Por que sua estufa de múltiplos vãos está muito quente? Causas e soluções

Altas temperaturas podem limitar a produtividade, aumentar a necessidade de água e dificultar o controle climático. Se uma estufa de múltiplos vãos estiver muito quente, a ventilação, o sombreamento, o fluxo de ar, a configuração dos equipamentos ou até mesmo o projeto estrutural podem ser os culpados.

O primeiro passo é quantitativo. Meça o aumento da temperatura acima da temperatura ambiente e compare-o com a capacidade nominal dos sistemas instalados. Em uma casa de múltiplos vãos bem projetada, a ventilação, com 40 a 60 renovações de ar por hora, deve manter a temperatura interna dentro de uma faixa de poucos graus da temperatura externa; o restante, no entanto, é a função do sombreamento e do resfriamento evaporativo. Se o aumento observado for muito maior, o problema reside na capacidade ou na distribuição do ar, e não nas condições climáticas.

Identifique as principais causas do calor excessivo em estufas.

Se for necessário resfriamento adicional, determine a fonte do calor indesejado e o motivo pelo qual ele não está sendo dissipado para o exterior. O diagnóstico correto resolverá o problema real, em vez de apenas aumentar os custos de energia e operacionais sem trazer benefícios para as instalações.

Ventilação insuficiente do telhado

Existe um movimento natural de ascensão do ar, que pode se acumular sob o teto da estufa de múltiplos vãos. Esse calor pode se acumular no teto quando as aberturas de ventilação são muito pequenas, mal localizadas, bloqueadas ou não abrem adequadamente. A situação se agrava em períodos de maior incidência solar. A remoção do ar quente pode não ser suficiente em grandes áreas com ventilação lateral.

A proporção determinante é a área de ventilação em relação à área do piso. Para que a ventilação natural suporte o pico de carga térmica, a área combinada de aberturas no telhado e nas laterais deve ser de pelo menos 15% a 20% da área do piso, medida como abertura livre efetiva. Proporcionando essa proporção para uma casa de múltiplos vãos de 5.000 m², obtém-se aproximadamente 750 a 1.000 m² de área de ventilação efetivamente aberta, sendo necessário combinar as saídas de ar no cumeeiro com entradas de ar na parte inferior. Testes com diferentes combinações de aberturas mostram que uma entrada de ar lateral combinada com aberturas no telhado voltadas para o vento atinge o maior fluxo natural — cerca de 12,3 renovações de ar por hora com uma velocidade do vento de apenas 0,5 m/s — enquanto configurações apenas com aberturas no telhado ou apenas com aberturas voltadas para o lado oposto ao vento apresentam resultados muito inferiores.

Inspecione as aberturas de ventilação para garantir que estejam desobstruídas e que não haja edifícios, telas ou equipamentos ao redor bloqueando a ventilação adequada. Os controles automáticos de ventilação também devem ser verificados quanto a configurações de temperatura incorretas ou problemas mecânicos.

Movimento aéreo limitado

As aberturas de ventilação permitem a circulação do ar, mas não necessariamente proporcionam uma ventilação uniforme. Se o fluxo de ar não for distribuído para o centro ou para a parte inferior da área de cultivo, podem surgir zonas quentes na área de cultivo. Os ventiladores podem ajudar a circular o ar no interior e minimizar essas áreas estagnadas.

A circulação interna deve ser dimensionada de acordo com a área do piso, e não por estimativa. A regra prática estabelecida para o fluxo de ar horizontal é de cerca de 2 CFM de capacidade do ventilador por pé quadrado de área do piso, aproximadamente 0,6 m³/min por metro quadrado, dispostos de forma que o ar circule em um circuito contínuo pela cobertura. Este cálculo é independente do cálculo dos exaustores de parede que criam a taxa de renovação do ar, e o subdimensionamento desses exaustores é o motivo mais comum para que uma casa com ventilação visivelmente funcionando ainda apresente zonas quentes nos vãos centrais.

A localização das plantas deve fazer parte de um fluxo de ar contínuo; não se limite a direcionar o ar para um único ponto. A troca de ar insuficiente também pode aumentar os níveis de umidade em cultivos adensados. Isso é importante para a circulação do ar não apenas como medida de controle de temperatura, mas também para manter a estabilidade ambiental geral.

Ganho excessivo de calor solar

A forte radiação solar pode elevar rapidamente a temperatura da estufa, especialmente durante os horários de pico de luz solar. A quantidade de calor que entra na estufa depende da cobertura, da orientação da estufa, do sombreamento e das condições solares locais.

O sombreamento é uma medida de redução de carga, portanto, a especificação da tela deve ser escolhida com base na radiação medida. A seleção da tela é normalmente expressa em termos de porcentagem de sombreamento e, para telas internas, também em termos de característica de reflexão: telas refletoras de alumínio mantêm a estufa de 4 a 8 °C mais fria do que uma tela preta com a mesma porcentagem nominal de sombreamento, porque refletem a radiação de volta para fora, em vez de absorvê-la e irradiá-la para a cultura. A mesma família de telas, instalada como tela de isolamento térmico, também economiza de 30% a 50% de energia de aquecimento em períodos frios, razão pela qual uma tela refletora móvel geralmente compensa o seu custo duas vezes.

A proteção solar móvel pode reduzir o ganho de calor solar quando necessário, mas o sombreamento excessivo também pode reduzir a luz útil. Portanto, o sombreamento deve ser usado em conjunto com a ventilação e outros métodos de resfriamento. Observe que um telhado de vidro Venlo já transmite apenas 75% a 85% da luz incidente como um conjunto completo, antes mesmo de qualquer proteção ser fechada — portanto, a estratégia de proteção deve ser construída em torno da transmissão básica da estrutura, e não em torno da radiação solar bruta.

A capacidade de refrigeração não corresponde à carga.

O equipamento de refrigeração deve ser adequado ao tamanho da estufa de múltiplos vãos e ao ambiente local. Um sistema subdimensionado pode funcionar 24 horas por dia e, ainda assim, não conseguir manter a temperatura desejada. Um profissional deve avaliar a necessidade de um sistema de refrigeração adequado. fabricante de estufas de múltiplos vãos É possível estimar a carga térmica antes de determinar o equipamento de refrigeração a ser utilizado.

Aqui surgem dois erros comuns. O primeiro é dimensionar o sistema com base na carga térmica média em vez da carga térmica máxima, o que garante uma insuficiência no dia de projeto. O segundo é ignorar que a eficiência evaporativa é finita: os sistemas de ventilador e painel evaporativo são projetados para uma eficiência de 70% a 80% da depressão do bulbo úmido, portanto, com uma eficiência geral do sistema de aproximadamente 80%, a queda de temperatura alcançável é de cerca de 5 °C (9 °F), e o ar fornecido normalmente chega de 5,5 a 11 °C (10 a 20 °F) abaixo da temperatura ambiente. Em um dia úmido, a depressão do bulbo úmido diminui, então o mesmo sistema fornece menos calor — o projeto deve ser verificado na temperatura de bulbo úmido de projeto local, e não no pico de bulbo seco.

Isso é particularmente importante para grandes estruturas, onde várias áreas de cultivo podem estar sujeitas a condições variáveis. O desempenho de refrigeração também deve ser avaliado no período de operação mais quente. Este equipamento funcionará bem em climas mais frios, mas não durante os períodos de calor intenso.

Verifique por onde o calor está entrando e se acumulando.

Antes de instalar equipamentos de refrigeração, verifique a origem e o local de acúmulo de calor. Em uma estufa grande com múltiplos vãos, diferentes vãos podem apresentar temperaturas distintas devido à orientação do telhado, densidade da cultura, equipamentos e fluxo de ar.

Verifique a área de ventilação aberta e as telas de proteção.

A área aberta real de uma ventilação é mais importante do que o tamanho da ventilação em um desenho. Telas contra insetos também podem restringir o fluxo de ar, especialmente quando ficam sujas ou obstruídas.

Quantifique o impacto negativo da tela em vez de simplesmente ignorá-lo. Testes em túnel de vento com telas à prova de insetos que cobrem de 25% a 53% de porosidade mostram que a taxa de ventilação diminui conforme a porosidade diminui, porque a tela reduz o coeficiente de descarga da abertura. Na prática, uma tela padrão reduz o fluxo de ar através de uma abertura em 10% a 20%; uma tela de malha 75 reduz a ventilação natural em aproximadamente 25% em comparação com uma tela de malha 40; e uma tela de malha 50 com uma taxa de área aberta de 55% em uma abertura de 100 m² permite a passagem de ar equivalente a apenas cerca de 55 a 60 m² de área livre.

Verifique se as aberturas de ventilação do teto e laterais estão totalmente abertas e se as telas estão limpas. Se as telas fizerem parte das aberturas de ventilação, a resistência ao fluxo de ar deve ser considerada ao dimensionar o sistema de ventilação.

Verifique as fontes de calor internas.

Alguns equipamentos podem adicionar calor à estufa. Bombas, motores, iluminação, tubulações de aquecimento e equipamentos elétricos podem aumentar a carga térmica, principalmente em áreas fechadas.

Ao investigar uma zona quente, a localização dos equipamentos deve ser revista. Mover os equipamentos que produzem calor para fora da área de cultivo, sempre que possível, pode reduzir a carga térmica interna.

Comparar temperaturas entre vãos

Uma estufa com múltiplos vãos não deve ser tratada sempre como uma única zona de temperatura. Compare as leituras de diferentes vãos e áreas de cultivo para identificar onde o calor é mais intenso.

Se uma área estiver consistentemente mais quente, verifique as aberturas de ventilação, o sombreamento, a densidade da cultura, os equipamentos e o fluxo de ar antes de aumentar a capacidade de refrigeração de toda a instalação. Um diagnóstico útil é registrar leituras simultâneas na altura da calha, na altura da copa e perto do chão em três ou mais vãos; uma área quente que persiste ao nível da copa enquanto a calha indica temperatura normal aponta para um problema de circulação, enquanto uma temperatura elevada em toda a extensão do vão indica um problema de ventilação ou de carga térmica.

Configurações incorretas do controle de temperatura

No entanto, se os controles não estiverem configurados corretamente, um bom sistema jamais apresentará um desempenho ruim. Os sensores podem ser colocados no lugar errado, os limites podem ser definidos muito altos ou os equipamentos podem ligar tarde demais. Examine como os sensores foram posicionados e compare as leituras dos sensores em diferentes partes da área de cultivo. As condições em uma grande estufa com múltiplos vãos podem não ser bem representadas por um único sensor.

Considere também as necessidades da cultura para as configurações de controle. Definir temperaturas semelhantes às utilizadas na primavera e no verão durante o outono e o inverno pode causar estresse desnecessário e desperdício de energia. Os estágios de ventilação e tela devem ser escalonados, em vez de alternados: um programa gradual que abre as aberturas progressivamente, fecha a tela e, em seguida, inicia o sistema de painéis solares, evita a ultrapassagem que um único ponto de ajuste inevitavelmente produz em um grande volume de ar.

Aplique soluções práticas para reduzir o calor interno.

O resfriamento deve ser planejado como um sistema, uma vez determinada a causa, e não como a substituição de um único equipamento. A melhor opção é utilizar uma combinação de ventilação, sombreamento, fluxo de ar, dimensionamento dos equipamentos da estufa e configurações de controle, com base nas condições operacionais da estufa.

Melhorar a ventilação natural

Se o calor for causado por ar preso, a primeira medida deve ser melhorar a ventilação. As aberturas no telhado e nas laterais devem permitir a saída do ar quente e a entrada de ar fresco externo. Certifique-se de que as aberturas de ventilação estejam desobstruídas e verifique os componentes mecânicos regularmente.

Se as aberturas de ventilação forem automáticas, verifique se os sensores de temperatura estão funcionando nos momentos corretos. A estrutura também é um fator importante. A ventilação e a qualidade do ar devem ser consideradas na fase de projeto e não como uma reflexão tardia por parte do fabricante de estufas de múltiplos vãos.

Adicionar sombreamento controlado

Durante períodos de calor extremo, sistemas de sombreamento podem restringir a incidência direta da luz solar durante o dia. São muito práticos e podem ser usados ​​durante períodos de sol forte, quando o calor é particularmente intenso. O sistema deve ser móvel e não obstruir a luz permanentemente. Os produtores podem fornecer mais sombra durante os períodos mais quentes do dia e menos sombra durante os períodos de maior luminosidade.

Utilize sombreamento ajustável: Altere a cobertura de acordo com a luz solar e as necessidades da cultura.

Evite sombreamento pesado permanente: cobertura excessiva pode reduzir a entrada de luz útil.

Coordenar com a ventilação: o sombreamento funciona melhor quando o ar quente também pode escapar.

Monitore a resposta da cultura: ajuste as configurações quando as plantas apresentarem sinais de estresse térmico ou luminoso.

Aumentar a circulação de ar interna

Ventiladores de circulação podem ser usados ​​para movimentar o ar em uma área mais quente do que o restante da estufa. Eles também podem diminuir a distância entre as áreas de cultivo superior e inferior. O posicionamento dos ventiladores deve depender do projeto da estufa. Não crie padrões de circulação de ar isolados, que permitem o acúmulo de ar estagnado no centro. Dimensione o circuito com uma vazão de aproximadamente 2 CFM por pé quadrado de área do piso, o equivalente a cerca de 0,6 m³/min por metro quadrado, e verifique se o ar realmente chega ao outro lado de cada vão, em vez de se dissipar a poucos metros do ventilador.

Verificações regulares também são necessárias. Por exemplo, peças sujas ou componentes com pás do ventilador danificadas ou fluxo de ar obstruído podem levar a uma diminuição do desempenho que não será imediatamente aparente.

Análise de equipamentos de refrigeração

Se a ventilação e o sombreamento forem ineficazes, verifique a capacidade e o estado do sistema de refrigeração. Os equipamentos de refrigeração devem ser projetados para suportar o pico de carga térmica da estufa, e não a carga térmica média. Em um projeto comercial, devem ser considerados o número de zonas de cultivo, a densidade da cultura, a cobertura vegetal, a temperatura externa e o tempo de operação previsto.

Ao analisar um sistema de almofadas de slalom existente, verifique quatro pontos nesta ordem: a almofada está totalmente molhada em toda a sua superfície? A velocidade de aproximação está dentro do limite especificado pelo fabricante? A almofada está atingindo 70% a 80% da depressão de bulbo úmido disponível? E o valor de bulbo úmido projetado é realista para o local? Um sistema que atenda a todos os quatro critérios e ainda assim não consiga manter o ponto de ajuste realmente precisa de mais capacidade.

Como fabricante de estufas de múltiplos vãos, as empresas também devem procurar equipamentos que sejam fáceis de manter e que permitam expansão. Sistemas de difícil manutenção podem resultar em longos períodos de inatividade durante a época de cultivo.

Aprimoramento do monitoramento e automação

A detecção precoce de problemas de temperatura pode ajudar no seu controle. As zonas de crescimento podem ser identificadas e o momento em que as temperaturas começam a subir pode ser indicado por sensores posicionados em locais apropriados.

O sistema de automação pode então ser programado para abrir ou fechar a ventilação, a persiana e o ventilador, bem como ativar o sistema de refrigeração, sob condições específicas. Isso minimizaria a necessidade de ajustes manuais em função das mudanças climáticas.

O monitoramento não deve ser usado como substituto para inspeções físicas. A condição e o uso dos equipamentos e do ambiente também devem ser verificados regularmente, pois os sensores podem fornecer leituras falsas, apresentar desvios ou falhar.

Perguntas frequentes

Aberturas de ventilação podem não fornecer fluxo de ar suficiente para o tamanho da estufa. Posicionamento inadequado das aberturas, circulação de ar fraca, luz solar intensa ou resfriamento insuficiente ainda podem causar temperaturas excessivas. Verifique a proporção efetiva entre a área de ventilação e a área do piso em relação à linha de base de projeto de 15% a 20%, confirme se existem entradas de ar voltadas para o vento que correspondam às saídas de ar no telhado e deduza de 10% a 20% (ou mais para telas de malha fina) para qualquer tela contra insetos antes de concluir que as aberturas de ventilação são adequadas.

O resfriamento ideal no verão é normalmente projetado para uma taxa de renovação de ar de 40 a 60 vezes por hora, com um mínimo controlável de cerca de 1 renovação de ar por hora para o controle da umidade no inverno. Se uma residência apresentar um desempenho muito abaixo desse valor mínimo em um dia quente, o fator limitante é a capacidade ou distribuição da ventilação, e não o equipamento de refrigeração.

O sombreamento pode reduzir o ganho de calor solar, mas geralmente deve funcionar em conjunto com a ventilação e o controle do fluxo de ar. O sombreamento excessivo pode reduzir a luz disponível para as culturas. Uma tela refletora móvel é a melhor opção quando se necessita tanto de resfriamento quanto de retenção de calor no inverno, pois a mesma tela que mantém a estufa de 4 a 8 °C mais fria do que uma tela preta equivalente também devolve de 30% a 50% da energia de aquecimento quando fechada à noite.

Os sistemas de almofadas úmidas são projetados para 70% a 80% da depressão de bulbo úmido. Com uma eficiência geral do sistema de aproximadamente 80%, a queda prática de temperatura é de cerca de 5 °C (9 °F), e o ar de suprimento normalmente chega à cultura a uma temperatura 10 a 20 °F abaixo da temperatura ambiente. Uma almofada que produz um rendimento significativamente menor geralmente está subumedecida, operando acima da velocidade nominal da face do ar ou permitindo que o ar contorne a face da almofada.

Utilize cerca de 2 CFM de capacidade de ventilação por pé quadrado de área do piso, o que equivale a aproximadamente 0,6 m³/min por metro quadrado, dispostos de forma que o ar circule em um circuito contínuo pela cobertura, em vez de em áreas isoladas. Isso é independente e adicional aos exaustores que geram a taxa de renovação do ar.

Registre simultaneamente a temperatura e a umidade na altura da calha, na altura da copa e no nível do piso em vários vãos, com todas as aberturas de ventilação abertas. Uma elevação em todo o vão que acompanhe as condições externas indica um problema de ventilação ou de carga. Uma área persistentemente quente no nível da copa, enquanto a calha indica valores normais, indica um problema de circulação e distribuição.

O superaquecimento em estufas geralmente resulta da ação conjunta de diversos fatores, e não de uma única falha isolada. Empresas devem avaliar a ventilação, o ganho de calor solar, o fluxo de ar, a capacidade de refrigeração e as configurações de controle antes de investir em grandes mudanças.

A comparação com os valores de projeto publicados transforma essa avaliação em algo mensurável: área efetiva de ventilação em relação ao piso de 15% a 20%, 40 a 60 trocas de ar por hora no pico, uma penalidade de 10% a 20% na tela de proteção, cerca de 2 CFM por pé quadrado de capacidade de circulação e eficiência do painel de 70% a 80%, proporcionando uma queda de temperatura de aproximadamente 9 °F. O valor que a estufa não atender atualmente é o que deve ser corrigido primeiro.

Escolher o projeto certo com um fabricante confiável de estufas de múltiplos vãos pode prevenir muitos problemas de gerenciamento térmico desde o início. Para estruturas existentes, inspeções sistemáticas e melhorias direcionadas podem criar um ambiente mais estável, evitando custos desnecessários com equipamentos e operação.