در این مقاله با عوامل موثر بر گرمایش گلخانه، انواع سیستم های گرمایشی گلخانه به همراه مزایا و معایب هر یک، عوامل اتلاف گرما در گلخانه و روش های مقابله با آن ها آشنا خواهیم شد.
چرا باید گلخانه را گرم کنیم؟ گلخانهها سازههایی هستند که برای کشت و کار گیاهان در شرایط کنترلشده مورد استفاده قرار میگیرند. در فصول سرد سال، دمای محیط بیرون میتواند به حدی پایین باشد که به گیاهان آسیب برساند. به همین دلیل، گرم کردن گلخانه برای حفظ دمای مناسب و ادامه کشت و کار در این فصل ها ضروری است. بنابراین در ابتدا و قبل از آشنایی با روش های گرم کردن گلخانه باید با دما و تاثیر آن بر روی گیاهان گلخانه آشنا شویم.
تاثیر دما در گرمایش گلخانه
دما بر رشد و فتوسنتز گیاه تاثیر زیادی میگذارد و به همین دلیل در گرمایش گلخانه، کنترل دما مهمترین عامل می باشد. اما دما بر رشد و فتوسنتز گیاهان چه تاثیری دارد؟
تاثیر دما بر رشد گیاهان: دما یکی از مهمترین عوامل محیطی برای رشد گیاهان در گلخانه است و کنترل دقیق دما برای گیاهان گرمسیری و نیمه گرمسیری که در گلخانه پرورش داده میشوند، ضروری است. همه گیاهان دامنه دمایی خاص برای رشد دارند. دما بر فعالیت آنزیمها که مسئول فرایندهای بیوشیمیایی گیاه هستند، اثر میگذارد. افزایش دما تا حدی فعالیت آنزیمها را افزایش میدهد، اما گرمای بیش از حد عملکرد آن ها را مختل میکند.
تاثیر دما بر فتوسنتز گیاهان: دما بر فتوسنتز و تنفس که دو فرایند حیاتی در گیاهان هستند نیز اثر میگذارد. یعنی اگر فتوسنتز بیشتر از تنفس باشد، گیاه رشد میکند و اگر تنفس بیشتر از فتوسنتز باشد، گیاه ضعیف شده و میمیرد. بنابراین دمای شبانه باید کمتر از دمای روزانه باشد تا تنفس در طول شب کاهش یابد.
تفاوت دمای روز و شب در گلخانه
برای گرم کردن گلخانه بایستی با تفاوت دمای شب و روز گلخانه آشنا باشیم. طبق یک قاعده کلی، دمای گلخانه باید در روزهای روشن و بدون ابر ۸ درجه سانتیگراد و در روزهای ابری ۳ تا ۶ درجه سانتیگراد بیشتر از دمای شبانه باشد. اگر به صورت تخصصی تر بخواهیم در مورد تفاوت روز و شب در گلخانه آشنا شویم، باید با اصطلاح DIF آشنا شویم.
(DIF)چیست و چه تاثیری در گلخانه دارد؟
DIF به معنای تفاوت دمای روز با شب و نشان دهنده گرمتر بودن روز یا شب میباشد. برای پیدا کردن DIF دمای روز را منهی دمای شب می کنیم. اگر حاصل این تفاوت (تفاوت دمای شب و روز ) یک عدد مثبت باشد، ارتفاع گیاه بلندتر میشود. در صورتی که این عدد صفر باشد، ارتفاع گیاه ثابت میماند. همچنین اگر منفی شود، ارتفاع گیاه کوتاهتر میشود. به بیانی دیگر با کاهش درجه حرارت روزانه و افزایش درجه حرارت شبانه، ارتفاع گیاه کمتر و با افزایش دمای روزانه و کاهش دمای شبانه ارتفاع گیاه بلندتر می شود.
یکی از کاربرد های DIF کنترل ارتفاع گیاهی مانند داوودی، سوسن، میخک، ژربرا و گوجه فرنگی است. همچنین DIF تاثیری بر زمان گلدهی ندارد و زمان گلدهی گیاه کاملا وابسته به میانگین دمای شبانه روز(۲۴ ساعت) میباشد. اگر چه DIF بر روی گلدهی تاثیری ندارد، ولی DIF منفی یا کم باعث ریزش گل، پیچیدگی برگها به سمت پایین و کلروزه شدن برگها میشود. هر چند DIF ابزاری برای کنترل ارتفاع گیاه است اما در برخی از گیاهان مانند لاله ستیل، کدو، ترکس و همیشه بهار تاثیری بر روی ارتفاع گیاه ندارد.
تفاوت دمای روز با شب یا DIF | ارتفاع گیاه |
---|---|
دمای روز > دمای شب | گیاهان با ارتفاع بلندتر |
دمای روز = دمای شب | ثابت ماندن ارتفاع گیاه |
دمای روز < دمای شب | گیاهان با ارتفاع کوتاه تر |
اتلاف گرما در گلخانه و روشهای جلوگیری از آن
در گرمایش گلخانه باید توجه داشت که گرمای مورد نیاز گلخانه برابر گرمای از دست رفته از گلخانه است. پس محاسبه اتلاف گرما برای تعیین گرمای مورد نیاز گلخانه، ظرفیت سیستم گرمایی و سوخت مورد نیاز ضروری است. گرمای گلخانه به ۳ صورت از بین میرود:
- انتقال گرما از طریق پوشش: بخش زیادی از گرمای گلخانه توسط پوشش گلخانه از دست می رود. پوشش های مختلف گلخانه ای گرمای داخل گلخانه را با سرعت های گوناگونی به محیط سرد خارج گلخانه هدایت می کنند. هرچه سرعت هدایت گرمایی کمتر باشد، اتلاف گرما نیز کمتر است. برای مثال پلی اتیلن دو لایه با عایق حرارتی ( هوای ساکن بین دو لایه ) گرمای کمتری نسبت به پلی اتیلن یک لایه از دست میدهد. همچنین هرچه سطح تماس پوشش با هوای آزاد بیرون گلخانه کمتر باشد، اتلاف گرما کمتر است.
- نفوذ هوای سرد بیرون به داخل گلخانه: برای جلوگیری از این مورد، بهتر است شکافها و درزها کاملا درزگیری و از پلاستیک های مقاوم استفاده شود. همچنین جلوگیری از باز و بسته شدن مکرر در ورودی، از نفوذ هوای سرد جلوگیری میکند.
- تابش اشعه مادون قرمز: ٰاجسام در طول روز، بخشی از انرژی نورانی خورشید را به صورت گرما جذب کرده و در شب این گرما را به صورت انرژی تابشی مادون قرمز متصاعد می کنند و بدون اینکه سبب گرم شدن قابل توجه هوا شوند، از گلخانه خارج می شوند. استفاده از پوششهایی مثل شیشه، پلاستیک، وینیل، فایبرگلاس مانع خروج اشعه مادون قرمز مخصوصا در شب میشود. پلی اتیلن خشک این خاصیت را ندارد و مقدار قابل توجهی از گرما را به صورت تابشی از دست میدهد. اما تشکیل لایه ای مرطوب در اثر میعان بخار آب پر روی پلاستیک پلی اتیلن تقریباً به صورت مانعی برای خروج اشعه مادون قرمز عمل می کند.
انواع سیستم های گرمایشی گلخانه
برای گرم کردن گلخانه بایستی علاوه بر جلوگیری از اتلاف انرژی، از انواع سیستم های گرمایشی نیز استفاده کنیم. برای تامین گرمای مورد نیاز گلخانه، از سیستم های گرمایشی موضعی یا مرکزی استفاده می شود. سیستم گرمایشی، به هر نوعی که باشد، آنجایی اهمیت پیدا میکند که بتواند در سردترین شبها حرارت مورد نیاز گلخانه را تامین کرده و حرارت را به صورت یکنواخت در سرتاسر گلخانه پخش نماید. در ادامه، انواع سیستم های گرمایشی گلخانه را مورد بررسی قرار می دهیم.
۱- سیستم حرارت مرکزی
در این سیستم دو یا چند دیگ بخار در یک محل قرار گرفته و بخار آب داغ یا آب داغ تولید شده از طریق لوله های انتقال به نقاط مختلف گلخانه منتقل می شوند. این سیستم از لحاظ هزینه اولیه با معایبی روبرو است و مختص گرمایش گلخانههای بزرگ با مساحت بیش از ۴۰۰۰ متر مربع می باشد. باید تناسب مناسبی بین قدرت دیگ بخار و اندازه گلخانه وجود داشته باشد تا کارایی بهینه حاصل شود. در سیستم گرمایشی مرکزی گلخانه، می توان از آب گرم یا بخار آب داغ استفاده نمود:
- سیستم آب گرم: در این سیستم گرمایشی مرکزی، با کاهش یک درجه سانتیگراد دما، یک کالری گرما آزاد می شود. آب داغ با دمای ۸۲ درجه سانتیگراد در لولههای توزیع کننده حرارت جریان دارد. برای گلخانههای با مساحت بیش از ۱۸۰۰ متر مربع مناسب است. در این روش به مقدار زیادی آب، یک پمپ قوی برای جاری ساختن آب و حرارت بیشتری نسبت به سیستم بخار آب داغ نیاز است. اما، کارایی آن کمتر است و حرارت کمتری تولید میکند. یکی از مزایای آن این است که به کندی حرارت از دست میدهد و در صورت قطع سیستم گرمایی، از یخ زدن گلخانه جلوگیری میکند.
- سیستم بخار آب داغ: اگر یک گرم بخار آب جوش ۱۰۰ درجه سانتیگراد به یک گرم آب جوش ۱۰۰ درجه سانتیگراد تبدیل شود، ۵۰۴ کالری گرما آزاد میکنند و پس از آن با کاهش هر یک درجه سانتیگراد دمای آب، ۱ کالری گرما آزاد میشود. ٰدر این سیستم بخار آب داغ با فشار وارد لوله های توزیع کننده حرارت می شود و و نیازی به پمپ نیست. با افت دما هر یک درجه سانتیگراد، ۱ کالری گرما آزاد میشود. این سیستم نیاز کمتری به لولهکشی دارد و با داشتن دیگ کوچکتر، به مقدار کمتری آب نیاز دارد. اما، در صورت قطع، بخار لولهها به سرعت سرد شده و دمای گلخانه سریعا کاهش مییابد.
۲- سیستم حرارتی موضعی
سیستم حرارتی موضعی به دلیل هزینه کم، برای گرم کردن گلخانه کوچک یا کسانی که نمیتوانند سیستم حرارت مرکزی احداث کنند، مناسب است. در این سیستم گرمایش گلخانه، چند بخاری در نقاط مختلف گلخانه قرار میگیرد و با ایجاد گرما در محیط اطراف، تاثیر گذاری دارد. انواع مختلفی از بخاریها به ۴ دسته تراکمی، همرفتی (کنوکسیونی)، تابشی و دوجداره هوای گرم دستهبندی میشوند.
الف) بخاری تراکمی
سیستم بخاری تراکمی از محفظه احتراق، لولههای فلزی به عنوان مبدل گرمایی و پنکه تشکیل شده است. بخاریهای تراکمی افقی بر روی اسکلت گلخانه نصب میشوند و همچنین به عنوان خنککننده و توزیعکننده هوا عمل میکنند. یکی از معایب این سیستم گرمایش گلخانه، مصرف اکسیژن درون گلخانه و تولید گاز مونوکسید کربن میباشد که ممکن است به خسارات جبران ناپذیر منجر شود. همچنین، برای تامین اکسیژن لازم برای احتراق سوخت، دریچههای مساحتی باید در نقاط مناسب گلخانه نصب شوند.
ب) بخاری های همرفتی(کنوکسیونی)
این بخاری ها از چوب، زغال سنگ، نفت و گاز به عنوان سوخت استفاده میکنند و دارای دودکشی مشابه مبادلهکننده هوا هستند. گرما از بخارهای داخل لوله به هوای گلخانه منتقل میشود و لولههای دودکش با نوار نسوز پوشانده میشوند تا از ورود دود به گلخانه جلوگیری شود.
در این روش گرم کردن گلخانه، برای خروج دود از گلخانه از یک پنکه استفاده میشود. سوخت کامل آب و دیاکسید کربن تولید میکند، درحالی که سوخت ناقص، منوکسید کربن و اتیلن تولید میکند. اتیلن ممکن است به پیچیدگی ساقهها، خنک شدن برگها و مرگ جوانهها منجر شود. همچنین، زغال نفت و گاز دارای گوگرد هستند که در اثر سوختن دیاکسید گوگرد تولید میکنند و این ماده باعث سوزش و مرگ برگها میشود.
ج) بخاری تابشی مادون قرمز با انرژی پایین (گرماتاب)
بخاری تابشی مادون قرمز با انرژی پائین (گرماتاب) با تولید اشعه گرمایی مادون قرمز، ابتدا گیاهان و اشیای داخل گلخانه را گرم کرده و سپس هوای گلخانه را گرم می کند. این سیستم مصرف انرژی را به میزان ۳۰ الی ۵۰٪ کاهش میدهد و از صفحات منعکس کننده آلومینیومی برای هدایت اشعه به گیاهان استفاده میکند.
این تابش مادون قرمز، اشیاء را گرم کرده و در نهایت هوای اطراف نیز گرم میشود. این سیستم گرمایش گلخانه باعث کاهش تفاوت دمای داخل و خارج گلخانه میشود و گلخانه کمتر گرما از دست میدهد. همچنین، در مقایسه با انواع سیستم های گرمایشی سنتی، مزیتهایی از قبیل کاهش عمل میعان بر روی گیاهان و کاهش رشد بیماریها را دارد.
د) بخاری دوجداره هوای گرم
بخاری دوجداره هوای گرم با توان حرارتی بین ۸۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰۰ کیلو کالری در ساعت، با استفاده از گازوئیل یا گاز شهری به عنوان سوخت، دارای بازده حرارتی بالاست. این سیستم شامل یک کوره حرارتی دوجداره با مشعل ۸۰۰۰۰ کیلوکالری، پنکه با قاب ۷۰ سانتیمتر، ترموستات و کانال انتقال هوای گرم میباشد. با افزایش قدرت مشعل، حجم کوره نیز افزایش مییابد تا جلوی مشکلاتی مانند ذوب شدن کانالهای پلاستیکی و سوختگی گیاهان را بگیرد. استفاده از دریچه تامین اکسیژن و هدایت دودکش به بیرون گلخانه نیز به دلیل مشکلات احتمالی نظیر کمبود اکسیژن و ورود گازهای سمی به داخل گلخانه توصیه میشود.
انتقال حرارت در گلخانه
توزیع و انتقال حرارت در گلخانه باید به گونهای صورت گیرد که گرما به صورت یکنواخت در اطراف گیاهان منتقل شود و در هنگام انتقال، اتلاف گرما به حداقل برسد. با توجه به اینکه از کدام یک از روش های گرم کردن گلخانه استفاده می کنیم، باید نکات زیر را همواره به یاد داشته باشیم.
الف) انتقال و توزیع گرمای تولید شده توسط بخار آب و آب داغ
توزیع گرما در گلخانه از طریق لولههای حاوی بخار آب و آب داغ، یکی از روشهای اصلی برای انتقال یکنواخت گرما در این محیط میباشد. معمولاً از لولههایی با دمای آب داغ ۸۲ درجه سانتیگراد و لولههای بخار آب داغ با دمای ۱۰۲ درجه سانتیگراد برای توزیع حرارت در گلخانه استفاده میشود. نصب لولهها در دیوارهها و زیر سقف گلخانه از اهمیت زیادی برخوردار است. به عنوان مثال، برای گلخانهای با نیاز به ۱۳۴۰۰۰ کیلوکالری گرما در ساعت، ۱۰۰۰ متر لوله با قطر ۲ اینچ مورد نیاز است.
برای بهبود جریان هوا، لولهها باید در دیواره جانبی و انتهایی گلخانه به نحوی نصب شوند که جریان متوازنی ایجاد شود. همچنین برای خنثی کردن اثر سردی در مرکز گلخانه، نصب لولهها در مناطق با جریان هوای نزولی موثر است.
برای گرمایش گلخانه به صورت اصولی، نیاز به یک مشاور و همراه دارید تا نیاز گرمایشی گلخانه را برآورد کرده، اتلاف انرژی را به حداقل برساند، از بین انواع سیستم های گرمایشی، بهترین ها را برایتان انتخاب و کاملا اصولی نصب نماید. گلخانه ایران همراه شماست تا بهترین گلخانه ها را داشته باشید. برای استفاده از خدمات تاسیس گلخانه یا بهبود گلخانه موجود، با ۰۹۲۲۴۱۸۳۱۳۷ تماس بگیرید.
ب) توزیع هوای گرم از طریق بخاری های تراکمی و دوجداره
استفاده از بخاریهای تراکمی و دوجداره در گلخانههای کوچک، جهت توزیع گرما از طریق کانالها، اهمیت زیادی دارد. این کانالها اغلب از پلاستیکهای پلی اتیلن ساخته میشوند و به وترهای گلخانه نصب میشوند. در صورت استفاده از سکو برای رشد گیاهان، کانالهای پلی اتیلن میتوانند زیر سکوها نصب شده و با اتصال یک طرف به خروجی هوای گرم سیستم حرارتی، هوا را در طول کانال منتقل کنند. سوراخهای تعبیه شده در کانال، توزیع گرما را از یک طرف به سمت دیگر گلخانه تضمین میکنند و تاثیر به سزایی در گرمایش گلخانه دارند.
اهمیت این سوراخها در تعادل مساحت با دهانه خروجی هوای گرم و فواصل صحیح بین آنها است. به عنوان مثال، اگر دهانه خروجی ۵۰ سانتی متر و طول گلخانه ۴۰ متر باشد، حدود ۱۴۰ جفت سوراخ با قطر ۶ سانتیمتر بر روی کانال تعبیه شوند. تا فاصله حدود ۵۷ سانتی متر از یکدیگر داشته باشند. اگر سیستم گرمایشی در گلخانه نصب شده و نیازی به تنظیم دما نباشد، روشن کردن پنکه متصل به سیستم گرمایشی میتواند هوا را به صورت مداوم در کانالهای توزیعکننده هوا حرکت دهد.
محاسبه گرمایش گلخانه
مقدار گرمای لازم برای گرم کردن گلخانه معادل گرمایی است که از سطح گلخانه اتلاف می شود. مقدار گرمای مورد نیاز بر اساس فرمولی متشکل از تفاوت دمای داخل و خارج گلخانه، ضریب هدایت گرمایی پوشش و سطح گلخانه تعیین میشود.
H=A×U×(Tin−Tout)
- H نیاز گرمایی (کیلوکالری بر ساعت)
- A سطح گلخانه (متر مربع)
- U ضریب هدایت گرمایی پوشش گلخانه
- Tin دمای داخل گلخانه (درجه سانتیگراد)
- Tout دمای خارج گلخانه (درجه سانتیگراد
نیاز گرمایی گلخانه = سطح گلخانه * ضریب هدایت گرمایی پوشش گلخانه * تفاوت دمای داخل و خارج گلخانه
تامین انرژی برق اضطراری و وجود یک دستگاه سیستم حرارتی اضافی نیز توصیه میشود. استفاده از گاز به عنوان سوخت با توجه به ارزانی و دسترسی آسان پیشنهاد میشود و نکاتی برای جلوگیری از یخ زدن سوخت گازوئیل در مناطق سردسیر ارائه شده است.
جمع بندی
- دما یکی از مهمترین عوامل محیطی است که در شرایط گلخانه ای باید برای رشد گیاهان تأمین گردد. میزان دمای شبانه باید کمتر از دمای روزانه باشد تا میزان تنفس کمتری در طول شب انجام شود. طبق یک قاعده کلی گیاهان گلخانه ای را در شرایطی پرورش میدهند که در روزهای روشن و بدون ابر، ۸ درجه و در روزهای ابری ۳-۶ درجه سانتیگراد بیشتر از دمای شب باشد.
- (DIF) اصطلاحی است که از درجه حرارت روزانه منهای درجه حرارت شبانه به دست می آید. یک رابطه عملی بین ارتفاع گیاه و اختلاف درجه حرارت روزانه با شبانه (DIF) وجود دارد. اگر میزان (DIF) مثبت باشد، ارتفاع گیاه بلندتر میشود و در صورتی که میزان DIF از مثبت به صفر تنزل یابد ارتفاع گیاه به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت و هرچه میزان DIF از صفر به طرف منفی تغییر یابد باز هم ارتفاع گیاه کوتاه میشود.
- به طور کلی حرارت لازم برای گرم کردن گلخانه معادل گرمای خارج شده از گلخانه است. بخش اعظمی از گرمای گلخانه از طریق انتقال گرما از پوشش گلخانه ها از دست می رود. مقداری از گرما نیز از طریق درزها و شکافها، درهای ورودی و بخشی نیز به صورت تابشی اشعه مادون قرمز از گلخانه خارج میشود.
- سیستم های گرمایشی به ۲ نوع حرارت مرکزی و موضعی تقسیم میشوند.
- در سیستم حرارت مرکزی دو یا چند دیگ بخار در یک محل نصب و بخار آب داغ یا آب داغ تولیدشده از طریق لوله هایی به نقاط مختلف گلخانه منتقل میشود. از معایب این سیستم گرمایشی، بالا بودن هزینه اولیه آن است و صرفاً برای گلخانه های بزرگ با مساحت بیش از ۴۰۰۰ متر مربع مناسب است.
- سیستم حرارتی موضعی به دلیل ارزان بودن برای گلخانه هایی با مساحت کم یا گلخانه هایی که قادر به تامین هزینه سنگین احداث سیستم گرمایشی مرکزی نیستند مناسب است. در ایــن روش چند بخاری در نقاط مختلف داخل گلخانه تصب شده و بدین ترتیب باعث گرم شدن محیط اطراف خود می شوند. بخاریهای حرارت موضعی انواع مختلفی دارند و به چهار دسته تراکمی کنوکسیونی یا همرفتی تابشی و دو جداره هوای گرم تقسیم میشوند.
- بخاریهای موضعی به دلیل مصرف اکسیژن داخل گلخانه و احتمال ورود دود و گازهای سمی به داخل آن ممکن است خطرناک باشند.
- برای توزیع گرمای تولید شده توسط سیستم حرارت مرکزی از لوله های آب گرم یا بخار آب داغ استفاده میشود که دو سوم این لوله ها در دیواره های جانبی و یک سوم دیگر در کف گلخانه نصب میشوند.
- مقدار گرمای لازم برای گرم کردن ،گلخانه معادل گرمایی است که از سطح گلخانه اتلاف میشود. ۳ عامل در اتلاف گرمای گلخانه دخالت دارند که عبارتند از: ۱- سطحی از گلخانه که با فضای بیرون مبادله حرارتی میکند (A) – ضریب هدایت گرمایی پوشش گلخانه (U)، اختلاف دمای داخل و خارج گلخانه (Tin-Tout)
H= A × U » (Ta-Tas) - روشهای حفظ گرما در داخل گلخانه و کاهش مصرف سوخت در گلخانه عبارتند از: نوع طرح گلخانه نوع پوشش گلخانه ای احداث، بادشکن استفاده از پرده های محافظ حرارتی، بستن کلیه منافذ و درزها، استفاده از ترموستات دقیق، استفاده از اتاقک تکثیر و برقراری جریان مداوم هوا در گلخانه
- گرم کردن محیط ریشه گیاه سبب دستیابی به محصولی با کیفیت بالاتر و زودرس میشود. کاهش دمای خاک به پائینتر از حد مطلوب موجب کاهش رشد و گسترش ریشه، کاهش جذب آب و عناصر غذایی می گردد.
- برای طراحی سیستم گرمایشی ریشه به سیستم آب گرم نیاز است و لازم است که زیر بستر کشت لوله گذاری شود؛ برای این منظور معمولاً از لوله های (PVC) استفاده میشود. این نوع لوله ها به آبی در دمای ۳۸ درجه سانتیگراد نیاز دارند تا دمای ۲۱-۲۴ درجه سانتیگراد را برای خاک فراهم کنند.
میزان امتیاز از راست به چپ افزایش می یابد.
میانگین امتیاز ۵ / ۵. تعداد آرا: ۱
هیچ امتیازی ثبت نشده است. شما اولین امتیاز دهنده باشید!