Denne rapport er resultatet a f et E F P p rojek t (Energim inisteriets Forsknings P r o gram ) løben de fra 1 /3 1989 til 3 1 /8 1989. P rojek tet har været et forp rojek t (fase 1), der tænkes efterfulgt a f et større p rojek t (fase 2) løben de fra 1991 til 1993. Der har været fire deltagende institutter: A fdelin g for Biom etri og Inform atik (A B I) og Institut for M atem atisk Statistik og O perationsanalyse (IM S O R ), hax stået for de statistiske analyser o g m odeludvikling. Sektionen for gartneriteknik u nder Institut for Væksthuskulturer (IfV ) og Statens Byggeforskningsinstitut (S B I), har stået for de udførte forsøg og den praktiske viden om væksthusteknik. A B I o g IfV er insti
tutter under Statens Planteavlsforsøg. IM S O R er et institut p å Danm arks Tekniske Højskole. R a p p orten er skrevet m ed to form ål for øje. For det første skal den væ re en dokum entation af, hvad der er opnået i løbet a f projekt perioden, overfor bevillingsgi
ver og andre interesserede. For det andet skal rapporten i fase 2, for projek tgru p pen selv, fungere som reference til fase 1. H ensynet til sidste form ål forklarer, hvorfor nogle af kapitlerne er tem m elig omfangsrige.
Forsøget skal, som det allerede u dførte forsøg, designes således, at energitilførslen styres efter en P R B S -sek ven s. D et er vigtigt, at forsøget b liver u dført om vinteren, d a det er p å denne årstid, det største opvarm ningsbehov for væ ksthuset ligger.D et er derfor også m est interessant at få beskrevet varm edynam ikken p å denne årstid, da det er m eget m uligt, at nogle af “ konstanterne” i den varm edynam iske m odel varierer i løbet a f året.
Når resultaterne fra dette forsøg er indsamlet, skal analyse o g m odelbygning, der har været indledt i fase 1, gentages og udbygges. D er skal således opstilles endelige m odeller for klim a, væksthusets varm edynam ik og opvarm ningssystem ets va rm ed y
nam ik. For klim am odellens vedkom m ende er det form entlig isæ r sam m enbygningen af en determ inistisk o g en stokastisk del, der vil kræ ve en indsats. For væksthusets varm edynam ik er det et centralt spørgsm ål om fordam pn in g o g kondensation skal inddrages eksplicit. Det er væ sentligt, da det er store energim æ ngder der flyttes rundt p å denne m åde. Det vil form entlig give en større p ræ cision i m odelleringen, når disse forh old inddrages.
Et andet spørgsm ål er, hvorvidt m odellen skal have flere tidskonstanter end de to, der har væ ret benyttet i de allerede udførte analyser.
Et tredje spørgsm ål er, om der skal indføjes andre klim avariable end indstråling og udetem peratur. F.eks. kan vindhastigheden inddrages, indstrålingen kan splittes op i direkte stråling og diffus stråling e t c . . V arm edynam ikken a f opvarm ningssystem et vil form entlig ikke væ re besvæ rlig at m odellere, og kan måske beskrives m ed ikke- stokastiske m etoder.
Når de ” endelige” m odeller er opstillet for klim a o g varm edynam ik, skal h oved indsatsen vendes m od at undersøge, hvordan forskellige typer a f regulering vil virke.
Det indebærer i første om gang et teoretisk studium a f forskellige typer af regule
ring, o g overvejelser af, hvad der er hensigtsm æssige reguleringskriterier. Her er lineær-kvadratisk regulering en op la gt m ulighed, som kan afveje plantekom fort m o d energiom kostninger. Der er d og to ulem per ved denne reguleringstype. For det første
straffes energi forbrug kvadratisk. For det andet antages det, at det er m uligt at dis
ponere over ubegræ nset effekt (denne form for regulering kan foreskrive anvendelse a f meget stor effekt i små tidsrum ).
Der er således et klart behov for undersøgelse a f forskellige typer a f reguleringer fra teorien, samt eventuelt nogle til problem et opfundne “ ad h oc m eto d e r” . Næste problem bliver at undersøge disse reguleringer i forh old til det foreliggende system . Den bedste m åde at gøre det på, er at afprøve reguleringerne i praksis p å et væksthus.
Det ville im idlertid væ re om stæ ndeligt og dyrt, så undersøgelsen tænkes i første om gang gennem ført ved at benytte de udviklede m odeller til at sim ulere m ed.
M an kan f.eks. b en ytte historiske klim adata, eller m ed en klim am odel simulere et klim a af den ønskede læ ngde o g m ed de sam m e karakteristika, som er fundet udfra forsøgene. Udeklim aet bestem m er, sam m en m ed et givet input fra opvarm ningssy
stem et, hvordan væksthuset vil reagere. D ette respons kan nu udregnes ved hjæ lp af væksthus m odellen. Opførslen af væksthuset virker så tilbage på opvarm ningssyste
met via reguleringsstrategien.
På denne led kan et antal forskellige reguleringsstrategier undersøges, ved at b e
nytte de fundne m odeller og com putersim ulering.
Det skal d og understreges, at kvaliteten a f simuleringerne ikke bliver bedre end m odellerne i sig selv. Det er derfor vigtigt at m odellerne beskriver det virkelige systems opførsel god t. Disse undersøgelser a f forskellige regulerings m etod er skal ende m ed, at en eller to m etoder trækkes frem som de bedste, for dernæst at blive afprøvet “ i praksis” p å forsøgsvæksthuse i Årslev.
En endelig afprøvning p å kom m ercielle væksthuse ligger desværre uden for ram merne af fase 2 a f dette projek t, men kan måske foretages i en efterfølgende fase 3. Det skal d og understreges, at projektgru ppen føler sig overbevist om , at resultaterne fra forsøgsvæksthusene i hovedtræ k vil kunne overføres til kom m ercielle væksthuse. M en dette forh old behøver naturligvis en selvstæ ndig verifikation i praksis. Et andet prak
tisk spørgsm ål er, hvordan en given udvalgt reguleringsstrategi kan im plem enteres p å standard hardware. Hvilke krav vil der blive stillet til beregnings- og lagerkapaci
tet af den m ikrocom pu ter, der skal udføre reguleringen. Det er endnu ikke afgjort, hvorvidt det kan nås at undersøge dette spørgsm ål indenfor fase 2.
[Am sen og Frøsig, 1985]
[Andersen, 1974]
[Box o g Jenkins, 1976]
[Conradsen, 1979]
[DS418, 1986]
[Degelm an, 1976]
[Ehler o g R y stedt, 1988]
A m sen, M .G ., Frøsig, O .N ., 1985: Energy C onsum ption and E nvironm ental Param eters in different types o f Greenhouses. Seasons 15 august - SO april 1988-84 and 1984-85, Danish Jour. Plant and Soil Sei., 91, 145-156.
A ndersen, B., 1974: T E M P F O 4 - In d etem peratur og E nergiforbrug i B ygninger beregnet med R eferen ce Å rets Vejrdata. SB I-rapport Nr.
93, 34 pp.
B ox, G .E .P ., o g G .M . Jenkins, 1976: Tim e S e
ries Analysis, Forecasting and Control. H olden- Day, 575 pp.
Conradsen, K .,1979: Introduktion til statistik, B ind 2A , IM S O R , Danmarks Tekniske H øj
skole, 693 pp.
Dansk Standard D S418, 5.udgave 1986: B ereg
ning af Bygningers Varmetab, 60 pp.
D egelm an, O .L., 1976: A W eather Simulation Model f o r Building E nergy Analysis, A S H R A E Trans., 435-447.
Ehler, N. og R ysted t, J., 1988: K lim astyring i væksthuse ved hjælp a f inform ationsteknologi.
Slutrapport til Teknologistyrelsen, 25 pp.
[Godfrey, 1980]
ninger og Installation er , Statens B yggeforsk
ningsinstitut, 141 pp. Supply to Buildings. 3. International C ongress on B uilding Energy M anagem ent, 380-389.
Lund, H., 1979: Program B A 4 , Users Guide.
Th erm al Insulation L aboratory, R eport N o. 44, Technical University o f D enm ark, 71 pp.
[M adsen et.al., 1987]
tion peaks in greenhouses. Tidsskr. Planteavl, 93, 27-36
van Passen, A .H .C ., 1981: In d oor Climate, O u
tdoor Climate and E nergy Consumption. D e T e
chnische H ogeschool, D elft, 123 pp.
[Salisbury and R oss, 1985]
[S A S /E T S , 1988]
[Strøm et a l.,1987]
[Troelsgaard, 1982]
[Udink ten C ate, 1983]
[Zemansky, 1968]
[Åström, 1970]
Salisbury, B .J. o g R oss, C .W ., 1985: P lant P h y siology, W adsw orth, B elm ont, C alifornia, 540 pp.
SAS Institute Inc., 1988: SA S/E TS User G u
ide, Version 6, Cary, N C , 560 pp.
Strøm , J. (red ak tion ), 1987: Energi og K lim a i Væksthusgartnerier. N JF-sem inar 1985. SBI- landbrugsbyggeri pu b . 69, 288 pp.
Troelsgaard, B., 1981: Statistical D eterm in a tion o f Dynam ical Models f o r Variations in R oom Temperature. IM S O R R esearch report, 21, 18 pp.
Udink ten C a te,A .J ., 1983: M odeling and adap
tive control o f greenhouse clim ates. D o k to r
afhandling ved Landbrugsuniversitetet i W a- geningen, H olland, 159 pp.
Zemansky, M . W ., 1968: Heat and T herm ody
namics. M cG raw -H ill, 658 pp.
Å ström , K. J., 1970: Introduction to Stochastic C ontrol Theory. A ca d em ic Press, 299 pp.