انتخاب سازه و پوشش مناسب تنها بخشی از طراحی یک گلخانه تجاری است. طراحی همچنین باید از ابتدا طرح، کنترل آب و هوا، نیازهای محصول، تهویه، آبیاری، زهکشی و برنامههای تولید را در نظر بگیرد.
طراحی ضعیف گلخانه تجاری میتواند منجر به هزینههای عملیاتی بالاتر، شرایط رشد ناهموار، چالشهای نگهداری و کاهش ظرفیت تولید شود. برنامهریزی استراتژیک میتواند به کسبوکارها کمک کند تا از تغییرات پرهزینه پس از ساختوساز جلوگیری کنند. همچنین برنامهریزی تغییرات آینده را آسانتر میکند.
بیشتر اشتباهات پرهزینه طراحی یک ویژگی مشترک دارند: آنها تصمیماتی هستند که منطقی به نظر میرسند زیرا هیچ رقم هدفی تعیین نشده بود. تهویه، سرمایش، ظرفیت سازه و انتقال نور، همگی در عمل تجاری دارای مقادیر طراحی متعارف هستند و طرحی که هرگز آنها را بیان نکند، قابل بررسی نیست. مقادیر استفاده شده در زیر، مقادیری هستند که ارزش دارند قبل از درخواست قیمت از هر تأمینکننده، در مشخصات فنی ذکر شوند.
اولین مشکلات طراحی اغلب قبل از شروع ساخت و ساز ظاهر میشوند، زمانی که مشاغل بدون در نظر گرفتن نحوه عملکرد کل سیستم تولید، بر ساختار گلخانه تمرکز میکنند. یک گلخانه تجاری موفق باید بر اساس محصولات، فضای موجود، فرآیندهای کاری، آب و هوا و توسعه مورد انتظار برنامهریزی شود، نه اینکه هر نیاز را جداگانه در نظر بگیرد.
ساخت گلخانه بدون بهرهگیری از محیط طبیعی اطراف آن میتواند منجر به مشکلات گرمایش، سرمایش یا تهویه بیش از حد شود. الزامات سازه و کنترل محیطی مربوط به محدوده دما، رطوبت، نور خورشید، باد و تغییرات فصلی است.
تجهیزات تهویه و خنککننده باید با توجه به آب و هوا در نظر گرفته شوند. سازه گلخانه گزینههای کافی برای تنظیم شرایط داخلی در هنگام تغییر شرایط خارجی خواهد داشت. برنامهریزی اقلیمی برای یک گلخانه تجاری بسیار مهم است، زیرا مشکلات میتوانند همزمان رخ دهند و بر منطقه وسیعتری تأثیر بگذارند. نکته خاصی که باید از آن اجتناب کرد، طراحی خنککننده بر اساس اوج دمای خشک و نادیده گرفتن افت دمای مرطوب است، زیرا این همان چیزی است که تعیین میکند یک سیستم تبخیری در یک روز مرطوب تابستانی چقدر میتواند عملکرد داشته باشد.
رشد محصول به اندازه کار روزانه در چیدمان داخلی تأثیر میگذارد. مناطق کاشت میتوانند شلوغ باشند و سهولت عملیات معمول را کاهش دهند، یا مسیرهای باریک ممکن است کار را کند کنند؛ تجهیزات غیرقابل دسترس و قرارگیری نامناسب خطوط آبیاری نیز میتوانند بر کار تأثیر بگذارند.
قبل از تکمیل طرح، جابجایی از یک بخش به بخش دیگر طرح را برای کارگران، مواد، محصولات برداشت شده و تجهیزات برنامهریزی کنید. مناطق خدماتی نباید بیجهت قطع شوند تا مزاحم مناطق تولیدی شوند. یک طرح کاربردی باید فضای کافی برای موارد زیر را فراهم کند:
تولید محصول: فضای کافی برای کاشت و رشد مورد انتظار محصول اختصاص دهید.
جابجایی کارگران: مسیرهای مناسب بین مناطق تولید را حفظ کنید.
دسترسی به تجهیزات: فضایی برای نصب، بازرسی و نگهداری در نظر بگیرید.
جابجایی مواد: نحوه جابجایی لوازم و محصولات برداشت شده در تأسیسات را در نظر بگیرید.
تغییرات آینده: انعطافپذیری را برای تغییرات در الزامات تولید در نظر بگیرید.
هدف تولید در مقیاس کوچک میتواند نقطه شروع یک گلخانه باشد و پس از ایجاد بازار، به طور قابل توجهی افزایش یابد. اگر توسعه در طراحی اولیه در نظر گرفته نشده باشد، افزودن مناطق تولید جدید ممکن است چالش برانگیز و پرهزینه باشد.
برای بلوکهای گلخانهای آینده، تجهیزات اضافی، فضای تاسیساتی و جادههای دسترسی با خود برنامهریزی کنید. تولیدکننده گلخانه تجاری مهم است که سایت اصلی در توسعههای آینده بیش از حد پیچیده نشود، حتی اگر در حال حاضر قصدی برای گسترش آن وجود نداشته باشد. آزمایش عملی این است که آیا سیستمهایی که باید با ساختمان رشد کنند - ناودان و لولههای تخلیه، دریچههای تهویه، سیستمهای توری، ظرفیت برق و زهکشی - برای مساحت سقف بیشتری نسبت به آنچه فاز اول پوشش میدهد، در نظر گرفته شدهاند یا خیر.
طراحی سیستمهای کنترل محیطی باید منعکسکننده نیازهای واقعی محصولات باشد و باید در طراحی لحاظ شود، نه به عنوان یک اقدام جانبی پس از تکمیل گلخانه. آگاهی از تعامل بین منطقه تولید برنامهریزیشده و تهویه، کنترل دما، کنترل رطوبت، نور و آبیاری برای یک تولیدکننده گلخانه تجاری ضروری است.
اگر تهویه کافی نباشد، گرما و رطوبت بیش از حد میتواند وجود داشته باشد، به خصوص در تراکم بالای محصول. نصب پنکه بدون برنامهی مشخص برای جریان هوا میتواند باعث شود برخی از مناطق به خوبی تهویه نشوند.
سیستمهای تهویه را طوری طراحی کنید که هوای تازه به داخل جریان یابد و هوای گرم به خارج جریان یابد. دریچههای سقف، دریچههای جانبی، فنهای گردش هوا و تهویه مکانیکی باید به عنوان یک سیستم واحد عمل کنند. نه فقط در مناطقی که نزدیک تجهیزات تهویه هستند، بلکه در کل منطقه کشت.
اهداف قابل اندازهگیری عبارتند از: تعویض هوا باید برای تقریباً ۴۰ تا ۶۰ بار تعویض هوا در ساعت در اوج سرمایش تابستان طراحی شود، و برای کنترل رطوبت زمستان، حداقل حدود ۱ بار تعویض هوا در ساعت قابل کنترل باشد. مجموع بازشوهای سقف و کنارهها باید حداقل ۱۵ تا ۲۰ درصد از مساحت کف را تشکیل دهد که پس از خرپاها، مکانیزمها و صفحات مشبک، به عنوان فضای آزاد مؤثر در نظر گرفته میشود. گردش داخلی یک نیاز جداگانه است که حدود ۲ فوت مکعب در دقیقه ظرفیت فن در هر فوت مربع از مساحت کف، تقریباً ۰.۶ متر مکعب در دقیقه در هر متر مربع، اندازهگیری میشود.
و جریمه توری باید به جای نادیده گرفتن، کسر شود: یک توری استاندارد ضد حشرات حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد جریان هوای یک دریچه بدون مانع را هزینه میکند، یک توری ۷۵ مش در مقایسه با توری ۴۰ مش، تهویه طبیعی را تقریباً ۲۵ درصد کاهش میدهد، و یک توری ۵۰ مش با ۵۵ درصد فضای باز در یک دریچه ۱۰۰ متر مربعی، هوایی معادل تنها حدود ۵۵ تا ۶۰ متر مربع را عبور میدهد. پیکربندی دریچه نیز مهم است: یک ورودی جانبی همراه با دریچههای سقفی رو به باد، بالاترین جریان طبیعی را به دست میآورد، حدود ۱۲.۳ بار تعویض هوا در ساعت با سرعت باد ۰.۵ متر بر ثانیه.
یک محل قرارگیری حسگر ممکن است شرایط را در سراسر یک گلخانه بزرگ نشان ندهد. نقاط نظارت باید در مناطق مناسب رشد قرار گیرند تا اپراتورها بتوانند تفاوتهای دما و رطوبت را شناسایی کنند.
تعداد و موقعیت حسگرها باید با طرح گلخانه، چیدمان محصول و مناطق کنترل آب و هوا مطابقت داشته باشد. حداقل مورد قابل اجرا، نظارت بر سه ارتفاع - ناودان، سایبان و کف - در چندین منطقه به جای یک نقطه در وسط سالن است، زیرا الگوی دما و رطوبت بین این سطوح، چیزی است که یک خطای توزیع را از یک خطای ظرفیت متمایز میکند.
قبل از تأیید طرح گلخانه، باید نیازهای تأسیساتی محاسبه شود. با افزایش تولید، ممکن است به ظرفیت بیشتری برای آب، برق، سوخت گرمایشی، زهکشی و سایر خدمات نیاز باشد.
پمپهای آبیاری، تجهیزات دوزینگ کود، فنها، سیستمهای خنککننده، تجهیزات گرمایشی، صفحات نمایش، روشنایی و کنترلها، همگی میتوانند بر تقاضای برق تأثیر بگذارند. طراحی باید میزان جریان، فشار، بار الکتریکی و نقاط اتصال مورد نیاز را بررسی کند.
آبیاری باید بر اساس افت فشار در دورترین ناحیه و نه در پمپ بررسی شود، زیرا افت فشار ناشی از اصطکاک در درازمدت علت معمول توزیع ناهموار آب در انتهای یک خانه بزرگ متصل است. طراحی الکتریکی باید بر اساس بار متصل همزمان سیستمهای تهویه، سرمایش، شبکه، آبیاری و روشنایی باشد، زیرا این سیستمها در گرمترین روزها با هم به اوج مصرف میرسند.
خطوط تاسیسات نیز باید طوری مسیریابی شوند که بتوان آنها را بدون ایجاد مزاحمت غیرضروری در مناطق تولید، بازرسی و تعمیر کرد.
یک گلخانه بزرگ همیشه نیازی به اداره شدن به صورت یک منطقه محیطی واحد ندارد. مناطق مختلف کشت ممکن است نیازهای آبیاری، تهویه، گرمایش یا آب و هوای متفاوتی داشته باشند.
تقسیم تأسیسات به مناطق مناسب میتواند به اپراتورها اجازه دهد سیستمها را بر اساس نوع محصول، مرحله محصول یا تفاوتهای موجود در منطقه کشت تنظیم کنند. تعداد و اندازه مناطق باید با برنامه تولید و ظرفیت تجهیزات مطابقت داشته باشد. قرار دادن مرزهای منطقه روی خطوط ناودان در ماژول ساختاری، مناطق را برای ساخت تمیز و کنترل آنها را ساده نگه میدارد.
تجهیزات با اندازه بزرگتر میتوانند هزینههای خرید و بهرهبرداری را افزایش دهند، در حالی که تجهیزات با اندازه کوچکتر ممکن است در شرایط سخت نتوانند نیازهای محصول را برآورده کنند.
تجهیزاتی مانند فنها، پمپها، سیستمهای خنککننده، سیستمهای گرمایشی و اجزای آبیاری باید بر اساس الزامات طراحی واقعی انتخاب شوند. در محاسبه باید اندازه گلخانه، آب و هوای محلی، محصول، تولید مورد انتظار و شرایط عملیاتی در نظر گرفته شود.
بررسیهای طراحی باید دورههایی را که تقاضا در بالاترین حد است، مانند هوای بسیار گرم برای خنک کردن یا اوج تقاضای آبیاری در طول رشد فعال محصول، در نظر بگیرند. این امر به جلوگیری از کارکرد سیستم فراتر از ظرفیت مورد نظر کمک میکند.
برای سرمایش، به طور خاص، اندازه را به حداکثر بار حرارتی به جای میانگین آن در نظر بگیرید و راندمان مرطوبی را که سیستم باید به آن برسد مشخص کنید - پدهای تبخیری برای 70 تا 80 درصد از افت دمای مرطوب طراحی شدهاند، که در حدود 80 درصد راندمان کلی سیستم، تقریباً 9 درجه فارنهایت (5 درجه سانتیگراد) افت دما ایجاد میکند و هوای ورودی 10 تا 20 درجه فارنهایت پایینتر از دمای محیط میرسد. سیستمی که بدون راندمان اعلام شده قیمتگذاری شده باشد، در صورت عملکرد نامناسب، قابل بررسی نیست.
زهکشی باید همراه با کف گلخانه، سیستم کشت، سیستم آبیاری و زهکشی محل طراحی شود. نقاط پست و مناطق جمعآوری آب باید قبل از ساخت و ساز شناسایی شوند.
در مواردی که آب زهکشی برای تصفیه یا استفاده مجدد جمعآوری میشود، نقاط جمعآوری و لولهکشی مورد نیاز باید در طرح اولیه لحاظ شوند.
یک گلخانه میتواند یک مفهوم اولیه خوب داشته باشد و همچنان ناکارآمد باشد، اگر جزئیات ساخت و نگهداری طولانی مدت نادیده گرفته شود. قبل از نهایی کردن یک گلخانه تجاری، کسب و کارها باید در نظر بگیرند که چگونه سازه و تجهیزات در طول عمر کاری خود نصب، بازرسی، تعمیر و بهرهبرداری خواهند شد.
بخشهای مختلف گلخانه را در نظر بگیرید و مواد را مطابق با محیط و کاربرد انتخاب کنید. در نظر گرفتن تنها قیمت خرید ممکن است منجر به سازش در دوام، نگهداری یا عملکرد زیستمحیطی شود.
نیازهای سازهای، از جمله مقاومت در برابر خوردگی، مصالح، الزامات نظافت و محیط عملیاتی را در نظر بگیرید. ظرفیت قاب به طور خاص باید بر اساس یک استاندارد سازهای خاص گلخانه مانند EN 13031-1 محاسبه شود که میزان بار باد، بار برف کنترلشده روی روکش شفاف و وزن پوشش و تجهیزات معلق را کنترل میکند. قابهای تجاری معمول برای سرعت باد حدود 85 مایل در ساعت و بار برف حدود 32 پوند بر فوت مربع طراحی شدهاند و در صورت نیاز به حدود 140 مایل در ساعت ارتقا مییابند.
انتخاب پوشش همچنین پیامدهای نوری واقعی را به همراه دارد: یک سقف شیشهای Venlo معمولاً حدود ۷۵ تا ۸۵ درصد نور کلی را منتقل میکند، شیشه ۴ میلیمتری تقریباً ۱ درصد نور بیشتری نسبت به شیشه ۵ میلیمتری منتقل میکند، گزینههای ماتکننده از حدود ۱۵ تا ۸۵ درصد متغیر هستند و شیشههای ضد انعکاس میتوانند تا حدود ۹۷.۵ درصد نور را در سطح شیشه عبور دهند.
علاوه بر این، قطعات باید به صورت هماهنگ و نه جداگانه استفاده شوند. یک سازنده خوب گلخانه تجاری قادر خواهد بود نحوه استفاده از مواد را در پروژه شرح دهد.
در نهایت، اجزایی مانند فنها، دریچهها، پمپها، کنترلها، اجزای سیستم آبیاری و غیره نیاز به بازرسی یا سرویس دارند. اگر آنها در مناطق صعبالعبور نصب شوند، میتوانند نگهداری آنها را زمانبر و انجام کارهای روزمره را دشوار کنند. دسترسی برای نگهداری باید در طول چیدمان قبل از نصب تجهیزات برنامهریزی شود.
یک کارگر باید بتواند بدون شکستن سایر قسمتهای سیستم یا آسیب رساندن به محصولات، به قسمتهای حیاتی دسترسی پیدا کند. این امر به ویژه در مواردی که یک مشکل بزرگ تعمیر و نگهداری میتواند بر یک منطقه تولید بزرگ تأثیر بگذارد، مانند تأسیسات بزرگتر، بسیار مهم است. در اینجا باید به توریهای تمیز اشاره کرد، زیرا توری که در حالت تمیز، 10 تا 20 درصد از جریان هوا را به خود اختصاص میدهد، پس از آلوده شدن، به طور قابل توجهی بیشتر از آن را حذف میکند.
اگرچه خودکارسازی میتواند به افزایش ثبات و به حداقل رساندن کارهای دستی تکراری کمک کند، اما وقتی اتوماسیون را در طراحی اولیه لحاظ کنید، بسیار آسانتر میشود. اضافه کردن کنترلهای خودکار در مراحل بعدی میتواند شامل تغییر مسیر سیمکشی، تغییر محل تجهیزات، نصب حسگرها و تنظیم عملیات کنترل باشد.
عملکردهایی را که نیاز به کنترل خودکار دارند و عملکردهایی را که میتوان به صورت دستی انجام داد، شناسایی کنید. سیستم همچنین باید شامل روشهای کاربرپسند برای اپراتورها باشد تا بتوانند شرایط را بررسی کرده و تنظیمات را انجام دهند. عملکردهایی که بیشترین اطمینان را از اتوماسیون دارند، کنترل تهویه مرحلهای، کنترل صفحه نمایش و توالی فن گردش هوا هستند، زیرا این سه مورد نحوه توزیع یکنواخت گرما و رطوبت در یک خانه بزرگ را تعیین میکنند.
برنامهریزی فقط برای سطح تولید فعلی یکی از رایجترین مشکلات است. کسبوکارها باید قبل از ساختوساز، رشد محصول، دسترسی به تجهیزات، کنترلهای محیطی، جابجایی کارگران و توسعههای احتمالی آینده را در نظر بگیرند. نسخه مرتبط و مخربتر این اشتباه، هرگز تعیین نکردن ارقام هدف است، به طوری که تهویه، سرمایش و ظرفیت سازهای را نتوان با هیچ چیز دیگری مقایسه کرد.
تهویه برای مدیریت گرما، رطوبت و جابجایی هوا ضروری است. این امر باید با ساختار گلخانه و چیدمان محصول برنامهریزی شود، نه اینکه به عنوان یک تصمیم جداگانه برای تجهیزات اضافه شود. به صورت عددی: ۴۰ تا ۶۰ بار تعویض هوا در ساعت در اوج سرمایش، حداقل حدود ۱ بار تعویض هوا در ساعت در زمستان، و مساحت ترکیبی دریچههای سقف و جانبی حداقل ۱۵ تا ۲۰ درصد از مساحت کف باشد که به عنوان فضای آزاد مؤثر اندازهگیری میشود.
برای آشکار کردن الگو کافی است، نه فقط میانگین. حداقل مورد قابل اجرا، نظارت بر دما و رطوبت در سه ارتفاع - ناودان، سایبان و کف - در چندین منطقه آب و هوایی است که امکان تشخیص خطای توزیع از خطای ظرفیت را فراهم میکند. یک حسگر واحد در یک خانه بزرگ چند دهانهای میتواند کاملاً طبیعی باشد در حالی که محصولات در دهانههای دور تحت فشار قرار دارند.
با مشخص کردن شرایط طراحی و رقم عملکرد مورد نیاز قبل از درخواست قیمت. برای سرمایش، این به معنای بیان حداکثر بار حرارتی و راندمان مورد نیاز پد خیس شده بین ۷۰ تا ۸۰ درصد است که با حدود ۸۰ درصد راندمان کلی سیستم، تقریباً معادل افت دمای ۹ درجه فارنهایت (۵ درجه سانتیگراد) خواهد بود. برای فنها، این به معنای بیان نرخ تبادل هوای مورد نیاز و ظرفیت گردش داخلی حدود ۲ فوت مربع در دقیقه به ازای هر فوت مربع از سطح کف است.
برای گلخانههای تولیدی تجاری، یک استاندارد سازهای مخصوص گلخانه مانند EN 13031-1 مرجع مناسبی است که بار باد، بار برف کنترلشده روی روکش شفاف و وزن پوشش و تجهیزات معلق را پوشش میدهد. قابهای تجاری معمولی برای سرعت باد حدود ۸۵ مایل در ساعت و بار برف حدود ۳۲ پوند بر فوت مربع طراحی شدهاند و طرحهای ارتقا یافته برای تقریباً ۱۴۰ مایل در ساعت برای مکانهای روباز ارائه شدهاند.
زیرا خطاهایی که در یک گلخانه بزرگ بیشترین اهمیت را دارند، عمودی و مکانی هستند و نه مطلق. یک محفظه گرم و مرطوب که محدود به سطح سایبان است در حالی که ناودان به طور عادی کار میکند، یک مشکل گردش هوا است؛ افزایش یکنواخت دما در کل طول گلخانه که از شرایط فضای باز پیروی میکند، یک مشکل تهویه یا ظرفیت است. فقط دادههای چند نقطهای و چند سطحی میتوانند این دو را از هم تشخیص دهند.
پرهزینهترین اشتباهات طراحی گلخانه اغلب ناشی از تصمیماتی است که خیلی زود یا بدون در نظر گرفتن کل فرآیند تولید گرفته میشوند. اندازه، آب و هوا، چیدمان، تهویه، آبیاری، نظارت، مواد، دسترسی به تعمیر و نگهداری، تأسیسات و اتوماسیون باید به عنوان بخشهای مرتبط با یک پروژه ارزیابی شوند.
راه حل این است که قبل از تعیین طرح، مقادیر هدف را یادداشت کنید: ۱۵٪ تا ۲۰٪ مساحت مؤثر دریچه، ۴۰ تا ۶۰ بار تعویض هوا در ساعت در اوج مصرف و حدود ۱ بار در زمستان، گردش هوا تقریباً ۲ فوت مربع در دقیقه، خنکسازی با راندمان ۷۰٪ تا ۸۰٪ پد، انتقال نور در محدوده ۷۵٪ تا ۸۵٪ برای یک مجموعه شیشهای، و بارهای سازهای محاسبه شده طبق استاندارد EN 13031-1 برای محل واقعی. طرحی که اعداد خود را بیان میکند، قابل بررسی، استعلام قیمت و آزمایش است؛ طرحی که این اعداد را بیان نمیکند، نمیتواند.
کسبوکارها همچنین باید یک تولیدکننده گلخانه تجاری را بر اساس توانایی آن در درک کامل کاربرد انتخاب کنند، نه صرفاً ارائه یک سازه. یک گلخانه تجاری با برنامهریزی خوب میتواند انعطافپذیری عملیاتی بهتر، نگهداری آسانتر و پایه قویتری برای تولید مداوم با توسعه کسبوکار فراهم کند.