Come risolvere i problemi di scarsa circolazione dell'aria in una serra a più campate?
Una scarsa circolazione dell'aria può causare differenze di temperatura, umidità e livelli di gas all'interno di una serra. Il problema può risultare più difficile da diagnosticare in una serra a più campate, poiché le aree di coltivazione sono interdipendenti.
Prima di sostituire le apparecchiature, è opportuno distinguere due concetti che vengono spesso confusi. La ventilazione è lo scambio d'aria tra interno ed esterno, misurato in ricambi d'aria all'ora e normalmente progettato per 40-60 ACH durante il picco di raffreddamento estivo, con un minimo di circa 1 ACH in inverno. La circolazione è il movimento interno dell'aria all'interno della serra, misurato dalla completezza del circuito d'aria e dimensionato in base a circa 2 CFM per piede quadrato di superficie. Una serra può raggiungere il suo tasso di ricambio d'aria e presentare comunque zone di ristagno, oppure può avere un'intensa circolazione interna e surriscaldarsi comunque. Diagnosticare quale dei due sistemi non funziona correttamente è il primo passo produttivo.
Individua i punti in cui il flusso d'aria si interrompe
Prima di sostituire le attrezzature, individuate i punti in cui la circolazione dell'aria è debole e/o irregolare. Una diagnosi accurata permetterà ai coltivatori di correggere la disposizione, eliminare le ostruzioni e valutare se è necessaria una circolazione meccanica.
Verifica la presenza di zone di crescita stagnante
Confronta le condizioni a livello delle colture, tra le file e vicino al tetto. Le zone calde sono aree con scarsa circolazione d'aria. Cerca variazioni dalle aree esterne al centro. Se, ad esempio, la situazione del flusso varia spesso in una determinata area, potrebbe trattarsi di un problema di distribuzione del flusso piuttosto che di un problema di capacità di ventilazione.
Il test pratico consiste in una misurazione a tre livelli. Registrare simultaneamente temperatura e umidità all'altezza della grondaia, all'altezza della copertura e vicino al pavimento in almeno tre campate. Una zona costantemente calda e umida all'altezza della copertura, mentre la grondaia registra valori normali, indica un problema di circolazione. Un innalzamento della temperatura lungo tutta la campata che segue l'andamento della temperatura esterna indica un problema di ventilazione o di capacità. La registrazione delle letture in diversi momenti della giornata permette di distinguere i veri difetti di progettazione dalle condizioni transitorie.
Ispezionare le prese d'aria e le aperture.
Il tetto e le aperture laterali devono consentire un ricambio d'aria senza ostacoli. Il flusso di aria fresca nello spazio di coltivazione può essere ridotto a causa di prese d'aria chiuse, meccanismi rotti, aperture bloccate o comandi non coordinati.
Esaminare tutte le sezioni di ventilazione, piuttosto che una singola apertura di ventilazione. Verificare l'area di ventilazione effettiva in proporzione alla superficie del pavimento: la ventilazione naturale generalmente necessita di almeno il 15%-20% della superficie del pavimento nelle aperture combinate del tetto e dei lati, misurata dopo capriate, meccanismi e schermi. Quando in una serra a più campate la ventilazione è inadeguata, la disposizione della ventilazione può essere rivista dal produttore di serre a campate multiple .
Cerca barriere fisiche
Strutture, schermi, divisori e attrezzature sospese possono ostruire il flusso d'aria nelle coltivazioni ravvicinate. Anche con ventilatori e prese d'aria in funzione, queste barriere possono creare zone di ristagno d'aria. Man mano che le colture crescono, è opportuno verificare la configurazione. Lo spazio limitato per l'aria nelle piante mature e nelle attrezzature può rappresentare un problema.
Le zanzariere meritano un'attenzione particolare perché il loro impatto negativo è misurabile: le zanzariere anti-insetti con porosità compresa tra il 25% e il 53% riducono la portata d'aria al diminuire della porosità; una zanzariera standard in genere riduce del 10%-20% il flusso d'aria di un'apertura libera; 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 area aperta del 55% su un'apertura di 100 m² lascia passare l'aria equivalente a quella di soli 55-60 m². Le zanzariere termiche e ombreggianti lasciate parzialmente chiuse hanno un effetto simile e sono facili da trascurare.
Verificare la direzione e la posizione della ventola.
I ventilatori dovrebbero creare un percorso di flusso d'aria pianificato attraverso la coltura, anziché spostare grandi quantità d'aria in una piccola area.
Verificare l'altezza, la direzione, la spaziatura e la sequenza di funzionamento delle ventole. Considerare anche l'altezza delle colture e le attrezzature interne che potrebbero ostruire il flusso d'aria. L'obiettivo è ridurre le zone di ristagno senza creare correnti d'aria eccessive. Per i sistemi di flusso d'aria orizzontale, la regola di dimensionamento prevede una portata d'aria di circa 2 CFM per piede quadrato di superficie, ovvero circa 0,6 m³/min per metro quadrato, con le ventole disposte in linea in modo che l'uscita di una alimenti l'aspirazione della successiva. Le ventole inclinate verso il basso o distanziate in modo irregolare interrompono il ciclo e creano le sacche di ricircolo che gli operatori solitamente descrivono come "l'aria non arriva fino in fondo".
Confronta le condizioni in tutta la struttura
Interpretare i modelli e trarre conclusioni dai dati di temperatura e umidità raccolti in più punti. Le misurazioni effettuate vicino al tetto, alla chioma delle colture, alle pareti e al centro possono rilevare differenze che non sarebbero state individuate con una rapida ispezione.
Effettua le misurazioni in diversi momenti. I modelli rilevati possono indicare se è necessario regolare la ventilazione o la circolazione dell'aria.
Migliora la circolazione dell'aria grazie a un migliore coordinamento del sistema.
Identificare i punti deboli e migliorare la circolazione dell'aria utilizzando ventilazione, ventilatori, modifiche alla disposizione e impostazioni di controllo. L'obiettivo è garantire un movimento d'aria uniforme per favorire la crescita delle colture, evitando però correnti d'aria indesiderate, dispersioni di calore o sprechi energetici. Questo equilibrio dovrebbe essere raggiunto in serre a più campate ben progettate.
Migliorare il ricambio d'aria naturale
La ventilazione naturale permette il ricambio d'aria con l'esterno, consentendo all'aria calda e umida di entrare nell'edificio e di essere espulsa dall'interno. Le aperture sul tetto e sulle pareti laterali possono funzionare contemporaneamente se posizionate e controllate correttamente.
Non sempre è possibile risolvere i problemi di circolazione con aperture più ampie. Altri fattori da considerare includono la direzione del flusso d'aria e la presenza di eventuali ostruzioni interne. Anche le prestazioni delle diverse combinazioni di aperture variano notevolmente: una presa d'aria laterale abbinata a prese d'aria sul tetto sottovento produce il flusso naturale più elevato, circa 12,3 ricambi d'aria all'ora con una velocità del vento di 0,5 m/s, mentre le configurazioni con sole prese d'aria sul tetto o solo sul lato sottovento hanno prestazioni nettamente inferiori. Se una casa dispone di prese d'aria sul colmo del tetto ma non di una presa d'aria a livello del suolo per alimentarle, aumentare la corsa delle prese d'aria non sarà d'aiuto.
Utilizzare i ventilatori di circolazione in modo strategico
I ventilatori di circolazione vengono utilizzati per far circolare l'aria in spazi dove le normali finestre non possono garantirla. Devono essere posizionati in modo da creare una zona di flusso continua attraverso le colture, anziché zone separate. Il funzionamento dei ventilatori deve essere adeguato alla densità delle colture, alla temperatura, all'umidità e alle dimensioni della serra.
Mappare prima il flusso d'aria: identificare le zone di ristagno prima di aggiungere apparecchiature.
Posizionare i ventilatori in modo da coprire l'area: dirigere il flusso d'aria verso le zone più deboli.
Evitate correnti d'aria eccessive: un flusso d'aria forte e diretto può danneggiare le colture più delicate.
Mantenere i percorsi liberi: rimuovere gli ostacoli che impediscono il passaggio.
Dimensioni in rapporto alla superficie: Calcolare circa 2 CFM per piede quadrato (circa 0,6 m³/min per m²) di capacità di circolazione.
Ventilazione e raffreddamento coordinati
Gli impianti di raffreddamento e la ventilazione devono fornire un flusso d'aria coordinato e senza interferenze. Una scarsa coordinazione può causare una rimozione troppo rapida dell'aria condizionata e/o impedire la circolazione dell'aria più fresca all'interno della coltura.
Questo rappresenta un rischio reale per i sistemi evaporativi. Il raffreddamento a pannelli e ventilatori è progettato per un'efficienza dei pannelli bagnati del 70%-80%, che si traduce in una riduzione della temperatura di circa 9 °F (5 °C) con un'efficienza complessiva del sistema di circa l'80%, con aria di mandata che arriva a una temperatura inferiore di 10-20 °F rispetto alla temperatura ambiente. Se le aperture di ventilazione sul tetto si aprono mentre i ventilatori dei pannelli sono in funzione, una grande quantità di aria raffreddata fuoriesce attraverso il colmo prima di raggiungere le colture, e le prestazioni di raffreddamento misurate crollano anche se tutti i componenti sono in funzione.
Pianifica le sequenze operative basandoti su situazioni reali. Quando progetti un sistema di serra a più campate, un produttore di serre a più campate può aiutarti a coordinare la ventilazione, il raffreddamento e la circolazione dell'aria.
Regolare il layout interno
La disposizione delle colture, delle attrezzature, dei percorsi pedonali e delle pareti divisorie può migliorare la circolazione dell'aria. Non piantare in eccesso solo perché c'è spazio; è necessario lasciare spazio per la circolazione dell'aria tra le aree di coltivazione. Mantenere l'accesso operativo alle attrezzature e ai percorsi di ventilazione. A volte la circolazione può essere migliorata modificando la disposizione degli spazi piuttosto che apportando modifiche sostanziali.
Gestire il flusso d'aria tra le campate collegate
Nelle serre collegate tra loro, la circolazione dell'aria può variare notevolmente a seconda della sezione. È importante verificare aperture, file di colture e attrezzature interne in ogni sezione. Mantenere liberi i percorsi di circolazione dell'aria aiuta a prevenire la formazione di zone isolate calde o umide e consente ai ventilatori di distribuire l'aria in modo più uniforme in tutto lo spazio di produzione.
Verificare il flusso d'aria attraverso le campate collegate
L'aria non si muove sempre in modo uniforme all'interno di una grande serra a più campate. Differenze nella posizione delle prese d'aria, nella densità delle colture, nelle attrezzature interne e nella pressione possono far sì che una campata riceva un flusso d'aria maggiore rispetto a un'altra.
Mappa delle principali rotte aeree
Individuate i punti di ingresso dell'aria esterna, i punti di uscita dell'aria calda e il modo in cui l'aria si muove all'interno della coltura. Verificate questi percorsi con la coltura che ha raggiunto le dimensioni previste a maturità, poiché una vegetazione densa può modificare significativamente il flusso d'aria.
L'obiettivo è individuare le aree in cui l'aria entra ma non raggiunge le colture in modo uniforme, o dove l'aria rimane intrappolata prima di raggiungere un'uscita. Un test con fumo o una misurazione con un anemometro portatile all'altezza della chioma convertono queste osservazioni in una mappa che può essere confrontata con il circuito d'aria previsto, e un produttore di serre a più campate dovrebbe essere in grado di fornire il percorso del flusso d'aria di progetto per tale confronto.
Verificare le differenze di pressione tra le aree
In spazi ampi e interconnessi, la presenza contemporanea di ventilatori, bocchette di ventilazione o impianti di raffreddamento può comportare condizioni di pressione differenti. Un ventilatore in una zona, ad esempio, potrebbe aspirare aria da un'altra area anziché migliorare la circolazione generale.
Verificare il funzionamento delle ventole in combinazione con le aperture di ventilazione sul tetto, le aperture laterali, le apparecchiature di raffreddamento e le schermature. Il sistema deve essere azionato in combinazioni che creino un percorso di flusso d'aria pianificato, evitando movimenti d'aria contrastanti. In presenza di più campate e fasi di raffreddamento, la sequenza di funzionamento di ventole, aperture di ventilazione e schermature deve essere coordinata in un unico programma, che il produttore di serre a più campate può specificare come parte della logica di controllo.
Verificare il flusso d'aria dopo i cambiamenti nella crescita delle colture
Il flusso d'aria può variare con l'aumentare dell'altezza e della densità delle colture. Anche le attrezzature, i sistemi di sospensione e le strutture di sostegno possono alterare il percorso originale dell'aria.
È quindi opportuno ricontrollare il flusso d'aria dopo importanti modifiche alle colture o l'aggiunta di nuove attrezzature. Questo può aiutare a identificare nuove zone di ristagno prima che diventino un problema ricorrente di temperatura o umidità. È prevedibile che il volume d'aria libero sopra la chioma e la resistenza al flusso orizzontale cambino significativamente con la chiusura della chioma; pertanto, è consigliabile riequilibrare il programma di circolazione in quel momento, piuttosto che alla fine della stagione.
Eseguire la manutenzione di ventilatori e apparecchiature di ventilazione.
Una manutenzione inadeguata può ridurre gradualmente le prestazioni del flusso d'aria, anche se il sistema originale è stato progettato correttamente. Pulire le pale delle ventole, ispezionare i motori, controllare i meccanismi di ventilazione e rimuovere polvere o residui vegetali dalle aperture. Le ispezioni regolari aiutano anche a identificare i problemi meccanici prima che riducano la circolazione nelle aree di coltivazione più importanti. Le griglie sporche rappresentano un caso particolare: poiché la griglia assorbe già il 10-20% del flusso d'aria quando è pulita, una maglia fine contaminata può rimuovere silenziosamente una quantità di aria molto maggiore.
Monitoraggio e controllo automatizzati
Sensori e centraline di controllo possono regolare ventilatori, prese d'aria e impianti di raffreddamento in base alle condizioni ambientali. In una serra di grandi dimensioni, è consigliabile utilizzare i dati provenienti da diverse zone di coltivazione anziché affidarsi a un singolo sensore.
Le impostazioni di controllo devono essere adeguate al tipo di coltura e alle condizioni operative. Anche il controllo automatico deve essere verificato regolarmente, poiché un sensore o un attuatore difettoso può causare problemi di flusso d'aria senza essere immediatamente percepito.
Domande frequenti
Tra le cause più comuni si annoverano ventilazione insufficiente, posizionamento errato dei ventilatori, ostruzioni interne, colture dense e sistemi di climatizzazione mal coordinati. La causa effettiva deve essere identificata prima di installare le apparecchiature. In pratica, i difetti specifici più frequenti sono un rapporto tra superficie di ventilazione e superficie del pavimento inferiore al valore di riferimento del 15%-20% previsto in fase di progettazione, prese d'aria sul colmo senza ingresso a livello del suolo, un circuito di circolazione sottodimensionato rispetto alla regola dei 2 CFM per piede quadrato e schermi o teli ombreggianti lasciati parzialmente chiusi.
No. I ventilatori possono migliorare la circolazione dell'aria, ma non possono compensare ostruzioni nelle prese d'aria, percorsi di flusso d'aria inadeguati o una progettazione del sistema non idonea. Aumentare la capacità di circolazione in una casa con una superficie di ventilazione insufficiente aumenta il rimescolamento interno senza rimuovere il calore e spesso maschera il vero problema, aumentando al contempo i costi di gestione.
Non esiste un valore universale perché i requisiti dipendono dalle dimensioni, dalla disposizione, dalla densità delle colture, dal clima e dalle attrezzature. Ciò che si può specificare è la capacità totale: circa 2 CFM per piede quadrato di superficie, ovvero circa 0,6 m³/min per metro quadrato, per il circuito di flusso d'aria orizzontale, più la capacità del ventilatore di estrazione che soddisfa il tasso di ricambio d'aria richiesto di 40-60 ricambi d'aria all'ora al picco di raffreddamento. Il posizionamento del ventilatore e la copertura del flusso d'aria sono più importanti del semplice aumento della quantità.
Misurare la temperatura a tre altezze diverse (grondaia, tettoia e pavimento) in più punti contemporaneamente. Una zona calda e umida confinata al livello della tettoia, mentre la grondaia presenta valori normali, indica un problema di circolazione e distribuzione dell'aria. Un aumento uniforme della temperatura su tutta la campata, che segue le condizioni esterne, indica un problema di capacità di ventilazione o di configurazione delle aperture.
Poiché sia il volume d'aria libero sopra la chioma che la resistenza al flusso orizzontale cambiano man mano che le piante riempiono la serra, un circuito di circolazione bilanciato per una serra vuota o con piante giovani risulta solitamente insufficiente a piena chioma. Pertanto, il programma di circolazione deve essere riequilibrato una volta che le piante sono quasi completamente sviluppate e nuovamente dopo qualsiasi modifica significativa alla disposizione interna.
Solo indirettamente, e può persino peggiorare la situazione. Se le aperture di ventilazione sul tetto rimangono aperte mentre un sistema di raffreddamento evaporativo è in funzione, l'aria raffreddata fuoriesce attraverso il colmo prima di raggiungere le colture, quindi le prestazioni misurate scendono ben al di sotto dell'efficienza del 70%-80% per cui il sistema è stato progettato. Correggere prima il percorso del flusso d'aria, poi valutare se è effettivamente necessaria una maggiore capacità di raffreddamento.
Una buona circolazione dell'aria è una questione di progettazione del sistema, non semplicemente un problema legato alla ventola. Le aziende dovrebbero valutare le aperture di ventilazione, gli ostacoli interni, il posizionamento delle ventole, il coordinamento del raffreddamento e i controlli ambientali come un unico sistema interconnesso.
La distinzione fondamentale da tenere a mente è che ventilazione e circolazione sono grandezze separate con obiettivi di progettazione distinti: 40-60 ricambi d'aria all'ora al picco per il ricambio e circa 2 CFM per piede quadrato per il circuito interno; e che un guasto in una non può essere riparato con la capacità dell'altra.
Un produttore esperto di serre a campate multiple può aiutare a integrare questi elementi prima dell'installazione e a ridurre i problemi di circolazione dell'aria in seguito. Per le strutture esistenti, è possibile migliorare la circolazione con interventi mirati senza dover sostituire ogni singolo componente.
