Làm thế nào để khắc phục tình trạng lưu thông không khí kém trong nhà kính nhiều nhịp?
Sự lưu thông không khí kém sẽ tạo ra sự chênh lệch về nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ khí trong nhà kính. Vấn đề này có thể khó chẩn đoán hơn trong nhà kính nhiều gian, vì các khu vực trồng trọt phụ thuộc lẫn nhau.
Trước khi thay đổi thiết bị, cần phân biệt hai khái niệm thường bị nhầm lẫn. Thông gió là sự trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài, được đo bằng số lần thay đổi không khí mỗi giờ (ACH) và thường được thiết kế ở mức 40-60 ACH vào mùa hè để làm mát tối đa, với mức tối thiểu khoảng 1 ACH vào mùa đông. Lưu thông không khí là sự chuyển động không khí bên trong nhà kính, được đo bằng độ hoàn chỉnh của vòng tuần hoàn không khí và được tính toán dựa trên khoảng 2 CFM trên mỗi foot vuông diện tích sàn. Một nhà kính có thể đạt được tỷ lệ trao đổi không khí nhưng vẫn có những điểm chết, và nó có thể có sự trộn lẫn không khí mạnh mẽ bên trong nhưng vẫn bị quá nóng. Chẩn đoán xem yếu tố nào trong hai yếu tố này đang gặp vấn đề là bước đầu tiên mang lại hiệu quả.
Tìm ra vị trí luồng khí bị gián đoạn
Trước khi thay đổi thiết bị, hãy xác định các vị trí có luồng không khí yếu và/hoặc không ổn định. Việc chẩn đoán sẽ giúp người trồng trọt điều chỉnh bố cục, loại bỏ các vật cản và quyết định xem có cần thiết phải sử dụng hệ thống tuần hoàn cơ học hay không.
Kiểm tra các khu vực cây trồng bị đình trệ
So sánh điều kiện ở từng khu vực trồng trọt, giữa các hàng và gần mái nhà. Các vùng ấm là những khu vực có luồng không khí yếu. Tìm kiếm sự khác biệt từ các khoảng không gian bên ngoài đến trung tâm. Ví dụ, nếu tình trạng luồng không khí thường xuyên thay đổi ở một khu vực, đó có thể là vấn đề phân phối luồng không khí chứ không phải vấn đề về khả năng thông gió.
Bài kiểm tra thực tế là phép đo ba cấp độ. Ghi lại nhiệt độ và độ ẩm đồng thời ở độ cao máng xối, độ cao tán cây và gần mặt đất trong ít nhất ba nhịp. Một vùng ấm, ẩm kéo dài ở độ cao tán cây trong khi máng xối có nhiệt độ bình thường là dấu hiệu của lỗi tuần hoàn. Độ cao toàn bộ nhịp tương ứng với nhiệt độ ngoài trời là dấu hiệu của lỗi thông gió hoặc công suất. Việc ghi lại các chỉ số vào nhiều thời điểm trong ngày giúp phân biệt các lỗi thiết kế thực sự với các điều kiện tạm thời.
Kiểm tra các lỗ thông gió và khe hở.
Mái và các khe hở bên hông cần đảm bảo sự trao đổi không khí thông suốt. Luồng không khí trong lành vào không gian trồng trọt có thể bị giảm do các lỗ thông hơi bị đóng, cơ cấu bị hỏng, các khe hở bị tắc nghẽn hoặc hệ thống điều khiển hoạt động không đồng bộ.
Hãy xem xét tất cả các khu vực thông gió, chứ không chỉ một lỗ thông gió duy nhất. Kiểm tra diện tích thông gió hiệu quả so với diện tích sàn: thông gió tự nhiên thường cần ít nhất 15%–20% diện tích sàn ở các lỗ thông gió trên mái và bên hông, được đo sau khi đã tính đến các thanh giằng, cơ cấu và lưới chắn. Khi hệ thống thông gió không đủ trong nhà kính nhiều nhịp, bố cục thông gió có thể được xem xét lại bởi... nhà sản xuất nhà kính nhiều nhịp .
Tìm kiếm các rào cản vật lý
Các cấu trúc, màn chắn, vách ngăn và thiết bị treo có thể cản trở luồng không khí trong các loại cây trồng dày đặc. Ngay cả khi quạt và lỗ thông gió đang hoạt động, những vật cản này vẫn có thể gây ra các vùng không khí tù đọng. Khi cây trồng phát triển, hãy kiểm tra lại hệ thống. Không gian thông gió hạn chế trong cây trồng trưởng thành và thiết bị có thể là một vấn đề.
Các loại lưới chắn cần được chú ý đặc biệt vì tác hại của chúng có thể đo lường được: lưới chắn côn trùng với độ xốp từ 25%–53% làm giảm tốc độ thông gió khi độ xốp giảm, một lưới chắn tiêu chuẩn thường tiêu tốn 10%–20% lưu lượng không khí của một ô cửa không bị che chắn, lưới chắn 75 mắt lưới làm giảm thông gió tự nhiên khoảng 25% so với lưới chắn 40 mắt lưới, và lưới chắn 50 mắt lưới với tỷ lệ diện tích mở 55% trên một ô cửa 100 m² chỉ cho phép lượng không khí tương đương khoảng 55–60 m² đi qua. Lưới chắn nhiệt và lưới chắn nắng khi để đóng một phần cũng có tác động tương tự và rất dễ bị bỏ qua.
Kiểm tra hướng và vị trí của quạt.
Quạt nên tạo ra luồng không khí được thiết kế xuyên suốt cây trồng thay vì chỉ di chuyển một lượng lớn không khí xung quanh một khu vực nhỏ.
Kiểm tra chiều cao, hướng, khoảng cách và trình tự hoạt động của quạt. Cũng cần xem xét chiều cao cây trồng và các thiết bị bên trong có thể cản trở luồng không khí. Mục tiêu là giảm thiểu các vùng không khí tù đọng mà không tạo ra luồng gió quá mạnh. Đối với hệ thống luồng không khí ngang, quy tắc tính toán kích thước là khoảng 2 CFM công suất quạt trên mỗi foot vuông diện tích sàn, hoặc khoảng 0,6 m³/phút trên mỗi mét vuông, với các quạt được bố trí thẳng hàng sao cho đầu ra của quạt này cung cấp cho đầu vào của quạt tiếp theo. Quạt được đặt nghiêng xuống hoặc bố trí không đều sẽ phá vỡ vòng tuần hoàn và tạo ra các vùng tuần hoàn mà người vận hành thường mô tả là "không khí không thể đến được đầu kia".
So sánh các điều kiện trên toàn bộ cấu trúc
Phân tích các mô hình và đưa ra kết luận từ dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm thu thập được từ nhiều vị trí khác nhau. Các phép đo gần mái nhà, tán cây trồng, tường và trung tâm có thể phát hiện ra những khác biệt mà việc kiểm tra nhanh không phát hiện được.
Tiến hành đo đạc vào nhiều thời điểm khác nhau. Các mẫu đo có thể cho biết liệu có cần điều chỉnh hệ thống thông gió hoặc tuần hoàn hay không.
Cải thiện lưu thông không khí bằng cách phối hợp hệ thống tốt hơn.
Xác định các điểm yếu và tăng cường lưu thông không khí bằng cách sử dụng hệ thống thông gió, quạt, thay đổi bố cục và cài đặt điều khiển. Mục tiêu là đảm bảo luồng không khí đồng đều để hỗ trợ cây trồng nhưng không tạo ra gió lùa không cần thiết, gây thất thoát nhiệt hoặc tiêu hao năng lượng quá mức. Sự cân bằng này cần đạt được trong các nhà kính nhiều nhịp được thiết kế tốt.
Cải thiện sự trao đổi không khí tự nhiên
Thông gió tự nhiên giúp trao đổi không khí từ bên ngoài vào trong tòa nhà đồng thời loại bỏ không khí nóng và ẩm ra ngoài. Các cửa thông gió trên mái và bên hông có thể hoạt động đồng thời nếu được bố trí và điều khiển đúng cách.
Việc tăng kích thước các lỗ thông gió không phải lúc nào cũng giải quyết được vấn đề lưu thông không khí. Các yếu tố khác cần xem xét bao gồm hướng luồng không khí và bất kỳ vật cản nào bên trong. Sự kết hợp các lỗ thông gió cũng cho hiệu quả khác nhau đáng kể: một lỗ thông gió bên hông kết hợp với các lỗ thông gió trên mái nhà hướng gió tạo ra lưu lượng không khí tự nhiên cao nhất — khoảng 12,3 lần thay đổi không khí mỗi giờ ở tốc độ gió 0,5 m/s — trong khi các bố trí chỉ có lỗ thông gió trên mái nhà và chỉ có lỗ thông gió phía khuất gió cho hiệu suất kém hơn đáng kể. Nếu một ngôi nhà có lỗ thông gió trên đỉnh mái nhưng không có lỗ thông gió ở tầng thấp để cấp khí cho chúng, việc tăng chiều dài lỗ thông gió sẽ không giúp ích gì.
Sử dụng quạt thông gió một cách chiến lược.
Quạt tuần hoàn được sử dụng để lưu thông không khí trong những không gian mà cửa sổ thông thường không thể đáp ứng được. Chúng nên được bố trí để tạo ra một vùng lưu thông liên tục xuyên suốt cây trồng chứ không phải theo từng lớp riêng biệt. Hoạt động của quạt cần phù hợp với mật độ cây trồng, nhiệt độ, độ ẩm và kích thước nhà kính.
Trước tiên hãy lập bản đồ luồng không khí: Xác định các khu vực bị tù đọng trước khi bổ sung thiết bị.
Đặt quạt sao cho phủ sóng đều: Hướng luồng gió về các khu vực yếu.
Tránh gió lùa quá mạnh: Luồng gió trực tiếp mạnh có thể làm ảnh hưởng đến cây trồng nhạy cảm.
Duy trì lối đi thông thoáng: Loại bỏ các chướng ngại vật cản trở việc di chuyển.
Kích thước so với diện tích sàn: Cần có công suất lưu thông khoảng 2 CFM/foot vuông (khoảng 0,6 m³/phút/m²).
Hệ thống thông gió và làm mát phối hợp
Thiết bị làm mát và thông gió phải cung cấp luồng không khí một cách phối hợp nhịp nhàng, không gây xung đột. Sự phối hợp kém có thể khiến không khí đã được điều hòa bị loại bỏ quá nhanh và/hoặc không thể lưu thông không khí mát hơn khắp cây trồng.
Đây là một rủi ro thực sự đối với các hệ thống làm mát bằng bay hơi. Hệ thống làm mát bằng quạt và tấm làm mát được thiết kế với hiệu suất tấm làm mát đạt 70%–80%, cho mức giảm nhiệt độ khoảng 9 °F (5 °C) ở hiệu suất hệ thống tổng thể khoảng 80%, với không khí cấp vào thấp hơn nhiệt độ môi trường 10–20 °F. Nếu các lỗ thông gió trên mái nhà mở trong khi quạt làm mát đang hoạt động, một phần lớn không khí được làm mát sẽ thoát ra ngoài qua đỉnh mái trước khi đến được cây trồng, và hiệu suất làm mát đo được sẽ giảm mạnh mặc dù mọi bộ phận đều đang hoạt động.
Lập kế hoạch trình tự vận hành dựa trên các tình huống thực tế. Khi lập kế hoạch cho hệ thống nhà kính nhiều nhịp, nhà sản xuất nhà kính nhiều nhịp có thể hỗ trợ điều phối hệ thống thông gió, làm mát và tuần hoàn.
Điều chỉnh bố cục bên trong
Việc bố trí cây trồng, thiết bị, lối đi và vách ngăn có thể cải thiện sự lưu thông không khí. Không nên trồng quá nhiều chỉ vì có đủ không gian; cần chừa không gian cho sự lưu thông không khí giữa các khu vực trồng trọt. Duy trì khả năng tiếp cận thiết bị và đường thông gió. Đôi khi, sự lưu thông có thể được cải thiện bằng cách thay đổi bố cục hơn là thực hiện những thay đổi lớn.
Quản lý luồng không khí giữa các nhịp kết nối
Các gian nhà kính liền kề có thể tạo ra các luồng không khí khác nhau khi không khí không lưu thông đều giữa các khu vực. Hãy kiểm tra các lỗ thông gió, hàng cây trồng và thiết bị bên trong mỗi gian nhà kính. Giữ cho đường lưu thông không khí thông thoáng giúp ngăn ngừa các khu vực nóng hoặc ẩm riêng biệt và cho phép quạt phân phối không khí đồng đều hơn trong toàn bộ không gian sản xuất.
Kiểm tra luồng không khí giữa các nhịp cầu nối liền nhau.
Luồng không khí không phải lúc nào cũng lưu thông đều trong nhà kính nhiều nhịp lớn. Sự khác biệt về vị trí lỗ thông gió, mật độ cây trồng, thiết bị bên trong và áp suất có thể khiến một nhịp nhận được nhiều luồng không khí hơn nhịp khác.
Bản đồ các tuyến đường hàng không chính
Xác định vị trí không khí bên ngoài đi vào, vị trí không khí ấm thoát ra và cách không khí di chuyển qua cây trồng. Kiểm tra các đường dẫn này khi cây trồng đạt kích thước trưởng thành dự kiến, vì cây trồng dày đặc có thể làm thay đổi luồng không khí đáng kể.
Mục tiêu là tìm ra những khu vực mà không khí đi vào nhưng không phân bổ đều cho cây trồng, hoặc nơi không khí bị tắc nghẽn trước khi đến cửa thoát khí. Thử nghiệm khói hoặc đo gió bằng máy đo gió cầm tay ở độ cao tán cây sẽ chuyển những ấn tượng này thành bản đồ có thể so sánh với vòng tuần hoàn không khí dự kiến, và nhà sản xuất nhà kính nhiều nhịp nên cung cấp đường dẫn luồng không khí thiết kế để so sánh đó.
Kiểm tra sự chênh lệch áp suất giữa các khu vực.
Các không gian lớn thông nhau có thể có điều kiện áp suất khác nhau khi các lỗ thông hơi, quạt hoặc thiết bị làm mát hoạt động cùng lúc. Một chiếc quạt ở khu vực này có thể hút không khí từ khu vực khác thay vì cải thiện sự lưu thông tổng thể.
Kiểm tra hoạt động của quạt cùng với các lỗ thông gió trên mái, lỗ thông gió bên hông, thiết bị làm mát và lưới chắn. Hệ thống nên được vận hành kết hợp để tạo ra luồng không khí được lên kế hoạch thay vì các luồng không khí cạnh tranh. Trong trường hợp có nhiều nhịp và nhiều giai đoạn làm mát, trình tự hoạt động của quạt, lỗ thông gió và lưới chắn cần được phối hợp thành một chương trình duy nhất, mà nhà sản xuất nhà kính nhiều nhịp có thể chỉ định như một phần của logic điều khiển.
Kiểm tra luồng không khí sau khi cây trồng thay đổi.
Luồng không khí có thể thay đổi khi cây trồng cao hơn hoặc rậm rạp hơn. Thiết bị, hệ thống treo và cấu trúc hỗ trợ cây trồng cũng có thể làm thay đổi đường đi của không khí ban đầu.
Do đó, cần kiểm tra lại luồng không khí sau những thay đổi lớn về cây trồng hoặc bổ sung thiết bị. Điều này có thể giúp xác định các khu vực tù đọng mới trước khi chúng trở thành vấn đề thường xuyên về nhiệt độ hoặc độ ẩm. Cần lưu ý rằng thể tích không khí tự do phía trên tán cây và sức cản đối với luồng không khí ngang sẽ thay đổi đáng kể khi tán cây khép lại, và cần cân bằng lại chương trình tuần hoàn không khí tại thời điểm đó chứ không phải vào cuối mùa vụ.
Bảo trì quạt và thiết bị thông gió
Việc bảo trì kém có thể dần dần làm giảm hiệu suất lưu thông không khí ngay cả khi hệ thống ban đầu được thiết kế đúng cách. Hãy làm sạch cánh quạt, kiểm tra động cơ, kiểm tra cơ cấu thông gió và loại bỏ bụi bẩn hoặc mảnh vụn thực vật khỏi các lỗ thông hơi. Việc kiểm tra thường xuyên cũng giúp phát hiện các vấn đề cơ khí trước khi chúng làm giảm sự lưu thông không khí trong các khu vực trồng trọt quan trọng. Lưới lọc bẩn là một trường hợp đặc biệt: vì lưới lọc đã chiếm 10%–20% lưu lượng không khí ngay cả khi sạch, nên một lưới lọc mịn bị bẩn có thể âm thầm làm giảm lưu lượng không khí nhiều hơn thế.
Tự động hóa việc giám sát và điều khiển
Các cảm biến và bộ điều khiển có thể điều chỉnh quạt, lỗ thông gió và thiết bị làm mát khi điều kiện thay đổi. Trong nhà kính lớn, hãy sử dụng số liệu từ nhiều khu vực trồng trọt thay vì chỉ dựa vào một cảm biến.
Các thiết lập điều khiển cần phù hợp với loại cây trồng và điều kiện vận hành. Hệ thống điều khiển tự động cũng cần được kiểm tra thường xuyên vì cảm biến hoặc bộ truyền động bị lỗi có thể gây ra các vấn đề về luồng khí mà không được phát hiện ngay lập tức.
Câu hỏi thường gặp
Các nguyên nhân phổ biến bao gồm thông gió không đủ, vị trí quạt không chính xác, vật cản bên trong, cây trồng quá dày và hệ thống điều hòa không khí phối hợp kém. Cần xác định nguyên nhân thực sự trước khi lắp đặt thiết bị. Trên thực tế, các lỗi cụ thể thường gặp nhất là tỷ lệ diện tích lỗ thông gió so với diện tích sàn thấp hơn mức thiết kế cơ bản 15%–20%, lỗ thông gió trên mái không có cửa hút gió ở mức thấp, vòng tuần hoàn quá nhỏ so với quy tắc 2 CFM/foot vuông và lưới chắn hoặc vải che nắng bị để hở một phần.
Không. Quạt có thể cải thiện sự lưu thông không khí, nhưng chúng không thể bù đắp cho các lỗ thông hơi bị tắc, đường dẫn khí kém hiệu quả hoặc thiết kế hệ thống không phù hợp. Việc tăng khả năng lưu thông không khí cho một ngôi nhà có diện tích lỗ thông hơi không đủ sẽ làm tăng sự trộn lẫn bên trong mà không loại bỏ nhiệt, và thường che giấu lỗi thực sự trong khi làm tăng chi phí vận hành.
Không có con số chung nào vì yêu cầu phụ thuộc vào kích thước, bố cục, mật độ cây trồng, khí hậu và thiết bị. Điều có thể xác định được là tổng công suất: khoảng 2 CFM trên mỗi foot vuông diện tích sàn, xấp xỉ 0,6 m³/phút trên mỗi mét vuông, cho vòng tuần hoàn không khí ngang, cộng với công suất quạt hút đáp ứng tỷ lệ trao đổi không khí cần thiết là 40-60 lần thay đổi không khí mỗi giờ ở mức làm mát cao điểm. Vị trí đặt quạt và phạm vi bao phủ luồng không khí quan trọng hơn việc chỉ đơn giản là tăng số lượng.
Đo nhiệt độ ở ba độ cao — máng xối, mái hiên và sàn — tại nhiều nhịp khác nhau cùng một lúc. Một vùng ấm, ẩm tập trung ở tầng mái hiên trong khi nhiệt độ máng xối bình thường cho thấy vấn đề về lưu thông và phân phối không khí. Nhiệt độ tăng đều khắp toàn bộ nhịp, tương ứng với điều kiện ngoài trời, cho thấy vấn đề về khả năng thông gió hoặc cấu hình lỗ thông gió.
Bởi vì cả thể tích không khí tự do phía trên tán cây và sức cản đối với luồng khí ngang đều thay đổi khi cây cối phát triển đầy nhà kính. Một hệ thống tuần hoàn được cân bằng khi cây trồng còn non hoặc chưa phát triển thường không đủ khi tán cây đã phát triển đầy đủ, vì vậy chương trình tuần hoàn thường cần được cân bằng lại khi cây trồng phát triển mạnh, và một lần nữa sau bất kỳ thay đổi đáng kể nào trong bố cục bên trong.
Điều này chỉ gián tiếp, và thậm chí có thể làm mọi thứ tồi tệ hơn. Nếu các lỗ thông gió trên mái vẫn mở trong khi hệ thống làm mát bằng bay hơi hoạt động, không khí đã được làm mát sẽ thoát ra ngoài qua đỉnh mái trước khi đến được cây trồng, do đó hiệu suất đo được sẽ giảm xuống dưới mức hiệu suất 70%–80% mà hệ thống được thiết kế. Trước tiên hãy điều chỉnh đường dẫn luồng không khí, sau đó đánh giá xem có thực sự cần thêm công suất làm mát hay không.
Lưu thông không khí tốt là vấn đề thiết kế hệ thống, chứ không chỉ đơn thuần là vấn đề của quạt. Các doanh nghiệp nên đánh giá các lỗ thông gió, vật cản bên trong, vị trí đặt quạt, sự phối hợp làm mát và kiểm soát môi trường như một hệ thống liên kết.
Điều cần ghi nhớ là thông gió và tuần hoàn là hai đại lượng riêng biệt với mục tiêu thiết kế riêng — 40-60 lần thay đổi không khí mỗi giờ ở mức cao điểm đối với trao đổi không khí, và khoảng 2 CFM mỗi foot vuông đối với vòng tuần hoàn bên trong — và rằng lỗi ở một trong hai không thể được khắc phục bằng công suất từ cái kia.
Nhà sản xuất nhà kính đa nhịp giàu kinh nghiệm có thể giúp tích hợp các yếu tố này trước khi lắp đặt và giảm thiểu các vấn đề về luồng không khí sau này. Đối với các công trình hiện có, việc điều chỉnh có mục tiêu có thể cải thiện sự lưu thông mà không cần thay thế mọi bộ phận.
