Upravit stránku

Srovnání systémů

Ochrana před pozdními mrazíky je v našich klimatických podmínkách každoroční nezbytnou součástí opatření v ochraně rostlin. Týká se hlavně ovocných sadů a vinic. Vlivem klimatických změn a oteplováním celého kontinentu dochází k brzkému nástupu jara a tím k dřívějšímu kvetení ovocných stromů. V první fázi, tedy někdy v měsíci březnu, rozkvétají meruňky, třešně, višně. Následují broskve, pak jabloně. Všechny tyto ovocné stromy jsou ohroženy ranními nízkými teplotami, které mohou dosahovat i výrazných mínusových hodnot. Mrazíky hrozí nejen v březnu, ale i v dubnu nebo v květnu. Ztráty na úrodě mohou pak být při takto nízkých teplotách značné.  

Proti mrazu můžeme bojovat několika způsoby. My zde srovnáváme dva systémy a to protimrazové svíce a protimrazová kamínka NIRO.

  • Protimrazová kamínka NIRO s různým topivem (dřevěné nebo rašelinové brikety)
  • Protimrazové svíce 

U obou systémů je třeba počítat s dostatečným počtem pracovníků, kteří připraví produkty k jejich použití (doprava do sadu, instalace v sadu, zajištění topiva, zapálení, sledování, úklid …).  Také je třeba kalkulovat s náklady na topivo a dle použitého topiva věnovat pozornost i nežádoucím účinkům (kouř, saze, příp. zápach atd.). Jako topivo se do kamínek používají buď dřevěné a nebo rašelinové brikety.
Je žádoucí používat topivo s vysokou účinností, které je levné a šetrné k životnímu prostředí. Rovněž je třeba zohlednit i fakt, že použitím výše uvedených metod vždy vystavujeme část obyvatelstva v určitém časovém období nepříjemnému kouři nebo zápachu.

Protimrazová kamínka NIRO
Protimrazové svíce

Popis experimentu

Byly provedeny dvě série měření (červen 2018, listopad 2018), při kterých byla srovnána účinnost jednotlivých systémů. Série měření proběhly v sadech ve výše uvedených termínech na identických plochách, z nichž na každé byl instalován jeden systém ochrany před mrazem.  Mezi sledovanými plochami byla udržována dostatečná vzdálenost, takže bylo vyloučeno vzájemné rušení. Jednotlivé měřené plochy byly vybaveny kalibrovanými teplotními senzory v různých výškách a vzdálenostech od zdrojů tepla. 
V měsíci červnu se venkovní teploty pohybovaly od 13 do 18 °C, v listopadu mezi – 2 až 1°C. Rychlost větru a vlhkost vzduchu byly srovnatelné, pod 1 m / s a 96 resp. 97 %. Na 1 ha každé plochy se použilo stejné množství kamínek i svící, tedy celkem po 300 ks. Zdroje tepla se rozmístily v každém druhém řádku, rozestup 5 m, vzdálenost meziřadí v sadu 3,25 m.

Následující systémy byly srovnávány stejnými postupy (300 ks/ha):

  • červen/listopad: protimrazové svíce 6 kg vosk, měkký, bílý;
  • červen/listopad: protimrazová kamna NIRO, topivo rašelinové brikety (20 kg brikety, 1 kg štěpka);
  • listopad: protimrazová kamna NIRO, topivo dřevěné brikety (20 kg brikety);

Naměřené hodnoty se dále zpracovaly, vytvořily se teplotní profily (dosažený teplotní rozdíl  oproti okolní teplotě v různých polohách) a pro každý topný systém energetická bilance. 


Výsledky


V grafu lze vidět teplotní rozdíly jednotlivých systémů, které jsou znázorněné pomocí teplotních křivek. Všechny systémy mají zahřívací fázi (od zapálení až po dosažení odpovídajícího tepla). Tato fáze byla nejdelší u kamínek s rašelinovými briketami. U dřevěných briket bylo zaznamenáno největší oteplování (až do teplotního rozdílu 6 stupňů), pak následovaly rašelinové brikety. 
V grafu můžeme vidět zaznamenané hodnoty v měřícím bodě 4 (dT4). Vzdálenost měřícího zařízení 1,25 m od topného systému a výška 1 m. Údaje jsou ze dne 28. 11. 2018. Protimrazové svíce dosahují malých teplotních rozdílů. Červené čáry (čárkované/tečkované) znázorňují výkon jednotlivých topných systémů. Je vidět, že úroveň výkonu svící je konstantní, ale na nízké úrovni. 

Na obr. níže vpravo můžeme vidět záznam z termovizní kamery  (pořízeno dronem dne 28. 11. 2018 z výšky 150 m) během zahřívací fáze - největší vývoj tepla je v kamínkách s dřevěnými briketami (uprostřed obrázku). V levé části obrázku jsou kamínka s rašelinovými briketami, vpravo protimrazové svíce. Výsledky měření byly zpracovány a vyhodnoceny.

Kromě dvou sérií měření byla provedena i řada praktických testů s těmito závěry:

  • Nevhodné materiály jako topivo jsou např. Miscanthus - travina, ozdobnice čínská, bobtná, produkuje hodně popela, Ekobrikety Pinikey - z pilin tvrdých dřevin, silně kouří.
  • Klasické palivové dříví je možné používat, ale díky dobrému tahu toto dřevo hoří velmi rychle a doba hoření je max. 3 hodiny.
  • Byly testovány různé vlastnosti dřevěných briket. Obecně platí, že čím vyšší je podíl měkkého dřeva, tím méně jsou brikety vhodné k použití. Hlavním faktorem je podíl měkkého dřeva, síla lisování briket a srovnání (uspořádání) v kamínkách. V důsledku vývoje teploty brikety bobtnají a pokud jsou umístěny nesprávně omezují v kamínkách tah. Výsledkem je, že materiál začíná kouřit, a nelze dosáhnout dostatečného vývoje ohně a tepla. Kromě toho může docházet k nebezpečnému vývoji kouře pro okolí a pro životní prostředí.
  • Vhodné by pravděpodobně byly brikety z kůry, ty jsou v současné době však nedostupné. 
  • Brikety typ Pinikey sice kouří více než brikety z tvrdého dřeva, ale hoří až 6 hodin.
  • Regulace tahu u kamínek byla uzpůsobená na použití briket z tvrdého dřeva a při provozu mohou být otvory zcela otevřené, takže se produkuje méně kouře.

Grafické znázornění výkonových charakteristik

Vysvětlivky: Kamínka s rašelinou (P_rašelina), kamínka se dřevem (P_dřevo), protimrazové svíce (P_svíce)

[zdroj: Vergleich unterschiedlicher Heizsysteme zur Spätfrostbekämpfung, grafické zpracování Michael Lamprecht]

Záznam termovizní kamery, [zdroj: Vergleich unterschiedlicher Heizsysteme zur Spätfrostbekämpfung, foto Freiwillige Feuerwhr Pöllau]


Výhody a nevýhody topného systému a materiálů k hoření

Tab.: Přehled topných zdrojů, [zdroj: Vergleich unterschiedlicher Heizsysteme zur Spätfrostbekämpfung]

 

Protimrazové brikety

Rašelinové brikety

Protimrazové svíce

Dostupnost

nyní dostupné

dobrá

dobrá, různí výrobci

Absorpce vody

silná

žádná

žádná

Kouření

ano, ale může být minimalizováno (zakrytím vzduchových otvorů)

téměř žádný kouř

ano, navíc saze a zápach

Palivo na 1 zdroj tepla

20 kg dřevěných briket

20 kg rašelinových briket, 1 kg měkkého dřeva

6 l měkkého vosku

 

Použitím stejného počtu zdrojů topení (u kamínek s odpovídajícím množstvím topného materiálu) bylo u kamínek dosaženo větší zvýšení teploty než u protimrazových svící. Samotná doba hoření neumožňuje vyjádřit efektivitu ochrany proti mrazu. Rozhodujícím faktorem je časové rozpětí, během kterého lze dosáhnout příslušného zvýšení teploty. U protimrazových kamen může toto být ovlivněno odpovídajícím řízením procesů (např. seřízením tahu a nebo opětovným rozehřátím)

Náklady na kamna jsou složené z fixní složky (pořízení kamen) a variabilních nákladů (topivo, pracovní čas). Vzhledem k životnosti kamínek a několikanásobném použití jsou kamna ekonomicky výhodnou alternativou k protimrazovým svícím. Kromě toho je třeba zmínit výhody topiva z obnovitelných (a potenciálně domácích) surovin, jako je dřevo.

Vliv různých povětrnostních podmínek (např. vítr) nemohl být relevantně zohledněn v obou sériích měření. Na základě zkušeností s protimrazovými svíčkami lze očekávat, že kamínka budou fungovat i ve větru, ale z důvodů zvýšeného odvodu tepla se sníží účinnost ve srovnání s provozem bez větru.

 


Všechny topné systémy si žádají dobrou logistiku, skladovací kapacitu a v případě mrazivých nocí odpovídající potřebu pracovníků. Obecná výhoda kamínek spočívá v jejich opětovném použití a flexibilitě používat různé materiály k hoření. To umožňuje významné úspory nákladů ve srovnání s protimrazovými svíčkami. Životnost protimrazových kamínek z oceli je cca 20 let. S protimrazovými svíčkami se snadněji manipuluje, jejich příprava není tak časově náročná. Pokud je třeba lze svíčky zhasnout a při dalším výskytu mrazu svíčku zase zapálit.

Hodnoty růstu teploty, ke kterému došlo při srovnávacích měřeních v příslušných měřících bodech při provozním zatížení (viz graf), jsou uvedené v tabulce Průměrný růst teploty a teplotní rozdíly. Hodnoty byly zaznamenány na příslušných měřících bodech 1 - 3,5 hod po zapálení (29. 11. 2018).

Tab.: Průměrný růst teploty a teplotní rozdíly, [zdroj: Vergleich unterschiedlicher Heizsysteme zur Spätfrostbekämpfung]

Vzdálenost měřícího bodu od topnému zařízení

1,25 m1,25 m2,50 m2,50 m

Výška měřícího bodu

1,00 m2,00 m1,00 m2,00 m

Růst teploty

ø v bodě dT4 (°C)ø v bodě dT5 (°C)ø v bodě dT6 (°C)ø v bodě dT7 (°C)

Kamínka - rašelinové brikety

3,49

max 4,46

min 1,89

2,38

max 3,05

min 1,59

2,46

max 3,17

min 1,67

2,24

max 3,27

min 1,59

Kamínka - dřevěné brikety

5,21

max 6,27

min 4,49

5,38

max 7,07

min 3,85

3,55

max 4,80

min 2,90

3,51

max 4,41

min 2,98

Svíce

1,66

max 2,04

min 1,18

1,46

max 2,01

min 0,83

0,97

max 1,24

min 0,60

1,03

max 1,42

min 0,57

 


Praktická doporučení

 

Na základě měření a praktických testů se doporučuje následující: 

  • Dřevěné brikety musí být před a během mrazivé noci skladovány v suchu.
  • Ideální vrstvení dřevěných briket v kamínkách je nastojato; aby se ušetřil čas, brikety jsou již tímto způsobem balené.
  • Aby se zabránilo nadměrnému kouření kamínek při použití dřevěných briket, nesmí být zpočátku vzduchové otvory zakryté.
  • Doporučuje se používat dřevěné brikety s vysokým podílem tvrdého dřeva. 
  • Při použití rašelinových briket použijte pro zahřívací fázi několik ks polínek měkkého dřeva.
  • Doporučuje se použít podpalovač.
  • Pro všechny systémy je třeba brát ohled na dobu zahřívání (než bude dosaženo plného tepelného výkonu); u protimrazových svíček a kamínek s dřevěnými briketami je zahřívací fáze přibližně půl hodiny, u kamínek s rašelinovými brikety přibližně o 1 hodinu delší.
  • Na základě současných znalostí se při použití kamínek doporučuje instalovat cca 300 ks / ha s použitím briket z tvrdého dřeva přibližně v množství 20 kg/ks. To znamená, že můžeme dosáhnout zvýšení teploty při mrazech a bezvětří o 3 - 6 stupňů v závislosti na vzdálenosti od zdroje tepla a výšce, dostačující přes cca 4,5 hodiny; doba hoření je přibližně 6 hodin, ale teplota ke konci doby hoření výrazně klesá.
  • V případě použití 300 ks kamen / ha s rašelinovými briketami v podmínkách mrazu a bezvětří lze očekávat zvýšení teploty o 2 – 4 °C v závislosti na vzdálenosti od zdroje tepla a výšce; doba hoření je kolem 5 hodin, ale teplota ke konci doby hoření výrazně klesá.
  • Používání palivového dříví v kamínkách je možné, musí se však počítat s kratší dobou hoření (max. 4,5 hodiny).
  • V případě dlouhých mrazivých nocí je možné následně přiložit (jak brikety, tak palivového dříví).
  • Při použití protimrazových svíček lze dosáhnout podstatně delšího času hoření (cca 8 - 12 hodin, v závislosti na značce), ale vzhledem k nižšímu výkonu po celou dobu hoření je dobré použít při teplotách pod nulou i další zdroje tepla, aby byla dosažená požadovaná efektivita
  • Bez ohledu na používané systémy protimrazové ochrany se doporučuje jednotlivé zdroje tepla na pozemku v jednotlivých řádcích umístit střídavě.

Při praktické aplikaci v noci z 11. na 12. března 2018 v meruňkách ve fázi kvetení, bylo dosaženo zvýšení teploty o 4 stupně při umístění 300 ks kamínek na ha a topením dřevěnými briketami. Z -3 stupňů na 1 stupeň (nekalibrované měřící přístroje). Tento praktický výsledek odpovídá měřením v provedených pokusech. Výrobce nadále pracuje na zdokonalování kamínek, aby bylo dosaženo delší fáze hoření  s dostatečnou kapacitou a možnostmi zvyšování teploty.