Kasvihuoneen jäähdytyksellä parempaan ilmastoon ja satoon

Abstract

Valo-olot ovat kesällä kasvien kasvun kannalta parhaat. Silti ympärivuotisen kasvihuonetuotannon satotaso on kesäaikana alhaisempi kuin muina vuodenaikoina. Tuotannon tehokkuutta rajoittaa kasvihuoneiden viilentäminen tuuletusluukkuja avaamalla, jolloin ilmaston hallinta kasvihuoneessa ei ole enää mahdollista. Samalla kasvutekijät heikentyvät. Tämä oli lähtökohtana suljetun kasvihuoneen tutkimukselle. Hankkeen biologisen osan tavoitteena oli kehittää ja selvittää kasvihuonekasvien tuotantotekniikkaa suljetussa kasvihuoneessa, jossa lämpötila, kosteus, hiilidioksidi ja tekovalo olivat samanaikaisesti hallinnassa. Hankkeen teknisen osan tavoitteena oli kehittää kasvihuoneen normaaliin säätöautomatiikkaan liitettävä jäähdytystekniikka, joka kustannustehokkaasti mahdollistaisi viljelyn suljetussa kasvihuoneessa suurimman osan vuotta. Hankkeen tekninen osa toteutettiin erillisenä kehityshankkeena, jonka toteutuksesta vastasi Biolan Oy. Se myös rakensi hankkeessa käytetyt kasvihuoneilman jäähdytyslaitteet. Uuden jäähdytystekniikan avulla kasvihuoneet voitiin pitää ilmastollisesti suljettuina muutamaa kuuminta hellekauden iltapäivää lukuun ottamatta. Siten hiilidioksidipitoisuus pysyi koehuoneessa korkeana ja ilman kosteutta voitiin hallita verrattuna perinteiseen luukkutuuletuksella toimivaan huoneeseen. Viljelykokeita tehtiin kasvihuonekurkulla, tomaatilla ja leikkoruusulla. Tulosten mukaan myös Suomen olosuhteissa kasvihuoneen jäähdytyksestä on hyötyä. Kesäkasvustoilla kurkun sadonlisä suljetussa huoneessa oli 24 ja 40 % eri vuosina. Tomaatin kesäsato lisääntyi ja ruusun sadon laatu parani. Kurkulla välivalotus, jossa osa tekovaloista on asennettu kasvuston alaosaan, lisäsi sadon määrää. Fotosynteesimittaukset osoittivat kasvien hyötyvän lisääntyneestä hiilidioksidipitoisuudesta. Suljetussa kasvihuoneessa kasvien rakenne oli erilainen kuin perinteisessä kasvihuoneessa. Tutkimuksen aikana Biolan Oy kehitti jäähdytyslaitteistosta uuden version, jonka energiatehokkuuskerroin on noussut 10 15:stä yli 30:een. Kurkulla tehtyjen laskelmien mukaan menetelmä nykyisessä versiossa voi olla kannattava. Jäähdytykseen tarvittava veden määrä on noin 50 % kasvien haihduttamasta veden määrästä kesäkuukausina. Lisäksi tutkimus osoitti, että kasvihuoneolosuhteiden optimointi ei ole vielä valmis. Kasvihuoneen viljelyolosuhteiden parantaminen edellyttää jäähdytyslaitteistoa. Myös hiilidioksidipitoisuuden optimointia sekä lämpötilaa, tekovaloa, kastelua ja lannoitusta on tutkittava lisää. Samoin energian talteenottoa pitäisi tutkia ja kehittää.

Despite the good light environment for plants, year-round greenhouse production suffers from lower yields in summer than during the other times of the year. Production efficiency is limited by cooling the greenhouses with roof vents, thus preventing the CO2 fertilisation. Climate control is not sufficiently efficient which decreases growth factors. This was the basis for the research of closed greenhouse. In the biological part of this research plant production was studied in the closed greenhouse where temperature, air humidity, carbon dioxide and artificial lighting were simultaneously controlled. In the technical part of this research a cooling system that can be installed to the traditional climate control system and which economically efficiently permits greenhouse production in closed environment was developed. The new cooling system allowed the roof vents to be closed most of the time. Therefore carbon dioxide concentration could be kept high compared to the traditional roof vent climate control. Air humidity could also be controlled with cooling device. Plant production research was made with cucumber, tomato and cut roses. Even in Finland, greenhouse cooling improved both yield quantity and quality. With cucumber, the yield increase was 24 % in summer 2005 and 40 % in 2006 compared to the traditional climate control. Interlighting also improved cucumber yield. Summer yield of tomato and quality of rose yield were also improved. Photosynthesis measurements showed that plants benefited from high carbon dioxide concentration. In the closed greenhouse environment plant structure was different from the control. A new version of the cooling system was developed which further improved the energy efficiency coefficient from 10-15 to over 30. According to production costs for cucumber the cooling system was economically sound. In summer, the amount of water needed for cooling was about 50% of the amount that plants transpired. In addition, the research results showed that the optimization of the greenhouse climate is not yet ready. Thanks to the cooling system it is now possible to find out the most beneficial e.g. carbon dioxide concentrations, air temperatures, air humidity, artificial lighting, irrigation and nutrition for optimal plant production. An important aspect to be studied is also energy recovery.