Technical data of the climate cabinets

Each cabinet comes equipped with the following features:

Carbondioxide-fumigation
Ozone-fumigation
(each chamber has a single Ozone production via  an Ozone generator)
Possibility for Carbondioxide-Isotope-Labelling
LED-assimilation lighting, UVA-, UVB-radiation
Photosynthetically Active Radiation (PAR): 800µmol/m²s in 1000mm distance to LED-light-source over total chamber area
Fresh air supply- and exhaust (0, 30-100m³/h)
even during high circulation-rates, e.g. 8.000m³/h, wind-speed is smaller < 0,25m/s
Recirculation unit for heating, cooling, humidifying and dehumidifying via electrical steam humidifier
Cooling brine-distribution for cooling and generating the temperatures of the chamber's internal devices (cooling register, LED-panel-cooling, Lysimeter-belowground cooling, sample gas cooler, floor cooling

All climate chambers have to perform certain minimum requirements regarding temperature-, humidity- and lighting in the range of 150mm in front of the walls, 200mm below the ceiling as well as 650mm above the floor less the 500mm wide corridor in the middle of the chamber:

Temperature
Temperature range:                +4 bis 30°C without lighting, +10 bis 30°C with lighting  
Temperatur constancy:           +/- 1K in steady-state, temporal and spatial

Humidíty
Relative humidity range:        30% bis 90% without lighting, 30% bis 75% with lighting  
Humidity constancy:               +/- 10% in steady-state, temporal and spatial
Dew point range:                    +5°C bis +28°C

There is the possibility to raise the chamber room-temperature up to 40°C in exceptional cases, whereby the humidity-parameter are not taken into account and may not be fulfilled.

Lighting
By default, the value of the photosynthetic-active-radiation (PAR) is configured to 800µmol/m²s in a distance of 1000mm to the LED-lighting source covering the cabinet's total experimental area.

Following equipment is only available in 4 of 8 climate cabinets:

Plant-container-system (Lysimeter) with soil compartement temperature control, soil-matrix-potential sensor and tube-connectors for irrigation 

or

Flood-watering-system with plant tables

Following features are only realized once for all 8 cabinets:

Central management computer incl. software and database system for process control and experiment data documentation 

User-defined parameters light, temperature, humidity, gases, etc. can be set at the belonging Touch-Panel in front of every cabinet directly as well as via the central management computer. 

In all cabinets a simulation of day runs is possible. All parameters can be controlled individually.

An editor allows the programming of setpoint curves of the specifically available parameters for each cabinet:

Cabinet room temperature (4-40°C)

Cabinet room humidity (30-90% rel. humidity)

CO2 concentration (Ambient air  - 3000ppm)

CO2 Isotope fumigation (0 -20 ml/min)

CO2 Isotope time span of fumigation (0 - 60 min)

Ozone concentration (0-200ppb)

Light 6500K (0-100%)

Light 4000K (0-100%)

Light 430nm (0-100%)

Light 490nm (0-100%)

Light 530nm (0-100%)

Light 630nm (0-100%)

Light 660nm (0-100%)

Light 730nm (0-100%)

UV-A 365-405nm (0-100%)

UV-B 325nm (0-100%)

Lysimeter belowground temperature (0-20°C)

Fresh air supply (0, 30-100m³/h)

Exhaust air (0, 30, 100 m³/h)

Cabinet 1 - 4 Lysimeter irrigation 1 (0 - 5kg)

or

Cabinet 5 - 8 Time control Flood-watering-system (0-60 min)

 

Temperatur

  • Temperaturbereich:       +4 bis 30°C ohne Beleuchtung, +10 bis 30°C mit Beleuchtung
  • Temperatur-Konstanz:   +/- 1K im Beharrungszustand, zeitlich und räumlich

Licht

Als Vorgabe für die Photonenstromdichte (PPFD) ist ein Wert von mindestens 800µmol/m²s im Abstand von 1000mm zur LED-Lichtquelle über die gesamte Kammerinnenfläche gefordert.

 

Als Randbedingung wurde weiterhin festgelegt, die Luftgeschwindigkeit auch bei hohen Luftwechsel-raten (im Umluftbetrieb z.B. ca 8.000m³/h möglich) möglichst gering < 0,25m/s zu halten.

Dimensions

Fig. 1: Maße Phyto-Klimakammer mit Ebbe/Flut-Pflanztischen (M. Guderle)

Alle, je Klimakammer notwendigen Aggregate und Versorgungsleitungen wie Dampfbefeuchtung, Schaltschrank Allgemeinstromversorgung, Notstromversorgung, Solemischstation, Vorlagebehälter Schwallbewässerung der Ebbe/Flut-Pflanztische bzw. Lysimeter (Düngerbehälter), Ozonanalysator, Steuerung Parameter, werden direkt an der Kammer außen oder im Kammerzwischenraum installiert.

 


Der lichte Innenraum B/T/H 2400/3200/2200mm der Kammern ist von technischen Einbauten frei  gehalten und steht damit als Experimentraum zur Verfügung. 

Fig. 2

Fig. 2: Umliegende Kammerperipherie (Fa. regineering)

Für Stoffflussanalysen kann eine Markierung des Luftraums mit anschließender online-Analytik stabiler Isotope (12/13C, 14/15N, 16/18O, H/D) genutzt werden.

 

Hinsichtlich des Prozessparameter CO2-Konzentration an der Einströmstelle in die Kammer werden 0 – 2000ppm mit einer Konstanz +/- 20ppm erwartet.

Hinsichtlich des Prozessparameter O3-Konzentration an der Einströmstelle in die Kammer werden 0 – 200ppb mit einer Konstanz +/- 10ppb oder besser erwartet.

Für alle relevanten Verbraucher steht eine zentrale VE-Wasser-Versorgung zur Verfügung.

Fig. 3

Fig. 3: Lysimeter-Stellplatz mit Bewässerungseinheit ohne Beeinflussung der Wägung (Fa. regineering)

Als Pflanzencontainer können wärmeisolierte Lysimetergefäße (72x ø 400mm, 36x ø 700mm) genutzt werden. Hierbei wird die Temperierung des Wurzelraums über einen Wärmetauscher (Solevorlauftemperatur 0°C - 20°C) ermöglicht.
Die Lysimeter sind auf 36x Schwerlastplattformen mit Präzisions-Wägezellen (ausgelegt für ø 700mm) positioniert und mit einer Bewässerungsvorrichtung, 1x Tensiometer und 4x PT1000-Temperatursensoren je Lysimeter-Stellplatz ausgestattet.

 

 

Fig. 4

Fig. 4: Vergleich LED-Simulationsbeleuchtung (grün) mit Tageslichtspektrum (schwarz, aufgenommen in Weihenstephan an einem wolkenbedecktem Tag-02.12.2015 15:00 MEZ) (Fa. regineering)

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