ПРИКЛАДНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТЕНИЯ

WAGENINGE N

C02 в тепличном садоводстве

3-е издание

Прикладное Исследование Растения

Прежде известно как Станция Исследования для Цветоводства и тепличных овощей

Aalsmeer/Naaldwijk 1999

Предисловие

Важность углекислого газа (CO2) в росте растения общая понятна. Отсутствие углекислого газа в атмосфере вело бы к нулевому росту растения и, следовательно, к отсутствию животной или человеческой жизни на земле. Однако углекислый газ в действительности также имеет и отрицательную сторону. Согласно экспертам, большое увеличение в углекислом газе в атмосфере в течение прошлых 150 лет, от 280 частей на миллион (ppm) до 360 ppm, будет вести к глобальным изменениям климата и значительному повышению морских уровней. Это могло быть связано с различными экологическими бедствиями. Чтобы предотвращать это, политические деятели достигли глобальных соглашений, таких как Киото (1997), для того, чтобы уменьшать эмиссию углекислого газа. Текущая норма увеличения 1.5 ppm в год должна быть уменьшена! Тепличное садоводство разделяет эту ответственность. Сокращению эмиссии углекислого газа через более эффективное использование природного газа, первичный CO2 источник в садоводстве оранжереи, дали максимальный приоритет. Эта брошюра может внести вклад в выше сказанное. Это имеет дело с ботаническими, техническими и организаторскими аспектами CO2, с целью получения понимания того, как использовать CO2 более эффективно и как улучшить производство высококачественного изделия. Если в дальнейшем у вас возникнут вопросы об использовании CO2 после чтения этой брошюры, пожалуйста, зайдите на Интернет сайт PPO: www.ppo.wur.nl.

Доктор Г.А. Ван ден Берг

Глава Отдела Климата теплицы и Технологии, PBG

Авторы

Много людей были вовлечены в компонирование этой брошюры. Имена авторов и тех, кто помогал, обеспечивая важную информацию, упомянуты ниже. Соответствующая глава/главы, которым они содействовали, показаны в скобках.

Г.А. Ван ден Берг M.Н. Эсмаер Р. де Грааф E. Недерхоф A.A. Rijsdijk L.H.M. Stapel-Cuypers P.C.M. Vermeulen L. Batta J. van Eijk C. Ван Гаален P.A.M. Latour J. Lelie F. Noordermeer R.A.M. Ogink/L. Blokpoel R. van der Schans H.C.M. Stijger J. Verveer J. Wijlens

PBG (3) PBG (1,2,3,4) PBG (2) прежде PTG теперь работающий в Новой Зеландии (2) PBG (4) PBG (2) PBG (5) Hoogendoorn Automatisering,> s Gravenzande (4) Vito Technieken BV, Pijnacker (3) EPZ (Electriciteits Productiebedrijf Zuid-Nederland, Geertruidenberg (3) EZH (Energiebedrijf Zuid-Голландия), Voorburg (3) DLV-Glastuinbouw Naaldwijk (3) Priva Climo Agri B.V., De Lier (3) GASTEC NV, Apeldoorn (3) Projectbureau Warmte/Kracht (PWK), Driebergen-Rijsenburg, (3) HS Communicatie, Poeldijk (3) Nutsbedrijf Westland NV, Poeldijk (3) AGA Gas BV, Amsterdam (3)

СОДЕРЖАНИЕ

	страница
Предисловие	3
Авторы	4
1. CO2 В ТЕПЛИЧНОМ САДОВОДСТВЕ	7
1.1 Введение	7
1.2 Что Вы можете ожидать от этой брошюры?	7
1.3 Что такое CO2	8
1.4 Экологические аспекты CO2	9
2. БОТАНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ CO2	13
2.1 Физиология растения	13
2.2 Использование CO2 в течение дня	19
2.3 Влияние CO2 на испарение	20
2.4 Определение эффекта CO2, дозируемого на производстве	24
2.5 Влияние CO2 на ассимилирующее распределение	27
2.6 Эффект CO2, дозируемого на садовые культуры	29
2.7 Повреждающие эффекты дозирования CO2	31
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДОЗИРОВАНИЯ CO2	37
3.1 Котлы отопления, такие как источник CO2	37
3.2 Нагреватели горячего воздуха, как источник CO2	50
3.3 Дозирование с чистым CO2	53
3.4 Система нагрева/мощности, как источник CO2	55
3.5 CO2 с централизованной поставкой тепла	58
3.6 Аспекты загрязнения воздуха	60
4. ИЗМЕРЕНИЕ CO2 И КОНТРОЛЬ	72
4.1 Измерение CO2 и счетчик обслуживания	72
4.2 Горизонтальное и вертикальное CO2 распределение	76
4.3 Дозирование CO2 с открытыми вентилями	80
4.4 Контроль CO2 концентрации	83
4.5 Дозирование CO2 в отсутствии прямого требования тепла	85
4.6 Оптимизация CO2	87
5. АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ	92
5.1 Буфер Тепла намного лучше, чем дополнительное дозирование	92
5.2 Насколько большим должен быть буфер тепла?	97
5.3 Действительно ли выгодно дополнительное дозирование?	99
5.4 Управление CO2 и тепла	107
5.5 Сколько должна стоить очистка дымоходного газа с PH?	110
5.6 Сколько должно стоить хранение CO2 от дымоходных газов?	112
5.7 Управление местным теплом и CO2	116
Глоссарий	120
Литература	122

Ministerie van Landbouw, Natuurbeheer en Visserij Postbus 20401 2500 EK Den Haag The Netherlands

1. Cо2 в тепличном садоводстве

1.1 Введение

Дозирование углекислого газа стало неотъемлемой частью тепличного садоводства. Дополнительный углекислый газ или CO2 продвигают рост урожая, увеличивают производство и/или улучшают качество. В 1995, приблизительно 80 % фирм по тепличному садоводству использовали дозирование CO2.

50 % компаний дозируют, даже если нет требования тепла.

Даже хотя дозирование CO2 использовалось в течение некоторого времени, есть все еще некоторые оставшиеся без ответа вопросы вокруг этой технологии. Некоторые вопросы новы, ответы на другие стали смутными через какое-то время. Есть много чего, что должно быть сказанным о CO2 и дозировании CO2. Со времен нашей предыдущей брошюры в 1988, произошло много новых разработок в области CO2.

Эта брошюра объясняет все последние достижения в знании о CO2 и дозировании CO2.

Авторы из широкого диапазона дисциплин были вовлечены в создание брошюры. Информация, которую она содержит, поможет Вам принимать решения по CO2 и дозированию CO2.

1.2 Что вы можете ожидать от этой брошюры?

Брошюра состоит из пяти глав, которые детализируют ботанический, технический и экономический аспекты и аспект контроля дозирования CO2 в тепличном садоводстве, а так же обеспечивают общую информацию. Экологические и правительственные требования также играют чрезвычайно важную роль. Раздел 1.4 кратко описывает экологические аспекты дозирования CO2. Глава 2 описывает ботанические аспекты CO2. Последний раздел этой главы охватывает возможные неблагоприятные эффекты дозирования CO2, такие как повреждения, вызванные передозировкой и/или загрязнением. Глава 3 описывает технические аспекты дозирования CO2 и различные источники CO2. Глава 4 обсуждает аспекты управления дозированием CO2. Требование CO2 и требование тепла не всегда совпадают. Экономические факторы определят, как достичь равновесия в этой ситуации. Различные варианты и стратегии рассчитаны на основе двух примеров зерновых культур в главе 5.

Большинство разделов в брошюре могут читаться независимо. В результате, повторение некоторой информации неизбежно. Однако это предотвращает читателя от постоянного просматривания документа в поисках информации.

Внешнее значение

Брошюра относится к внешнем значении CO2. Эта концентрация повышается ежегодно на 1 - 1.5 %. Ежегодным национальным средним числом за внешнюю концентрацию в 1996 были 0.036 % или 360 ppm согласно данным от KNMI (Королевский голландский Метеорологический Институт). Внешнее значение CO2 сильно колеблется и в течение дня и в продолжение сезонов. Зимой внешняя концентрация выше, чем 360 ppm, но в течение лета она ниже. Цифра 1 показывает среднее число еженедельного значения в промежутке 1992-1996, измеренное в PBG в Naaldwijk. На внешнюю концентрацию также влияет направление ветра, скорость ветра и выхлопные пары, так что могут быть огромные различия между местными значениями и национальным средним числом. Большинство вычислений, данных как пример, в этой брошюре базируется на внешнем значении в 350 ppm. В терминах заключений, которые могут быть получены, это более или менее несоответствующее, используются ли 340, 350 или 360 ppm как директива. 350 ppm - близко к летнему внешнему значению.

Цифра 1 Диаграмма, показывающая среднее внешнее значение концентрации CO2 в неделю в промежутке между 1992 и 1996, измеренная в PBG в Naaldwijk.

1.3 ЧТО ТАКОЕ CO2?

CO2 или углекислый газ – это бесцветный, неогнеопасный, неядовитый газ с пощипывающим вкусом и запахом, он используется в газированных безалкогольных напитках и в других применениях. Он встречается естественно в воздухе в концентрациях 350-360 ppm (частиц на миллион или ppm). Эта концентрация увеличивается на 1-1.5 % каждый год, в особенности в результате высокой CO2 эмиссии от мира, который становится все больше и больше индустриализированным! Говоря химическими терминами, CO2 – состав, состоящий из 1 углеродного атома и 2 атомов кислорода. В газовой форме CО2 легко растворим в воде (сверкающая вода). Жидкий CO2 сохраняется в стальных резервуарах. Когда жидкость испаряется, при контакте с воздухом, внезапное увеличение в объеме вызывает эффект охлаждения, который производит белые хлопья. Это называют снегом углекислого газа или сухим льдом. Определенная тяжесть CO2 в 0 °C и 1013 kPa (1 атмосфера) – 1,97 кг/м3. Его точка кипения (в 1013 kPa) - 78.5 °C.

CO2 - приблизительно 1.5 раза веса воздуха. Это – не проблема, поскольку газ стремится достичь сбалансированного распределения на месте. CO2 не падает на землю. Один m3 внешнего воздуха содержит приблизительно 0.7 г CO2.

Расчет CO2

В 20 °C и 1013 kPa применяется следующее:

СО2 в воздухе

1 ppm = 1 vpm = 1.53 мг CO2/kg воздуха = 1.83 мг CO2/m3 воздуха

= 41.6 uniol/m3 = 0.101 Pa

1 vpm (часть объема на миллион) = 0.0001 % объема = 1ml/m3 = 1uJ/l 1 ppm (часть на миллион) = 1mmol/kmol 1 мг/кг (миллиграмм на килограмм) = 0.0001 % веса

Поглощение СО2 растением

Полностью выращенные активные культуры поглощают до 5-8 г CO2 на m2 в час.

1 г / (m2.h) « 6.3 u,mol/(m2.s)

Дозирование СО2

1 литр CO2 весит 1.78 г в 20 °C

1 кг CO2 эквивалентен 555 литрам в 20 °C

1 м3 природного газа производит 1.78 кг C02, округленного к 1.8 кг (основанный на голландском Slochteren природном газе)

1 кг CО2 происходит из 0.56 м3 газа

Теплица со средней высотой 5 м имеет объем 50 000 м3

и, при такой же концентрации CO2, как у обычного внешнего воздуха, содержит приблизительно 35 кг

CO2. Это то же самое, поскольку количество CO2 в 20 м3 воспламеняло природный газ.

Стандарты дозирования для весны/лета

Тепличные овощи: 40 – 80 м3 на га в час; с буфером 80 - 120 м3

Срезанные цветы:

40 – 60 м3 на га в час; с буфером 40 - 90 м3

Горшечные растения:

так же, как срезанные цветы

Потребление газа 60 м3/(га/час) равняется 100 кг CO2/(га/час)

Низкое положение горелки; 25 м3 газа/(га/час) = 45 кг/(га/час) = 4.5 г/(м2/час) обычно достаточно для поддержки 350 ppm.

Приблизительно 32.3 кг/м2 дозируется ежегодно.