كيفية تخطيط التهوية وتدفق الهواء في البيوت الزجاجية التجارية؟

تؤثر التهوية بشكل مباشر على درجة حرارة الدفيئة ورطوبتها وجودة الهواء فيها، بالإضافة إلى مساحة الزراعة داخلها. بالنسبة للدفيئات التجارية، يجب وضع خطة تهوية تراعي هيكل الدفيئة، وكثافة النباتات، والمناخ، وكفاءة التشغيل.

لا يقتصر الأمر على زيادة حركة الهواء فحسب. فمن الناحية الهندسية، يجب أن توفر خطة التهوية معدل تبادل هواء محددًا عند نقطتي تشغيل مختلفتين تمامًا: ما يقارب 40-60 تغييرًا للهواء في الساعة (ACH) عند ذروة الحاجة إلى التبريد في الصيف، و1 تغيير للهواء في الساعة فقط في الشتاء عندما يكون التحكم في الرطوبة هو المهمة الوحيدة المتبقية. ويعود سبب معظم أعطال التهوية التي تُكتشف في البيوت الزجاجية التجارية الناضجة إلى تصميم تم تحديد حجمه بناءً على إحدى هاتين النقطتين دون التحقق من توافقه مع الأخرى.

يسمح التصميم الجيد من قبل شركة تصنيع البيوت الزجاجية التجارية بإدخال الهواء النقي بشكل متحكم فيه، وتدويره في جميع أنحاء المحصول، وخروجه دون تشكيل مناطق راكدة أو رياح قوية أو استخدام غير ضروري للطاقة.

خطة تدفق الهواء حول هيكل الدفيئة

قبل اختيار معدات التبريد أو المراوح أو فتحات التهوية، يجب تحديد استراتيجية تدفق الهواء الأساسية بناءً على تصميم المبنى. فحتى مع سوء وضع الفتحات، قد يؤدي وجود معدات تهوية كافية في البيوت الزجاجية التجارية إلى اختلال في درجة الحرارة والرطوبة.

خريطة منطقة النمو

قم برسم خريطة لصفوف المحاصيل، والمقاعد، والممرات، والفواصل، والمعدات، وغيرها من العناصر التي قد تؤثر على حركة الهواء. ضع في اعتبارك حجم المحصول المتوقع عند اكتمال نموه، وليس فقط حجم الدفيئة الفارغة.

حدد المناطق التي قد تعيق فيها المحاصيل الكثيفة أو المعدات تدفق الهواء. يساعد هذا في تحديد أماكن فتحات التهوية والمراوح. من المفيد في هذه المرحلة تحديد مساحة الأرضية المفتوحة والمقطع العرضي المفتوح الذي يبقى عند اكتمال نمو النباتات، لأن دوران الهواء الداخلي يعتمد على حجم الهواء الحر فوق المحصول، وليس على الحجم الكلي للدفيئة.

إنشاء مسارات دخول وخروج الطائرات

تتطلب جميع عمليات التهوية مسارًا محددًا للهواء (دخولًا وخروجًا). توجد فرص لدخول الهواء الخارجي عبر الفتحات الجانبية، وقد يتصاعد الهواء الدافئ من خلال فتحات السقف.

ينبغي أن تتكامل هذه العناصر مع بعضها البعض، لا أن تكون منفصلة. فإذا وُضعت نقاط الدخول والخروج في مواقعها الصحيحة، فإنها تسمح بتدفق الهواء عبر مساحة أكبر من منطقة الزراعة. الهدف التصميمي القابل للقياس هو إجمالي مساحة الفتحات: لكي تعمل التهوية الطبيعية بشكل مستقل، يجب ألا تقل مساحة فتحات السقف والجوانب مجتمعة عن 15% إلى 20% من مساحة أرضية الدفيئة. وبتطبيق هذه النسبة على مساحة 1000 متر مربع، نحصل على 150-200 متر مربع من الفتحات الفعالة، تُقاس كمساحة الفتحات الحرة بعد تركيب الإطارات والشبكات، وليس كحجم الفتحات الاسمي.

ضع في اعتبارك ارتفاع الدفيئة

ضع في اعتبارك الهيكل وليس فقط مخطط الأرضية. يتحكم ارتفاع السقف وارتفاع المزاريب في تأثير المدخنة الذي يحفز التهوية الطبيعية، لأن فرق الضغط بين مدخل منخفض ومخرج مرتفع يزداد مع المسافة الرأسية بينهما.

تستخدم التكوينات التجارية النموذجية لـ Venlo ارتفاعات للمزاريب تتراوح بين 4 و 6 أمتار، ويمكن أن تتجاوز ارتفاعات الأعمدة في الهياكل ذات الامتدادات الكبيرة 10 أمتار. إن رفع المزراب لا يقتصر على زيادة مساحة المحصول فحسب، بل يزيد أيضًا من قوة الطفو المتاحة للهواء الساخن للخروج عبر التلال، كما أنه يزيد من حجم منطقة التخزين المؤقت التي تخفف من تقلبات درجات الحرارة قصيرة المدى.

قد تؤدي المحاصيل الكثيفة إلى تقييد تدفق الهواء وخلق مناطق ذات رطوبة أعلى. ويمكن أن يكون للمعدات والنباتات المعلقة والشاشات وغيرها من الهياكل تأثير مماثل.

حدد المناطق التي قد يضعف فيها تدفق الهواء، وحافظ على مسارات الهواء المخطط لها خالية من العوائق. يساعد ذلك في تحديد أماكن فتحات التهوية والمراوح، ويضمن فعالية النظام مع نمو المحصول.

اختيار وتنسيق معدات التهوية

بعد تحديد تدفق الهواء، اختر مكونات نظام التهوية بناءً على بيئة ومتطلبات المحاصيل المزروعة في الدفيئة. يمكن استخدام التهوية الطبيعية والمراوح الميكانيكية و/أو معدات التبريد في الدفيئة التجارية، ولكن يجب تصميم هذه الأنظمة كاستراتيجية تهوية شاملة.

استغل فتحات السقف بفعالية

يمكن إطلاق الهواء الطبيعي المتصاعد إلى السطح عن طريق تهوية السطح. وتعتمد فعالية هذه التهوية على موضع الفتحة، وكمية الهواء الداخل، وتصميم السطح، والظروف الخارجية.

يجب تصميم فتحات السقف بحيث تسمح بمرور الهواء الداخل عبر منطقة المحاصيل، مع مراعاة التنسيق مع فتحات التهوية السفلية. لا تضمن فتحات السقف وحدها انتظام دوران الهواء. تُظهر الدراسات الميدانية لمجموعات الفتحات ترتيبًا واضحًا: فالفتحة الجانبية مع فتحات السقف المواجهة للريح تُنتج أعلى معدل تدفق طبيعي، يصل إلى حوالي 12.3 تغييرًا للهواء في الساعة عند سرعة رياح لا تتجاوز 0.5 متر/ثانية. أما التكوينات التي تعتمد على فتحات السقف فقط، أو على الفتحات المواجهة للريح فقط، فتُسجل معدلات أقل بكثير.

استخدم التهوية الجانبية لدخول الهواء

تسمح الفتحات الجانبية بدخول الهواء الخارجي من مستوى منخفض، مما يساعد على تعزيز تدفق الهواء داخل مساحة الزراعة. وينبغي تخطيطها مع مراعاة صفوف المحاصيل، والشبكات، والمعدات، والمباني الأخرى.

في حال استخدام التهوية الجانبية والسقفية، يُمكن للهواء أن يدخل المبنى عند مستوى المحصول أو بالقرب منه، وأن يصعد مع ارتفاع درجة حرارته. وهذا بدوره يُحسّن دوران الهواء الطبيعي في ظل الظروف الخارجية المواتية. كما أن اختيار الفتحة المناسبة مهمٌّ عند انخفاض سرعة الرياح: فالفتحة الجانبية مع مخرج السقف المواجه للريح تُعطي أفضل مزيج من معدل تدفق الهواء وتوزيعه المكاني المتجانس، بينما قد تسحب الفتحات المتقابلة الهواء مباشرةً عبر قمة السقف دون أن يصل إلى المحصول.

ضع في اعتبارك شبكات الحماية من الحشرات ومقاومة تدفق الهواء

تُعدّ شبكات الحماية من الحشرات مفيدة في البيوت الزجاجية التجارية، ولكنها قد تحدّ من تدفق الهواء عبر فتحات التهوية. يجب مراعاة ذلك عند التخطيط للتهوية.

تحقق من الشاشة منطقة مفتوحة

يؤثر نوع الشاشة ومساحتها المفتوحة على سهولة دخول الهواء الخارجي إلى الدفيئة. فالشاشة الضيقة جدًا قد تقلل من تدفق الهواء الطبيعي وتزيد من الحاجة إلى التهوية الميكانيكية.

أظهرت دراسات منشورة أجريت في نفق هوائي على شاشات مقاومة للحشرات، تغطي نطاق مسامية يتراوح بين 25% و53%، أن معدل التهوية ينخفض ​​مع انخفاض المسامية، لأن الشاشة تقلل من معامل تصريف الفتحة بدلاً من مجرد تضييقها. عملياً، تُكلّف الشاشة القياسية للحشرات ما يقارب 10% إلى 20% من تدفق الهواء عبر فتحة غير محمية؛ ويمكن أن يؤدي الانتقال من شاشة ذات 40 فتحة إلى أخرى ذات 75 فتحة إلى تقليل التهوية الطبيعية بنسبة 25% إضافية. مثال توضيحي: شاشة ذات 50 فتحة بنسبة مساحة مفتوحة 55%، مثبتة على فتحة مساحتها 100 متر مربع، تُمرّر هواءً يعادل مساحة فتحة غير مسدودة تبلغ حوالي 55-60 متر مربع فقط.

لذا، ينبغي مراعاة الشبكة عند تحديد حجم ومواقع فتحات التهوية في السقف والجوانب. احرص على تنظيف الشبكة باستمرار لأن الغبار وبقايا النباتات قد يقللان من مساحة الفتحات.

قم بمطابقة التهوية مع الهيكل المغطى بشبكة.

في حال تركيب شبكات حماية من الحشرات على فتحات التهوية، يجب على الشركة المصنعة مراعاة تأثيرها عند تصميم نظام تدفق الهواء. لا ينبغي اختيار سعة المروحة ومساحة فتحة التهوية دون مراعاة المقاومة التي تُحدثها الشبكة. التسلسل الصحيح هو تحديد معدل تبادل الهواء المطلوب، ثم تحويله إلى معدل تدفق مطلوب، ثم حساب مساحة فتحة التهوية وسعة المروحة بناءً على مقاومة الشبكة وانخفاض الضغط الناتج عنها.

يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية، لا سيما في المناخات الحارة، حيث قد يعتمد البيت الزجاجي بشكل كبير على التهوية الطبيعية. وينبغي أن يوفر التصميم النهائي تبادلاً كافياً للهواء للمحصول في ظل الظروف الخارجية المتوقعة.

أضف مراوح في الأماكن التي يكون فيها تدفق الهواء الطبيعي محدودًا

عندما لا توفر التهوية الطبيعية حركة هواء كافية، تُستخدم المراوح الميكانيكية. فهي تساعد في الوصول إلى المناطق التي لا تحصل على تهوية كافية بسبب تصميم الدفيئة أو بسبب تغيرات المناخ الخارجي.

فيما يخص دوران الهواء على مستوى المحاصيل، يعتمد نظام تدفق الهواء الأفقي (HAF) على قاعدة عامة راسخة لتحديد حجم المروحة: حوالي 2 قدم مكعب في الدقيقة من سعة المروحة لكل قدم مربع من مساحة الأرضية، أي ما يعادل تقريبًا 0.6 متر مكعب في الدقيقة لكل متر مربع. تختلف مراوح تدفق الهواء الأفقي عن مراوح التبريد. فمراوح التبريد تسحب الهواء من الجدار وتعمل بمعدلات تبادل عالية ضرورية لإزالة الحرارة القصوى؛ بينما تعمل مراوح تدفق الهواء الأفقي باستمرار، وتحافظ ببساطة على حركة الغطاء النباتي، مما يُعادل درجة الحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون بين المناطق.

خطة عملية للمروحة من مصنعي البيوت الزجاجية التجارية يبدو كالتالي:

توجيه الهواء: ضع المراوح لدعم الحركة المقصودة عبر منطقة النمو.

التغطية: تحقق من مناطق المحاصيل البعيدة بدلاً من الحكم على تدفق الهواء بالقرب من المعدات فقط.

التحكم: السماح بتغير مستويات تدفق الهواء مع تغير الظروف ومتطلبات المحاصيل.

الصيانة: حافظ على سهولة الوصول إلى المراوح وأجهزة التحكم للفحص والصيانة.

تنسيق التهوية مع التبريد

يجب أن يسير التهوية والتبريد جنبًا إلى جنب. إذا ارتفعت درجات الحرارة الخارجية إلى مستويات يصعب معها التبريد بالتهوية الطبيعية، يمكن الاستعانة بالتبريد الميكانيكي لتعزيز التحكم. مع ذلك، لا ينبغي استخدام معدات التبريد كبديل عن التخطيط الأساسي لتدفق الهواء. يجب أن يضمن مسار الهواء البارد أو النقي تدفقًا جيدًا للهواء، وأن يخلو من المناطق التي يكون فيها تدفق الهواء ضعيفًا في المحصول.

يُقصد بتحديد حجم كليهما معًا العمل بكفاءة مُحددة. تُصمم أنظمة الوسادات التبخيرية عادةً لتحقيق كفاءة تبخير تتراوح بين 70% و80% من انخفاض درجة حرارة البصيلة الرطبة؛ عند كفاءة إجمالية للنظام تبلغ حوالي 80%، يكون الانخفاض العملي في درجة الحرارة عبر جدار الوسادة المصممة جيدًا حوالي 5 درجات مئوية (9 درجات فهرنهايت)، ويتراوح إجمالي انخفاض درجة حرارة هواء التغذية بالنسبة إلى درجة الحرارة المحيطة عادةً بين 10 و20 درجة فهرنهايت. إن الوسادة التي لا تستطيع الوصول إلى كفاءة تصميمها غالبًا ما تكون مشكلة تتعلق بالتبليل أو توزيع تدفق الهواء أو سرعة الهواء على السطح، وليست مشكلة في الوسادة نفسها.

اختبار وصيانة نظام تدفق الهواء

يجب اختبار نظام التهوية بعد تركيبه وفحصه أثناء الإنتاج. قد يتغير تدفق الهواء مع نمو المحاصيل، أو استخدام الشاشات، أو إضافة معدات جديدة. وقد يلزم تعديل إعدادات التهوية تبعًا لتغير كثافة المحاصيل، أو الأحوال الجوية، أو ظروف الإنتاج.

تحقق من تدفق الهواء عبر منطقة المحصول

تحقق من وصول الهواء إلى مختلف أجزاء منطقة الزراعة. ابحث عن المناطق ذات تدفق الهواء الضعيف أو الحركة الهوائية المفرطة. قد تؤثر كثافة المحاصيل والمعدات والشبكات على تدفق الهواء مع نمو المحصول. يُعد اختبار الدخان أو مسح سرعة الرياح باستخدام مقياس سرعة الرياح المحمول على ارتفاع مظلة النبات أسرع طريقة لتحويل الشعور بالركود إلى خريطة تدفق هواء قابلة للقياس.

مراقبة درجة الحرارة والرطوبة

تساعد قراءات درجة الحرارة والرطوبة في تحديد المناطق التي لا تعمل فيها التهوية بالشكل المطلوب. ينبغي فحص القراءات في أجزاء مختلفة من الدفيئة بدلاً من الاعتماد على موقع واحد.

في منزل كبير متعدد الامتدادات، لا يمكن لجهاز استشعار واحد أن يمثل المبنى بأكمله. قارن قراءات المناطق - بالقرب من المزراب، وعلى مستوى المظلة، وعند نهايات الجملون وفي المنتصف - لكل من درجة الحرارة والرطوبة النسبية، واعتبر التدرج الرأسي أو الأفقي المستمر دليلاً على وجود مشكلة في تدفق الهواء وليس مشكلة في التحكم.

صيانة المراوح وفتحات التهوية

ينبغي فحص المراوح وفتحات التهوية العلوية والجانبية وشبكات الحماية من الحشرات بانتظام. يجب إزالة الغبار والمواد النباتية وأي عوائق أخرى قد تعيق تدفق الهواء. كما يجب فحص الأجزاء المتحركة وصيانتها وفقًا لمتطلبات المعدات.

حافظ على مسارات تدفق الهواء خالية

عندما تُسدّ مسارات التهوية الحالية بالمعدات أو مواد التخزين أو الشاشات أو النباتات المعلقة أو المحاصيل النامية، قد ينخفض ​​أداء نظام التهوية. وقد تكون هذه التغييرات تدريجية، وقد لا تُلاحظ أثناء العمل اليومي.

أعد تصميم تخطيط مصنع البيوت الزجاجية التجارية كلما طرأ تغيير كبير على الإنتاج. ويضمن الحفاظ على مسارات التدفق المفتوحة والمخصصة استمرار عمل نظام التهوية على النحو الأمثل.

قم بتعديل النظام مع تغيرات الإنتاج

قد يتغير نمط تدفق الهواء الأمثل بتغير ارتفاع المحصول، وكثافة الزراعة، وموقع المعدات، والظروف الموسمية. لذا، ينبغي التعامل مع خطة التهوية كنظام تشغيل قابل للتعديل، وليس كتركيب ثابت. وكقاعدة عامة، يحتاج جدول التهوية الذي تم ضبطه بناءً على حالة الدفيئة الفارغة إلى إعادة ضبط بمجرد إغلاقها، لأن حجم الهواء الحر ومقاومة التدفق الأفقي يتغيران بشكل كبير.

احتفظ بسجلات للمشاكل المتكررة في درجة الحرارة والرطوبة وتدفق الهواء. يمكن أن تساعد هذه السجلات، المُقدمة من مُصنِّع البيوت الزجاجية التجارية، المشغلين على تحديد ما إذا كانت هناك حاجة لإجراء تغييرات على تشغيل المراوح أو أوضاع فتحها أو توزيع تدفق الهواء. تشمل فحوصات الصيانة المفيدة ما يلي:

فتحات التهوية: تأكد من أن فتحات التهوية تفتح وتغلق وتبقى غير مسدودة.

المراوح: افحص الشفرات والمحركات والواقيات وأجهزة التحكم للتأكد من التشغيل الطبيعي.

مسارات تدفق الهواء: ابحث عن عوائق جديدة ناتجة عن المعدات أو نمو المحاصيل.

قراءات بيئية: قارن درجة الحرارة والرطوبة بين المناطق المختلفة.

أدوات التحكم التشغيلية: تأكد من أن التعديلات اليدوية أو التلقائية تعمل بشكل صحيح.

الأسئلة الشائعة

يُعتدّ برقمين، لا برقم واحد. صمّم النظام بحيث يُوفّر ما بين 40 و60 تغييرًا للهواء في الساعة تقريبًا خلال ذروة التبريد في الصيف، ووفر حدًا أدنى قابلًا للتحكم يبلغ تغييرًا واحدًا للهواء في الساعة تقريبًا في الشتاء للتحكم في الرطوبة وثاني أكسيد الكربون. النظام الذي يُلبّي متطلبات الصيف فقط غالبًا ما يُبالغ في تقدير الحرارة في منتصف النهار، ولا يستطيع الحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة في الشتاء دون زيادة مفرطة في كمية الحرارة المُدخلة.

كخطوة أولى، يجب أن تبلغ مساحة التهوية المُجمعة من السقف والجوانب ما لا يقل عن 15% إلى 20% من مساحة الأرضية لضمان فعالية التهوية الطبيعية. ويُقاس ذلك كفتحة حرة فعّالة بعد تركيب الجمالونات وآليات التهوية وأي شبكة حماية من الحشرات، وليس كحجم الفتحة الاسمي. وبالنسبة لمساحة 1000 متر مربع، فإن ذلك يُعادل 150 إلى 200 متر مربع من الفتحة الفعّالة.

تُكلّف شبكة الحماية من الحشرات القياسية عادةً ما بين 10% و20% من تدفق الهواء في فتحة مماثلة غير مسدودة. وتكون الشبكات الدقيقة أغلى ثمناً: فالانتقال من شبكة ذات 40 فتحة إلى أخرى ذات 75 فتحة يُقلّل التهوية الطبيعية بنسبة 25% إضافية، وتؤكد اختبارات نفق الرياح المنشورة على شبكات ذات مسامية تتراوح بين 25% و53% هذا الاتجاه نفسه. فعندما تُغطّي شبكة ذات 50 فتحة بنسبة مساحة مفتوحة 55% فتحةً مساحتها 100 متر مربع، تُعتبر مساحة الفتحة الفعلية حوالي 55-60 متر مربع.

استخدم قاعدة تدفق الهواء الأفقي التقريبية، وهي حوالي 2 قدم مكعب في الدقيقة لكل قدم مربع من مساحة الأرضية، أي ما يعادل تقريبًا 0.6 متر مكعب في الدقيقة لكل متر مربع، موزعة في أرجاء المنزل بحيث يتحرك الهواء في حلقة مستمرة. يتم تحديد حجم مراوح التدوير لضمان خلط الهواء وتوزيعه بشكل متجانس، بينما يتم تحديد حجم مراوح التبريد المثبتة على الجدران بناءً على معدل تبادل الهواء - ويجب إجراء الحسابين بشكل منفصل.

لا تُعدّ فتحات التهوية المفتوحة بديلاً عن التهوية الكافية. فإذا كانت مساحة فتحات التهوية مجتمعةً أقل من 15% تقريبًا من مساحة الأرضية، أو إذا كانت الفتحات مغطاة بشبكات ولم تُعوَّض، أو إذا لم يكن للمبنى مدخل هواء مواجه للرياح ليُقرن بمخرج السقف، فقد يكون معدل التبادل الحراري المقاس أقل بكثير من 40-60 تغييرًا في الساعة، وهو المعدل المطلوب في ذروة فصل الصيف. لذا، قارن فرق درجة الحرارة الداخلية والخارجية المقاس بالقيمة التصميمية قبل إضافة سعة التبريد.

تُصمَّم وسادات التبخير عادةً لتحقيق كفاءة تبليل تتراوح بين 70% و80% من انخفاض درجة حرارة البصيلة الرطبة. عند كفاءة إجمالية للنظام تبلغ حوالي 80%، يكون الانخفاض الفعلي في درجة الحرارة حوالي 5 درجات مئوية (9 درجات فهرنهايت)؛ أما النظام الذي يُنتج نصف هذه الكفاءة فقط، فيُعاني عادةً من ضعف تبليل الوسادة، أو سرعة تدفق الهواء الزائدة، أو تسرب الهواء من سطح الوسادة، وليس من صغر حجم الوسادة.

يبدأ تدفق الهواء الفعال بالتخطيط الهيكلي، وليس باختيار المعدات. يجب أن توفر البيوت الزجاجية التجارية المصممة جيداً مسارات هواء واضحة، وفتحات تهوية متناسقة، ودعماً ميكانيكياً مناسباً، ومرونة كافية للاستجابة لتغيرات المحاصيل والظروف الجوية.

يُساعد أيضًا تحديد الأرقام قبل شراء المعدات: نسبة مساحة التهوية من 15% إلى 20% من مساحة الأرضية، وتصميم ذروة يتراوح بين 40 و60 تغييرًا للهواء في الساعة، ومقاومة للشبكة تتراوح بين 10% و20% (أكثر للشبكات الدقيقة)، وحلقة تدوير هواء بحجم 2 قدم مكعب في الدقيقة لكل قدم مربع، ونظام تبريد بكفاءة تتراوح بين 70% و80%. تُحدد هذه القيم الخمس مدى إمكانية تنفيذ خطة التهوية، وتغييرها في الرسم الهندسي أقل تكلفة بكثير من تغييرها في مبنى مكتمل.

بالنسبة للمشاريع التجارية، يجب تصميم نظام التهوية بما يتناسب مع متطلبات الهيكل والتحكم البيئي. ويمكن أن يساعد التعاون مع شركة متخصصة في تصنيع البيوت الزجاجية التجارية على مواءمة تصميم البيت الزجاجي، وفتحات التهوية، ومعدات تدفق الهواء، ومتطلبات التشغيل قبل بدء عملية التركيب.