تهویه مستقیماً بر دما، رطوبت، کیفیت هوا و منطقه کشت گلخانه تأثیر میگذارد. برای یک گلخانه تجاری، یک برنامه تهویه تهیه کنید که ساختار گلخانه، جمعیت گیاهان، آب و هوا و عملکرد کارآمد را در نظر بگیرد.
این فقط مربوط به افزایش جابجایی هوا نیست. از نظر مهندسی، یک طرح تهویه باید نرخ تبادل هوای تعریفشدهای را در دو نقطه عملیاتی بسیار متفاوت ارائه دهد: تقریباً ۴۰ تا ۶۰ بار تعویض هوا در ساعت (ACH) زمانی که اوج سرمایش تابستان مورد نیاز است، و تنها ۱ بار تعویض هوا در زمستان که تنها کار باقیمانده کنترل رطوبت است. تقریباً هر نقص تهویهای که در یک گلخانه تجاری بالغ یافت میشود، به طرحی برمیگردد که برای یکی از آن نقاط اندازهگیری شده و هرگز با نقطه دیگر مقایسه نشده است.
طراحی خوب از یک تولیدکننده گلخانه تجاری، امکان ورود کنترلشده هوای تازه، گردش هوا در سراسر محصول و خروج آن را بدون ایجاد مناطق راکد، باد شدید یا استفاده غیرضروری از انرژی فراهم میکند.
قبل از انتخاب تجهیزات خنککننده، فنها یا دریچهها، استراتژی اولیه جریان هوا باید توسط سازه تعیین شود. با قرارگیری نامناسب دریچهها، یک گلخانه تجاری با تجهیزات تهویه کافی هنوز میتواند عدم تعادل در دما و رطوبت ایجاد کند.
ردیفهای محصول، نیمکتها، مسیرهای پیادهروی، پارتیشنها، تجهیزات و سایر ویژگیهایی که ممکن است بر حرکت هوا تأثیر بگذارند را نقشهبرداری کنید. اندازه مورد انتظار محصول را در زمان رشد کامل در نظر بگیرید، نه فقط گلخانه خالی.
مناطقی را که گیاهان یا تجهیزات متراکم میتوانند جریان هوا را محدود کنند، شناسایی کنید. این به تعیین محل قرارگیری دریچههای تهویه و فنها کمک میکند. یک اقدام مفید در این مرحله، علامتگذاری ناحیه کف باز و سطح مقطع باز است که در سایهبان کامل باقی میماند، زیرا گردش داخلی توسط حجم هوای آزاد بالای محصول کنترل میشود، نه توسط حجم کل گلخانه.
تمام عملیات تهویه نیاز به یک مسیر مشخص برای هوا (ورود و خروج) دارند. احتمال ورود هوای بیرون از طریق منافذ جانبی وجود دارد و هوای گرم میتواند از طریق منافذ سقف به بیرون بجوشد.
اینها باید به یکدیگر متصل باشند، نه جداگانه. اگر به درستی قرار گیرند، نقاط ورود و خروج میتوانند اجازه دهند هوا در بخش بیشتری از منطقه رشد جریان یابد. هدف قابل اندازهگیری طراحی، کل مساحت دهانه است: برای اینکه تهویه طبیعی به تنهایی کار کند، مساحت دریچه سقف و کناری نباید کمتر از ۱۵٪ تا ۲۰٪ از مساحت کف گلخانه باشد. مقیاسبندی این نسبت به یک دهانه ۱۰۰۰ متر مربعی، ۱۵۰ تا ۲۰۰ متر مربع دهانه مؤثر میدهد که به عنوان دهانه آزاد پس از قابها و توریها اندازهگیری میشود، نه به عنوان اندازه اسمی دریچه.
به جای اینکه فقط به پلان طبقه توجه کنید، سازه را نیز در نظر بگیرید. ارتفاع سقف و ارتفاع ناودان، اثر دودکشی را که باعث تهویه طبیعی میشود، کنترل میکنند، زیرا اختلاف فشار بین یک ورودی کم ارتفاع و یک خروجی زیاد با فاصله عمودی بین آنها افزایش مییابد.
پیکربندیهای تجاری معمول ونلو از ارتفاع ناودان ۴ تا ۶ متر استفاده میکنند و ارتفاع پایهها در سازههای با دهانه بزرگ میتواند از ۱۰ متر فراتر رود. بالا بردن ناودان کاری بیش از افزایش فاصله از محصول انجام میدهد: سر شناوری موجود برای خروج هوای گرم از طریق پشته را افزایش میدهد و حجم بافر را که نوسانات دمایی کوتاهمدت را تعدیل میکند، افزایش میدهد.
محصولات متراکم میتوانند جریان هوا را محدود کرده و مناطقی با رطوبت بالاتر ایجاد کنند. تجهیزات، گیاهان آویز، توریها و سایر سازهها میتوانند تأثیر مشابهی داشته باشند.
مناطقی را که ممکن است جریان هوا در آنها ضعیف شود شناسایی کنید و مسیرهای هوای برنامهریزیشده را خالی نگه دارید. این کار به تعیین محل قرارگیری دریچههای تهویه و فنها کمک میکند و سیستم را در حین رشد محصول مؤثر نگه میدارد.
اجزای سیستم تهویه را بر اساس محیط و نیازهای محصولات کشت شده در گلخانه، پس از تعیین جریان هوا، انتخاب کنید. تهویه طبیعی، فنهای مکانیکی و/یا تجهیزات خنککننده ممکن است در یک گلخانه تجاری به کار گرفته شوند، اما این سیستمها باید به عنوان یک استراتژی تهویه جامع طراحی شوند.
هوای طبیعی که به سمت سقف بالا میرود را میتوان با تهویه سقف آزاد کرد. اثربخشی آن به موقعیت باز شدن، میزان ورودی هوا، پیکربندی سقف و شرایط بیرونی بستگی دارد.
دهانههای روی سقف باید طوری طراحی شوند که هوای ورودی بتواند از منطقه کشت عبور کند و با هرگونه ورودی سطح پایینتر هماهنگ باشد. دهانههای سقف نمیتوانند یکنواختی گردش هوا را تضمین کنند. مطالعات میدانی ترکیب دهانهها، رتبهبندی روشنی را نشان میدهد: یک دریچه جانبی همراه با دریچههای سقفی رو به باد، بالاترین نرخ جریان طبیعی را ایجاد میکند و با سرعت باد تنها 0.5 متر بر ثانیه به حدود 12.3 بار تعویض هوا در ساعت میرسد. پیکربندیهایی که فقط به دریچههای سقفی یا فقط به دهانههای پشت به باد متکی هستند، به طور قابل توجهی پایینتر هستند.
دهانههای جانبی میتوانند هوای بیرون را در سطح پایینتری جذب کنند و به افزایش جریان متقاطع در فضای کشت کمک کنند. آنها باید با در نظر گرفتن ردیفهای محصول، توریها، تجهیزات و سایر ساختمانها برنامهریزی شوند.
اگر از تهویه جانبی و سقفی استفاده شود، این امکان وجود دارد که هوا در سطح یا نزدیک به سطح محصول وارد ساختمان شود و با گرم شدن هوا به سمت بالا حرکت کند. این امر میتواند منجر به گردش طبیعی پایدارتر در شرایط مطلوب بیرونی شود. این جفت شدن همچنین در سرعتهای پایین باد اهمیت دارد: ورودی جانبی با خروجی سقفی رو به باد، بهترین ترکیب از سرعت جریان و یکنواختی فضایی را ارائه میدهد، در حالی که دهانههای مخالف میتوانند هوا را مستقیماً از روی پشته بکشند بدون اینکه هرگز به محصول برسند.
توریهای ضد حشرات در گلخانههای تجاری مفید هستند، اما میتوانند جریان هوا را از طریق دریچهها نیز محدود کنند. این موضوع باید هنگام برنامهریزی تهویه در نظر گرفته شود.
نوع و فضای باز توری میتواند بر میزان ورود هوای بیرون به گلخانه تأثیر بگذارد. توری که بیش از حد محدودکننده باشد، ممکن است جریان هوای طبیعی را کاهش داده و نیاز به تهویه مکانیکی را افزایش دهد.
مطالعات منتشر شده در مورد تونل باد روی توریهای ضد حشرات که محدوده تخلخل ۲۵ تا ۵۳ درصد را پوشش میدهند، نشان میدهد که با کاهش تخلخل، نرخ تهویه کاهش مییابد، زیرا توری ضریب تخلیه دهانه را کاهش میدهد، نه اینکه صرفاً آن را باریک کند. در عمل، یک توری استاندارد ضد حشرات تقریباً ۱۰ تا ۲۰ درصد از جریان هوای عبوری از یک دهانه بدون محافظ را هدر میدهد. تغییر از توری ۴۰ مش به ۷۵ مش میتواند تهویه طبیعی را تا ۲۵ درصد دیگر کاهش دهد. یک مثال عملی: یک توری ۵۰ مش با نسبت سطح باز ۵۵ درصد که بر روی دهانه ۱۰۰ متر مربعی نصب شده است، هوایی معادل تنها حدود ۵۵ تا ۶۰ متر مربع از دهانه بدون مانع را عبور میدهد.
بنابراین، هنگام اندازهگیری و تعیین محل دریچههای سقفی و جانبی، باید توری را در نظر گرفت. توری را تمیز نگه دارید زیرا گرد و غبار و مواد گیاهی میتوانند فضای باز را بیشتر کاهش دهند.
اگر توریهای ضد حشرات روی منافذ تهویه نصب میشوند، سازنده باید هنگام طراحی سیستم جریان هوا، تأثیر آنها را در نظر بگیرد. ظرفیت فن و مساحت دریچه نباید بدون در نظر گرفتن مقاومت ایجاد شده توسط توری انتخاب شود. ترتیب صحیح این است که نرخ تبادل هوای مورد نیاز را تعیین کنید، آن را به نرخ جریان مورد نیاز تبدیل کنید، سپس مساحت دریچه و ظرفیت فن را برای مقاومت توری و افت فشار خود توری محاسبه کنید.
این امر به ویژه در آب و هوای گرم، جایی که گلخانه ممکن است به شدت به تهویه طبیعی وابسته باشد، اهمیت دارد. طرح نهایی باید تبادل هوای کافی را برای محصول در شرایط مورد انتظار فضای باز فراهم کند.
وقتی تهویه طبیعی نتواند جریان هوای کافی را فراهم کند، از فنهای مکانیکی استفاده میشود. آنها میتوانند به دسترسی به مناطقی که به دلیل پیکربندی گلخانه یا به دلیل تغییرات آب و هوای بیرون، گردش هوای کافی ندارند، کمک کنند.
برای گردش هوا در سطح محصول، رویکرد جریان هوای افقی (HAF) یک قانون سرانگشتی قدیمی برای اندازهگیری دارد: حدود ۲ فوت مربع ظرفیت فن (CFM) در هر فوت مربع از مساحت کف، که تقریباً ۰.۶ متر مکعب در دقیقه در هر متر مربع است. فنهای HAF با فنهای خنککننده یکسان نیستند. فنهای خنککننده هوا را از دیوار خارج میکنند و با نرخ تبادل بالای مورد نیاز برای حداکثر حذف گرما کار میکنند. فنهای HAF به طور مداوم کار میکنند و به سادگی سایبان را در حرکت نگه میدارند و دما، رطوبت و CO2 را بین مناطق یکسان میکنند.
یک طرح کاربردی برای فن از یک تولیدکننده گلخانه تجاری به نظر میرسد:
جهت هوا: پنکهها را طوری قرار دهید که از حرکت مورد نظر در منطقه کشت پشتیبانی کنند.
پوشش: به جای اینکه فقط جریان هوا را در نزدیکی تجهیزات ارزیابی کنید، مناطق کشت دوردست را نیز بررسی کنید.
کنترل: اجازه دهید سطح جریان هوا با تغییر شرایط و نیازهای محصول تغییر کند.
نگهداری: فنها و کنترلها را برای بازرسی و سرویس در دسترس نگه دارید.
تهویه و خنکسازی باید دست در دست هم پیش بروند. اگر دمای بیرون از خانه خیلی گرم شود که با تهویه طبیعی خنک نشود، خنکسازی مکانیکی میتواند به کنترل کمک کند. با این حال، تجهیزات خنککننده نباید به جای برنامهریزی اساسی جریان هوا استفاده شوند. مسیر هوای خنک یا تازه باید جریان هوای خوبی را تضمین کند و نباید مناطقی داشته باشد که جریان هوا در محصول ضعیف باشد.
اندازهگیری این دو با هم به معنای کار کردن برای رسیدن به یک راندمان اعلام شده است. سیستمهای پد تبخیری معمولاً برای راندمان خیسشده ۷۰٪ تا ۸۰٪ از افت حباب مرطوب طراحی میشوند؛ در راندمان کلی سیستم حدود ۸۰٪، افت دمای عملی در سراسر دیواره پد خوشساخت تقریباً ۹ درجه فارنهایت (۵ درجه سانتیگراد) است و افت کل هوای رفت نسبت به محیط معمولاً در محدوده ۱۰ تا ۲۰ درجه فارنهایت قرار میگیرد. پدی که نمیتواند به راندمان طراحی خود برسد، تقریباً همیشه یک مشکل خیس شدن، توزیع جریان هوا یا سرعت سطح است تا یک مشکل پد-رسانا.
سیستم تهویه باید پس از نصب آزمایش و در طول تولید بررسی شود. جریان هوا میتواند با رشد محصولات، استفاده از توریها یا اضافه شدن تجهیزات تغییر کند. تنظیمات تهویه ممکن است با تغییر تراکم محصول، آب و هوا یا شرایط تولید نیاز به تنظیم داشته باشند.
بررسی کنید که آیا هوا به قسمتهای مختلف منطقه کشت میرسد یا خیر. به دنبال مناطقی با جریان هوای ضعیف یا حرکت هوای بیش از حد باشید. محصولات متراکم، تجهیزات و توریها میتوانند با رشد محصول، جریان هوا را تغییر دهند. آزمایش دود یا بررسی بادسنج دستی در ارتفاع سایبان، سریعترین راه برای تبدیل «احساس سکون در اینجا» به یک نقشه جریان هوای قابل اندازهگیری است.
اندازهگیری دما و رطوبت میتواند به شناسایی مناطقی که تهویه در آنها مطابق انتظار کار نمیکند، کمک کند. اندازهگیریها باید در قسمتهای مختلف گلخانه انجام شوند، نه اینکه فقط به یک مکان خاص اکتفا شود.
در یک خانه بزرگ چند دهانهای، یک حسگر به تنهایی نمیتواند نمایانگر کل ساختمان باشد. مقادیر دما و رطوبت نسبی را در مناطق مختلف - نزدیک ناودان، در سطح سایبان، در انتهای شیروانی و در مرکز - با هم مقایسه کنید و شیب عمودی یا افقی مداوم را به عنوان نشانهای از مشکل جریان هوا به جای مشکل کنترل در نظر بگیرید.
فنها، دریچههای سقفی، دریچههای جانبی و توریهای ضد حشرات باید مرتباً بررسی شوند. گرد و غبار، مواد گیاهی یا سایر موانعی که ممکن است جریان هوا را کاهش دهند، برطرف کنید. قطعات متحرک نیز باید بررسی و مطابق با الزامات تجهیزات سرویس شوند.
وقتی مسیرهای تهویه موجود توسط تجهیزات، مواد انبار، توریها، گیاهان آویز یا محصولات در حال رشد مسدود میشوند، عملکرد سیستم تهویه ممکن است کاهش یابد. این تغییرات میتوانند تدریجی باشند و ممکن است در طول کار روزانه متوجه آنها نشوید.
هر زمان که تغییر بزرگی در تولید ایجاد میشود، طرحبندی گلخانه تجاری را از نو انجام دهید. باز نگه داشتن مسیرهای جریان مورد نظر، عملکرد سیستم تهویه را طبق برنامه حفظ میکند.
الگوی ایدهآل جریان هوا میتواند با ارتفاع محصول، تراکم کاشت، قرارگیری تجهیزات و شرایط فصلی تغییر کند. بنابراین، یک طرح تهویه باید به عنوان یک سیستم عملیاتی قابل تنظیم در نظر گرفته شود، نه یک سیستم ثابت. به عنوان یک قاعده، یک برنامه تهویه که با یک گلخانه خالی متعادل شده است، پس از بسته شدن سایبان، نیاز به تعادل مجدد خواهد داشت، زیرا حجم هوای آزاد و مقاومت در برابر جریان افقی هر دو به طور قابل توجهی تغییر میکنند.
سوابق مربوط به مشکلات مکرر دما، رطوبت یا جریان هوا را ثبت کنید. این سوابق از یک سازنده گلخانه تجاری میتواند به اپراتورها کمک کند تا تشخیص دهند که آیا تغییراتی در عملکرد فن، موقعیت باز شدن یا توزیع جریان هوا مورد نیاز است یا خیر. بررسیهای مفید تعمیر و نگهداری شامل موارد زیر است:
منافذ تهویه: بررسی کنید که منافذ باز، بسته و بدون مانع باشند.
فنها: پرهها، موتورها، محافظها و کنترلها را برای عملکرد عادی بررسی کنید.
مسیرهای جریان هوا: به دنبال موانع جدید ناشی از تجهیزات یا رشد محصول باشید.
دادههای محیطی: دما و رطوبت را بین مناطق مختلف مقایسه کنید.
کنترلهای عملیاتی: تأیید کنید که تنظیمات دستی یا خودکار به درستی کار میکنند.
دو رقم مهم است، نه یک رقم. در اوج خنککنندگی تابستان، تقریباً برای ۴۰ تا ۶۰ بار تعویض هوا در ساعت طراحی کنید و در زمستان حداقل قابل کنترل حدود ۱ بار تعویض هوا در ساعت را برای مدیریت رطوبت و CO2 فراهم کنید. سیستمی که فقط به رقم تابستان میرسد، معمولاً در اواسط روز بیش از حد به گرما فکر میکند و نمیتواند نقطه تنظیم زمستانی را بدون ورودی گرمای بیش از حد حفظ کند.
به عنوان نقطه شروع، برای انجام تهویه طبیعی، مساحت ترکیبی تهویه سقف و جانبی باید حداقل ۱۵٪ تا ۲۰٪ مساحت کف باشد. این مقدار به عنوان دهانه آزاد مؤثر پس از خرپاها، مکانیزمهای تهویه و هرگونه توری ضد حشرات اندازهگیری میشود، نه به عنوان ابعاد اسمی دریچه. در مقیاس ۱۰۰۰ متر مربع، یعنی ۱۵۰ تا ۲۰۰ متر مربع دهانه مؤثر.
یک توری ضد حشره استاندارد معمولاً ۱۰ تا ۲۰ درصد جریان هوای یک روزنه بدون مانع معادل را هزینه میکند. توریهای ریز هزینه بیشتری دارند: تغییر از توری ۴۰ به ۷۵، تهویه طبیعی را ۲۵ درصد دیگر کاهش میدهد و آزمایش تونل باد منتشر شده روی توریهایی با تخلخل ۲۵ تا ۵۳ درصد همین روند را تأیید میکند. در حالی که یک توری ۵۰ توری با نسبت سطح باز ۵۵ درصد، روزنه ۱۰۰ متر مربعی را پوشش میدهد، روزنه مؤثر را حدود ۵۵ تا ۶۰ متر مربع در نظر بگیرید.
از قانون سرانگشتی جریان هوای افقی استفاده کنید که حدود ۲ فوت مکعب در دقیقه در هر فوت مربع از مساحت کف، معادل تقریباً ۰.۶ متر مکعب در دقیقه در هر متر مربع، است و در سراسر خانه توزیع میشود تا هوا به صورت یک حلقه پیوسته حرکت کند. اندازه فنهای گردش هوا بر اساس اختلاط و یکنواختی هوای داخل سایبان تعیین میشود، در حالی که اندازه فنهای خنککننده دیواری بر اساس نرخ تبادل هوا تعیین میشود - این دو محاسبه باید جداگانه انجام شوند.
دریچههای باز معادل تهویه کافی نیستند. اگر مساحت کل دریچهها کمتر از تقریباً ۱۵٪ مساحت کف باشد، اگر دهانهها دارای توری باشند و جبران نشده باشند، یا اگر ساختمان ورودی رو به باد برای جفت شدن با خروجی سقف نداشته باشد، نرخ تبادل اندازهگیری شده میتواند بسیار کمتر از ۴۰ تا ۶۰ ACH باشد که یک روز اوج تابستان به آن نیاز دارد. قبل از اضافه کردن ظرفیت سرمایش، اختلاف دمای داخلی-خارجی اندازهگیری شده را با رقم طراحی مقایسه کنید.
پدهای تبخیری معمولاً برای راندمان خیس شدن ۷۰ تا ۸۰ درصد از افت دمای حباب مرطوب طراحی میشوند. در راندمان کلی حدود ۸۰ درصد سیستم، افت دمای عملی تقریباً ۹ درجه فارنهایت (۵ درجه سانتیگراد) است؛ سیستمی که تنها نیمی از این مقدار را ارائه میدهد و عموماً از خیس شدن ضعیف پد، سرعت بیش از حد سطح پد یا عبور هوا از سطح پد به جای پد کوچکتر، رنج میبرد.
جریان هوای مؤثر با برنامهریزی ساختاری آغاز میشود، نه انتخاب تجهیزات. یک گلخانه تجاری با برنامهریزی خوب باید مسیرهای هوای پاک، دریچههای تهویه هماهنگ، پشتیبانی مکانیکی مناسب و انعطافپذیری کافی برای پاسخگویی به تغییرات محصولات و شرایط آب و هوایی را فراهم کند.
همچنین به تعیین اعداد قبل از خرید تجهیزات کمک میکند: نسبت مساحت دریچه ۱۵٪ تا ۲۰٪ مساحت کف، حداکثر طراحی ۴۰ تا ۶۰ بار تعویض هوا در ساعت، مقاومت توری ۱۰٪ تا ۲۰٪ (برای توری ریز بیشتر)، یک حلقه گردش هوا با اندازه حدود ۲ CFM در هر فوت مربع، و یک سیستم خنککننده با راندمان ۷۰٪ تا ۸۰٪ پد. این پنج مقدار مشخص میکنند که آیا طرح تهویه قابل دستیابی است یا خیر، و تغییر آنها در نقشه بسیار ارزانتر از تغییر در یک سازه تکمیل شده است.
برای پروژههای تجاری، طراحی تهویه در کنار سازه و الزامات کنترل محیطی انجام شود. همکاری با یک سازنده توانمند گلخانه تجاری میتواند به هماهنگ کردن طرح گلخانه، دهانههای تهویه، تجهیزات جریان هوا و الزامات عملیاتی قبل از شروع نصب کمک کند.