1:46 ص
الانتاج النباتي
أساسيات الادارة المتكاملة لبيئة البيوت المحمية الخاصة بزراعة محاصيل الخضر
يمكن أن يكون التحكم في بيئة الدفيئة أمرًا صعبًا لأن الصوبات الزراعية تتمتع بقدرة كبيرة على اكتساب الحرارة أثناء النهار وفقدان الحرارة بسرعة بسبب درجات الحرارة المنخفضة ليلاً. يمكن تطبيق المبادئ الأساسية وراء إدارة بيئة الدفيئة على نطاق واسع ، بغض النظر عن الغرض. تنقل هذه الوثيقة المبادئ والتقنيات الأساسية المستخدمة في تدفئة وتبريد المرافق التي تنتج خضروات الدفيئة في جنوب شرق الولايات المتحدة. نوصي بشدة بالتماس الخبرة المهنية عند تصميم دفيئة وتحجيم ضوابطها البيئية. تكلفة رأس المال أكبر من أن تخاطر بأخطاء التصميم.
تهوية وتبريد البيوت المحمية
في جنوب شرق الولايات المتحدة ، تتطلب البيوت الزجاجية تهوية على مدار العام. حتى في أشهر الشتاء ، يمكن أن ترتفع درجات حرارة الدفيئة إلى مستويات ضارة في الأيام الصافية. يمكن أن تؤدي التهوية اللازمة لمنع الحرارة الشديدة إلى فقدان المحصول أو فشل المحصول. قد يشمل خفض درجات حرارة الدفيئة التهوية الطبيعية أو الميكانيكية والتبريد بالتبخير والتظليل. يعد فهم كيفية تبريد الدفيئة والقيود المفروضة على طرق التبريد المختلفة أمرًا ضروريًا في أن تصبح مديرًا فعالًا للاحتباس الحراري.
فهم اكتساب حرارة الدفيئة وتأثير ارتفاع البيوت المحمية
يتم تحقيق اكتساب الحرارة في البيوت البلاستيكية من خلال التقاط الإشعاع الشمسي. تدخل الأطوال الموجية القصيرة من الضوء إلى دفيئة من خلال الزجاج الشفاف (الغطاء) ويتم امتصاصها وإعادة إشعاعها كأطوال موجية طويلة. الأطوال الموجية الأطول غير قادرة على المرور عبر الزجاج بنفس سرعة الموجات الأقصر ، مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الدفيئة مع استمرار حجم الهواء في اكتساب الطاقة الحرارية. في الماضي ، كانت الدفيئات ذات الأسقف المنخفضة تستخدم للحفاظ على الهواء الدافئ بالقرب من مظلة المحاصيل. الاتجاهات الحالية في تصميم الدفيئة لها ارتفاعات أعلى في السقف لزيادة حجم الهواء المسببة للاحتباس الحراري . من خلال زيادة حجم الهواء ، يمكن لهياكل الدفيئة أن تحافظ بشكل أفضل على التغيرات في درجات الحرارة.
كلما كان الحجم أكبر ، زادت قدرة الهواء على تخفيف تغير درجة الحرارة. ضع في اعتبارك إناءين من الماء من نفس الحجم على سطح الموقد. وعاء نصف ممتلئ والوعاء الآخر ممتلئ. إذا تم ضبط كلا الشعلتين على الغليان ، فإن الوعاء الذي نصف ممتلئ سيصل إلى الغليان بشكل أسرع. يتميز القدر نصف الممتلئ بسعة حرارية أقل بسبب المحتوى المائي المنخفض. نفس الظاهرة تحدث مع أحجام الدفيئة. مع زيادة ارتفاع الدفيئة ، لا تزيد مساحة السطح المعرضة للإشعاع الشمسي بشكل متناسب مع حجم الدفيئة. يوضح الشكل 2 دفيئات زجاجية قائمة بذاتها بمساحات أرضية 30 قدمًا × 96 قدمًا. يحتوي Greenhouse A على جدار جانبي يبلغ ارتفاعه 15 قدمًا ، ويحتوي الدفيئة B على جدار جانبي يبلغ ارتفاعه 5 أقدام. يبلغ إجمالي حجم الهواء في الدفيئة (أ) 59000 قدم 3 بينما تبلغ مساحة الدفيئة (ب) 37000 قدم 3. يحتوي Greenhouse A على ما يقرب من 60 في المائة من حجم الهواء لكل قدم مربع من المساحة الأرضية مقارنة بالبيت المحمي ب. ينتج عنه كسب حرارة أسرع للاحتباس الحراري ذي السقف الأقصر B.
تستخدم البيوت الزجاجية الحديثة ارتفاعات عالية في السقف للمساعدة في التخفيف من التغيرات في درجات الحرارة ، وبالتالي زيادة نسبة الحجم إلى الأرضية. حاليًا ، لا يوجد سوى القليل من الأبحاث لتحديد تصميم الدفيئة الأكثر كفاءة لمناخ ألاباما. يبدو أن ارتفاعات الجدران التي يبلغ ارتفاعها 8 أقدام أو أكثر تتعامل مع درجات حرارة الصيف بشكل أفضل من المنازل الأقصر. عقلية الصناعة الحالية هي الأطول والأفضل ؛ ومع ذلك ، قد تكلف المنازل الطويلة أكثر لكل منطقة.
تهوية طبيعية
تستفيد التهوية الطبيعية من حركة الهواء الخارجي لدفع وسحب الهواء الساخن خارج الصوبة من خلال مناطق التهوية في الجدران أو الأسطح. الرياح هي القوة الدافعة وراء غالبية التهوية الطبيعية. حتى كمية صغيرة من الرياح يمكنها دفع الهواء بشكل فعال عبر الدفيئة ، حيث يمكن لتيار يصل إلى 3 أميال في الساعة أن ينجح في تهوية أكثر الهياكل المصممة بشكل صحيح. لمنع اكتساب الحرارة ، من الضروري استبدال حجم أوقية الدفيئة في الدقيقة من خلال التهوية - فكلما زادت مساحة التهوية ، زادت فرصة تبادل الهواء. توصي الجمعية الأمريكية للمهندسين الزراعيين والبيولوجيين بتهوية 15 في المائة إلى 25 في المائة من مساحة الأرضية ؛ ومع ذلك ، من المحتمل أن تتطلب درجات الحرارة القصوى في الصيف في ألاباما منطقة تهوية أكبر.
يتم تحقيق زيادة مساحة التهوية لكل مساحة من مساحة أرضية الدفيئة بشكل أساسي عن طريق زيادة ارتفاع الجدار الجانبي للدفيئة واستخدام تلك المساحة السطحية الإضافية لفتحات التهوية. ضع في اعتبارك هذا المفهوم مبكرًا في مرحلة التصميم لمشروع الدفيئة. تكون درجة التهوية متغيرة بدرجة أكبر في الأشهر الأكثر برودة حيث تكون درجات حرارة الهواء الخارجي أقل بكثير. يمكن أن يؤدي رفع وخفض الستائر اعتمادًا على درجات الحرارة الخارجية إلى تقليل الانخفاض المفاجئ في درجات حرارة الهواء الداخلي. قد يكون التحكم في درجات الحرارة يدويًا أمرًا صعبًا لأنه يتطلب فحصًا مستمرًا لدرجات الحرارة داخل الهيكل. يمكن دمج أنظمة الستائر الآلية مع أدوات التحكم البيئية المحوسبة لأتمتة أنظمة التهوية خلال الأوقات الباردة من العام .
يعد الاتساق والتوحيد من المشكلات الشائعة في أنظمة التهوية التي تعمل بالرياح في جميع أنحاء الصوبات الزراعية. كلما كانت مساحة الدفيئة أكبر ، زادت احتمالية وجود جيوب هوائية راكدة. في بعض الحالات ، يتم استخدام مراوح دائرية للمساعدة في منع هذه الجيوب .
يمكن أن تقلل النطاقات الكبيرة المتصلة بالمزراب من تكلفة الهياكل لكل منطقة ؛ ومع ذلك ، قد تكون النطاقات الأصغر أكثر فاعلية في التهوية حيث تقل نسبة مساحة التهوية لكل مساحة أرضية مع زيادة مساحة أرضية الهيكل. يمكن أن يكون الطفو أيضًا أداة فعالة في التهوية مع ارتفاع الهواء الدافئ الرطب. في حالة توفر تهوية بالسقف ، يحدث تأثير الفراغ عندما يخرج الهواء الدافئ عبر السقف ويسحب الهواء البارد النقي من الفتحات الجانبية. غالبًا ما تستخدم البيوت الزجاجية في المناطق الاستوائية تهوية الأسطح ؛ ومع ذلك ، فقد اعتمد عدد قليل من الدفيئات الزراعية في ولاية ألاباما هذه التكنولوجيا.
التهوية الميكانيكية
كما ذكرنا سابقًا ، يتم التقاط كمية هائلة من الطاقة الحرارية والاحتفاظ بها في الدفيئة. تعمل مراوح عادم الدفيئة على إزالة الهواء الدافئ مع توفير توزيع موحد للهواء عبر الدفيئة بأكملها. هناك العديد من الأشياء التي يجب مراعاتها عند تغيير حجم التهوية الميكانيكية. لمنع ركود الجيوب الهوائية ، يجب ألا تتجاوز المسافة بين المراوح 25 قدمًا. حدد أطوال الدفيئة بـ 150 قدمًا لتحسين أداء المروحة. يجب أن تقوم المراوح أيضًا بإخراج الهواء في نفس اتجاه الرياح السائدة. قد يقترح الصانع أو المهندس زيادة سعة التهوية إذا لم يكن هذا خيارًا. يمكن لأي قيود على جانب السحب أو العادم في الدفيئة أن تقلل من كفاءة المروحة. يجب أن تكون الفتحات المسؤولة عن إدخال الهواء النقي حوالي 1.25 إلى 1.5 مرة من المساحة المشتركة لجميع مراوح العادم.
من القواعد الأساسية لتحجيم المراوح أن تتمتع بالقدرة على تبادل 1.0 إلى 1.5 مرة من حجم الهواء في الدفيئة كل دقيقة. إذا كان معدل تبديل هواء الدفيئة 1.5 حجمًا من الدفيئة في الدقيقة مطلوبًا ، فاضرب إجمالي حجم الدفيئة بمقدار 1.5. يعتمد سعر صرف الحجم اللازم للتبريد الفعال على منطقتك ، وقد يستخدم مصنعو البيوت الزجاجية سعر صرف أعلى اعتمادًا على موقع الهيكل وتصميمه. عند تحديد حجم نظام التهوية ، من الشائع تحديد الارتفاع في حساب حجم الدفيئة من 8 إلى 10 أقدام. يعتبر حجم الهواء فوق هذه الارتفاعات راكدًا ولا يتم تضمينه دائمًا في الحساب.
حساب CFM لتحجيم المروحة
CFM للتبادل = مساحة الأرضية (قدم 2) × (8 أو 10 قدم) × سعر الصرف (1 أو 1.5)
بمجرد معرفة إجمالي الأقدام المكعبة في الدقيقة (cfm) ، يمكن اختيار المراوح. معظم الشركات المصنعة للمروحة لديها مخططات أداء لكل طراز مروحة. تسرد هذه المخططات cfm بناءً على حجم ريشة المروحة وقوة المحرك والضغط الساكن . سيصمم إجمالي CFM المطلوب لتغطية مروحتين أو أكثر بحيث يتم توزيع الهواء عبر الدفيئة ولديك معدات احتياطية في حالة تعطل وحدة واحدة. على سبيل المثال ، إذا كان إجمالي cfm هو 40000 ، فمن الشائع اختيار مروحتين بسعة 20000 قدم مكعب في الدقيقة ، أو قد يختار أحدهما ثلاثة إلى أربعة مراوح. ومع ذلك ، فإن هذا المفهوم كافٍ طالما تم تحقيق إجمالي متطلبات الإنتاج. يمكن أن تكون معلمات التصميم ذاتية ، لذلك من المهم أن يفهم كل من يقوم بتحديد حجم المعجبين موقعك الجغرافي والبيئة المرتبطة به. إذا كنت تستخدم مصنعًا لبيوت زجاجية أو مهندسًا غير موجود في منطقتك ، فسيكون من الحكمة الحصول على مدخلات من مزارعين آخرين في منطقتك.
التبريد التبخيري
لقد كان التبريد بالتبخير أداة رئيسية في تبريد هواء الدفيئة. عندما يتبخر الماء ، فإن الطاقة اللازمة لتغييره من حالة سائلة إلى حالة بخار يتم إزالتها من الهواء وبالتالي تسبب تأثير التبريد. ومع ذلك ، فإن إمكانية تبخر الماء تعتمد إلى حد كبير على الرطوبة النسبية. يمكن للهواء أن يحتفظ بالكثير من بخار الماء فقط ، فكلما زادت الرطوبة ، قلت احتمالية التبخر. لهذا السبب ، يكون التبريد بالتبخير أكثر كفاءة في المناطق القاحلة. على الرغم من أن غالبية الجنوب الشرقي يتمتع بدرجة عالية من الرطوبة ، لا يزال مشغلو الدفيئة يعتمدون على التبريد بالتبخير.
يمكن استخدام التبريد التبخيري من خلال وسادات التبريد التبخيري (الشكل 6) ، من خلال أنظمة الضباب عالية الضغط ، أو مزيج من الاثنين معًا. تسحب أنظمة خلايا التبريد التبخيري الهواء عبر وسادة من مادة مشبعة ذات مساحة سطح عالية. قد تكون مادة الوسادة مصنوعة من ألياف خشب أسبن غير مموجة أو ألواح سليلوز مموجة ، والأخيرة أكثر شيوعًا. يمكن أن تكون ضمادات السليلوز المموجة بحجم 4 بوصات أو 6 بوصات. للحفاظ على رطوبة ثابتة على الوسادات ، يتم ضخ الماء فوق الوسادة ويتم تقطير طبقة رقيقة من الماء أسفل الوسادة. تقوم مراوح العادم الموجودة على الجانب الآخر من الدفيئة بسحب الهواء الخارجي عبر مساحة سطح الوسادة. تعمل حركة الهواء جنبًا إلى جنب مع الدرجة العالية من مساحة السطح على تعزيز التبخر السريع. حتى مع وجود التبريد التبخيري ، يمكن أن ترتفع درجة حرارة الهواء أعلى من 7 درجات فهرنهايت حيث ينتقل الهواء من وسادات التبريد إلى مراوح العادم. ومع ذلك ، يمكن أن تكون درجة حرارة البداية أقل بكثير مما لو لم يتم استخدام وسادات. يشار إلى هذا النوع من الأنظمة عمومًا باسم "نظام المروحة والوسادة". تتساقط المياه التي لا تضيع بسبب التبخر في حوض تجميع حيث يتم إعادة تدويرها مرة أخرى إلى نظام الوسادة بمضخة صغيرة. في المقابل ، يتم استبدال الماء المفقود بسبب التبخر باستمرار في الحوض بمياه جديدة ويتم التحكم فيه بواسطة صمام عوامة بسيط من مصدر مياه نظيف.
تتمثل إحدى مزايا أنظمة التهوية الميكانيكية في توحيد تدفق الهواء عبر الدفيئة. لضمان توزيع الهواء بالتساوي ، قم بتركيب وسادات تبريد عبر كامل امتداد جانب مدخل الهواء من الصوبة الزجاجية. يجب أن يكون حجم نظام المروحة والوسادة مناسبًا للتشغيل ولضمان سرعة الهواء المثلى التي تتحرك عبر المروحة. توصي الرابطة الوطنية لمصنعي الدفيئة بأن تكون سرعة الهواء 250 قدمًا في الدقيقة عند التحرك عبر وسادة السليلوز بسمك 4 بوصات و 400 قدم في الدقيقة عند التحرك عبر وسادة بحجم 6 بوصات. من المعتاد أن تحتوي البيوت الزجاجية في المناطق ذات الرطوبة العالية على منصات أكبر بكثير من البيوت الزجاجية في المناطق ذات الرطوبة المعتدلة إلى المنخفضة.
يجب صيانة وسادات التبريد بانتظام لتحقيق الكفاءة المثلى. توجد المعادن في معظم مصادر المياه ، وبسبب درجة التبخر العالية ، سوف تتراكم رواسب هذه المعادن على الفوط. يجب معالجة الضمادات وتنظيفها بشكل دوري لإزالة الطحالب والرواسب المعدنية. يمكن أن تقلل وسادات التبريد المتسخة بشكل كبير من كفاءة حركة الهواء التي تدخل الدفيئة. المواد اللاصقة والمواد السليلوزية المستخدمة في تصنيع الضمادات حساسة للمواد الكيميائية المؤكسدة. استشر الشركة المصنعة للمواد لتحديد الطريقة المناسبة لتنظيف وسادات التبريد.
أنظمة الضباب
تعد أنظمة الضباب والضباب أقل شيوعًا ولكنها يمكن أن توفر قدرًا أكبر من التبريد عند استخدامها بمفردها أو بالاشتراك مع نظام المروحة والوسادة. الفرضية الكامنة وراء أنظمة الضباب هي تطبيق ضباب ناعم بشكل موحد في جميع أنحاء الدفيئة. يتم تحقيق ذلك من خلال المياه ذات الضغط العالي وفوهات الضباب الدقيقة الموزعة على طول الدفيئة. نظرًا لأن قطرات الماء صغيرة جدًا ، فإن معظم الماء يتبخر على الفور تقريبًا ، مما يساعد على تخفيف ارتفاع درجة الحرارة أثناء تحرك الهواء عبر الدفيئة.
تظليل
يتم الجمع بين التظليل والتهوية لتقليل درجة حرارة الهواء أو شدة الضوء. يمكن أن يقلل الظل من كمية الإشعاع التي تدخل الدفيئة. يمكن تطبيق الظل إما كمركب ظل (تبييض) يتم رشه على غطاء الدفيئة أو كمادة قماشية تغطي الدفيئة. في جنوب شرق الولايات المتحدة ، يعد استخدام قماش الظل أمرًا شائعًا لأنه يوفر مرونة أكبر من مركبات التظليل في التطبيق والإزالة. يُباع قماش الظل في عدة تدرجات معبرًا عنها كنسب مئوية (30 بالمائة أو 50 بالمائة أو 60 بالمائة). على الرغم من أن نسبة الظل ترتبط بكمية الضوء المنتشر ، إلا أن نسبة الظل لا تمثل بالضرورة مقدار الطاقة الحرارية المخفضة. على سبيل المثال ، قد لا توفر قطعة قماش الظل بنسبة 30 بالمائة انخفاضًا في درجة الحرارة بنسبة 30 بالمائة.
يمكن تطبيق Shadecloth إما داخليًا أو خارجيًا. عادة ما يتم تصميم الظل الداخلي ليكون قابلاً للسحب. قد تتضاعف ستائر التظليل الداخلية باعتبارها "بطانية طاقة" لحبس الحرارة في الليل أثناء الطقس البارد. يمكن أن توفر ستائر الظل الداخلية بعض التبريد ، لكن الطاقة الحرارية لا تزال تدخل الدفيئة. في معظم الحالات ، يكون لقطعة قماش الظل المركبة خارجيًا تأثير أفضل على خفض درجة الحرارة مقارنة بقطعة قماش الظل المركبة داخليًا. تتوفر ستائر الظل الخارجية القابلة للسحب أيضًا وقد توفر مرونة أكبر عند الانتقال بين الفصول.
تتوافر أقمشة الظل بعدة ألوان ، ولكن الأكثر شيوعًا هو الأسود لأنه الأقل تكلفة والأكثر متانة. يمكن أن يكون للون قماش الظل تأثير كبير على تقليل درجات الحرارة. يمكن أن تصبح قطعة القماش السوداء شديدة السخونة في الشمس لأنها تمتص الحرارة. تشع الحرارة التي يمتصها القماش في الدفيئة. أصبحت أقمشة الظل البيضاء والعاكسة أكثر شيوعًا لأنها قد تكون أكثر كفاءة في خفض درجات الحرارة.
تدفئة البيوت المحمية
يتطلب نطاق درجة الحرارة المثلى عادةً تسخينًا إضافيًا أثناء الطقس البارد. تدور النظرية وراء تسخين الدفيئة بشكل أساسي حول استبدال الحرارة المفقودة بسبب فقدان الحرارة الموصلية والحمل والإشعاع. يعد فهم كيفية فقدان الدفيئة للحرارة أمرًا أساسيًا لتحسين الاحتفاظ بالحرارة وتحديد الحجم المناسب لمعدات التدفئة الخاصة بك.
فقدان الحرارة
يمكن استخدام العديد من العوامل لحساب كمية الحرارة المفقودة من الدفيئة. ومع ذلك ، لأغراض عملية ، فإن فقدان حرارة النقل ، وتسلل الهواء ، وفقدان حرارة المحيط هي العوامل الأساسية. الوحدة الحرارية البريطانية (BTU) هي الطريقة الأكثر شيوعًا للإبلاغ عن فقدان الحرارة. تخلق بنية الدفيئة بشكل طبيعي تدرجًا لدرجة الحرارة ، مع تركيز أعلى من الهواء الدافئ داخل الدفيئة مقارنة بالخارج. حتى يحدث التوازن ، تتدفق حركة الطاقة دائمًا من التركيزات الأعلى (درجة الحرارة الداخلية) إلى التركيزات الأقل (درجة الحرارة الخارجية). كلما زاد التدرج ، زادت سرعة حركة الطاقة. بمعنى آخر ، كلما كانت درجة الحرارة الخارجية أكثر برودة ، زادت سرعة فقدان الدفيئة للحرارة. عادة ما يتم التعبير عن الفرق بين درجات الحرارة الداخلية (TI) والخارجية (TO) على أنها "∆T". ضع في اعتبارك الظواهر الجوية القاسية للحمل التصميمي لدرجة الحرارة الخارجية. تتمثل القاعدة العامة في جنوب شرق الولايات المتحدة في أخذ متوسط درجة الحرارة اليومية الدنيا لشهر يناير للمنطقة التي سيقع فيها الدفيئة وطرح 15 درجة فهرنهايت إضافية.
تحدث غالبية الحرارة المفقودة من الدفيئة من خلال مساحة سطح الهيكل (أي الجدران والسقف). يتأثر معدل فقد الحرارة بشدة بخصائص العزل للمادة التي تغطي الدفيئة. يشار إلى المادة المستخدمة لتغطية دفيئة باسم "التزجيج" ، والتي يمكن أن تكون من الزجاج أو الألياف الزجاجية أو البولي كربونات أو صفائح بلاستيكية من البولي إيثيلين. قد تشمل عوامل اختيار التزجيج تسلل الضوء ، وخصائص العزل ، والنفقات ، والمتانة. في الجنوب الشرقي ، يفضل معظم المزارعين صفائح البولي إيثيلين على المواد الصلبة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنها أقل تكلفة وأسهل استبدالها. يمكن للمزارعين الذين يستخدمون البولي إيثيلين استخدام لوحين من البلاستيك فوق الدفيئة وتضخيم المسافة بين الطبقتين لتحسين خصائص العزل. يمكن للبيوت البلاستيكية ذات الطبقات المزدوجة تحسين الاحتفاظ بالحرارة بأكثر من 30 في المائة مقارنة بالدفيئات ذات الطبقة الواحدة. تم الإبلاغ عن قياس قدرة الزجاج على الاحتفاظ بالحرارة على أنه قيمة U (BTU قدم 2 درجة فهرنهايت). كلما انخفضت قيمة U ، زادت قدرة المادة على الاحتفاظ بالحرارة.
قد تساهم أيضًا المواد المستخدمة لبناء الهيكل الملامس للزجاج في فقدان الحرارة. في حين أن تأثير فقد الحرارة الكلي ضئيل ، إلا أنه لا يزال عاملاً مهمًا يجب مراعاته. يشار إلى هذا العامل عادة باسم "عامل البناء" . يجب معرفة قيمة U وعامل البناء ومساحة السطح لحساب الحرارة المفقودة بسبب الاختلافات في درجة الحرارة. يمكن أن تؤثر الرياح أيضًا على خسائر الإرسال ويجب أخذها في الاعتبار إذا كانت سرعة الرياح تزيد عن 15 ميلًا في الساعة أو غالبًا ما تكون مشكلة في منطقتك. للحصول على سرعات أكبر للرياح ، استشر الشركة المصنعة للبيت الزجاجي.
حساب مساحة السطح الكلية
تختلف البيوت الزجاجية في التصميم ويمكن أن تتنوع في العديد من الأشكال والأحجام. تُستخدم الهندسة الأساسية لحساب مساحة السطح ، حيث يتم ضرب كلا البعدين في كائن ثنائي الأبعاد (الطول × العرض أو الارتفاع × الطول). أمثلة على كيفية حساب كل مكون من مكونات الدفيئة متوفرة في الأشكال من 7 إلى 11. تذكر أن هناك جدارين نهائيين وجدران جانبية ونهايات الجملون. إجمالي مساحة السطح يساوي مجموع كل من الجدران النهائية ، والجدران الجانبية ، ومساحات الجملون ، ومساحة سطح السطح. استخدم الحساب التالي لتحديد إجمالي مساحة السطح لهيكل الدفيئة:
إجمالي مساحة السطح = (مساحة الجدار النهائي ∙ 2) + (مساحة الجدار الجانبي 2) + (مساحة الجملون ∙ 2) + مساحة السطح
بمجرد حساب مساحة السطح ، يمكن استخدام الصيغة التالية لتحديد جزء كبير من فقد الحرارة من الهيكل من الإرسال:
QT = AU (∆T) ج
أين:
QT = فقدان الحرارة بسبب الإرسال (BTUH)
U = معامل انتقال الحرارة (BTU ساعة قدم 2 Fo)
أ = مساحة الصوبة الزجاجية
∆T = الفرق بين درجات الحرارة الداخلية والخارجية.
C = عامل البناء
ثاني أكبر مصدر لفقدان الحرارة هو تسرب الهواء ويمكن أن يمثل ما يصل إلى 20 بالمائة من إجمالي فقد الحرارة في الهياكل القديمة. يشير مصنعو الدفيئة إلى تسرب هواء المنزل على أنه "ضيق". تميل الهياكل المشيدة حديثًا إلى أن تكون ضيقة جدًا بدرجة صغيرة من تسرب الهواء. الثغرات الناتجة عن تقادم الأخشاب ، وفتحات التهوية البالية ، والتمزقات في البلاستيك ليست سوى بعض الأمثلة على أن الهياكل القديمة أكثر عرضة لتسلل الهواء. يمكن أن يتسبب التآكل الناتج عن خطوط التقطير المسببة للاحتباس الحراري في تكوين فجوات بين إطار الدفيئة والصف. يمكن أن تقلل الصيانة المنتظمة للفتحة ، والتعرية من الطقس على الأبواب ، وترميم الفجوات بين الخشب من متطلبات التدفئة بشكل كبير. يتم تضمين عدد تبادلات الهواء في الدقيقة في الحساب لتحديد الحرارة المفقودة بسبب تسرب الهواء. يمكن استخدام الصيغة التالية لحساب كمية الحرارة التي يمكن أن تفقد بسبب التسلل:
س = 0.018NV (∆T)
أين:
س = فقدان الحرارة بسبب التسلل
N = معدل التسلل (انظر الجدول 4)
V = إجمالي حجم الدفيئة في ft3
∆T = الفرق بين درجات الحرارة الداخلية والخارجية.
0.018 = السعة الحرارية للهواء عند مستوى سطح البحر (BTU ft2 ° F)
دفايات البيوت المحمية
الوحدة التي تعمل بالغاز هي أكثر سخانات الدفيئة شيوعًا المستخدمة في الإنتاج التجاري . يمكن تزويد سخانات وحدة الغاز بالغاز الطبيعي (NG) أو البروبان السائل (LP). يستخدم المزارعون التجاريون سخانات ذات فتحات تهوية حيث يتم تنفيس أبخرة العادم خارج الدفيئة لمنع تراكم الغازات الضارة. يتم توجيه أبخرة العادم شديدة الحرارة من خلال مبادل حراري قبل تنفيسها. لتفريق الحرارة من المبادل الحراري ، تدفع مروحة عالية السرعة الهواء عبر المبادل الحراري ، وتلتقط الحرارة وتوزعها على هواء الدفيئة. هناك فقدان في الكفاءة بسبب الحاجة إلى نقل الحرارة من الأبخرة إلى المبادل ؛ ومع ذلك ، فإن السخانات غير المزودة بفتحات تهوية أقل كفاءة على المدى الطويل. تتطلب السخانات غير المبتكرة مزيدًا من التهوية لتقليل الرطوبة والغازات الضارة ، وبالتالي تقليل كفاءة النظام بشكل عام. تعتبر سخانات التهوية أكثر أمانًا للموظفين والمحاصيل ويجب استخدامها على سخانات غير مزودة بفتحات تهوية عندما يكون ذلك ممكنًا.
يستخدم معظم المزارعين في الجنوب الشرقي سخانات تعمل بالغاز ولكنهم يبحثون دائمًا عن طرق أكثر بأسعار معقولة لتدفئة بيوتهم الزجاجية. لقد تم تحقيق خطوات كبيرة في مجال الطاقة الشمسية ، والطاقة الحرارية الأرضية ، ومصادر وقود الكتلة الحيوية. مصادر الوقود هذه لها تكاليف أقل بكثير لكل مليون وحدة حرارية بريطانية من LP أو NG ؛ ومع ذلك ، فإن نفقات المعدات هي أهم اكتشاف لاستخدامها. قبل الاستثمار في الطاقة البديلة ، اطرح الأسئلة التالية:
مصداقية. هل يمكنني الاعتماد على هذه القطعة من المعدات عندما يكون ذلك ضروريًا؟
الصيانة والعمل. ما هي التكلفة وكم من الوقت يستغرق إعادة تحميل السخان؟ كم مرة ستتطلب هذه القطعة من المعدات الصيانة؟ إذا كانت هناك مشكلة في الجهاز ، فمن سيتمكن من إصلاحه؟ تكلفة شحن الوقود. ما هي تكلفة نقل الوقود إلى موقعي؟
تكلفة المعدات. هل ستفوق المدخرات طويلة الأجل المرتبطة بمصدر طاقة بديل الاستثمار الأولي في المعدات؟
إذا كنت تستخدم مصدر تسخين بديل ، فتأكد من وجود سخان احتياطي يعمل بالغاز لتقليل أي مخاطر مرتبطة بفشل النظام. في بعض المناطق ، تتطلب معظم ساعات التسخين جزءًا بسيطًا من إجمالي حمل تصميم BTU لبيت زجاجي معين. قد يسمح النهج المتكامل بوجود سخان بديل أصغر مع سخان يعمل بالغاز للنسخ الاحتياطي. ليس من الضروري أن تفي معدات التسخين البديلة بقدرة الحمولة الكاملة المطلوبة. مطلوب مزيد من البحث للتحقيق في نهج النظام لتحسين تدفئة الدفيئة عند استخدام مصادر الحرارة البديلة.
أنظمة الحرارة الإشعاعية
قد تستخدم البيوت الزجاجية الحديثة ذات التقنية العالية نظام أنابيب إشعاعي يتضاعف كقضبان في ممرات الدفيئة. تُستخدم هذه "القضبان" لدحرجة العربات والمعدات الأخرى في وسط الصفوف بين المحاصيل (الشكل 13). تستخدم أنظمة الحرارة الإشعاعية الماء لنقل الحرارة من نظام الغلايات إلى الأنابيب الإشعاعية. هذه الأنظمة أكثر كفاءة في استهلاك الوقود من أنظمة الهواء القسري. بالإضافة إلى ذلك ، توزع الأنظمة الإشعاعية الحرارة بشكل موحد عبر الدفيئة وأسفل المحصول ، مما يسمح للهواء الدافئ بالانتقال إلى أعلى عبر مظلة النبات.
التحكم في الرطوبة
يعد التحكم في الرطوبة في الدفيئة تحديًا مستمرًا. عندما ترشح النباتات ، فإنها تطلق بخار الماء في الهواء. تؤدي الرطوبة النسبية المرتفعة إلى زيادة ضغط المرض ، خاصة إذا بدأت قطرات الماء في التراكم على الأوراق. يمكن تقليل الرطوبة عن طريق تهوية الدفيئة وتطهير الهواء الرطب. يمكن ضخ الهواء الجاف والبارد بمروحة نفاثة من خلال أنابيب بولي مثقبة وتوزيعها بالتساوي عبر سقف الصوبة الزجاجية. يسمح توصيل الهواء البارد على ارتفاعات أعلى من مظلة المحاصيل للهواء البارد الهابط بالاختلاط مع الهواء الدافئ بالقرب من مظلة المحاصيل. يستخدم العديد من المزارعين تدفق الهواء الأفقي (HAF) الموضوعة فوق مظلة المحاصيل لتدوير الهواء عند إيقاف تشغيل مراوح العادم (الشكل 4). تقلل حركة الهواء عبر أسطح الأوراق من حدوث تجمع الرطوبة على الأوراق ، وبالتالي تقلل من ضغط المرض. تحافظ مراوح HAF أيضًا على الهواء في الدفيئة من التقسيم الطبقي عن طريق خلط الهواء الدافئ في السقف مع الهواء البارد بالقرب من مظلة النبات. يعتمد وضع مراوح HAF على حجم الصوبة الزجاجية. استشر الشركة المصنعة للمكان المناسب في الهيكل الخاص بك. القاعدة الأساسية لحساب إجمالي تدفق الهواء المطلوب هي 2 cfm لكل قدم مربع من أرضية الدفيئة.
إدارة النظام والتحكم في المناخ
يمكن أن يؤثر التحكم في معدات البيئة المسببة للاحتباس الحراري بشكل كبير على كفاءة الطاقة والعمل. الاضطرار المستمر إلى فتح الفتحات وإغلاقها يدويًا ليس فعالًا من حيث التكلفة. يمكن أن تقلل الأتمتة بشكل كبير من تكاليف العمالة والضغط المرتبط بإدارة الدفيئة. يجب أن يتم تنظيم المعدات بشكل صحيح من أجل استخدام الطاقة الأكثر كفاءة مع الحفاظ على درجة حرارة داخلية ثابتة. تتوفر العديد من الأجهزة للتحكم في البيئة. تتراوح هذه من مفتاح تشغيل / إيقاف بسيط إلى نظام محوسب عالي التقنية. من الشائع أن يختار صغار المزارعين أنظمة تحكم بيئية تعتمد على السعر فقط. الجهاز الأكثر استخدامًا والأرخص تكلفة هو منظم الحرارة الشائع. أجهزة الترموستات ليست دقيقة أو متسقة للغاية حيث يمكن أن تحدث اختلافات بين منظمات الحرارة المركبة جنبًا إلى جنب. يمكن أن تقلل الرطوبة والحرارة من دقة منظمات الحرارة بمرور الوقت. ضع منظمات الحرارة بعيدًا عن ضوء الشمس المباشر أو التيارات الهوائية القوية لتمثيل درجات الحرارة التي يمر بها المحصول. يمكن استخدام صندوق الشفط لحماية منظمات الحرارة من القراءات الخاطئة. تحتوي صناديق الشفاط على مروحة صغيرة لسحب الهواء عبر الصندوق وعبر منظمات الحرارة. تعتبر الكفاءة والدقة أمرًا بالغ الأهمية في البيوت البلاستيكية ذات المعدات التي يجب أن تعمل على مراحل. يجب توخي الحذر بشكل خاص لمعايرة كل منظم حرارة بشكل صحيح لضمان أن الضوابط البيئية المتعددة لا تعمل بلا داع في وقت واحد. على سبيل المثال ، يجب ألا تعمل المروحة والمدفأة في نفس الوقت. توفر وحدات التحكم الذكية أو المحوسبة قدرًا كبيرًا من المرونة ويمكن تعديلها بسرعة. يمكن أحيانًا مراقبة وحدات التحكم هذه وتعديلها من الهواتف المحمولة. قد تكون أجهزة التحكم الذكية تستحق المصاريف الإضافية نظرًا لسهولة استخدامها ومرونتها.
المخاطر
من الجيد التفكير في الاستثمار في نظام مكالمات الطوارئ الذي يراقب انقطاع التيار الكهربائي ودرجات الحرارة الداخلية. تعد أجهزة الإنذار والمولدات الاحتياطية ضرورية لمزارعي الدفيئة التقليدي ولكنها ضرورية لمزارع الزراعة المائية. لتقليل المخاطر عند تعطل المعدات ، سيشتري بعض المزارعين مواد استهلاكية إضافية مثل أحزمة المروحة والمحركات وحتى السخانات الإضافية. يمكن للمزارعين اختيار تقسيم إجمالي حمل الطلب (الحرارة أو التهوية) على عدة قطع أصغر من المعدات بدلاً من عدد قليل من القطع الكبيرة ، لذا إذا فشلت إحدى المعدات ، فقد يمنع الآخرون خسارة كاملة للمحصول. يمكن تنفيذ هذا النهج باستخدام المراوح أو السخانات. يعد استخدام المحركات الكبيرة والسخانات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، لذلك يجب أخذ دراسة متأنية لتحديد تقليل المخاطر المرتبطة بالمعدات الأصغر مقابل استخدام الطاقة على المدى الطويل.
ملخص
عند التخطيط لمشروع الدفيئة ، عادة ما تكون الضوابط البيئية فكرة لاحقة أثناء عملية التصميم. يمكن للقدرة على تنظيم البيئة أن تؤدي إلى عملية ما أو تنهيها. دع مهندسًا أو استشاريًا متمرسًا يساعدك في التصميم واختيار المعدات المناسبة بشكل صحيح.
ليست هناك تعليقات: