بخاری گلخانه از سقف سازه آویخته می شود و در فضای بالای گیاهان قرار می گیرد. در مشعل سوخت و هوا با نسبتی مشخص بطور کامل مخلوط شده و به محفظه احتراق راه می یابند. این مخلوط در مشعل سوزانده شده و شعله به همراه گازهای حاصل از احتراق وارد لوله‌های آتش خوار دستگاه می شود. این لوله‌ها تا دمای حدود ۴۵۰ درجه سانتیگراد گرم شده و شروع به تابش می کنند. پرتوهای گرمایشی یا مستقیماً از سطوح لوله‌ها به پایین می تابند و یا با برخورد به رفلکتور بالایی دستگاه به پایین باز تابانیده می شوند. هر چه دمای لوله‌ها بیشتر باشد بازتاب رفلکتورها بیشتر بوده و نسبت تابشی بودن انتقال حرارت نیز بیشتر است. پرتوهای گرمایشی برای منتقل شدن به گیاه، افراد، خاک، تجهیزات، شاخه و برگ‌ها و … نیازی به واسطه‌ای مانند هوا ندارند.
به محض آنکه پرتو تابش به جسم برخورد می کند انتقال حرارت آغاز می شود. با فرض اینکه اجسام پایین بازتاب ندارند پرتوها تبدیل به انرژی گرمایی شده و گرما ایجاد می کنند. سپس جسم گرما را به اطراف منتقل می کند. گرمایش ثانویه به اشکال بازتابش، هدایت و همرفت ایجاد میشود. گرما از برگ به بقیه قسمت‌های گیاه و از خاک به ریشه گیاه منتقل می شود. برخلاف سیستم‌های گرمایش سنتی در سیستم تابشی گرما فقط محدود به همرفت نیست. بلکه انتقال گرما از طریق تابش صورت می گیرد و سپس از اجسام تابش دریافت کرده به روش‌های بازتابش، هدایت و یا همرفت به مابقی قسمت‌ها گرما منتقل میشود.
تنوع خریداران هیتر تابشی گرماتاب در گلخانه
گلخانه داران که از سیستم گرمایش تابشی استفاده می کنند به سه دسته تقسیم می شوند.
- افرادی که از بازدهی و یا هزینه های سنگین سیستم گرمایش گلخانه شان رضایت ندارند.
- افرادی که پس از ساخت گلخانه شان تصمیم به استفاده از سیستم گرمایش تابشی می کنند.
- پرورش دهندگانی که با تحقیق و بررسی به این نتیجه می رسند که سیستم گرمایش تابشی بهترین گزینه برای آن ها میباشد و پس از آن برای بدست آوردن بهترین و پربازده ترین طرح با یک تولید کننده وارد مذاکره می شوند.
پرورش دهندگان در طبقه بندی اول باید خوش شانس باشند که گلخانه آن ها دارای دیوارهای با ارتفاع مناسب برای نصب دستگاه ها باشد. گلخانه های بلند و عریض برای طراحی موثرتر سیستم گرمایش تابشی مناسب ترند.
اما پرورش دهندگان در طبقه بندی دوم می توانند به سیستم مطابق تر با سازه گلخانه خود دست یابند. ساختمان های امروزه بلندتر و عریض تر ساخته می شوند. گلخانه های با حجم بزرگتر قابلیت کنترل دمای بیشتری دارند. پرورش سبد های آویزان و پرورش گیاهان در چند طبقه باعث ساخت این گونه گلخانه ها می شود.
پرورش دهندگان در طبقه بندی سوم که برای یک سیستم گلخانه‌ای جامع برنامه ریزی کرده اند قابلیت انعطاف بیشتری برای بدست آوردن محصول نهایی بهتر خواهند داشت. این امر از این لحاظ دارای اهمیت است که به ما اجازه می دهد تا طراحی را بر اساس بهترین استفاده از فضا و نحوه چیدمان انجام دهیم.
طراحی هیتر در گلخانه
عوامل زیادی وجود دارد که می بایست برای طراحی و نصب یک سیستم گرمایشی تابشی مورد استفاده قرار گیرد. ابتدا باید میزان بار حرارتی اتلافی از گلخانه محاسبه شود. مساحت دیوارهای ساختمان که از آن ها انتقال حرارت صورت می گیرد شامل دیوارهای کناری و گرداگرد و سقف محاسبه گردد. این عدد را در ضریبی که براساس اختلاف دمای بین کمترین دمای بیرون و دمای مورد نظر برای محصول بدست می آید ضرب می کنیم. برای نشان دادن ضریب اتلاف حرارت برای یک خانه با سیستم گرمایش هوای گرم معمولاً حدود ۲۵/۱ میباشد که این عدد برای سیستم گرمایش تابشی در حدود ۸/۰ خواهد بود. با توجه به همین ضریب گرمایش گلخانه با سیستم گرمایش تابشی باعث صرفه جویی ۳۶%در مصرف سوخت و ۷۵% تا ۹۰%در مصرف برق خواهد شد.
برای مثال یک یونیت هیتر، گازهای خروجی را با دمای حدود ۲۵۰ درجه سانتی گراد به بیرون انتقال می دهد که بدینوسیله گرمای این گازها نیز به هدر می رود. همچنین سیستم گرمایش جابجایی هوای گرم، در ابتدا هوا را گرم نموده که با این کار هوای گرم در برابر هوای سرد به جهت سبک بودن، به بالای گلخانه خواهد رفت. همچنین در این روش هوای گرم باید سیرکوله شود. گردش جریان هوای گرم در اطراف گیاهان باعث تبخیر رطوبت روی سطح آن ها شده و موجب سرد شدن آن ها می گردد. برای جبران این عمل دمای هوا باید چندین درجه گرمتر از دمای گیاهان و خاک باشد تا بتوان به دمای مورد نظر برای گیاهان دست یافت. سیستم گرمایش تابشی به گردش هوا برای انتقال حرارت به گیاهان احتیاجی ندارد. عموماً پرورش دهندگان می توانند انتظار طراحی این سیستم را برای بدست آمدن پوشش گیاهی یکنواخت در ۹۵% فضای سطح داشته باشند.
محاسبه ظرفیت حراتی تامین گرمایش سنتی و گرمایش تابشی
%۱۵ (برای بویلر آب گرم) + اتلاف حرارتی ساختمان = ظرفیت بویلر (در سیستم هوای گرم)
%۱۵ الی %۲۰ – اتلاف حرارتی ساختمان = ظرفیت گرماتاب (در سیستم تابشی)
نتیجه گیری
ظرفیت حرارتی (در نتیجه مصرف سوخت) سیستم تابشی ۳۰ الی ۳۵ درصد کمتر از سیستم هوای گرم است.
از دیگر مواردی که باید در طراحی مد نظر قرار گیرد ارتفاع نصب دستگاه‌ها می باشد. دستگاه‌ها باید در ارتفاعی به اندازه دو برابر عرضی از سطح که باید گرم شود نصب گردد.
برخی از گلخانه های تجهیز شده با هیتر تابشی در گلخانه های آمریکا
پرورش کاملاً یکنواخت گل‌های داودی و مینای طلایی با گرمایش تابشی
گرمایش تابشی در پرورش گیاه سرخس در سبد های آویخته و نیز روی شاخه
- گرمایش شاخ و برگ انبوه گیاهان در زیر دستگاه گرماتاب
گرمایش تابشی منطقه بندی شده براساس نیاز گیاه
(یک منطقه گرمایی سمت راست و دیگری در سمت چپ)
گرمایش تابشی در پرورش گیاه “بنت قنسول” Poinsettia
رشد سریع گیاه در سبد آویخته به سمت هیتر تابشی
جوانه زنی و نشاکاری سریع به دلیل گرمای مطلوب خاک و ریشه
تاریخچه سیستم های تامین گرمایش در گلخانه ها
گلخانه‌های قدیمی معمولا در جهت خورشید ساخته می‌شد تا امکان بهره مندی از گرمایش تابشی خورشید فراهم گردد.بخش ابتدایی سازه سالن‌های گلخانه از جنس شیشه بود. امواج مادون قرمز منتج از تابش خورشید از این شیشه‌ها عبور مینمود و با برخورد به دیوار ساخته شده در پشت این شیشه‌ها، موجب گرم شدن دیوار و خاک می‌شد. پس از غروب خورشید و با سرد شدن محیط، این دیوار گرمای خود را به گلخانه منتقل و موجب گرم شدن محیط می‌شد. در سال‌های بعد سالن‌های گلخانه مجهز به یک پوشش عایق روی شیشه گردید که این امر باعث جلوگیری از خروج گرما و اتلاف آن می‌شد. پس از مقرون به استفاده شدن شیشه جهت پوشش گلخانه‌ها استفاده از شیشه گسترش یافت. امروزه کماکان علیرغم توسعه و پیشرفت در ساخت سازه‌های گلخانه‌ها و اهمیت به حداقل رساندن اتلاف انرژی، تامین گرمایش با روش‌های سنتی و قدیم مانند سیستم دیگ بخار و همچنین هیترهای هواگرم (جریان همرفتی) تجهیز میگردند.
تامین گرمایش گلخانه با استفاده از موتورخانه مرکزی
تامین گرمایش گلخانه ها با استفاده از موتورخانه مرکزی و دیگهای بخار، یکی از گران‌ترین روش‌های تامین گرمایش در گلخانه‌ها میباشد. بدون در نظر گرفتن هزینه‌های اولیه و مصرف بالای انرژی، این روش، به جهت چندکاره بودن و توزیع حرارت در بسیاری از گلخانه‌ها استفاده شده است. تامین گرمایش در این روش و حرکت گرما به سمت سقف گلخانه و تجمع آن زیر سقف گلخانه، موجب میگردد تا برف روی سقف ماندگار نباشد.
برخی کارشناسان اعتقاد دارند هزینه‌های سرمایه اولیه، نگهداری و مصارف بالای انرژی، نسبت به مزایای آن قابل توجیه است.
تامین گرمایش گلخانه با استفاده از یونیت هیتر
برخی از کارشناسان و صاحبان گلخانه به جهت برخی از موارد از جمله عدم آشنایی با سیستم های گرمایش نوین و استنباط اشتباه از هزینه‌های اولیه یونیت هیترها و نصب ساده تر و اندازه کوچک آنها، گلخانه‌های خود را با یونیت هیتر تجهیز می‌نمایند. یونیت هیترها یکنواختی حرارتی در سطح گلخانه را ایجاد نکرده و غالبا در ابتدا یا انتهای سالن گلخانه قرار می‌گیرند. یونیت هیترها جهت تامین گرمایش گلخانه، هوای گرم را از طریق وزش باد گرم، حرارت را به سطح گلخانه پرتاب می‌نمایند. در این روش به جهت وجود جریان هوا، دمای سطح گیاهان پایین آمده که این امر موجب تبخیر رطوبت گیاهان میگردد. در این روش به جهت سبک بودن هوای گرم، حرارت به سمت بالای سالن حرکت و تجمع گرمایی بالایی را در زیر سقف سالن شاهد هستیم. به همین دلیل، دمای هوا در وسط سالن از میانه‌های سالن گلخانه گرمتر می باشد.
در این روش عدم یکنواختی گرمایش در گلخانه ایجاد نشده و کماکان انتهای سالن سردتر از ابتدای سالن میباشد. همچنین کنال‌های توزیع حرارت ضمن از بین بردن زیبایی و اشغال فضا، هزینه‌های اولیه سرمایه گذاری را افزایش میدهد.
همچنین این لوله‌های پلاستیکی توزیع حرارت در این روش موجب سایه انداختن روی گیاهان شده به‌طوری که نور کمتری به گیاهان در سطح گلخانه را در پی خواهد داشت.
استفاده از یونیت هیترها در تامین گرمایش هوای گلخانه‌ها، موجب میگردد تا هوای گرم در زیر سقف گلخانه‌ها گرمتر از دمای پایین آن باشد. در این سیستم‌ها، هیتر ابتدا هوا را گرم نموده و در ادامه هوای گرم به گیاهان می‌رسد. در این روش تامین گرمایش، دمای خاک و گیاهان و همچنین زمین، از دمای هوا بیشتر نخواهد شد.
جهت ایجاد یکنواختی دما در سطح گلخانه، میتوان نسبت به قرار دادن یونیت هیتر ها بر روی زمین و جانمایی لوله‌های دمنده در زیر میزهای گیاهان در حال رشد اقدام نمود. با این روش، توزیع گرما در سطح گلخانه بیشتر شده و یکنواختی بهبود میابد. اما مسیر تردد گرفته شده و از رفت‌وآمد در گلخانه جلوگیری میشود.
در روش تامین گرمایش با استفاده از یونیت هیترها و هدایت گرما از پایین به بالا، احتمال بروز بیماری در گیاهان افزایش میابد.
تامین گرمایش گلخانه ها با هیترهای شعله مستقیم
هیترهای شعله مستقیم گاز سوز، با بهره مندی از ایجاد شعله، به صورت مستقیم هوای داخل گلخانه را گرم مینماید. یکی از مزایای هیترهای شعله مستقیم، ایجاد حجم زیادی از Co2 یا همان دی اکسید کربن است. هیترهای شعله مستقیم بسیار کوچک بوده و هزینه نصب، راه اندازی و جابه‌جایی آنها بسیار ناچیز میباشد.
یکی از مهمترین معایب هیترهای شعله مستقیم، وارد شدن انبوهی از محصولات احتراق به داخل سالن گلخانه میباشد.محصولات احتراق شعله تنها Co2 نبوده و عناصر دیگری مانند مونواکسید کربن نیز خواهد بود. این در حالی است که افزایش بیش از حد مونواکسید کربن برای گیاهان بسیار مضر میباشد. کنترل شرایط محیطی گلخانه به منظور جلوگیری از احتراق ناقص بسیار مهم و هزینه بر است.
در مناطقی که برودت هوا زیاد است هیترهای شعله مستقیم برای مدت زیادی میبایست روشن بمانند. این امر مستلزم آن است تا سنسور Co2 در گلخانه نصب گردد تا میزان منو اکسید کربن کنترل شود.
تامین گرمایش گلخانه با استفاده از آب گرم
در این روش یک لوله کوچک روی یک صفحه عایق قرار داده شده و از درون لوله آب داغ عبور داده میشود.این امر موجب میگردد خاک گرم شده و شرایط جهت کاشت و جوانه زدن گیاهان آماده شود. در این روش رطوبت هوا حفظ شده و رشد بذرها تسریع گردد.
معایب تامین گرمایش گلخانه‌ها با روش های قدیمی و سنتی
- عدم تامن گرمایش مطلوب ریشه و خاک
- تجمع حرارت دما در زیر سقف گلخانه
- هزینه بالای سرویس و نگهداری
- اشغال نمودن فضای فیزیکی
- عدم یکنواختی در تامین گرمایش گلخانه
- جابه جایی گرد و غبار و آلودگی در سطح گلخانه به جهت وجود جریان هوا
- آلودگی محیط به جهت وجود جریان هوا و معلق نمودن آلودگی از روی خاک و کودهای شیمیایی در هوا
- مصرف انرژی زیاد
- کاهش محسوس دما در کناره های سازه گلخانه
بدون نظر