Klimaatsturing door het jaar heen

Om dit het hele jaar goed te kunnen doen, vraagt veel kennis van de klimaataspecten van de verschillende seizoenen. Klimaatsturing in de wintermaanden vraagt bijvoorbeeld een hele andere aanpak dan in de zomermaanden. Dit klinkt heel logisch, maar het is van belang om de verschillen tussen de seizoenen goed te kennen en deze kennis in te zetten in de aansturing van het kasklimaat. Dit geldt ook voor de tussenseizoenen het voor- en najaar. Nu we inmiddels voor een heel groot deel belichten met LED belichting, maakt dit punt nog veel belangrijker.

Energiebalans

Het begint allemaal met de energiebalans van de kas. De energiebalans wordt aan de ene kant gevormd door de bronnen die energie aanvoeren zoals de zon, de belichting en de verwarming. Aan de andere kant vinden we het energieverlies dat veroorzaakt kan worden door uitstraling, luchting (convectie en stroming) en verdamping. De energiebalans is de som van de energietoevoer en de energieafvoer. Bij een gelijkblijvende temperatuur in de kas is er een perfecte balans tussen de hoeveelheid energie die de kas inkomt en de energie die de kas verlaat. Bij een onbalans stijgt of daalt de temperatuur totdat een nieuw evenwicht is ontstaan.

Verlies van energie

Het grootste verschil tussen zomer en winter is de mate van uitstraling. Naast de gevels en het kasdek zijn de schermdoeken koud en hebben daardoor een grote invloed op de planttemperatuur. Bij een onvoldoende toevoer van energie (lees: belichting of directe straling van een warmtebron) ligt de planttemperatuur snel onder de ruimtetemperatuur.

Aanvoer van energie 

De bronnen van energie verschillen door de seizoenen heen. In de zomer is de zon de grootste energiebron, in de winter juist de buisverwarming en de belichtingsinstallatie, waarbij de invloed van de zon in de donkerste maanden te verwaarlozen is. Het verschil tussen het winterklimaat en het voorjaars- of zomerklimaat heeft alles te maken met de natuurlijke hoeveelheid energie die in de kas komt. In december en januari ligt de gemiddelde buitenstraling op ±200 J/cm² /dag, in juni op ±2000 J/cm²/dag. Dat is dus 10x zoveel! De (buis) verwarming is verreweg de belangrijkste energiebron in de kas. Echter, de belichting als warmtebron wordt vaak onderschat. Om een beeld te schetsen hoe de verhoudingen liggen: een gemiddelde belichtingsinstallatie van 100 μmol/s/m² geeft een energie-input

van ±50-55 W/m² bij gebruik van SON-T-belichting en 25-30 W/m² bij gebruik van full-LED. Ter vergelijking: een buisverwarming van 40°C met 16 buizen van Ø51 per kap van 12.80 m in een Phalaenopsiskas van 28°C heeft een warmteafgifte van ±28 W/m².

Planttemperatuur

Planttemperatuur versus kastemperatuur 

Als we over het kasklimaat praten dan hebben we het in de meeste gevallen over de kastemperatuur in combinatie met de luchtvochtigheid. Echter wordt steeds meer de meting van de planttemperatuur gebruikt in de klimaatsturing. Terecht: de planttemperatuur bepaalt in hoge mate alle processen in de plant en daarmee ook de groeisnelheid van het gewas. De planttemperatuur is voor het grootste deel afhankelijk van de ruimtetemperatuur, gevolgd door de (netto) instraling. Met de netto instraling wordt bedoeld “de instraling op het gewas minus de uitstraling van het gewas”. De verdamping van het gewas heeft daarnaast ook invloed op de planttemperatuur. Als een blad veel verdampt, is de temperatuur veelal lager dan de omgevingstemperatuur.

Seizoensinvloeden

Vooral in de wintermaanden is er sprake van veel fluctuaties in de planttemperatuur. Dat komt doordat er meer sprake is van uitstraling door de koudere doeken en samen met de aan- of uitschakelende belichting beïnvloedt dit de planttemperatuur in een heel grote mate. Maar ook in het voorjaar kan de plotselinge instraling de planttemperatuur in korte tijd doen stijgen of doen dalen als de straling plotseling verdwijnt.

Belichting 

Zoals gezegd heeft straling in het algemeen en de belichting in het bijzonder, een grote invloed op het klimaat en de planttemperatuur. Er is een groot verschil in straling van de zon, belichting met SON-T en belichting met LED.

In onderstaande tabel is te zien hoe groot deze verschillen zijn. Er is hier uit gegaan van een standaard situatie en een aantal aannames:

· De lichtsom is in alle seizoenen gelijkgesteld op 5,0 mol/m²/dag.
· In de winter komt 90% van het licht van de belichting (4.5 mol/m²/dag),
· In het voor- en najaar komt 20% van het licht van de belichting (1.0 mol/m²/dag).
· In de zomer komt 100% van de licht van de zon.
· Alle energie die van de zon komt direct op de plant terecht, van de SON-T belichting is dit 90% (warmtestraling en licht) en van de LED belichting 80% (warmtestraling en licht).

Tabel: Energie op plantniveau op verschillende momenten in het jaar met SON-T en LED

Het valt op dat de verschillen erg groot zijn: vooral met LED is de energie die op de planten komt van de belichting qua energie laag: minder dan de helft in vergelijking met de zomer, maar ook flink minder in vergelijking met een SON-T installatie. In de onderstaande grafiek zijn de bovengenoemde waarden in grafiekvorm gegoten. De X-as geeft de tijd van het jaar weer: elk punt is een decade, een periode van ±10 dagen van een maand. De waarden zijn cumulatief: bij de lijnen van LED en SON-T is het een optelling van zonlicht en de belichting.

Grafiek: De dagelijkse energie op plantniveau door het jaar heen: op de X-as is elk punt een decade (een 10-daags gemiddelde). De maanden zijn opgesplitst in 3 delen. De lijnen van LED en SON-T zijn de opgetelde waarden van de belichting plus zon (de gele lijn).

Sturing in de praktijk

Als we in de winter met LED belichting werken, dan komen we veel energie tekort in vergelijking met een situatie met gebruik van SON-T of de situatie in de zomer. Deze energie is nodig om de verdamping in stand te houden en de planttemperatuur op peil te houden. Er zijn dus verschillende maatregelen nodig om dit gat op te vullen.

Temperatuur

· Uitstraling beperken door te investeren in een 3e doek en het eerder sluiten van de doeken

· Gebruik van belichting aanpassen: langer belichten om de planttemperatuur beter op peil te houden op specifieke momenten

· Actiever gebruik van verwarmingsnetten

Doeken

Steeds meer Phalaenopsis kwekers hebben een 3de doek geïnstalleerd in de kas. Een extra doek zorgt voor meer isolatie en minder uitstraling waarmee veel energieverlies wordt voorkomen. Door de doeken in de namiddag wanneer de netto-instraling daalt te sluiten, wordt afkoeling van het gewas voor het grootste deel tegengegaan. Het nadeel van het gebruik van een extra doek en het meer sluiten van de doeken is dat de vochtafvoer beperkt wordt. Om dit op te lossen zijn extra maatregelen nodig.

Belichting en planttemperatuur 

In de eerste plaats wordt de belichting gebruikt om de planten meer assimilaten aan te laten maken bij een tekort aan zonlicht. Bijkomend voordeel is dat de lampen een planttemperatuur verhogend effect hebben. Bij SON-T lampen is dit effect groter dan bij LED, maar onder LED stijgt deze zeker ook. Een teveel aan licht kan bij Phalaenopsis schade geven. Wat echter goed is om te realiseren, is dat lichtschade in alle gevallen veroorzaakt wordt door een te veel aan energie op de plant. Hierdoor stijgt de planttemperatuur tot te hoge waarden wat vervolgens leidt tot de schade. Wanneer we echter meer gaan belichten om juist een wenselijke stijging te realiseren, dan kan het geen kwaad om de lichtintensiteit wat hoger te houden zolang dit qua planttemperatuur wenselijk is. Zet de lampen dus gerust aan voor dit doel!

Verwarming 

Last but not least, maar toch wel bewust als laatste genoemd omdat het verhogen van de verwarmingsbuizen de maatregel is die het meeste energie vraagt. Om temperatuur direct bij de planten te brengen, is het (extra) verhogen van de verwarming niet het meest directe middel. Een tussen verwarming of “hijsverwarming”, die tussen het gewas en de bovenverwarming is gesitueerd is wel een goede manier, omdat deze op 40 à 50 cm van het gewas opgehangen kan worden. daarnaast kan een ondernet deels bijdragen aan een hogere substraat en gewastemperatuur. Het bovennet heeft het minste directe effect op de planten. Maar omdat een bovennet vlak onder het schermdoek hangt, kan het schermdoek wel opgewarmd worden, waardoor de uitstraling naar het doek sterk verminderd wordt. Dit geeft juist wel een heel goed effect op de planttemperatuur.

Vocht/verdamping

· Actief ontvochtigen (geeft geen extra energie maar onttrekt vocht aan de kas)

· Luchtbeweging stimuleren

Actief ontvochtigen

Doordat er veel geslotener geteeld wordt door gebruik van meerdere doeken, wordt de afvoer van vocht deels geblokkeerd. Het vocht dient dan op een andere manier afgevoerd te worden. Dit is mogelijk door het gebruik van actieve ontvochtigers, die met input van energie (stroom) veel vocht aan de kaslucht kunnen onttrekken. De energie die daarvoor nodig is, wordt door de condensatie van dat vocht meer dan goed gemaakt en het overschot kan in de kas weer gebruikt worden voor verwarming. Het is een zeer effectieve manier van het nastreven van de ideale luchtvochtigheid.

Luchtbeweging stimuleren 

Ook wel passief ontvochtigen genoemd: door luchtbeweging wordt vocht rondom de plant afgevoerd wat de verdamping van planten en substraat doet eenvoudiger maakt. Doordat de verdamping wordt gestimuleerd, vraagt het om meer (verdampings)energie. Deze extra energie dient met extra buisverwarming opgevangen te worden. Doordat de verdamping van het gewas hierdoor extra wordt gestimuleerd, dient er extra aandacht te gaan naar de planttemperatuur. Die kan namelijk wat lager uitkomen door een extra verdampingsimpuls. Dit geldt ook voor het bovengenoemde punt (actief ontvochtigen)

Samenvattend, het is goed te realiseren wat het buitenklimaat in alle seizoenen doet met de opwarming en afkoeling van de kas én het gewas. Met deze kennis kunnen we daar op anticiperen met de verschillende tools die we in handen hebben om het kasklimaat te sturen. Het telen met LED heeft ons daarnaast een nog grotere uitdaging gegeven, maar met nieuwe ontwikkelingen zoals ontvochtigers en meervoudige schermen en nieuwe kennis over het kasklimaat is het mogelijk om ook in de winter gezonde en groeikrachtige planten te telen!