal [W/mK]

Tabell 12. U-värde, ljusgenomsläpplighet, livslängd samt pris för fasadmaterial (Möller 2007).

Ytterskal U-värde

45 PE-folie

0,2*2 mm

4,5 74 >5 1200 1200

Väggpanel 50 mm

0,5 0 >10 520* 400*

* Malmö Högskola 2009.

När växthuset är helt isolerat kan inte plantorna nyttja något ljus från solen och tilläggsbelysning används för att täcka plantornas behov.

2.3.7.4 Ljusbehovets påverkan

Ett ändrat behov av ljus studerades genom att sätt olika gränser för DLI (plantans dagliga ljusbehov). I ett fall sattes DLI för plantan till 20 mol/dag under groning och tillväxtfas samt 10 mol/dag under korttidsbehandlingen. Då inte strålningen från solen kunde täcka behovet fick tilläggsbelysning användas.

2.3.7.5 Installation av vävar

I simuleringsmodellen lades vävar till genom att justera U-värdet för väggen och taket

i (83). Väv fanns enbart tillgängligt på de ytor som inte var isolerade. Skuggväven samt väven som användes på natten antog vara den samma. Resistansen för insida väv antog vara 0,2 m²K/W och 0,1 m²K/W för utsidan. Då väv valdes att användas var den fördragen på de valda ytorna alla nätter. I maj, augusti, september och halva oktober ansåg solen vara för skarp för plantornas behov och skuggväv användes då i växthuset.

2.3.7.6 Reglering av temperatur

Det studerades att reglera temperaturspannet för växterna. Det som valt att regleras är när värmen skall sättas på alternativ då kylan ska leverera för att uppnå den önskade temperaturen, 𝑇_{ö𝑛𝑠𝑘𝑎𝑑}. Temperaturspannet testas att regleras från +/-1℃ till +/- 5℃.

2.3.7.7 Påverkan av konvektiv värmeöverföring

Värmeövergångstalet satts till konstanta värden i denna studie. För att studera dess påverkan testades värmeövergångstalet att varieras från högre till lägre konstanter än valt (för valt värmeövergångstal, se tabell 5). Studerade värmeövergångstalen visas i tabell 13. Dessa koefficienter gäller för väggar och tak. Torvytans värmeövergångstal varierades även för att studera känsligheten på antagna värden.

46

Tabell 13. Värmeövergångstal som studerades för väggar och tak.

Konvektionskoefficient Insida vägg/tak

Utsida vägg/tak

Insida isolerad vägg/tak

Utsida isolerad vägg/tak

h [W/m²K] 5 10 3 10

h [W/m²K] 5 10 5 10

h [W/m²K] 15 25 10 25

2.3.7.8 Area på luftläckaget.

Det studerades att reglera storleken för luftläckaget. Detta gjordes genom att ändra arean för läckaget i (6). Arean gick från 0,5 m² upp till 40 m².

2.3.7.9 Rotation av växthus

Rotation av växthuset gjordes genom att ändra orientering för växthusets väggar i strålningsmodellen. Växthuset orienterades 90º vilket påverkar instrålningen för växthuset i de olika riktningarna.

47