هدف از تهیه این مقاله آشنایی با محاسبه سیستم گرمایش در گلخانه میباشد . این مسئله با حل یک مثال توضیح داده شده است و کاربران محترم میتوانند با تغییر اعداد در ابعاد گلخانه و یا شرایط منطقه آنرابرای نمونه های مشابه استفاده کنند . مرجع این محاسبات فصل 3 کتاب مدیریت گلخانه نوشته پاوول وی نلسون ، ترجمه سازمان پارکها و فضای سبز شهر تهران و کتاب مهندسی گلخانه نوشته روبرت ای آلدریچ میباشد . جداول مورد نیاز مستقیما از این کتاب برداشته شده است .جهت دریافت فایل کتاب مذکور و همچنین کتب و مراجع دیگر مرتبط با گلخانه به کانال ؛ مراجع و کتابهای مربوط به صنعت گلخانه با لینک :https://t.me/greenhouse مراجعه نمایید.
مثال : گلخانه ای با مشخصات زیر در منطقه گرگان احداث شده است
- عرض : 48 متر ( 6 دهنه 8 متری )
- طول : 45 متر
- مساحت : 2.160 متر مربع
- ارتفاع ستونها : 4 متر
- ارتفاع تاج : 5.6 متر
- محصول زیر کشت : خیار گلخانه ای ( حداقل دمای قابل تحمل 15 درجه )
- دمای سردترین شب سال : 10- درجه سانتیگراد
- پوشش گلخانه : پلی اتیلن ( بررسی برای تک لایه و دو لایه با هوای فشرده )
توان حرارتی مورد نیاز در گلخانه معال توانی حرارتی هست که از گلخانه خارج میشود . توان حرارتی از دو طریق از گلخانه خارج میشود : 1.توان حرارتی هدایتی (رسانایی) 2.توان حرارتی تبادلی
توان حرارتی کل مجموع این دو خواهد بود
H = Hc (Conduction Heat) + Has ( Air Exchange Heat)
توان حرارتی هدایتی Hc :
بیشترین خروج گرما از طريق هدايت سطحی و شامل پوشش و اسكلت گلخانه است. انتقال گرما ازطريق هدايت از طريق رابطه زير برآورد مي‌شود:
Hc = A.U (Tin-Tout)
که در آن :
Hc = انتقال حرارت از طريق هدايت (Btu/hr) – بی تی یو بر ساعت
A = مساحت پوشش گلخانه (ft2) – فوت مربع
U = ضريب مجموع گرماي منتقل شده Btu/hr-oF – ft2
Tin = دماي داخل (oF) درجه فارنهایت که به گیاه آسیب نرسد
Tout = دماي خارج (oF) درجه فرنهایت با آمار 10 ساله
توان حرارتی تبادلی Has :
توان حرارتی تبادلی نیز از فرمول زیر محاسبه میگردد :
Has=0.02 . M . (Tin-Tout)
که در آن :
Has = انتقال حرارت تبادلی (Btu/hr) – بی تی یو بر ساعت
M = حجم هوای تبادلی (ft3) – فوت مکعب
U = ضريب مجموع گرماي منتقل شده Btu/hr-oF – ft2
Tin = دماي داخل oF)) درجه فارنهایت که به گیاه آسیب نرسد
Tout = دماي خارج oF) ) درجه فرنهایت با آمار 10 ساله
مقدار هوای تبادلی از حاصلضرب حجم هوای گلخانه در عدد جدول 5-4 که نشان دهنده شرایط گلخانه است بدست میآید .
ابتدا سراغ نقشه گلخانه میرویم تا ابعاد را مشخص کنیم .طول کمانها 9 متر در نظر گرفته شده است و بر اساس آن سطح خارجی گلخانه 3.282 متر مربع
( نقشه شماره 1 و 2 ) و حجم هوای داخل گلخانه 11.070 متر مکعب ( نقشه شماره 3 ) بدست میآید .
Tin و Tout :
Tin مینیمم دمای داخل گلخانه هست که در آن گیاه آسیب نبیند. این عدد برای گیاهان مختلف ، متفاوت خواهد بود . نکته اینکه در این دما رشدی صورت نمیگیرد و تنها گیاه از سرما در امان میماند . اگر یک سیستم حرارتی به نحوی طراحی شود که در شب سرد این دما را تامین نماید قطعا در روز میتواند دمای مناسب رشد را ( به شرط وجود پارامترهای دیگر فتوسنتز ) تامین نماید .
Tout دمای سردترین شب سال در آمار 10 ساله منطقه هست. برای بدست آوردن Tout نیاز به آمار 10 ساله هواشناسی منطقه داریم . ابتدا این اعداد را سورت نموده و کمترین عدد را حذف و عدد دوم را انتخاب میکنیم .
به عنوان مثال آمار هوا شناسی منطقه مورد نظر به شرح زیر داده شده است :
در این مثال کمترین دما در آمار 10 ساله که عدد 13- میباشد را کنار میگذاریم و عدد 10- را معیار محاسبات قرار میدهیم .با این فرض در 90 درصد مواقع سیستم حرارتی جوابگوی نیاز گلخانه خواهد بود .
نکته : این جدول بر اساس تاریخ کشت و یا زمان انتقال گیاه از خزانه به گلخانه قابل تغییر است . به عنوان مثال تولید کنندگانی که کشت بهاره دارند در اواسط بهمن ماه نشاء را از خزانه به گلخانه منتقل میکنند لذا این آمار برای بهمن ماه مورد بررسی قرار میگیرد .
برای توان حرارتی هدایتی خواهیم داشت :
Hc = A.U (Tin-Tout)
A = مساحت پوشش گلخانه 3.282 متر مربع
U = 1.2 برای پوشش پلی اتیلن تک لایه از جدول 4-4
Tin = 15 درجه سانتیگراد
Tout = 10- درجه سانتیگراد
Hc = 3,282 x 10.76 x 1.2 x (15 - ( -10 )) x 1.8
Hc = 1,906,973 BTU/Hr
Hc = 480,588 Kcal /Hr
ضریب 10.76 تبدیل متر مربع به فوت مربع و 1.8 تبدیل اختلاف درجه سانتیکراد به فارنهایت است . برای تبدیل توان حرارتی از بی تی یو بر ساعت به کیلو کالری بر ساعت آنرا بر 3.968 تقسیم میکنیم .
و همچنین برای توان حرارتی تبادلی خواهیم داشت :
Has=0.02 . M . (Tin-Tout)
M = حجم هوای گلخانه 11.070 متر مکعب
0.02 = عدد 1 برای سازه پلاستیکی تازه ساز از جدول 5-4 انتخاب شده است که بر این عدد ضرب شده است.
Tin = 15 درجه سانتیگراد
Tout = 10- درجه سانتیگراد
Has = 0.02 x 11,070 x 35.31 x ( 15 – ( -10 )) x 1.8
Has = 351,793 Btu/Hr
Has = 88,657 Kcal/Hr
عدد 35.31 ضریب تبدیل متر مربع به فوت مربع میباشد .
و در نهایت خواهیم داشت :
H = Hc + Has
H = 480,588 + 88,657 = 569,245 Kcal/Hr
برای گلخانه فوق به این میزان توان حرارتی نیاز داریم . جهت تقارن میتوان در هر دهنه گلخانه یک هیتر 100.000 کیلو کالری استفاده نمود .
نکاتی که میبایست در استفاده از سیستم های حرارتی رعایت نمود :
- این تعداد هیتر برای سردترین شب سال محاسبه شده است لذا در اکثر مواقع تمامی هیتر ها کار نمیکنند و به همین جهت میبایست سیستم گردش هوا برای انتقال حرارت یکنواخت در تمام فضای گلخانه تعبیه شود .
- حتما برای هیتر ها دریچه ورود هوای تازه تعبیه گردد . این دریچه در ورودی هوای مشعل هیتر و با قطری معادل دودکش خواهد بود .
- در صورتیکه سوخت هیتر ها گازوئیل باشد میبایست حداقل فاصله 30 متری برای منبع گازوئیل تا مخزن آب اصلی گلخانه را در نظر بگیرید .
- ضایعات سوخت توسط دودکش هیتر از کوتاهترین مسیر و از دیوارهای پهلو به بیرون منتقل میگردد و چنانچه مسیر دودکش طولانی باشد حتما از فنهای مکش انتهای دودکش استفاده شود .
- بجهت آسیب ندیدن پوشش گلخانه ، استفاده از فلنج فلزی و یا چوبی برای خروج دودکش از دیواره گلخانه الزامیست.
- چنانچه از سیستم آب گرم برای گلخانه ها استفاده شود میبایست حداقل 20 درصد ( به جهت افت حرارتی مسیر انتقال ) به محاسبات توان حرارتی افزوده گردد .
- از کیفیت هیتر به جهت عدم نشت ضایعات سوخت و توان حرارتی هیتر اطمینان حاصل نمائید . خرید هیترهای استاندارد از شرکتهای معتبر توصیه میگردد .
- سیستم گرمایش میبایست قابلیت تنظیم دما برای شب و روز را داشته باشد . این عمل با استفاده از سیستم کنترل و یا حداقل ترموستات محیطی و فتوسل قابل اجراست .
- استفاده از دیوار بادشکن علاوه بر حفاظت از پوشش گلخانه باعث کاهش تلف حرارتی تبادلی میگردد .
تهیه و تنظیم ، شرکت صنایع گلخانه ای مرصوص کام
حسن فرقانی