Le migliori tipologie di serre commerciali per diversi climi
La tipologia di serra commerciale da scegliere dipende in larga misura dal clima in cui verrà utilizzata. Pertanto, il progetto più adatto dipende da diversi fattori ambientali, tra cui temperatura, precipitazioni, vento, umidità, luce solare e variazioni stagionali.
Il clima dovrebbe essere trasformato in valori progettuali, anziché essere considerato una semplice impressione generale. In un progetto commerciale, quattro parametri sono fondamentali: il tasso di ricambio d'aria massimo che l'abitazione deve raggiungere, la superficie di ventilazione necessaria per ottenerlo, i carichi strutturali imposti dal sito e la trasmissione luminosa che il rivestimento può garantire. Una volta noti questi parametri, la scelta della struttura ne consegue in gran parte.
Adatta la struttura al clima
Il clima dovrebbe influenzare la struttura stessa della serra, non solo le attrezzature installate al suo interno. I punti principali da verificare sono la superficie di ventilazione, il design del tetto, la resistenza strutturale, la copertura, l'isolamento, l'ombreggiatura e il drenaggio.
Verificare la capacità di ventilazione
Nei climi caldi, la serra necessita di un'adeguata superficie di ventilazione per dissipare il calore. Le aperture sul tetto sono particolarmente importanti perché l'aria calda può fuoriuscire attraverso aperture in alto. Nelle zone umide, la ventilazione contribuisce anche a eliminare l'umidità quando le condizioni esterne lo consentono.
Due parametri definiscono l'adeguatezza. Al culmine del raffreddamento estivo, un edificio commerciale dovrebbe essere progettato per raggiungere circa 40-60 ricambi d'aria all'ora, con un minimo controllabile di circa 1 ricambio d'aria all'ora in inverno per la gestione dell'umidità e della CO2. Per rendere ciò possibile con la ventilazione naturale, le aperture combinate del tetto e delle pareti laterali dovrebbero totalizzare almeno il 15%-20% della superficie calpestabile, misurata come superficie libera effettiva dopo capriate, meccanismi di ventilazione e zanzariere. Anche l'altezza delle grondaie è importante: le altezze delle grondaie di 4-6 m tipiche delle strutture commerciali Venlo, e le altezze dei pilastri superiori a 10 m nelle grandi campate, aumentano la pressione idrostatica che spinge l'aria calda verso l'esterno attraverso il colmo.
Verifica dei carichi strutturali
L'esposizione al vento influisce sulla struttura, sui collegamenti, sulle fondamenta e sul fissaggio del rivestimento. Il produttore dovrebbe calcolare la struttura in base ai carichi di progetto locali richiesti, anziché utilizzare le stesse specifiche strutturali in ogni sito.
Per le serre destinate alla produzione commerciale, il riferimento appropriato è una norma strutturale specifica per le serre, come la EN 13031-1, che copre il carico del vento, i carichi controllati della neve sui rivestimenti trasparenti e il peso della copertura e delle attrezzature sospese, proprio perché le strutture delle serre sono leggere e sensibili ai carichi. Per dare un'idea delle dimensioni, i telai tipici delle serre commerciali sono progettati per velocità del vento intorno agli 85 mph e carichi di neve intorno a 32 psf, con versioni rinforzate disponibili per circa 140 mph. L'altezza delle grondaie interagisce con questi carichi: pali più alti aumentano il momento del vento alla base, quindi il telaio, i collegamenti, le fondazioni e l'ancoraggio devono essere progettati congiuntamente.
Considerare la copertura e la ritenzione del calore
Nei climi freddi, ridurre la dispersione di calore assume maggiore importanza. Il sistema di copertura, le schermature termiche e l'impianto di riscaldamento devono essere considerati congiuntamente. Alcuni progetti commerciali possono prevedere l'utilizzo di coperture più isolanti, laddove il clima e la coltura giustifichino il costo aggiuntivo.
Due decisioni sono di fondamentale importanza. In primo luogo, la trasmissione luminosa del rivestimento, poiché una copertura in vetro Venlo offre in genere una trasmissione complessiva di circa il 75%-85% e il progetto non dovrebbe sacrificare la luce che non è in grado di recuperare. In secondo luogo, la schermatura, perché una schermatura termica consente in genere un risparmio energetico per il riscaldamento del 30%-50% e una schermatura riflettente mantiene la casa 4-8 °C più fresca rispetto a una schermatura nera con la stessa percentuale di ombreggiatura, il che significa che una singola specifica di schermatura può essere adatta sia alla stagione di riscaldamento che al picco estivo.
Piano per la pioggia e il drenaggio
Le forti piogge richiedono più di una semplice copertura del tetto adeguata. Grondaie, pluviali, drenaggio del terreno e fondamenta devono essere progettati in modo integrato affinché l'acqua possa defluire lontano dalla serra.
Il dimensionamento delle grondaie è calcolato in base all'intensità delle precipitazioni di progetto locali, applicata all'intera superficie del tetto, non per singola campata. Su una casa a più campate, la grondaia convoglia anche la condensa che scorre dall'interno del tetto, guidata da scanalature tra i profili di fissaggio del vetro, in modo che non goccioli sulle colture.
Considera la radiazione solare
La forte luce solare può aumentare rapidamente la temperatura all'interno della serra. L'ombreggiatura può ridurre l'irraggiamento solare, ma un'ombreggiatura eccessiva può anche ridurre la luce disponibile per le colture. Il sistema di ombreggiatura deve quindi essere adeguato al tipo di coltura e alle condizioni di irraggiamento solare locali.
Specificare l'ombreggiatura in percentuale rispetto alla radiazione misurata e ricordare che la rete riduce la luce già filtrata dal telo di copertura. I materiali delle reti stesse differiscono per opacità e riflettività, quindi il confronto più utile è quello con la luce totale che raggiunge la copertura piuttosto che con la percentuale di ombreggiatura stampata sul tessuto.
Scegli una struttura adatta a climi caldi e umidi.
Nei climi caldi e umidi, gli edifici devono essere in grado di disperdere calore e umidità. La progettazione deve garantire una buona ventilazione naturale e consentire ombreggiatura, raffreddamento e ventilazione controllata.
Serra a campate multiple per grandi superfici coltivabili
Le serre commerciali a più campate possono essere adatte alle attività commerciali in climi caldi, a condizione che i sistemi di ventilazione e raffreddamento siano adattati all'ambiente locale. Le campate collegate offrono ampie superfici di coltivazione e possono essere configurate in tutto l'impianto. La ventilazione del tetto, le aperture laterali, la circolazione dell'aria e la gestione del calore dovrebbero essere elementi chiave nella progettazione.
In condizioni climatiche calde, il fattore limitante non è solitamente la superficie totale delle aperture di ventilazione, ma l'indipendenza di ciascuna campata. In una casa grande e connessa, l'aria deve percorrere una distanza maggiore dall'ingresso all'uscita, quindi la circolazione interna – dimensionata a circa 2 CFM di capacità di ventilazione per piede quadrato di superficie calpestabile, ovvero circa 0,6 m³/min per m² – diventa importante quanto il calcolo delle aperture. Anche la configurazione delle aperture è fondamentale: un ingresso laterale combinato con aperture sul tetto esposto al vento consente di ottenere il flusso naturale più elevato, circa 12,3 ricambi d'aria all'ora con una velocità del vento di soli 0,5 m/s, mentre le configurazioni con sole aperture sul tetto risultano insufficienti.
Un corretto produttore di serre a campate multiple È possibile personalizzare il design della serra e i suoi elementi strutturali in base alle specifiche esigenze climatiche del progetto. Questo è vantaggioso se le aziende necessitano di un ampio spazio produttivo ma non devono costruire edifici separati per la coltivazione.
Serra gotica per una migliore ventilazione
L'utilizzo di un design gotico offre una maggiore superficie del tetto, che può anche fungere da spazio per la fuoriuscita dell'aria calda dalla zona coltivata. Il profilo curvo, inoltre, facilita lo scolo della neve rispetto a una pendenza ridotta, motivo per cui questa forma viene spesso scelta nelle regioni soggette a forti nevicate. Si raccomanda comunque di scegliere ventilazione, ombreggiatura, copertura e raffreddamento in base alle condizioni locali. Il fatto che abbia un aspetto gotico non significa necessariamente che lo sia. La sua efficienza nei climi caldi dipende dalla sua completa capacità di controllo climatico.
Vale la pena di esplicitare chiaramente il compromesso: un volume interno maggiore richiede più energia per il riscaldamento e la ventilazione, considerando i 40-60 ricambi d'aria all'ora necessari al picco, e necessita di una maggiore superficie di copertura per mantenere lo stesso pavimento. Un tetto curvo è una questione geometrica, non di capacità portante: il calcolo strutturale deve comunque essere eseguito.
Integrazione di ombreggiatura e raffreddamento
Nei climi caldi, la temperatura interna può aumentare rapidamente in presenza di forte irraggiamento solare. I sistemi di ombreggiatura possono contribuire a ridurre la radiazione solare diretta; in caso di ventilazione naturale insufficiente, è possibile utilizzare impianti di raffreddamento per controllare la temperatura.
L'ombreggiatura e il raffreddamento devono essere dimensionati in base a quantità diverse. L'ombreggiatura riduce una parte del carico solare in ingresso, mentre il raffreddamento evaporativo è limitato dalla depressione del bulbo umido: i pannelli sono progettati per un'efficienza di bagnatura del 70%-80%, che con un'efficienza complessiva del sistema di circa l'80% produce un calo di temperatura di circa 9 °F (5 °C), con l'aria di mandata che arriva a 10-20 °F al di sotto della temperatura ambiente. Nei giorni umidi la depressione si riduce, quindi un progetto di raffreddamento validato solo rispetto al picco del bulbo secco non sarà efficace quando è più necessario.
Questi sistemi vengono integrati nell'edificio già in fase di progettazione, non installati in modo disordinato dopo la costruzione. Dovrebbero essere presenti nella serra commerciale, dimensionati in modo appropriato alle dimensioni della serra e alle esigenze delle colture, e dotati di sistemi di controllo.
Temperature elevate: dare priorità alla ventilazione del tetto, al flusso d'aria, all'ombreggiatura e a un'adeguata capacità di raffreddamento.
Elevata umidità: garantisce un'efficace rimozione dell'umidità e una continua circolazione dell'aria interna.
Luce solare intensa: utilizzare un'ombreggiatura controllabile senza ridurre inutilmente la luce utile alle colture.
Grandi operazioni: coordinare le apparecchiature climatiche nelle aree di produzione interconnesse.
Scegli strutture adatte a climi freddi, ventosi o variabili.
Quando le temperature si abbassano e l'esposizione agli agenti atmosferici aumenta, nella progettazione della serra entrano in gioco altre priorità. Fin dall'inizio, la progettazione di una serra commerciale dovrebbe considerare le proprietà di ritenzione del calore, la resistenza strutturale, la scelta del materiale di copertura, la possibilità di controllare la ventilazione e la protezione dalle condizioni meteorologiche avverse.
Serra Venlo per la produzione controllata
Un sistema ambientale integrato e ben progettato consente a una serra Venlo di offrire un ambiente strutturato per la coltivazione commerciale. Può essere facilmente configurato per ospitare tutte le attrezzature essenziali di una serra commerciale, come ventilatori, sistemi di ombreggiatura, irrigazione e altro ancora.
Nelle zone più fredde, è necessario considerare la ritenzione del calore e la ventilazione controllata. L'obiettivo è mantenere condizioni ottimali per le colture riducendo al minimo la dispersione di calore. Il modulo Venlo è di grande aiuto in questo senso: le campate standard di 6,4 m, 8,0 m o 9,6 m con campate di 4,0 m, 4,5 m o 5,0 m e altezze delle grondaie di 4-6 m consentono di scegliere schermi, sistemi di ventilazione e altre attrezzature da una gamma standard, in modo da poter aggiungere uno schermo termico senza la necessità di una struttura su misura. Un produttore di serre Venlo può essere in grado di personalizzare le dimensioni, la copertura e i sistemi di controllo ambientale per il progetto, in modo da soddisfare le esigenze operative del sistema.
Strutture robuste per zone ventose
La scelta delle strutture, la progettazione delle fondazioni, i collegamenti dei telai e l'installazione delle coperture devono essere considerati in relazione all'esposizione al vento. Questi fattori saranno più importanti nei siti aperti, dove potrebbero richiedere maggiore attenzione rispetto ai siti riparati.
La serra non deve necessariamente essere uguale ovunque; dovrebbe essere progettata in base alle condizioni previste. Il produttore di serre commerciali deve considerare l'esposizione del sito prima della progettazione strutturale. Ciò contribuirà a garantire che il progetto scelto sia adatto all'ambiente operativo. Come riferimento, le strutture commerciali standard sono progettate per velocità del vento intorno agli 85 mph (137 km/h), con specifiche migliorate disponibili fino a circa 140 mph (225 km/h) per siti costieri o collinari esposti.
Strutture per forti piogge
Nelle zone piovose è fondamentale garantire un buon drenaggio del tetto e del terreno circostante. L'acqua non deve ristagnare nelle aree di accesso, nelle zone di produzione o intorno alle fondamenta. Bisogna tenere conto della forma del tetto, delle grondaie, dei percorsi di drenaggio e del terreno circostante l'edificio. Anche l'umidità relativa interna deve essere regolata mediante un'adeguata ventilazione.
Anche se la struttura di una serra commerciale è intatta, i problemi di drenaggio possono ostacolarne il normale funzionamento. Questi sistemi possono essere progettati fin dall'inizio per evitare modifiche non necessarie durante il funzionamento dell'impianto.
Gestione del calore nei climi freddi
Nelle regioni fredde è necessario monitorare attentamente la dispersione di calore, ma è fondamentale garantire una ventilazione sufficiente per la salute delle colture. La scelta del materiale di copertura, del sistema di riscaldamento, dei ventilatori e dei dispositivi di controllo della ventilazione deve essere coordinata.
Due fattori illustrano il compromesso. Le schermature recuperano il 30-50% dell'energia termica, mentre la ventilazione deve comunque garantire un ricambio d'aria minimo di circa una volta all'ora in inverno per il controllo dell'umidità. L'obiettivo progettuale è quello di ottenere tale ricambio con la minima dispersione di calore: ecco perché le prese d'aria a colmo con schermature e il controllo a stadi sono così preziosi nei climi freddi.
Se si utilizza il calore, questo dovrebbe essere applicato all'intera area di coltivazione, piuttosto che a zone specifiche. Un ulteriore utilizzo dei sensori è quello di rilevare le temperature e contribuire a un migliore controllo. Le esigenze di riscaldamento dovrebbero essere prese in considerazione fin dalle prime fasi di progettazione di una serra a più campate. Potrebbe essere più difficile installare in un secondo momento apparecchiature di riscaldamento di grandi dimensioni.
Progetti per condizioni meteorologiche altamente variabili
In alcune regioni possono verificarsi notevoli fluttuazioni tra le stagioni, o persino tra il giorno e la notte. Gli edifici in queste zone devono essere in grado di alternare queste funzioni: riscaldamento, ventilazione, ombreggiatura e raffreddamento.
In questo contesto, i sistemi di controllo ambientale mobili sono fondamentali. Le apparecchiature devono essere in grado di adattarsi alle diverse condizioni senza generare un carico eccessivo. In pratica, ciò significa un controllo graduale anziché on/off: le aperture di ventilazione si aprono progressivamente, poi le griglie si chiudono e infine si avvia il raffreddamento, in modo da non richiedere a un grande volume d'aria di rispondere a un singolo valore impostato. Le aziende possono collaborare con un produttore di serre commerciali qualificato, in grado di integrare le esigenze strutturali e ambientali in un unico progetto coordinato.
Regioni fredde: concentrarsi sulla ritenzione del calore, sulla capacità di riscaldamento, sulla ventilazione controllata e su una copertura adeguata.
Regioni ventose: dare priorità alla solidità strutturale, alla sicurezza delle fondamenta e all'affidabilità dei collegamenti tra i componenti.
Regioni piovose: pianificare congiuntamente il drenaggio del tetto, il drenaggio del terreno e la gestione dell'umidità.
Climi variabili: utilizzare sistemi di controllo flessibili in grado di adattarsi alle variazioni di temperatura e luce solare.
Domande frequenti
Le strutture dotate di efficaci sistemi di ventilazione, ombreggiatura e raffreddamento sono generalmente più adatte alle condizioni climatiche calde. La scelta finale dovrebbe inoltre tenere conto dell'umidità, del tipo di coltura e dell'esposizione del sito. In termini quantitativi, è consigliabile optare per una struttura in grado di raggiungere 40-60 ricambi d'aria all'ora al picco di raffreddamento, con una superficie di ventilazione combinata tra tetto e lati pari ad almeno il 15-20% della superficie del pavimento e un sistema di raffreddamento con un'efficienza nominale del 70-80%.
Consentire aperture combinate sul tetto e sulle pareti laterali pari ad almeno il 15%-20% della superficie del pavimento, misurata come superficie libera effettiva dopo capriate, meccanismi e zanzariere. Si noti che la penalizzazione dovuta alle zanzariere è reale: una zanzariera standard riduce il flusso d'aria di circa il 10%-20% rispetto a un'apertura senza ostacoli, una zanzariera a 75 maglie riduce la ventilazione naturale di circa il 25% rispetto a una a 40 maglie, e una zanzariera a 50 maglie con un rapporto di superficie aperta del 55% su un'apertura di 100 m² lascia passare l'aria equivalente a soli 55-60 m² circa.
La struttura deve garantire ritenzione del calore, ventilazione controllata, riscaldamento e materiali di copertura adeguati. I requisiti di progettazione dipendono dalla gravità e dalla durata delle condizioni di freddo locali. Un modulo Venlo con schermo termico è solitamente la soluzione più pratica, poiché uno schermo consente in genere un risparmio energetico per il riscaldamento del 30%-50%, mentre la struttura permette comunque un ricambio d'aria minimo controllabile di circa una volta all'ora per il controllo dell'umidità.
Vengono calcolati in base all'esposizione del sito, non scelti da un catalogo. Per le serre di produzione commerciale, il riferimento è normalmente una norma strutturale specifica per le serre, come la EN 13031-1, che copre i carichi del vento e i carichi di neve controllati sui rivestimenti trasparenti. Le strutture tipiche per serre commerciali sono progettate per velocità del vento intorno agli 85 mph e carichi di neve intorno a 32 psf, con possibilità di potenziamento fino a circa 140 mph laddove il sito lo richieda. L'altezza maggiore delle grondaie aumenta il momento del vento alla fondazione, quindi la struttura e la fondazione devono essere progettate come un unico sistema.
Il profilo gotico curvo facilita lo scolo della neve rispetto a una pendenza ridotta, il che risulta particolarmente utile nelle regioni soggette a forti nevicate. Si tratta di un vantaggio legato alla forma del tetto, non a una valutazione strutturale. La struttura portante deve comunque essere calcolata in base agli stessi carichi di progetto e un volume interno maggiore aumenta il consumo energetico necessario per raggiungere un ricambio d'aria di 40-60 volte all'ora al massimo della ventilazione.
Il clima determina la resistenza strutturale, la capacità di ventilazione, i requisiti di copertura, il drenaggio, il riscaldamento, il raffreddamento e le esigenze di ombreggiatura. Questi fattori devono essere valutati prima di scegliere una tipologia di serra. Riducendoli a quattro valori di progetto – tasso di ricambio d'aria richiesto, superficie di ventilazione richiesta in percentuale rispetto alla superficie del pavimento, carichi di vento e neve del sito e trasmissione luminosa prevista – il confronto tra le strutture candidate diventa più concreto.
Discutere le condizioni meteorologiche locali, le colture, le dimensioni della serra, la ventilazione, la copertura, l'irrigazione, il controllo climatico, i requisiti strutturali, l'installazione e la manutenzione. Chiedere nello specifico quale tasso di ricambio d'aria il progetto raggiungerà al picco, qual è la superficie di ventilazione effettiva in proporzione alla superficie del pavimento dopo le schermature, per quali carichi di vento e neve è progettata la struttura e quale efficienza del pannello di raffreddamento è specificato che raggiungerà.
Non esiste una singola serra ideale per ogni clima. La scelta giusta dipende da quanto efficacemente la struttura è in grado di gestire la temperatura, l'umidità, la luce solare, il vento e le condizioni stagionali specifiche del luogo di coltivazione.
Le aziende dovrebbero valutare sia la struttura che i suoi sistemi di supporto prima di prendere una decisione. Convertire il clima in valori di progettazione — 40-60 ricambi d'aria all'ora al picco con un minimo di circa 1 in inverno, 15%-20% della superficie del pavimento con aperture di ventilazione efficaci, carichi di vento e neve specifici del sito secondo la norma EN 13031-1, trasmissione della luce di montaggio del 75%-85% ed efficienza del pannello di raffreddamento del 70%-80% — trasforma una discussione generale sul clima in un insieme di requisiti rispetto ai quali la struttura può essere effettivamente verificata.
Collaborare con un produttore di serre commerciali di comprovata esperienza può contribuire ad allineare il progetto della serra alle condizioni climatiche locali e alle esigenze di produzione a lungo termine.
