گلخانه ها باید محیط کنترل شده ای از نور خورشید، دما و رطوبت کافی برای تولید گیاهان فراهم کنند. گلخانه ها به ویژه در ساعات صبح به حداکثر نور نیاز دارند. هنگام انتخاب مکان گلخانه، محل درختان و ساختمان های اطراف را باید در نظر بگیرید. آب، سوخت و برق کنترل های محیطی را ممکن می سازد که برای نتایج مطلوب ضروری است. به همین دلیل، از گرمایش، سرمایش و تهویه قابل اطمینان باید استفاده کنید. دستگاه های هشدار دهنده ممکن است برای استفاده در صورت قطع برق یا در دمای شدید مطلوب باشند. گرمایش و تهویه مناسب گلخانه از موارد پر اهمیت در مدیریت گلخانه می باشد که در این مقاله بصورت مفصل به آن پرداخته شده است پس تا پایان با ما همراه باشید.
نیاز دمای گلخانه بستگی به این دارد که چه نوع گیاه درون آن کشت داده شده است. بیشتر گیاهان به دمای روز ۷۰ تا ۸۰ درجه فارنهایت و دمای شب تا حدودی پایین تر نیاز دارند. همچنین ممکن است رطوبت نسبی نیاز به کنترل داشته باشد، این امر نیز به گیاهان کشت شده بستگی دارد.
بعضی از گیاهان در گلخانه های خنک و با دمای شبانه ۵۰ درجه فارنهایت بهترین رشد را دارند. این گیاهان شامل آزالیا، گل مروارید، میخک، چغندر، گل همیشه بهار، کاملیا، هویج، ارکیده، کاهو، جعفری، گل پامچال، تربچه، گل مینا، نخود فرنگی شیرین و بسیاری از گیاهان دیگر است.
بعضی از گیاهان در گلخانه های گرم با دمای شبانه ۶۵ درجه فارنهایت بهترین رشد را دارند. این گیاهان شامل گل رز، گوجه فرنگی، سوسن، سنبل، ارکیده، شمعدانی، گاردنیا، گل نرگس، گل داودی، کلئوس، کاکتوس کریسمس، کالادیوم، بگونیا، بنفشه آفریقایی، آماریلیس و لاله و … می شود. گیاهان گرمسیری معمولاً در رطوبت بالا با دمای شبانه ۷۰ درجه فارنهایت بهترین رشد را دارند.
تهویه گلخانه
توزیع یکنواخت هوا در داخل گلخانه از اهمیت برخوردار است. زیرا تولید یکنواخت محصول تنها زمانی امکان پذیر است که گیاهان شرایط محیطی یکسانی داشته باشند. تهویه شاید مهمترین مساله در یک گلخانه موفق باشد. بدون تهویه مناسب، گلخانه ها و گیاهان مستعد، به مشکلات بی شماری دچار می شوند. این بدان دلیل است که تهویه چهار هدف اصلی را در داخل گلخانه انجام می دهد.
۱- به تنظیم دما کمک می کند.
۲- تضمین می کند که گیاهان هوای تازه زیادی بگیرند که می توانند برای فتوسنتز استفاده کنند.
۳- تهویه مناسب از آلودگی به آفات جلوگیری می کند.
۴- باعث افزایش گرده افشانی در گلخانه می شود.
انتخاب فن ها و منافذ مناسب برای گلخانه می تواند باعث تهویه هوای گلخانه شود.
سیستم گرمایش گلخانه
گلخانه های مناطق سرد برای تولید محصولات زراعی در طول سال باید گرم شوند. سیستم گرمایش خوب یکی از مهمترین مراحل موفقیت تولید گیاه است. هر سیستم گرمایشی که کنترل دمایی یکنواخت و بدون انتشار مواد مضر برای گیاهان را فراهم کند ، قابل قبول است. منابع انرژی مناسب شامل گاز طبیعی، چوب و برق و غیره است. هزینه و در دسترس بودن این منابع از منطقه ای به منطقه دیگر تا حدودی متفاوت خواهد بود.
نیازهای بخاری گلخانه ای به میزان اتلاف گرما از سازه بستگی دارد. اتلاف گرما از یک گلخانه معمولاً در هر سه حالت انتقال گرما رخ می دهد: رسانایی، همرفت و تابش. معمولاً بسیاری از انواع تبادل گرما به طور همزمان اتفاق می افتد.
۱٫ هدایت
هدایت یا رسانش به انتقال گرما در یک ماده جامد ثابت از طریق تماس فیزیکی گفته می شود. گرما یا از طریق یک ماده یا بین اشیا توسط تماس مستقیم جسمی منتقل می شود. سرعت هدایت بین دو جسم، به منطقه، طول مسیر، اختلاف دما و خصوصیات فیزیکی مواد بستگی دارد (مانند چگالی).
۲٫ همرفت
انتقال گرمای همرفت، حرکت فیزیکی یک گاز یا مایع گرم به مکان سردتر است. تلفات گرما توسط همرفت درون گلخانه از طریق تهویه و نفوذ (فن ها و نشت هوا) اتفاق می افتد. انتقال گرما از طریق همرفت نه تنها شامل حرکت هوا بلکه حرکت بخار آب نیز می باشد. وقتی آب گلخانه تبخیر می شود، انرژی را جذب می کند. وقتی بخار آب دوباره به مایع متراکم می شود، انرژی آزاد می کند. بنابراین وقتی بخار آب روی سطح جسم متراکم می شود، انرژی را به محیط خارج می رساند.
۳٫ تابش – تشعشع
انتقال حرارت تابشی بین دو جسم بدون تماس مستقیم به محیطی مانند هوا اتفاق می افتد. مانند نور، تابش گرما نیز از یک خط مستقیم پیروی می کند و در اثر برخورد با یک جسم یا منعکس، منتقل و یا جذب می شود. انرژی تابشی باید جذب شود تا به گرما تبدیل شود. همه اجسام به صورت انرژی تابشی از هر جهت گرما آزاد می کنند. سرعت انتقال حرارت تابشی با مساحت یک جسم و مشخصات دما و سطح دو جسم متفاوت است.
تلفات گرمایی تابشی از یک جسم را می توان با احاطه جسم با یک مانع مات و بازتابنده کاهش داد. چنین سدی یا انرژی تابشی را به منبع خود منعکس می کند، یا اشعه بسیار کمی را جذب می کند. بنابراین گرم نمی شود و انرژی را به اجسام خارجی تابش نمی کند.
تنظیم درجه حرارت گلخانه
بدون تهویه مناسب، هر گلخانه ای حتی در هوای نسبتاً خنک نیز می تواند خیلی گرم شود. گیاهان از گرمای بیش از حد درون گلخانه بیشتر آسیب می بینند تا از سرما. بسیاری از گیاهان به گرما بسیار حساس هستند، یا پژمرده می شوند و رشد نمی کنند و یا می میرند. قرار دادن دریچه ها در سراسر گلخانه به حفظ درجه حرارت بیشتر کمک می کند و باعث می شود مقداری از این گرما به طور طبیعی از بین برود. اگر گرما به خصوص در گلخانه ایجاد نگرانی می کند، یک فن خروجی را در نظر بگیرید که هوای کهنه را از گلخانه خارج می کند و باعث ورود هوای تازه به داخل می شود. استفاده از کولر تبخیری به همراه فن خروجی بهترین راه برای خنک کردن گلخانه در آب و هوای گرم است.
مزایای تهویه هوای گلخانه
- هوای تازه: همه گیاهان برای فتوسنتز به دی اکسید کربن نیاز دارند. اگر گلخانه جریان هوای خوبی نداشته باشد، گیاهان دی اکسید کربن لازم برای تولید قندهایی را که به عنوان غذا استفاده می کنند، نخواهند داشت. گلخانه برای جابجایی هوای تازه به منافذ و دریچه هایی ورود هوا نیاز دارد. همچنین باید نوعی فن گردش جریان هوا نیز داشته باشد که هوا را در کل گلخانه حرکت دهد تا به همه گیاهان برسد.
- آفات: تهویه بر آفات گلخانه ها تأثیر می گذارد و مانع از رشد و تکثیر آن ها می شود. تهویه نامناسب باعث بیمار شدن گیاهان می شود. با قرار دادن فن هایی در مجاورت گیاهان گرفتار آفاتی مانند مگس سفید، می توانید این جمعیت مزاحم را کاملاً از گلخانه خارج کنید.
- گرده افشانی: در طبیعت، باد دائماً باعث ایجاد گرده افشانی می شود. از آنجا که گلخانه به طور طبیعی این باد را ندارد، مهم است که آن را با فن های خوب جایگزین کنید. با حرکت هوا، گیاهان به آرامی تکان می خورند و باعث می شوند گرده افشانی ایجاد شود. این امر به ویژه در گیاهانی مانند گوجه فرنگی که خود گرده افشان هستند، بسیار مهم است. اگر مشاهده کردید که گیاهان مثمر ثمر نیستند، این نشانه آن است که باید جریان هوا را در گلخانه افزایش دهید. فشار ملایم بر روی گیاهان که ناشی از جریان هوا است، گیاهان را به ایجاد ساقه ها و سیستم های ریشه ای محکم تر تحریک می کند و سلامت کلی آن ها را بهبود می بخشد. همچنین می توانید برای افزایش گرده افشانی، از یک گرده افشان دستی استفاده کنید.
انتخاب فن ها و دریچه ها
فن خروجی یک روش مهم برای کمک به کاهش دما و بهبود موفقیت کلی در گلخانه است. در حالت ایده آل، فن های خروجی باید به سمت سقف گلخانه، روبروی درب قرار بگیرند. اگر ساختار گلخانه اجازه اضافه کردن فن خروجی را نمی دهد، حتما فن های اضافی گردش جریان هوا اضافه کنید.
بسته به مدل گلخانه، ممکن است دریچه های در پایه یا سقف قرار گرفته باشند. این دریچه ها بسیار مهم هستند و باید همیشه در هوای گرم باز بمانند. بهتر است بازکننده های خورشیدی را به این دریچه ها اضافه کنید تا در صورت لزوم به طور خودکار باز و بسته شوند. اگر گلخانه امکان افزودن منافذ اضافی را فراهم می کند، اغلب اوقات این امر در مناطق آب و هوای گرم مزیت دارد و به شدت پیشنهاد می شود. در حالت ایده آل، باید حداقل یك دریچه بزرگ در نزدیك یا سقف گلخانه قرار داده شود تا حرارت از آن خارج شود. همچنین باید چندین دریچه در اطراف محیط گلخانه، نزدیک پایه قرار داده شود. این امکان بهترین و طبیعی ترین نوع تهویه را فراهم می کند.
انواع تهویه
• تهویه متقابل
در تهویه متقابل، هوای خنک آزادانه از طریق دریچه هایی که نزدیک پایه قرار گرفته اند وارد می شود و به سمت منافذ گلخانه جریان می یابد. گرما از این طریق با کارآیی بیشتر خارج می شود. علاوه بر این، گیاهان دائماً دی اکسید کربن تازه دریافت می کنند. همرفت طبیعی باعث تهویه متقابل می شود که گردش هوا را تنها با استفاده از دریچه به حداکثر می رساند.
تولید گلخانه در طول تابستان می تواند یک چالش باشد. سطح بالای تابش خورشید و در نتیجه دمای هوای گرمتر، حفظ شرایط مناسب رشد را دشوارتر می کند. در نتیجه، برخی از تولیدکنندگان در تابستان از گلخانه های خود استفاده نمی کنند. اما برخی دیگر از استراتژی های کنترل محیطی خاص برای حفظ شرایط مطلوب تولید استفاده می کنند. تولید مداوم می تواند هزینه های ثابت تولید را کاهش داده و نیروی کار با ثبات تری را فراهم کند.
• تهویه مکانیکی
به منظور حفظ درجه حرارت مطلوب در طول تابستان، هوای گرم گلخانه باید با هوای سردتر خارج جایگزین شود. برای تحقق این امر، گلخانه ها از تهویه مکانیکی یا تهویه طبیعی استفاده می کنند. تهویه مکانیکی برای کارکردن فن ها به دهانه های ورودی، فن های خروجی و برق نیاز دارد. تهویه مکانیکی اگر به درستی طراحی شود، در بسیاری از شرایط آب و هوایی امکان خنک سازی کافی را فراهم می کند.
در حالت معمول، حداکثر ظرفیت تبادل هوا توسط تهویه مکانیکی، ۱۰ یا ۱۲ فوت مکعب در دقیقه در هر فوت مربع از سطح زمین می باشد. هنگام استفاده از پد خنک کننده تبخیری، این ظرفیت تبادل هوا باید ۳-۵ فوت مکعب در دقیقه در هر فوت مربع از سطح زمین افزایش یابد. فن های چند مرحله ای و نصب شده برای تهیه میزان تهویه متفاوت بر اساس شرایط محیطی نصب می شوند. موتورهای فن با سرعت متغیر، امکان کنترل دقیق تر میزان تهویه را فراهم می کنند و می توانند کل مصرف برق را کاهش دهند.
• تهویه طبیعی
تهویه طبیعی بر اساس دو پدیده فیزیکی انجام می شود: شناور شدن حرارت (هوای گرم تراکم کمتری دارد و به سمت بالا حرکت می کند) و اثر باد (وزش باد در خارج از گلخانه باعث ایجاد اختلاف فشار کوچکی می شود و باعث می شود هوا از عرض خارج شود).
تمام آنچه که برای تهویه طبیعی مورد نیاز است، دهانه های ورودی و خروجی (دارای موقعیت استراتژیک)، موتورهای پنجره دریچه و برق برای کارکردن موتورها است. در بعضی موارد، موقعیت دریچه به صورت دستی تغییر می کند و دیگر نیازی به موتور و برق نیست. اما از آنجا که تنظیمات مکرر ضروری است، مقدار کار را افزایش می دهد.
در مقایسه با سیستم های تهویه مکانیکی، سیستم های تهویه طبیعی که با برق کار می کنند، برق بسیار کمتری مصرف می کنند و فقط هنگام تغییر موقعیت پنجره دریچه، سر و صدا تولید می کنند. هنگام استفاده از سیستم تهویه طبیعی، سیستم خنک کننده اضافی می تواند کمک کننده باشد.
متأسفانه، تهویه طبیعی در روزهای گرم که سرعت باد خارج کم است (کمتر از ۲۰۰ فوت در دقیقه) به همان میزان کارآمد عمل نمی کند. بخاطر داشته باشید که چه از مکانیکی (فقط فن ها) و چه از سیستم تهویه طبیعی و فاقد هرگونه قابلیت خنک کننده دیگر (به عنوان مثال، بدون پد خنک کننده تبخیری یا سیستم مه) استفاده کنید، نمی توان دمای داخلی را به زیر دمای خارج کاهش داد.
به دلیل طراحی حساس و طولانی اکثر گلخانه های مستقل، سیستم های تهویه مکانیکی معمولاً هوا را در امتداد گلخانه حرکت می دهند (فن های خروجی و دهانه های ورودی در دیواره های انتهایی مخالف نصب می شوند). سیستم های تهویه طبیعی تهویه متقاطع (با استفاده از دریچه های جانبی و سقف) را امکان پذیر می کند.
در گلخانه های متصل به ناودان می توان ورودی و خروجی سیستم تهویه مکانیکی را در دیواره های کناری یا انتهایی نصب کرد. سیستم های تهویه طبیعی نهایی شامل طرح های گلخانه ای با سقف باز است و فقط از دریچه های سقف تشکیل شده اند. جایی که دهانه های تهویه بسیار بزرگ اجازه نمی دهد دمای داخلی از دمای خارج از گلخانه فراتر برود.
فن های جریان افقی هوا
فن های افقی جریان هوا به طور مكرر نصب می شوند تا از اختلاط مناسب هوا اطمینان حاصل كنند. ظرفیت فن توصیه شده تقریباً ۳ فوت مکعب در دقیقه در هر فوت مربع منطقه رشد است. این فن ها مصرف برق کمی دارند و هنگامی که سرعت تهویه کم باشد، آن ها معمولاً خاموش می شوند.
سیستم سرمایشی گلخانه
وقتی سیستم تهویه منظم قادر به تأمین خنک کننده کافی برای کنترل دمای گلخانه نیست، به خنک کننده اضافی نیاز است. از دو سیستم خنک کننده، پد و فن و سیستم مه، معمولاً در گلخانه ها استفاده می شود. هر دو از اثر خنک کننده حاصل از تبخیر آب استفاده می کنند. فرآیند تبخیر به گرمایی نیاز دارد که از هوای اطراف تامین می کند.
• پد و فن
سیستم های پد و فن فقط می توانند در ترکیب با تهویه مکانیکی کار کنند. یک پد خنک کننده تبخیری در دهانه تهویه تعبیه شده است و هوای ورودی را خنک می کند. هنگامی که هوا از طریق گلخانه به سمت فن ها حرکت می کند، گرمای محیط گلخانه را می گیرد. بنابراین، سیستم های پد و فن یک شیب دمایی، بین ورودی (پد) و سمت خروجی (فن) گلخانه را ایجاد می کنند. این شیب دما باید حداقل باشد تا برای همه گیاهان دارای دمای مشابه باشد. با این حال، یک شیب ۷-۱۰ درجه فارنهایت غیر معمول نیست.
• سیستم های مه شکن
نازل های مه را می توان در سراسر گلخانه نصب کرد. در نتیجه الگوی خنک کننده یکنواخت تری نسبت به سیستم پد و فن ایجاد می کنند. یک نازل برای هر ۵۰-۱۰۰ فوت مربع منطقه رشد توصیه می شود. فشار آب مورد استفاده در سیستم های مه گلخانه ای بسیار زیاد است (۵۰۰ پوند در اینچ مربع و بالاتر). به منظور تولید قطرات بسیار ریز، که قبل از اینکه به سطوح گیاهان برسند، تبخیر شوند. میزان مصرف آب در هر نازل کم است، تقریباً ۱-۱٫۲ لیتر در ساعت است.
برای جلوگیری از گرفتگی دهانه های کوچک نازل، باید آب از ناخالصی ها عاری باشد. برای کارکرد سیستم مه شکن به تصفیه آب و پمپ فشار قوی نیاز است. خطوط تأمین قطر معمولاً باید بتوانند فشار زیاد آب را تحمل کنند. بنابراین، نصب سیستم های مه در مقایسه با سیستم های پد و فن می تواند گران تر باشند.
• کنترل رطوبت
گیاهان سالم می توانند مقدار زیادی آب به هوای اطراف منتقل کنند و در نتیجه رطوبت هوای گلخانه افزایش یابد. از رطوبت نسبی زیاد (بالای ۸۰-۸۵ درصد) باید خودداری شود. زیرا می تواند شیوع بیماری را افزایش داده و تعرق گیاه را کاهش دهد. تخلیه متوالی می تواند از متراکم شدن سطح گیاهان و هوای گلخانه جلوگیری کند. استفاده از سیستم های خنک کننده (به عنوان مثال، پد و فن یا مه پاش) در ماه های گرم تابستان رطوبت هوای گلخانه را افزایش می دهد.
در دوره های گرم و مرطوب فضای باز، کنترل رطوبت در داخل گلخانه می تواند یک چالش باشد. گلخانه هایی که در محیط های خشک واقع شده اند از سیستم های خنک کننده تبخیری سود زیادی می برند. زیرا مقدار زیادی آب می تواند در هوای ورودی تبخیر شود و در نتیجه افت قابل توجه دما را ایجاد کنند.
• سایه زدن
پرده های سایه دار به کاهش بار انرژی در محصولات گلخانه ای در شرایط گرم و آفتابی و به کاهش تلفات تابش گرما در شب کمک می کنند. صرفه جویی در مصرف انرژی تا ۳۰ درصد گزارش شده است که یک دوره بازگشت سریع بخشی از هزینه سوخت را تضمین می کند. پرده های متحرک را می توان به طور خودکار با یک سیستم موتوری که توسط سنسور نور و یا تایمر کنترل می شود، تنظیم کرد. حتی گلخانه های کم هزینه نیز می توانند از نصب سیستم سایه بهره مند شوند.
این پرده ها، در ساختارهای مختلف از درصد سایه کم تا زیاد، بسته به نیاز محصول و شرایط تابش خورشید منطقه، در دسترس هستند. در برخی موارد، چند لایه پرده نصب می شود که می توان به طور مستقل کنترل آن ها را برای تنظیم دقیق تر انجام داد.
پرده های سایه متحرک را می توان در داخل یا خارج (در بالای شیشه) گلخانه نصب کرد. وقتی سیستم های سایه در مجاورت منابع گرما قرار دارند (به عنوان مثال، بخاری ها یا مشعل های دی اکسید کربن)، بهتر است یک پرده ای با اشتعال کم نصب کنید. مواد پرده ای قابل اشتعال کم می توانند هنگام بسته شدن پرده ها، از گسترش سریع آتش در کل گلخانه جلوگیری کنند.