Turpinās efektīvu siltuma ieguves un apgādes risinājumu izpēte segtajās platībās
LLU zinātnieki un sadarbības partneri turpina īstenot projektu “Efektīvu siltuma ieguves un apgādes risinājumu izpēte segtajās platībās”, kas paredz izstrādāt Latvijas klimatiskiem apstākļiem piemērotu energoefektīvu tehnoloģiju ar integrētu siltuma sūkni (gaiss-ūdens) un saules enerģijas kolektoru, veikt eksperimentālās konstrukcijas izgatavošanu siltuma enerģijas ražošanai segto platību apsildīšanai, siltuma enerģijas akumulēšanas un pārpalikušās siltuma enerģijas izmantošanai primārās lauksaimniecības un meža produkcijas pārstrādei – žāvēšanai.
Raksta autors: LLKC pārstāvis Māris Narvils.
Projekta ietvaros radītajai SIA Rītausma eksperimentālajai siltumnīcai sadarbībā ar LLU zinātniekiem tika izveidota temperatūru un mitruma mērījumu sistēma, un tā tika adaptēta eksperimentālās siltumnīcas vajadzībām. Vienlaikus tika izveidota sistēma elektronisko datu uzkrāšanai un datu vizualizācijai grafiskā veidā, izmantojot programmu Grafana. Šai programmai ir lieliskas datu apstrādes iespējas, kas atvieglina iegūto datu interpretāciju. Veģetācijas perioda laikā tika veikti mērījumi, atbilstoši izstrādātajai metodikai tomātu audzēšanai stikla siltumnīcās. Tas ietvēra sevī tomātu auguma, lapu un stublāja diametra attīstības dinamikas mērījumus. Papildus uzskaitīta tomātu ražas struktūra, augu inficēšanās sākums un bojāeja un sekots līdzi barības elementu deficīta un citu fizioloģiska rakstura bojājumiem.
References jeb ražošanas siltumnīcās 2021. gada sezonas vidējā gaisa temperatūra bija 20.2 ℃ pie vidējā relatīvā gaisa mitruma 73.1 %, ko var uzskatīt par atskaites rādītājiem, kurus būtu jāsasniedz projekta eksperimentālajā siltumnīcā.
Faktiski eksperimentālajā siltumnīcā 2021. gada sezonas vidējā gaisa temperatūra bija augstāka, sasniedzot 22.3 ℃ pie vidējā relatīvā gaisa mitruma 83.2 %. Minimālā gaisa temperatūra sezonas laikā bija līdzīga gan ražošanas siltumnīcā (15.0 ℃) gan eksperimentālajā (15.6 ℃). Maksimālie rādītāji gaisa temperatūrai un mitrumam eksperimentālajā siltumnīcā bija par 2.7 ℃ un 18 % augstāki nekā ražošanas telpās, sasniedzot 34.7 ℃ un 100 %.
Relatīvā gaisa mitruma rādītāji pārsniedza pieļaujamos 80 %, kas atstāja ietekmi uz tomātu ražu. Tomātu augiem maksimālā gaisa temperatūra, kad augi vēl spēj normāli attīstīties, ir +28...+30°C. Ja temperatūra paaugstinās virs +30°C, tiek traucēta ziedputekšņu dīkšana, respektīvi, nenotiek apputeksnēšanās.
To uzskatāmi parāda tomātu ražība, ražošanas un eksperimentālajās siltumnīcās, kur attiecīgi perioda vidējās tomātu ražas ir 24.9 kg/m–2 un 22.3 kg/m–2. 2021. gada sezonā vidēji no 1 kvadrātmetra ražošanas siltumnīcā iegūts 1.48 kg tomātu, bet eksperimentālajā attiecīgi 1.01 kg tomātu, kas bija būtiski mazāk. Būtisks tomātu ražas samazinājums eksperimentālajā siltumnīcā sākās ar 26. kalendāro nedēļu (28.06. – 04.07.2021) un turpinājās praktiski līdz pat augusta beigām.
Paaugstinātā mitruma koncentrācija virs 90% negatīvi ietekmēja augu attīstību, jo tika traucēta augu lapās notiekošā transpirācija, kurā intensīvāk noritēja ūdens iztvaikošana caur lapu atvārsnītēm, jo caur lapu atvārsnītēm ūdens tvaiki no gaisa nonāca lapās, kur tie tika izmantoti fotosintēzei. Ilgstošais paaugstināts gaisa mitrums virs 92% atstāja nelabvēlīgu ietekmi uz turpmāko augu attīstību, ne tikai uz transpirāciju, bet uz pārējām lapu funkcijām - fotosintēzi un elpošanu. Iemesli tam bija nekorektā vēdlūku darbība, kas maija sākumā tika novērsta, taču jau bija palikušas negatīvās sekas uz tālāko augu attīstību. Ražošanas siltumnīcās ir daudz lielāka visu parametru inerce lielāku apjomu dēļ.
Pēc pirmreizējās datu izpētes novirzes uzstādītajos parametros bija saistītas ar gaisa siltumsūkņa darbības īpatnībām, ko var uzskatīt par galveno iemeslu gaisa temperatūru novirzei no iepriekš uzstādītajiem rādītājiem. Tika konstatēts, ka izveidotajā slēguma shēmā brīžos, kad siltumnīcai nebija nepieciešama siltumenerģija, siltumsūkņa darba šķidrums cirkulēja pa mazo loku un pēc laika siltumsūknis automātiski izslēdzās, pēc tam, kad nepieciešamība pēc siltumenerģijas atjaunojās, siltumsūknis automātiski vairs neieslēdzās. Tā rezultātā pēc tam, kad siltumsūknis bija izslēdzies un eksperimentālā siltumnīca vairs netika pietiekami sildīta, attiecīgi tā kļuva aukstāka, tādejādi neveicinot augu veģetatīvo attīstību. Šī nepilnība tika labota 2021. gada augustā, mainot pieslēguma uzstādījumus, taču ražu tas vairs nepaspēja ietekmēt pozitīvi, jo beidzās veģetācijas periods.
Enerģijas plūsmu mērījumus un pētījumus eksperimentālajā siltumnīcā veicis SIA Infopols. Savukārt SIA "Baltic Open Solution Center" veicis pētījumus temperatūras un citu parametru mērījumu sistēmas prasību kopsavilkumam nākamajām iterācijām, precizējot prasības un sensoru konstrukciju izstrādi, lai izvietotu siltumnīcas gaisā, augsnē un siltuma nesēju vidē. Pasīvās siltuma akumulācijas sistēmām siltumnīcā tika veikti siltumnīcas ārējās konstrukcijas darbi, tika izveidots segums no paredzētā polikarbonāta materiāla. Temperatūras un pārējo mikroklimata datu nolasīšanas sensoru uzstādīšana un akumulācijas slāņa pabeigšana ir plānota nākamā realizācijas perioda sākumā.
Savukārt SIA LLKC sadarbībā ar SIA Zemnieku Saeima ir veikuši aptaujas anketu izstrādi un īstenota aptauja, iegūto datu analīze ir uzsākta un tiks turpināta nākamajā pārskata posmā. Plānoti turpmākie semināri un projekta publicitāte.
Projekta “Efektīvu siltuma ieguves un apgādes risinājumu izpēte segtajās platībās” īstenošanas vadošā iestāde ir Latvijas Lauksaimniecības universitāte, Ulbrokas zinātnes centrs. Grupas zinātniskais vadītājs Dr.sc.ing. Ā Ruciņš, kontaktinformācija: tālr.: 67910879; e-pasts: adolfs.rucins@llu.lv.
Projekts īstenots Eiropas Lauksaimniecības fonda lauku attīstībai pasākuma “Sadarbība” ietvarā ar Lauku atbalsta dienesta un Zemkopības ministrijas atbalstu.
