Cum să planifici ventilația și fluxul de aer într-o seră comercială?
Ventilația influențează direct temperatura serei, umiditatea, calitatea aerului și suprafața de creștere din seră. Pentru o seră comercială, elaborați un plan de ventilație care să țină cont de structura serei, populația de plante, clima și funcționarea eficientă.
Nu este vorba doar despre creșterea mișcării aerului. În termeni inginerești, un plan de ventilație trebuie să ofere o rată definită de schimb de aer în două puncte de funcționare foarte diferite: aproximativ 40-60 de schimbări de aer pe oră (ACH) atunci când este necesară răcirea maximă pe timpul verii și doar 1 ACH iarna, când singura sarcină rămasă este controlul umidității. Aproape fiecare defecțiune de ventilație găsită într-o seră comercială matură are legătură cu un design care a fost dimensionat pentru unul dintre aceste puncte și nu a fost niciodată verificat în raport cu celălalt.
Un design bun de la un producător de sere comerciale permite introducerea controlată a aerului proaspăt, circulația acestuia în întreaga cultură și ieșirea acestuia fără a forma zone stagnante, vânt puternic sau utilizare inutilă de energie.
Planificați fluxul de aer în jurul structurii serei
Înainte de a selecta echipamentul de răcire, ventilatoarele sau orificiile de ventilație, strategia de bază a fluxului de aer trebuie determinată în funcție de structură. Cu o poziționare necorespunzătoare a deschiderilor, o seră comercială cu echipamente de ventilație adecvate poate crea totuși un dezechilibru de temperatură și umiditate.
Harta zonei de creștere
Cartografiați rândurile de culturi, băncile, aleile, pereții despărțitori, echipamentele și alte caracteristici care pot afecta circulația aerului. Luați în considerare dimensiunea așteptată a culturii la creștere completă, nu doar sera goală.
Identificați zonele în care culturile sau echipamentele dense ar putea restricționa fluxul de aer. Acest lucru ajută la determinarea locului unde ar trebui amplasate deschiderile de ventilație și ventilatoarele. O disciplină utilă în această etapă este marcarea suprafeței deschise a podelei și a secțiunii transversale deschise care rămâne la coronamentul complet, deoarece circulația internă este guvernată de volumul de aer liber de deasupra culturii, nu de volumul total al serei.
Stabilirea căilor de intrare și ieșire a aerului
Toate operațiunile de ventilație necesită o cale stabilită pentru aer (intrare și ieșire). Există oportunități ca aerul exterior să intre prin deschiderile laterale, iar aerul cald poate urca prin deschiderile acoperișului.
Acestea ar trebui să fie legate între ele, nu separat. Dacă sunt amplasate corect, punctele de intrare și ieșire pot permite aerului să circule printr-o suprafață mai mare de creștere. Obiectivul de proiectare măsurabil este suprafața totală a deschiderii: pentru ca ventilația naturală să funcționeze independent, suprafața combinată a acoperișului și a ventilației laterale nu ar trebui să fie mai mică de 15%-20% din suprafața podelei serei. Scalarea acestui raport la un compartiment de 1.000 m² oferă 150-200 m² de deschidere efectivă, măsurată ca deschidere liberă după rame și ecrane, nu ca dimensiune nominală a ventilației.
Luați în considerare înălțimea serii
Luați în considerare structura și nu doar planul etajului. Înălțimea acoperișului și înălțimea jgheabului controlează efectul de coș de fum care determină ventilația naturală, deoarece diferența de presiune dintre o admisie joasă și o evacuare înaltă crește odată cu distanța verticală dintre ele.
Configurațiile comerciale tipice Venlo utilizează înălțimi ale jgheaburilor de 4-6 m, iar înălțimile stâlpilor în structurile cu deschidere mare pot depăși 10 m. Ridicarea jgheabului face mai mult decât să adauge spațiu liber pentru culturi: crește înălțimea de flotabilitate disponibilă pentru ca aerul cald să iasă prin creastă și mărește volumul tampon care amortizează fluctuațiile de temperatură pe termen scurt.
Culturile dense pot restricționa fluxul de aer și pot crea zone cu umiditate mai ridicată. Echipamentele, plantele suspendate, plasele și alte structuri pot avea un efect similar.
Identificați zonele în care fluxul de aer poate deveni slab și mențineți căile de aer planificate libere. Acest lucru ajută la determinarea locului unde ar trebui amplasate deschiderile de ventilație și ventilatoarele și menține sistemul eficient pe măsură ce cultura se dezvoltă.
Selectarea și coordonarea echipamentelor de ventilație
Alegeți componentele sistemului de ventilație în funcție de mediul înconjurător și de cerințele culturilor cultivate în seră, după ce a fost determinat fluxul de aer. Într-o seră comercială se pot utiliza ventilații naturale, ventilatoare mecanice și/sau echipamente de răcire, dar aceste sisteme ar trebui proiectate ca o strategie completă de ventilație.
Folosiți eficient deschiderile acoperișului
Aerul natural care urcă spre acoperiș poate fi eliberat prin ventilația acoperișului. Eficacitatea acesteia va depinde de poziția de deschidere, de cantitatea de aer admisă, de configurația acoperișului și de condițiile exterioare.
Deschiderile de pe acoperiș trebuie proiectate astfel încât să asigure trecerea aerului de intrare prin zona de cultură și să fie coordonate cu orice orificii de admisie de la nivel inferior. Deschiderile de pe acoperiș nu pot asigura uniformitatea circulației. Studiile de teren ale combinațiilor de deschideri arată o clasificare clară: o gură de aerisire laterală combinată cu guri de aerisire de pe acoperiș orientate spre vânt produce cel mai mare debit natural, atingând aproximativ 12,3 schimbări de aer pe oră la o viteză a vântului de numai 0,5 m/s. Configurațiile care se bazează doar pe guri de aerisire de pe acoperiș sau doar pe deschideri orientate spre vânt au valori semnificativ mai mici.
Folosiți ventilația laterală pentru admisia aerului
Deschiderile laterale pot introduce aer din exterior la un nivel inferior, contribuind la promovarea fluxului transversal în spațiul de creștere. Acestea ar trebui planificate luând în considerare rândurile de culturi, ecranele, echipamentele și alte clădiri.
Dacă se utilizează ventilația laterală și a acoperișului, este posibil ca aerul să pătrundă în clădire la sau aproape de nivelul culturii și să se deplaseze în sus pe măsură ce aceasta se încălzește. Acest lucru poate duce la o circulație naturală mai viabilă în condiții exterioare favorabile. Împerecherea contează și la viteze mici ale vântului: admisia laterală cu ieșirea din acoperiș orientată spre vânt oferă cea mai bună combinație de debit și uniformitate spațială, în timp ce deschiderile opuse pot trage aerul direct peste creastă fără a ajunge vreodată la cultură.
Luați în considerare plasele de insecte și rezistența la fluxul de aer
Plasele anti-insecte sunt utile în serele comerciale, dar pot restricționa și fluxul de aer prin orificiile de ventilație. Acest lucru trebuie luat în considerare la planificarea ventilației.
Verificați zona deschisă a ecranului
Tipul și suprafața deschisă a ecranului pot afecta ușurința cu care aerul exterior intră în seră. Un ecran prea restrictiv poate reduce fluxul natural de aer și poate crește nevoia de ventilație mecanică.
Studiile publicate în tuneluri aerodinamice privind plasele anti-insecte care acoperă un interval de porozitate de 25%–53% arată că rata de ventilație scade odată cu scăderea porozității, deoarece plasa reduce coeficientul de debit al deschiderii, în loc să o îngusteze pur și simplu. În practică, o plasă standard împotriva insectelor costă aproximativ 10%–20% din fluxul de aer printr-o deschidere neprotejată; trecerea de la o plasă de 40 de ochiuri la una de 75 de ochiuri poate reduce ventilația naturală cu încă 25%. O ilustrare practică: o plasă de 50 de ochiuri cu un raport de suprafață deschisă de 55%, instalată pe o deschidere de 100 m², trece aer echivalent cu doar aproximativ 55–60 m² de deschidere neobstrucționată.
Prin urmare, ecranul trebuie luat în considerare la dimensionarea și poziționarea orificiilor de ventilație de pe acoperiș și laterale. Mențineți ecranul curat, deoarece praful și materialul vegetal pot reduce și mai mult suprafața deschisă.
Adaptați ventilația la structura ecranată
Dacă plasele de insecte sunt instalate pe orificiile de ventilație, producătorul trebuie să ia în considerare efectul acestora la proiectarea sistemului de circulație a aerului. Capacitatea ventilatorului și aria de ventilație nu trebuie selectate fără a lua în considerare rezistența creată de plasă. Secvența corectă este de a stabili rata de schimb de aer necesară, de a o converti într-un debit necesar, apoi de a majora aria de ventilație și capacitatea ventilatorului pentru rezistența plasei și pentru căderea de presiune a plasei în sine.
Acest lucru este important în special în climatele calde, unde sera poate depinde în mare măsură de ventilația naturală. Designul final ar trebui să ofere un schimb de aer suficient pentru cultură în condițiile exterioare preconizate.
Adăugați ventilatoare acolo unde fluxul natural de aer este limitat
Când ventilația naturală nu poate oferi o circulație adecvată a aerului, se utilizează ventilatoare mecanice. Acestea pot ajuta la accesarea zonelor care nu beneficiază de o circulație suficientă din cauza configurației serei sau a schimbărilor climatice exterioare.
Pentru circulația la nivelul culturilor, abordarea fluxului orizontal de aer (HAF) are o regulă generală de dimensionare consacrată: aproximativ 2 CFM de capacitate a ventilatorului pe metru pătrat de suprafață a podelei, ceea ce reprezintă aproximativ 0,6 m³/min pe metru pătrat. Ventilatoarele HAF nu sunt aceleași cu ventilatoarele de răcire. Ventilatoarele de răcire evacuează aerul la nivelul peretelui și funcționează la rate de schimb ridicate necesare pentru eliminarea maximă a căldurii; ventilatoarele HAF funcționează continuu și pur și simplu mențin coronamentul în mișcare, egalizând temperatura, umiditatea și CO2 între zone.
Un plan practic de ventilație de la un producător de sere comerciale arată ca:
Direcționarea aerului: Poziționați ventilatoarele pentru a susține mișcarea dorită în zona de creștere.
Acoperire: Verificați zonele de cultură îndepărtate în loc să evaluați fluxul de aer doar în apropierea echipamentului.
Control: Permiteți modificarea nivelurilor fluxului de aer pe măsură ce se schimbă condițiile și cerințele culturilor.
Întreținere: Păstrați ventilatoarele și comenzile accesibile pentru inspecție și service.
Coordonarea ventilației cu răcirea
Ventilația și răcirea ar trebui să meargă mână în mână. Dacă temperaturile exterioare devin prea ridicate pentru a fi răcite cu ventilație naturală, răcirea mecanică poate ajuta la controlul suplimentar. Cu toate acestea, echipamentele de răcire nu trebuie utilizate în locul planificării fundamentale a fluxului de aer. Calea de acces pentru aer rece sau proaspăt ar trebui să asigure un flux de aer bun și să nu aibă zone în care fluxul de aer este slab în cultură.
Dimensionarea celor două împreună înseamnă lucrul la o eficiență declarată. Sistemele cu plăcuțe evaporative sunt proiectate în mod normal pentru o eficiență udată de 70%–80% din depresiunea termometrului umed; la o eficiență generală a sistemului de aproximativ 80%, scăderea practică a temperaturii pe un perete bine construit al plăcuței este de aproximativ 5 °C, iar depresiunea totală a aerului de alimentare față de temperatura ambiantă se încadrează de obicei în intervalul 10–20 °F. O plăcuță care nu își poate atinge eficiența proiectată este aproape întotdeauna o problemă de udare, distribuție a fluxului de aer sau viteză frontală, mai degrabă decât o problemă a mediului de încălzire al plăcuței.
Testarea și întreținerea sistemului de flux de aer
Sistemul de ventilație trebuie testat după instalare și verificat în timpul producției. Fluxul de aer se poate modifica pe măsură ce culturile cresc, se utilizează site sau se adaugă echipamente. Setările de ventilație pot necesita ajustări pe măsură ce densitatea culturilor, vremea sau condițiile de producție se schimbă.
Verificați fluxul de aer în zona de cultură
Verificați dacă aerul ajunge în diferite părți ale zonei de creștere. Căutați zone cu flux de aer slab sau cu mișcare excesivă a aerului. Culturile dense, echipamentele și sitele pot modifica fluxul de aer pe măsură ce cultura se dezvoltă. Testarea cu fum sau un anemometru portabil la înălțimea coronamentului este cea mai rapidă modalitate de a converti „senzația că încă este aici” într-o hartă a fluxului de aer măsurabilă.
Monitorizați temperatura și umiditatea
Citirile de temperatură și umiditate pot ajuta la identificarea zonelor în care ventilația nu funcționează conform așteptărilor. Citirile ar trebui verificate în diferite părți ale serei, mai degrabă decât să se bazeze pe o singură locație.
Într-o casă mare cu mai multe deschideri, un singur senzor nu poate reprezenta clădirea. Comparați citirile zonei - lângă jgheab, la nivelul coronamentului, la capetele frontonului și în centru - atât pentru temperatură, cât și pentru umiditatea relativă și tratați un gradient vertical sau orizontal persistent ca o dovadă a unei probleme de flux de aer, mai degrabă decât ca o problemă de control.
Întreținerea ventilatoarelor și a orificiilor de ventilație
Ventilatoarele, gurile de aerisire de pe acoperiș, gurile de aerisire laterale și plasele anti-insecte trebuie inspectate periodic. Îndepărtați praful, materialul vegetal sau alte obstrucții care pot reduce fluxul de aer. Piesele mobile trebuie, de asemenea, verificate și întreținute conform cerințelor echipamentului.
Mențineți căile de circulație a aerului libere
Când căile de ventilație existente sunt obstrucționate de echipamente, materiale de depozitare, ecrane, plante suspendate sau culturi cultivate, performanța sistemului de ventilație poate fi redusă. Aceste modificări pot fi graduale și este posibil să nu fie observate în timpul activității zilnice.
Refaceți schema serelor comerciale ale producătorului ori de câte ori se face o modificare majoră a producției. Menținerea deschisă a căilor de curgere prevăzute menține sistemul de ventilație funcționând conform așteptărilor.
Ajustați sistemul pe măsură ce producția se schimbă
Modelul ideal de flux de aer se poate schimba în funcție de înălțimea culturilor, densitatea de plantare, amplasarea echipamentelor și condițiile sezoniere. Prin urmare, un plan de ventilație ar trebui tratat ca un sistem operațional care poate fi ajustat, mai degrabă decât ca o instalație fixă. De regulă, un program de ventilație care a fost echilibrat în funcție de o seră goală va necesita reechilibrare odată ce coronamentul se închide, deoarece atât volumul de aer liber, cât și rezistența la fluxul orizontal se modifică substanțial.
Păstrați evidențe ale problemelor recurente de temperatură, umiditate sau flux de aer. Aceste înregistrări de la un producător de sere comerciale pot ajuta operatorii să identifice dacă sunt necesare modificări ale funcționării ventilatorului, pozițiilor de deschidere sau distribuției fluxului de aer. Verificările utile de întreținere includ:
Orificii de ventilație: Verificați dacă orificiile de ventilație se deschid, se închid și rămân neobstrucționate.
Ventilatoare: Verificați palele, motoarele, apărătoarele și comenzile pentru a verifica funcționarea normală.
Rute de circulație a aerului: Căutați obstacole noi cauzate de echipamente sau de creșterea culturilor.
Citiri de mediu: Comparați temperatura și umiditatea între diferite zone.
Comenzi de operare: Verificați dacă reglajele manuale sau automate funcționează corect.
Întrebări frecvente
Două cifre contează, nu una. Proiectați pentru aproximativ 40-60 de schimburi de aer pe oră în condiții de răcire maximă de vară și asigurați un minim controlabil de aproximativ 1 schimb de aer pe oră în timpul iernii pentru gestionarea umidității și a CO2. Un sistem care respectă doar cifra de vară, de obicei, suprasolicită căldura la mijlocul zilei și nu poate menține punctul de referință de iarnă fără un aport excesiv de căldură.
Ca punct de plecare, suprafața combinată de ventilație a acoperișului și a părților laterale ar trebui să fie de cel puțin 15%-20% din suprafața podelei pentru ca ventilația naturală să se poată realiza. Aceasta se măsoară ca deschidere liberă efectivă după grinzi, mecanisme de ventilație și orice plasă de insecte, nu ca dimensiune nominală a orificiului de ventilație. Scalat la un compartiment de 1.000 m², adică 150-200 m² de deschidere efectivă.
O plasă standard împotriva insectelor costă de obicei 10%–20% din debitul de aer al unei deschideri echivalente neobstrucționate. Osiile fine costă mai mult: trecerea de la 40 de ochiuri la 75 de ochiuri reduce ventilația naturală cu încă 25%, iar testele publicate în tunelul aerodinamic pe plase cu o porozitate de 25%–53% confirmă aceeași tendință. În cazul în care o plasă de 50 de ochiuri cu un raport de suprafață deschisă de 55% acoperă o deschidere de 100 m², considerați deschiderea efectivă ca fiind de aproximativ 55–60 m².
Folosiți regula generală a fluxului de aer orizontal de aproximativ 2 CFM pe metru pătrat de suprafață a podelei, echivalentul a aproximativ 0,6 m³/min pe metru pătrat, distribuit în toată casa astfel încât aerul să se miște ca o buclă continuă. Ventilatoarele de circulație sunt dimensionate pentru amestecarea și uniformitatea foliei, în timp ce ventilatoarele de răcire montate pe perete sunt dimensionate pentru rata de schimb de aer - cele două calcule trebuie efectuate separat.
Gurile de ventilație deschise nu sunt același lucru cu o ventilație adecvată. Dacă suprafața combinată a gurilor de ventilație este sub aproximativ 15% din suprafața podelei, dacă deschiderile sunt protejate și nu sunt compensate sau dacă clădirea nu are o admisie spre vânt care să se potrivească cu evacuarea din acoperiș, rata de schimb măsurată poate fi mult sub 40-60 ACH necesară pentru o zi de vârf de vară. Comparați diferența de temperatură internă-externă măsurată cu valoarea de proiect înainte de a adăuga capacitatea de răcire.
Pernuțele evaporative sunt proiectate în mod normal pentru o eficiență udată de 70%–80% a depresiunii bulbului umed. La o eficiență generală a sistemului de aproximativ 80%, scăderea practică a temperaturii este de aproximativ 5 °C; un sistem care furnizează doar jumătate din eficiența care, în general, suferă de umezirea slabă a pernuțelor, de o viteză frontală excesivă sau de aer care ocolește fața pernuțelor, mai degrabă decât de o pernuță subdimensionată.
Un flux de aer eficient începe cu planificarea structurală, nu cu selecția echipamentelor. O seră comercială bine planificată ar trebui să ofere căi de aer libere, deschideri de ventilație coordonate, suport mecanic adecvat și suficientă flexibilitate pentru a răspunde la schimbarea culturilor și a condițiilor meteorologice.
De asemenea, este util să se stabilească cifrele înainte de cumpărarea accesoriilor: un raport al suprafeței de ventilație de 15%–20% din suprafața podelei, un proiect de vârf de 40–60 de schimbări de aer pe oră, o rezistență a ecranului de 10%–20% (mai mult pentru plasă fină), o buclă de circulație dimensionată la aproximativ 2 CFM pe metru pătrat și un sistem de răcire evaluat la o eficiență a plăcuței de 70%–80%. Aceste cinci valori definesc dacă planul de ventilație este realizabil și sunt mult mai ieftin de modificat pe baza unui desen decât pe baza unei structuri finalizate.
Pentru proiectele comerciale, proiectați ventilația împreună cu cerințele structurii și de control al mediului. Colaborarea cu un producător de sere comerciale competent poate ajuta la alinierea amplasamentului serii, a deschiderilor de ventilație, a echipamentelor de circulație a aerului și a cerințelor de operare înainte de începerea instalării.
