Hóa đơn tiện ích đến và những con số không nói dối. Trong một nhà kính rộng 5.000-foot vuông-chạy hệ thống sưởi vùng rễ{14}}bằng điện, chi phí hàng tháng có thể dao động từ 800 USD đến 2.400 USD tùy thuộc vào mức độ thiết kế của hệ thống. Điều trớ trêu là bản thân máy sưởi dạng hộp đã là công nghệ sưởi ấm hiệu quả nhất trên hành tinh: 100 % điện năng đi vào chúng sẽ trở thành nhiệt tại đúng điểm cần thiết. Không có khí thải, không mất vỏ nồi hơi, không phân phối kém hiệu quả. Tuy nhiên, nhiều người trồng trọt vẫn thấy 30–45% lượng nhiệt được tạo ra hoàn hảo đó biến mất trong không khí loãng - hoặc tệ hơn là vào lớp đất nền lạnh lẽo bên dưới băng ghế của họ.
Hiệu suất thực sự của hệ thống không được đo tại các thiết bị đầu cuối của bộ gia nhiệt. Nó được đo bằng kilowatt-giờ mỗi độ-ngày nhiệt độ vùng rễ-được truyền đến cây trồng. Và con số đó gần như được xác định hoàn toàn bằng cách thu, định hướng và điều chế nhiệt một cách thông minh. Sự khác biệt giữa thiết lập tầm thường và thiết lập đẳng cấp thế giới- hiếm khi nằm ở mức công suất cao hơn. Đó là độ chính xác trong ba lĩnh vực: chiến lược truyền nhiệt, cách nhiệt và điều khiển.
Bắt đầu với giao diện mà hầu hết mọi người đều đánh giá thấp: sự phù hợp giữa bộ làm nóng hộp mực và lỗ khoan của nó. Khe hở không khí 0,1 mm có thể cảm thấy không đáng kể, nhưng nó buộc máy sưởi chạy nóng hơn 80–150 độ so với mức cần thiết để đẩy lượng nhiệt tương tự vào đất. Nhiệt độ tăng thêm đó trực tiếp dẫn đến tổn thất bức xạ vỏ bọc cao hơn, dây dẫn nóng hơn và-nghiêm trọng nhất{6}}chuyển động thường xuyên hơn khi bộ điều khiển cố gắng duy trì điểm đặt. Các lỗ khoan H7 chính xác, các hợp chất truyền nhiệt-và các lỗ có kích thước hơi nhỏ để đạt được sự phù hợp về giao thoa ánh sáng ở nhiệt độ vận hành có thể cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống thêm 22–28 %. 1.200 watt tương tự bây giờ thực hiện công việc của 1.550 watt trong một hệ thống lắp đặt cẩu thả.
Tiếp theo, hãy kiềm chế sức nóng mà bạn đã dày công tạo ra. Đất và môi trường không có đất là chất cách điện tuyệt vời theo một hướng-hướng xuống. Nếu không có rào chắn, 35–50 % năng lượng có thể di chuyển vào đất nguyên sinh hoặc ra hai bên luống. Cách khắc phục rất đơn giản nhưng có tính biến đổi: một lớp liên tục tấm polystyrene ép đùn (XPS) hoặc polyisocyanurat (polyiso) dày 2{{13} inch (50 mm) bên dưới toàn bộ vùng được làm nóng, cùng với lớp cách nhiệt chu vi dọc tăng 12–18 inch (300–450 mm) lên các cạnh. Trong các thử nghiệm song song{14}}từng{15}}được tiến hành tại một máy nhân giống thương mại ở British Columbia, việc bổ sung lớp cách nhiệt thích hợp dưới-bệ trồng đã giúp giảm 41% mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày trong khi vẫn duy trì nhiệt độ vùng rễ giống hệt nhau. Máy sưởi chạy ít giờ hơn 38% mỗi ngày. Lợi tức đầu tư cho vật liệu cách nhiệt là dưới 9 tháng.
Chiến lược kiểm soát là nơi điều kỳ diệu thực sự xảy ra. Bộ điều nhiệt-bật/tắt trường học cũ có công tắc cơ học vẫn còn phổ biến một cách đáng ngạc nhiên và lại rất đắt tiền. Nó tắt các bộ sưởi ở mức 100% công suất cho đến khi cảm biến vượt quá 3–5 độ F, sau đó cắt chúng hoàn toàn. Kết quả là sự dao động nhiệt độ rộng, sự giãn nở/co lại nhiệt liên tục của các thành phần hộp mực và nhu cầu điện cao nhất có thể kích hoạt phí nhu cầu từ tiện ích. Các hệ thống hiện đại sử dụng bộ điều khiển PID điều khiển rơle trạng thái rắn (SSR) xuyên qua chất rắn-không. Công suất được điều chỉnh theo mức tăng 1%, thường là 50–200 lần mỗi phút. Bộ làm nóng hộp mực không bao giờ thấy điện áp đầy đủ trừ khi hệ thống bị hỏng nặng. Nhiệt độ vỏ bọc luôn ở mức gần hơn 60–80 độ so với nhiệt độ đất mục tiêu, kéo dài tuổi thọ của bộ sưởi lên gấp ba lần và làm phẳng đường cong tiêu thụ năng lượng. Những người trồng đã thực hiện chuyển đổi thường xuyên báo cáo mức sử dụng kWh thấp hơn 18–27% với hệ thống rễ khỏe mạnh hơn đáng kể.
Vị trí đặt cảm biến là kẻ phá hoại thầm lặng của nhiều hệ thống "hiệu quả". Đặt đầu dò điều khiển trong phạm vi 2 inch (50 mm) của bộ làm nóng hộp mực đảm bảo chu kỳ ngắn và vùng bên ngoài lạnh. Cảm biến phải được chôn sâu 3–4 inch (75–100 mm) ở giữa luống, cách xa bất kỳ máy sưởi nào ít nhất 8 inch (200 mm) và được bao quanh bởi cùng một môi trường mà cây đang phát triển. Để có-nhà kính nghiên cứu, phòng mẹ hoặc nhân giống đặc biệt có độ chính xác cao nhất{12}}một số cơ sở hiện sử dụng máy sưởi dạng hộp có cặp nhiệt điện bên trong. Điểm nối cảm biến được nhúng trong MgO nhưng được cách ly về điện với vỏ bọc, mang lại nhiệt độ trung bình thực sự của giao diện đất của bộ gia nhiệt{14}}mà không có độ trễ của đầu dò riêng biệt.
Cuối cùng, hãy suy nghĩ theo khu vực. Một nhà kính có kích thước 40 × 100 ft (12 × 30 m) không bao giờ nên là một khu vực sưởi ấm. Chia nó thành 4–8 mạch độc lập dựa trên vi khí hậu: phía nam so với phía bắc, chiều cao của băng ghế, loại cây trồng, luồng không khí từ lỗ thông hơi. Mỗi vùng có vòng lặp PID riêng, bộ gia nhiệt hộp mực riêng và đồng hồ đo năng lượng riêng. Khoản tiết kiệm thật ấn tượng. Trong một hoạt động lớn ở Hà Lan, việc phân vùng đã giảm tổng mức sử dụng năng lượng tới 31% vì các dãy ghế phía Nam đầy nắng chỉ cần nhiệt bằng 40% thời gian so với các dãy phía Bắc. Những người điều khiển đã học được các mô hình và ngừng chống chọi với ánh nắng mặt trời.
Khi các yếu tố này được kết hợp-độ phù hợp chính xác, khả năng cách nhiệt chiến lược, điều chế PID/SSR, vị trí đặt cảm biến chu đáo và phân vùng thông minh- thì kết quả có vẻ gần như không công bằng. Chi phí năng lượng giảm 35–50 %. Tần suất thay thế máy sưởi giảm từ 18 tháng một lần xuống còn 8–12 năm một lần. Nhiệt độ vùng rễ{10}}nằm trong khoảng ±0,4 độ F (±0,2 độ ) thay vì ±4 độ F (±2 độ ). Cây trồng phản ứng bằng cách ra rễ nhanh hơn, hấp thụ chất dinh dưỡng cao hơn và thời gian kết thúc sớm hơn, nhiều hơn số tiền phải trả cho các biện pháp kiểm soát được nâng cấp.
Hiệu quả trong việc sưởi ấm vùng rễ-không còn là việc sử dụng ít điện hơn theo nghĩa thô thiển nữa. Đó là việc tính toán từng watt-chính xác ở nơi cần thiết, trong khoảng thời gian chính xác cần thiết. Công nghệ này đã tồn tại trong nhiều năm. Câu hỏi duy nhất là liệu hệ thống này có được thiết kế bởi người hiểu được sự khác biệt giữa máy sưởi và giải pháp tản nhiệt hoàn chỉnh hay không.
