Generella regleringar

Reglering av ventilationsluckor har gjorts för att uppnå den önskade temperaturen och fuktigheten i växthuset. Ventilationen öppnas och stängas beroende på massflödet och/eller temperatur. Storheten på temperaturdifferensen och/eller koncentrationsdifferensen mellan luften inne i växthuset och den önskade i luften bestämmer regleringen av ventilation.

Ventilationen kommer att regleras efter en största area som kan öppnas. Den största arenan bestäms utifrån växthustyp samt storlek på växthuset. Ventilationen kommer öppnas och stängas då temperaturen och/eller fukthalten i växthuset skiljer från det önskade.

Om fukthalten blir för hög trots ventilation finns avfuktare att tillgå. Det gäller dock inte för dagens bågformade växthus. Den valda avfuktaren kan max avfukta 0,3g/s. Antalet avfuktare beror av antalet blockväxthus, se figur 25. För att se storlek på blockväxthus gå till figur 27.

Avfuktaren kommer gå in om ventilationen inte klarar hålla fukthalten nere. Avfuktaren används då fukthalten överskrider 5 % från det önskade värdet.

Figur 25. Antal avfuktare som finns att tillgå beroende av antalet blockväxthus.

Temperaturen kan även regleras genom termisk energitillförs. Värme tillförs till luften om temperaturen avviker mer än -2°C från det önskade. Kylning av luften kommer att ske om temperaturen avviker mer än 3°C från det önskade. Med undantag mellan vecka 39-49 då kan temperaturen gå upp till 10°C innan kyla tillförs och ner till 3°C innan värme tillförs.

0 2 4 6 8 10 12 14

0 5 10 15 20 25 30 35

Antal avfuktar (st)

Antal blockväxthus (st)

36 2.3 Värderingsmodell

2.3.1 Beräkning av energi

För beräkning av tillförd kyla, 𝑄̇_{𝑘𝑦𝑙𝑎} integrerades all kyla som användes över den valda perioden och dividerades med golvets area för att få enheten kWh/m². Kylbehovet beräknas genom (10).

Vid beräkning av tillförd värme, 𝑄̇_{𝑣ä𝑟𝑚𝑒} integrerades den sammanlaga värmen under perioden och dividerades med golvets area. Värmebehovet beräknas enligt (9).

Den totala elanvändningen beräknades på samma sätt som för värmen och kylan. Det som förbrukade el var belysningen, den mekaniska ventilationen samt avfuktaren. Den totala elanvändningen som tillfört systemet beräknas enligt (65)

𝑄̇_𝑒𝑙= ^{∫(𝑄̇𝑣𝑒𝑛𝑡,𝑚𝑒𝑘+𝑄̇𝑎𝑣𝑓𝑢𝑘+𝑄̇𝑏𝑒𝑙𝑦𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔)}

𝐴_{𝑔𝑜𝑙𝑣,𝑡𝑜𝑡} (65)

2.3.2 Primärenergi

För växthusen har primärenergin beräknats. Elen för primärenergin antas komma från svensk elmix. Värmen kommer från en pelletspanna och kyla som nyttjas i växthusen är frikyla och kommer från närliggande sjö. Vid beräkning av primärenergi har värdena från tabell 6 används.

För att ta fram en primärenergifaktor för kylan beräknades elenergin från en pump. Enligt (66)- (69)

I (66) beräknas hur stort volymflöde som behövs för att få 1 kWh kyla. Bernoullis ekvation för tryck används. Pumpeffekten beräknas sedan genom (68). Temperaturdifferensen antas vara 5

℃. Pumpens verkningsgrad, 𝜂 antas vara 75 %. Höjden, ℎ som pumpen skall klara av är 10 m.

Tyngdaccelerationen, g är 9,82 m/s².

𝑄̇ = 𝑉̇𝜌_𝐻20𝐶_𝑝,𝐻20∆𝑇 (66)

𝑃 = 𝜌𝑔ℎ +^𝜌𝑉̇2

2 (67)

𝑄̇𝑝𝑢𝑚𝑝𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡=^𝑉̇𝑃_𝜂 (68)

Utifrån beräkningarna i (66)- (68) fås att det krävs ca 6,4 Wh för att tillföra 1000 Wh kyla. Då pumpen drar el hämtas PEF för el ur tabell 6. PEF för kyla blir då enligt (69).

𝑃𝐸𝐹_{𝑘𝑦𝑙𝑎} = ^6,4

10001,74 = 0,013 (69)

37

Tabell 6. PEF för respektive källa.

Källa Användning PEF

Pellets Värme 1,01*

Värmeväxling vatten Kyla 0,013

Svensk elmix El 2,1*

* Miljöfaktaboken 2011

För att beräkna den totala primärenergin, primärenergi för kyla samt primärenergin för värmen och elen används (70)-(73). PEF hämtas från tabell 6. Primärenergin divideras med den totala golvarean för att få enheten i kWh/m².

𝑄̇𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟,𝑘𝑦𝑙𝑎 = 𝑃𝐸𝐹_{𝑘𝑦𝑙𝑎}𝑄̇_{𝑘𝑦𝑙𝑎} (70)

𝑄̇𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟,𝑣ä𝑟𝑚𝑒 = 𝑃𝐸𝐹_{𝑣ä𝑟𝑚𝑒}𝑄̇_{𝑣ä𝑟𝑚𝑒} (71)

𝑄̇_{𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟,𝑒𝑙}= 𝑃𝐸𝐹_𝑒𝑙(𝑄̇𝑚𝑒𝑘,𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛+ 𝑄̇_{𝑎𝑣𝑓𝑢𝑘𝑡𝑛𝑖𝑛𝑔}+ 𝑄̇_{𝑏𝑒𝑙𝑦𝑠𝑛𝑖𝑛𝑔}) (72) 𝑄̇𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟,𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄̇𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟,𝑘𝑦𝑙𝑎+ 𝑄̇𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟,𝑣ä𝑟𝑚𝑒+ 𝑄̇_{𝑝𝑟𝑖𝑚ä𝑟,𝑒𝑙} (73)

2.3.3 Kostnad

Kostnaden för att pumpa vatten till kyla är uppskattat till 1 kr/m³. Den totala kostnaden för värme, kylas och el beräknas i (75). För att beräkna volymflödet för kylan används (74), ∆𝑇 har satts till 5 ℃. Kostnaden divideras sedan med den totala golvytan för att få enhet kr/m². I tabell 7 visas kostnaden för värme, kyla samt el.

𝑉̇_{𝑘𝑦𝑙𝑎} = ^{𝑄̇𝑘𝑦𝑙𝑎}

𝜌𝐻20𝐶𝑝,𝐻20∆𝑇 (74)

𝐾𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑_𝑡𝑜𝑡 = 𝑉̇_{𝑘𝑦𝑙𝑎}𝑘𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑_{𝑘𝑦𝑙𝑎}+ 𝑄̇_{𝑣ä𝑟𝑚𝑒}𝑘𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑_{𝑣ä𝑟𝑚𝑒}+ 𝑄̇_𝑒𝑙𝑘𝑜𝑠𝑡𝑛𝑎𝑑_𝑒𝑙 (75)

Tabell 7. Kostnad för värme, kyla och el.

Energikälla Enhet Kostnad

Svensk elmix kr/kWh 1,45*

Pellets kr/kWh 0,644**

Kylning (vatten från sjö) kr/m³ 100

*Konsumenternas energimarknadsbyrå (2018).

** Pelletsförbundet 2017.

38 2.3.4 Koldioxidekvivalenter

Utsläppet av koldioxidekvivalenter (CO2-ekv) beräknas för värmen, kylan samt elen genom (76). Från kapitel 2.3.2 primärenergi (66)-(68) fick att det krävdes en pumpeffekt på 6,4 Wh för att leverera 1 kWh kyla. Då pumpen antas använda svensk elmix blir utsläppet av CO2-ekv för kyla enligt (77). Utsläppet från svenska elmixen hämtas i tabell 8. För att få enhet CO2 -ekv/m² divideras det totala utsläppet med golvarean.

𝑈𝑡𝑠𝑙ä𝑝𝑝_𝑡𝑜𝑡 = 𝑄̇_{𝑘𝑦𝑙𝑎}𝑈𝑡𝑠𝑙ä𝑝𝑝_{𝑘𝑦𝑙𝑎}+ 𝑄̇_{𝑣ä𝑟𝑚𝑒}𝑈𝑡𝑠𝑙ä𝑝𝑝_{𝑣ä𝑟𝑚𝑒}+ 𝑄̇_𝑒𝑙𝑈𝑡𝑠𝑙ä𝑝𝑝_𝑒𝑙 (76) 𝑈𝑡𝑠𝑙ä𝑝𝑝_{𝑘𝑦𝑙𝑎} = ^6,4

100036,4 (77)

Tabell 8. Utsläpp av CO2-ekv för el, värme, kyla.

Energikälla g CO2-ekv/kWh

Svensk elmix 36,4*

Pellets 19,8*

Kylning (vatten från sjö) 0,23

*Gode et. al 2011.

2.4 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

3 Resultat

3.1 Dagens växthus

Temperaturen inne i växthuset är enligt figur 28 och 29. I dagens växthus är fukthalten i växthusen temperaturstyrd och har svårt att nå önskad nivå enligt figur 14. Fukthalten är oftast för låg inne i växthuset förutom på hösten då fukthalten istället blir för hög, se figur 30 och 31.

Figur 28. Temperatur för fall TallMikro odling hela året.

Figur 29. Temperatur för fall MikroMikro, odling hela året.

48

Figur 30. Den relativa fuktigheten för luften inne i det bågformade växthuset, fall TallMikro.

Figur 31. Luftens relativa fuktighet för fall MikroMikro inne i det bågformade växthuset.

Utsläpp, ekonomi och energianvändning för dagens bågformade växthus visas i tabell 14 och figur 32. Fall TallMikro hade en lägre kostnad, koldioxidutsläpp och en lägre total primärenergianvändning jämfört med fall MikroMikro. Elanvändningen och behovet av belysning är den samma.

49

Tabell 14. Kostnad och utsläpp för dagens bågformade växthus.

Faktor Enhet Fall TallMikro Fall MikroMikro

Kostnad kr/KWh 79 99

Utsläpp g CO2-ekv/m² 2260 2880

Figur 32. Energianvändning samt primäreneregianvändning för dagens bågformade växthus.

3.2 Blockväxthuset samt reglering av ventilation

Temperaturprofilerna för blockväxthuset av glas följer samma utseende som figur 28 och 29. I figur 34 och 35 går det att se att den relativa fuktigheten skiljer jämfört med det bågformade växthuset (figur 30 och 31). I figur 34 och 35 är ventilationen styrd efter den relativa fuktigheten. Två avfuktare finn också att tillgå.

En studie gjordes där både temperaturen samt fuktigheten kunde styra ventilationen men på grund av att temperaturdifferensen oftast är högre än differentes för den relativa fuktigheten, (med undantag på hösten) resulterar det i att temperaturen oftast styr klimatet i växthuset. Detta gör att risken ökar att det blir för tort inne i växthuset speciellt under groningsperioden, se figur 30 och 31. Den totala primärenergianvändningen blir lägre av att reglera ventilationen efter den relativa fukthalten istället för temperaturen, se tabell 15 och 16 samt figur 33 och 36.

Tabell 15. Kostnad samt koldioxidutsläpp då ventilationen styrs utifrån temperaturen för blockväxthuset.

Faktor Enhet Fall TallMikro Fall MikroMikro

Kostnad kr/KWh 76 98

Fall TallMikro 78 272 20 124 79 4 41 16

Fall MikroMikro 109 261 20 155 110 4 41 16

0

50

Figur 33. Energi samt primärenergi då blockväxthuset styrs utifrån temperaturen.

Figur 34. Den relativa fuktighet för fall TallMikro i blockväxthuset av glas där ventilationen är styrd efter fuktigheten.

Energi

värme Energi

kyla Energi el Total primärene

rgi

Primärene

rgi värme Primärene

rgi kyla Primärene rgi el

Fall TallMikro 87 192 14 119 88 2 29

Fall MikroMikro 121 190 14 153 122 2 29

0 50 100 150 200 250

kWh/m2

51

Figur 35. Den relativa fuktighet för fall MikroMikro i blockväxthuset av glas där ventilationen är styrd efter fuktigheten.

Referensvärden för blockväxthuset av glas visas i tabell 16 och figur 36. Elförbrukningen i detta fall har minskat med cirka 30 % jämfört med det bågformade växthuset, se tabell 14 och figur 32.

Tabell 16. Kostnad och utsläpp då blockväxthusets ventilation är styrd efter den relativa fuktigheten.

Faktor Enhet Fall TallMikro Fall MikroMikro

Kostnad kr/KWh 75 95

Utsläpp g CO2-ekv/m² 2180 2800

Figur 36. Energianvändning samt primärenergianvändning för blockväxthuset då ventilationen är styrd efter den relativ fuktigheten.

Fall TallMikro 85 189 14 117 86 2 29 10

Fall MikroMikro 117 179 14 149 118 2 29 10

0

52 3.3 Påverkande faktorer

Då olika parametrar undersökts på blockväxthuset av glas har det visats sig att vissa parametrar har större eller mindre påverkan. I följande resultat tas de parametrar upp som hade störst påverkan på resultatet. Några faktorer som undersöktes men inte påverkar resultatet nämns även. Värdena från blockväxthuset av glas i tabell 16 och figur 36 används som referensvärden.

3.3.1 Golvytans påverkan

Golvytan hade en påverkan för små areor. När arean blev större än ca 1500 m² planade förändringarna ut vilket visas i figur 37-39. Fall TallMikro och fall MikroMikro följer samma trend. Elkonsumtionen för växthuset är oberoende av arean. Behovet av värme minskar med ökad golvyta medan kylbehovet ökar med större golvyta.

Figur 37. Energianvändningen och primärenergianvändningen beroende på golvytan för fall MikroMikro.

Enligt figur 38 och 39 minskar den totala driftkostnaden samt utsläppet av koldioxidekvivalenter med en ökad golvarea.

Energi

värme Energi kyla Energi el Total primärener

53

Figur 38. Driftkostnaden för fall TallMikro och fall MikroMikro beroende på golvytan.

Figur 39. Utsläppet av CO2-ekv/m² beroende på golvytan.

3.3.2 Höjd

En lägre takhöjd resulterar i en mindre energianvändning och primärenergianvändning, se figur 40. Elanvändningen påverkas inte av att takhöjden ändras. Kylbehovet minskar med ökad takhöjd. Primärenergin för kylan är nästintill 0. Samma trend gäller för fall TallMikro och fall MikroMikro.

1 block 5 block 10 block 15 block 20 block 25 block 30 block

Fall TallMikro 113 74 70 67 66 64 63

Fall MikroMikro 145 95 87 83 81 79 78

0

1 block 5 block 10 block 15 block 20 block 25 block 30 block

Fall TallMikro 3390 2180 2080 2000 1912 1910 1895

Fall MikroMikro 3460 2800 2606 2490 2420 2350 2320

0

54

Figur 40. Energianvändningen samt primärenergianvändningen för växthuset beroende på höjden, fall MikroMikro.

Driftkostnaden samt utsläppet av växthusgaser reduceras med minskad takhöjd, se figur 41 och 42.

Figur 41. Driftkostnad för fall TallMikro och fall MikroMikro beroende av takhöjden.

Eneregi

värme Energi kyla Energi el Total primärenerg

Fall TallMikro 66 70 74 81 86 92

Fall MikroMikro 84 89 94 102 109 117

0

55

Figur 42. Utsläppet av CO2-ekv/m² beroende av takhöjden.

3.3.3 Fasadmaterial

Val av material hade en påverkan på energianvändningen, se tabell 17 och figur 43. Att byta material från 4 mm glas till 16 mm polykarbonat minskade driftkostnaden med 20 %. Figur 43 påvisar att primärenergianvändningen ökar genom att isolera hela växthuset på grund av den höga elanvändningen. Behovet av belysning ökar med 97 % jämfört med referensväxthuset (4 mm glas) då hela växthuset isoleras, se figur 43. Resultatet i fall TallMikro och MikroMikro påvisar samma trend. Den isolerade fasaden bestod av 28 mm träpanel, 195 mm mineralull och 70 mm betong.

Tabell 17. Energi, kostnad och utsläpp av koldioxidekvivalenter beroende på fasadmaterialet, fall TallMikro.

Material Glas

Fall TallMikro 1960 2060 2179 2430 2600 2770

Fall MikroMikro 2500 2670 2800 3080 3300 3510

0

56

Figur 43. Fasadmaterialets påverkan på energianvändning samt primärenergianvändningen för fall TallMikro.

3.3.4 Behovet av ljus till plantorna

När behovet av strålning ökades från 7 mol/dag under groning och växtfas till 20 mol/dag samt att behovet under korttidsbehandlingen gick från 3 mol/dag till 10 mol/dag ökade primärenergianvändningen med 75-80 %. Behovet av el blev ungefär 19 gånger större, se figur 44. Figur 44 och tabell 18 påvisar att en ökad belysning har en stor inverkan på primärenergin för växthuset, driftkostnaden samt utsläppet av CO2-ekv.

Tabell 18. Kostnad samt utsläpp av CO2-ekvtill följd av ökad belysning till 20 mol/dag för groning och tillväxt samt 10 mol/dag under korttidsbehandlingen.

Enhet Fall TallMikro Fall MikroMikro

Kostnad kr/m² 335 356

Polykarbonat 10 57 201 19 14 101 58 3 40

Polykarbonat 16 mm 52 204 18 14 94 53 3 38

Akryl 32 mm 39 211 18 14 80 39 3 38

Träpanel 50mm 42 6 336 332 748 42 0 706

Isolerad fasad 41 8 336 332 747 41 0 706

0

57

Figur 44. Primärenergianvändning samt energianvändning till följd av ökat behov av ljus till plantorna.

3.3.5 Installation vävar

Att enbart ha väv på växthusets norra sida gav det en relativ liten skillnad från att ha skuggväv och isoleringsväv i hela växthuset på både väggar och tak, se tabell 19 och figur 45. Både fall TallMikro och fall MikroMikro påvisade samma trend då skuggvävar samt isoleringsvävar installerades. Primärenergi minskar med 23 % vid användning av vävar för golv och tak jämfört med enbart väv för den norra väggen. Från tabell 19 tydliggörs även att utsläppet av CO2-ekv samt driftkostnaden minskar vid installation av vävar.

Tabell 19. Påverkan av väv i växthuset för fall TallMikro.

Enhet Väv på norra

väggen

Väv för alla väggar inklusive tak

Kostnad kr/m² 73 57

Utsläpp g CO2-ekv/m² 2180 1670

Energi el Energi belysningen Total primärenergi Primärenergi el

Fall TallMikro 193 190 494 406

Fall MikroMikro 193 190 475 406

0 100 200 300 400 500 600

kWh/m2

58

Figur 45. Påverkan av energi samt primärenergi vid installation av väv på norrvägg samt väv i hela växthuset för fall TallMikro.

3.3.6 Reglering temperaturspann

När temperaturspannet öka till +/- 5 ℃ minskade den totala primärenergianvändningen, kostnaden samt utsläppet av CO2-ekvmed 30 % för både fall TallMikro och fall MikroMikro jämfört med ett temperaturspann på +3/-2 ℃ (referensvärdet). Då temperaturspannet minskade till +/- 1 ℃ ökade behovet av energi vilket gjorde att kostnaden samt utsläppet av växthusgaser ökade, se tabell 20 och figur 46.

Tabell 20. Kostnad samt utsläpp av CO2-ekvvid minskat och ökat temperaturspann.

Enhet Fall

Väv för alla väggar inklusive tak 57 190 88 58 3

0

59

Figur 46. Temperaturspannets påverkan på energianvändningen och primärenergianvändningen.

3.3.7 Konvektiva värmeövergångstalet

Värmeövergångstal hade en påverkan på primärenergianvändningen, driftkostnaden samt utsläppet av CO2-ekv i växthuset, se figur 47 och tabell 22. Påverkan av värmeövergångstalet för de konvektiva förlusterna för fall TallMikro och fall MikroMikro följer samma trend.

Värmeövergångstalen för de tre studerade fallen visas i tabell 21. Ett lägre värmeövergångstal bidrog till en mindre användning av primärenergi samt lägre kostnad och utsläpp.

Elanvändningen är oförändrad.

Tabell 21. Värmeövergångstal för de tre olika undersökta fallen.

Enhet Värmeövergångstal

Tabell 22. Konvektiva förlusters påverkan på kostnaden samt energin för fall TallMikro.

Enhet Värmeövergångstal

60

Figur 47. Värmeövergångstalets påverkan på energianvändningen samt primärenergianvändningen för fall

Figur 47. Värmeövergångstalets påverkan på energianvändningen samt primärenergianvändningen för fall

In document Energieffektivisering av växthus för skogsplantor (Page 49-0)