Как да планираме вентилацията и въздушния поток в търговска оранжерия?
Вентилацията влияе пряко върху температурата, влажността, качеството на въздуха и площта за отглеждане в оранжерията. За търговска оранжерия разработете план за вентилация, който отчита структурата на оранжерията, популацията на растенията, климата и ефективната работа.
Не става въпрос само за увеличено движение на въздуха. В инженерен план, вентилационният план трябва да осигури определена скорост на обмен на въздух в две много различни работни точки: приблизително 40–60 смени на въздуха на час (ACH), когато е необходимо пиково лятно охлаждане, и едва 1 ACH през зимата, когато единствената оставаща задача е контролът на влажността. Почти всеки открит дефект във вентилацията в зряла търговска оранжерия води началото си от проект, който е бил оразмерен за едната от тези точки и никога не е бил проверяван спрямо другата.
Добрият дизайн от производител на търговски оранжерии позволява контролирано въвеждане на свеж въздух, циркулация в цялата култура и излизане от него, без образуване на застояли зони, силен вятър или ненужно използване на енергия.
Планирайте въздушния поток около оранжерийната конструкция
Преди да изберете охлаждащо оборудване, вентилатори или вентилационни отвори, основната стратегия за въздушен поток трябва да се определи в зависимост от конструкцията. Дори при лошо разположение на отворите, търговска оранжерия с адекватно вентилационно оборудване може да създаде дисбаланс в температурата и влажността.
Карта на района на растеж
Картографирайте редовете с култури, пейките, пътеките, преградите, оборудването и други елементи, които могат да повлияят на движението на въздуха. Вземете предвид очаквания размер на културите при пълен растеж, не само празната оранжерия.
Идентифицирайте зоните, където гъстите култури или оборудване биха могли да ограничат въздушния поток. Това помага да се определи къде трябва да се поставят вентилационни отвори и вентилатори. Полезна дисциплина на този етап е да се маркира откритата площ на пода и отвореното напречно сечение, което остава при пълен коронен лист, тъй като вътрешната циркулация се определя от обема на свободния въздух над културата, а не от общия обем на оранжерията.
Осигурете пътища за влизане и излизане на въздуха
Всички вентилационни операции изискват установен път за въздуха (вход и изход). Има възможности за навлизане на външен въздух през странични отвори, а топлият въздух може да се издигне нагоре през отворите на покрива.
Те трябва да са свързани помежду си, а не поотделно. Ако са правилно разположени, входните и изходните точки могат да позволят на въздуха да преминава през по-голяма част от площта за отглеждане. Измеримата проектна цел е общата площ на отвора: за да работи естествената вентилация самостоятелно, комбинираната площ на покрива и страничните вентилационни отвори трябва да бъде не по-малка от 15%–20% от площта на пода на оранжерията. Мащабирането на това съотношение до отсек от 1000 м² дава 150–200 м² ефективен отвор, измерен като свободен отвор след рамките и екраните, а не като номиналния размер на вентилационния отвор.
Вземете предвид височината на оранжерията
Обмислете конструкцията, а не само плана на етажа. Височината на покрива и височината на улуците контролират ефекта на комина, който задвижва естествената вентилация, защото разликата в налягането между нисък вход и висок изход се увеличава с вертикалното разстояние между тях.
Типичните търговски конфигурации на Venlo използват височина на улуците от 4–6 м, а височината на стълбовете в конструкции с голям отвор може да надвишава 10 м. Повдигането на улука прави повече от добавяне на просвет за реколтата: то увеличава наличната плаваемост, с която горещият въздух може да излезе през билото, и увеличава буферния обем, който омекотява краткосрочните температурни колебания.
Гъстите култури могат да ограничат въздушния поток и да създадат зони с по-висока влажност. Оборудване, висящи растения, паравани и други конструкции могат да имат подобен ефект.
Идентифицирайте зоните, където въздушният поток може да отслабне, и поддържайте планираните въздушни пътища чисти. Това помага да се определи къде трябва да се поставят вентилационни отвори и вентилатори и поддържа системата ефективна, докато културата се развива.
Изберете и координирайте вентилационно оборудване
Изберете компонентите на вентилационната система въз основа на околната среда и изискванията на културите, отглеждани в оранжерията, след като е определен въздушният поток. В търговска оранжерия могат да се използват естествена вентилация, механични вентилатори и/или охлаждащо оборудване, но тези системи трябва да бъдат проектирани като цялостна вентилационна стратегия.
Използвайте ефективно отворите на покрива
Естественият въздух, издигащ се към покрива, може да се освободи чрез вентилация на покрива. Ефективността ѝ ще зависи от позицията на отвора, количеството на входящия въздух, конфигурацията на покрива и външните условия.
Отворите на покрива трябва да бъдат проектирани така, че да гарантират, че входящият въздух може да преминава през зоната с културите и да бъдат координирани с всички по-ниски входни отвори. Отворите на покрива не могат да осигурят равномерност на циркулацията. Полевите проучвания на комбинации от отвори показват ясна класация: страничен вентилационен отвор, комбиниран с наветрените вентилационни отвори на покрива, произвежда най-висок естествен дебит, достигайки около 12,3 обмена на въздух на час при скорост на вятъра само 0,5 m/s. Конфигурациите, които разчитат само на вентилационни отвори на покрива или само на подветрените отвори, се измерват значително по-ниско.
Използвайте странична вентилация за всмукване на въздух
Страничните отвори могат да всмукват външен въздух на по-ниско ниво, което спомага за насърчаване на кръстосания поток в пространството за отглеждане. Те трябва да се планират, като се вземат предвид редовете с култури, преградите, оборудването и други сгради.
Ако се използва странична и покривна вентилация, е възможно въздухът да навлиза в сградата на или близо до нивото на културата и да се движи нагоре, когато тя се затопля. Това може да доведе до по-жизнеспособна естествена циркулация при благоприятни външни условия. Сдвояването е важно и при ниски скорости на вятъра: страничен вход с наветреен изход на покрива дава най-добрата комбинация от дебит и пространствена равномерност, докато противоположните отвори могат да изтеглят въздуха директно през билото, без никога да достигне до културата.
Отчитане на мрежите против насекоми и съпротивлението на въздушния поток
Комарниците са полезни в търговските оранжерии, но те могат също така да ограничат въздушния поток през вентилационните отвори. Това трябва да се има предвид при планирането на вентилацията.
Проверете отворената зона на екрана
Видът и отворената площ на мрежата могат да повлияят на това колко лесно външният въздух навлиза в оранжерията. Мрежа, която е твърде ограничаваща, може да намали естествения въздушен поток и да увеличи нуждата от механична вентилация.
Публикувани изследвания в аеродинамични тунели върху мрежи против насекоми, обхващащи диапазон на порьозност от 25% до 53%, показват, че скоростта на вентилация намалява с намаляването на порьозността, тъй като мрежата намалява коефициента на изпускане на отвора, а не просто го стеснява. На практика, стандартна мрежа против насекоми изразходва приблизително 10%–20% от въздушния поток през незащитен отвор; преминаването от мрежа с 40 меша към мрежа с 75 меша може да намали естествената вентилация с още 25%. Работна илюстрация: мрежа с 50 меша и съотношение на отворена площ 55%, инсталирана на отвор от 100 м², пропуска въздух, еквивалентен само на около 55–60 м² свободен отвор.
Следователно, мрежата трябва да се вземе предвид при оразмеряването и позиционирането на покривните и страничните вентилационни отвори. Поддържайте мрежата чиста, защото прахът и растителните материали могат допълнително да намалят отворената площ.
Съобразете вентилацията с екранираната конструкция
Ако на вентилационните отвори са монтирани мрежи против насекоми, производителят трябва да вземе предвид техния ефект при проектирането на системата за въздушен поток. Капацитетът на вентилатора и площта на вентилационния отвор не трябва да се избират без да се вземе предвид съпротивлението, създавано от мрежата. Правилната последователност е да се определи необходимият дебит на въздуха, да се преобразува в необходимия дебит, след което да се сумират площта на вентилационния отвор и капацитетът на вентилатора спрямо съпротивлението на мрежата и спрямо пада на налягането на самата мрежа.
Това е особено важно в горещ климат, където оранжерията може да зависи в голяма степен от естествената вентилация. Окончателният проект трябва да осигурява достатъчен обмен на въздух за културата при очакваните външни условия.
Добавете вентилатори там, където естественият въздушен поток е ограничен
Когато естествената вентилация не може да осигури адекватно движение на въздуха, се използват механични вентилатори. Те могат да помогнат за достъп до зони, които не получават достатъчна циркулация поради конфигурацията на оранжерията или поради промените във външния климат.
За циркулация на нивото на културите, подходът с хоризонтален въздушен поток (HAF) има дългогодишно правило за оразмеряване: около 2 CFM капацитет на вентилатора на квадратен фут площ на пода, което е приблизително 0,6 m³/min на квадратен метър. HAF вентилаторите не са същите като охлаждащите вентилатори. Охлаждащите вентилатори изсмукват въздуха от стената и работят с високите скорости на обмен, необходими за пиково отвеждане на топлината; HAF вентилаторите работят непрекъснато и просто поддържат навеса в движение, изравнявайки температурата, влажността и CO2 между зоните.
Практичен план за вентилатор от производител на търговски оранжерии изглежда така:
Посока на въздуха: Разположете вентилаторите така, че да поддържат желаното движение през зоната за отглеждане.
Покритие: Проверявайте отдалечени зони на културите, вместо да оценявате въздушния поток само в близост до оборудването.
Контрол: Позволете нивата на въздушния поток да се променят според промените в условията и изискванията на културата.
Поддръжка: Дръжте вентилаторите и контролните елементи достъпни за проверка и обслужване.
Координирайте вентилацията с охлаждането
Вентилацията и охлаждането трябва да вървят ръка за ръка. Ако температурите навън станат твърде високи, за да се охлажда с естествена вентилация, механичното охлаждане може да помогне за контрола. Охлаждащото оборудване обаче не трябва да се използва вместо основното планиране на въздушния поток. Пътят за хладен или свеж въздух трябва да осигурява добър въздушен поток и да не включва зони, където въздушният поток е слаб в културата.
Съчетаването на двете означава работа за постигане на заявена ефективност. Системите с изпарителни подложки обикновено са проектирани за ефективност на омокряне от 70%–80% от подтискането на мокрия термометър; при обща ефективност на системата от около 80%, практическият спад на температурата през добре изградена стена на подложката е приблизително 5°C, а общото подтискане на подавания въздух спрямо околната среда обикновено попада в диапазона от 10 до 20°F. Подложка, която не може да достигне проектната си ефективност, почти винаги е проблем с омокрянето, разпределението на въздушния поток или скоростта на повърхността, а не проблем с подложката и пълнителя.
Тестване и поддръжка на системата за въздушен поток
Вентилационната система трябва да се тества след монтажа и да се проверява по време на производството. Въздушният поток може да се променя с растежа на културите, използването на екрани или добавянето на оборудване. Настройките на вентилацията може да се нуждаят от корекция, когато се променят гъстотата на културите, времето или условията на производство.
Проверете въздушния поток през площта на реколтата
Проверете дали въздухът достига до различни части на зоната за отглеждане. Търсете зони със слаб въздушен поток или прекомерно движение на въздуха. Гъстите култури, оборудването и екраните могат да променят въздушния поток, докато културата се развива. Тестване с дим или ръчно анемометърно проучване на височината на короната е най-бързият начин да превърнете „тук е все още“ в измерима карта на въздушния поток.
Следете температурата и влажността
Показанията за температура и влажност могат да помогнат за идентифициране на области, където вентилацията не работи както се очаква. Показанията трябва да се проверяват в различни части на оранжерията, а не да се разчита само на едно място.
В голяма многопроходна къща, един сензор не може да представи сградата. Сравнете показанията на зоните – близо до улука, на нивото на сенника, в краищата на фронтона и в центъра – както за температура, така и за относителна влажност, и третирайте постоянния вертикален или хоризонтален градиент като доказателство за проблем с въздушния поток, а не като проблем с контрола.
Поддържайте вентилаторите и вентилационните отвори
Вентилаторите, покривните отвори, страничните отвори и мрежите против насекоми трябва да се проверяват редовно. Отстранете прах, растителен материал или други препятствия, които могат да намалят въздушния поток. Подвижните части също трябва да се проверяват и обслужват съгласно изискванията на оборудването.
Поддържайте пътищата на въздушния поток чисти
Когато съществуващите вентилационни пътища са запушени от оборудване, материали за съхранение, екрани, висящи растения или растящи култури, производителността на вентилационната система може да бъде намалена. Тези промени могат да бъдат постепенни и може да не се забележат по време на ежедневната работа.
Преработвайте оформлението на търговските оранжерии при всяка голяма промяна в производството. Поддържането на отворени пътища на потока позволява на вентилационната система да функционира по предназначение.
Настройте системата, когато производството се промени
Идеалният модел на въздушния поток може да се променя в зависимост от височината на културата, гъстотата на засаждане, разположението на оборудването и сезонните условия. Следователно, вентилационният план трябва да се третира като операционна система, която може да се регулира, а не като фиксирана инсталация. Като правило, вентилационен график, който е бил балансиран спрямо празна оранжерия, ще се нуждае от повторно балансиране, след като короната на оранжерията се затвори, тъй като обемът на свободния въздух и съпротивлението на хоризонталния поток се променят значително.
Водете записи за повтарящи се проблеми с температурата, влажността или въздушния поток. Тези записи от производителя на търговски оранжерии могат да помогнат на операторите да определят дали са необходими промени в работата на вентилатора, позициите на отваряне или разпределението на въздушния поток. Полезните проверки за поддръжка включват:
Вентилационни отвори: Проверете дали вентилационните отвори се отварят, затварят и остават свободни.
Вентилатори: Проверете лопатките, двигателите, предпазителите и контролните елементи за нормална работа.
Маршрути на въздушния поток: Потърсете нови препятствия, причинени от оборудване или растеж на културите.
Показания за околната среда: Сравнете температурата и влажността между различните зони.
Управление: Уверете се, че ръчните или автоматичните настройки работят правилно.
Често задавани въпроси
Две цифри са важни, не една. Проектирайте за приблизително 40–60 смени на въздуха на час при пикови летни условия на охлаждане и осигурете контролируем минимум от около 1 смяна на въздуха на час през зимата за управление на влажността и CO2. Система, която отговаря само на летните стойности, обикновено прекалено много мисли за топлината по средата на деня и не може да поддържа зимната зададена точка без прекомерно подаване на топлина.
Като отправна точка, комбинираната площ на вентилацията на покрива и страните трябва да бъде поне 15%–20% от площта на пода, за да се осъществява естествената вентилация. Това се измерва като ефективен свободен отвор след ферми, вентилационни механизми и всякакви мрежи против насекоми, а не като номинален размер на вентилационния отвор. Мащабирано към отсек от 1000 м², това е 150–200 м² ефективен отвор.
Стандартната мрежа против насекоми обикновено изразходва 10%–20% от въздушния поток на еквивалентен незапушен отвор. Фините мрежи струват повече: преминаването от 40 на 75 мрежи намалява естествената вентилация с още 25%, а публикуваните тестове в аеродинамичен тунел на мрежи с порьозност 25%–53% потвърждават същата тенденция. Когато мрежа с 50 мрежи и съотношение на отворена площ 55% покрива отвор от 100 м², ефективният отвор се третира като около 55–60 м².
Използвайте правилото за хоризонтален въздушен поток от около 2 CFM на квадратен фут подова площ, което се равнява на приблизително 0,6 m³/min на квадратен метър, разпределен в сградата, така че въздухът да се движи като непрекъснат цикъл. Циркулационните вентилатори са оразмерени за смесване и равномерност на въздуха в покривната плоча, докато стенните охлаждащи вентилатори са оразмерени за скоростта на обмен на въздух — двете изчисления трябва да се извършват поотделно.
Отворените вентилационни отвори не са същото като адекватна вентилация. Ако общата площ на вентилационните отвори е под приблизително 15% от площта на пода, ако отворите са екранирани и не са компенсирани или ако сградата няма наветрено входно отверстие, което да се свърже с воронката на покрива, измереният обменен дебит може да бъде далеч под 40–60 ACH, необходими за пиков летен ден. Сравнете измерената вътрешна и външна температурна разлика с проектната стойност, преди да добавите охладителен капацитет.
Изпарителните подложки обикновено са проектирани за 70%–80% ефективност на омокряне на понижението на мокрия термометър. При около 80% обща ефективност на системата, практическият спад на температурата е приблизително 5°C; система, която доставя само половината, като по принцип страда от лошо омокряне на подложките, прекомерна скорост на повърхността или заобикаляне на повърхността на подложката с въздух, а не от по-малък размер на подложката.
Ефективният въздушен поток започва със структурно планиране, а не с избор на оборудване. Добре планираната търговска оранжерия трябва да осигурява чисти въздушни пътища, координирани вентилационни отвори, подходяща механична опора и достатъчна гъвкавост, за да реагира на променящите се култури и метеорологични условия.
Също така е полезно да се определят числата, преди да се закупи хардуерът: съотношение на вентилационната площ от 15%–20% от площта на пода, пиков проект от 40–60 смени на въздуха на час, съпротивление на решетката от 10%–20% (повече за фина мрежа), циркулационен контур с размер около 2 CFM на квадратен фут и охладителна система с ефективност на подложката 70%–80%. Тези пет стойности определят дали вентилационният план е постижим и са много по-евтини за промяна на чертеж, отколкото на завършена конструкция.
За търговски проекти, проектирайте вентилацията успоредно с изискванията за конструкция и контрол на околната среда. Работата с квалифициран производител на търговски оранжерии може да помогне за съгласуване на разположението на оранжерията, вентилационните отвори, оборудването за въздушен поток и експлоатационните изисквания преди началото на монтажа.
