هدف اصلی در گلخانه­ ها فراهم آوردن یک میکروکلیمای مناسب به منظور بهبود تولید خارج از فصل و جلوگیری از ورود آفات متداول مانند مگس سفید، تریپس، بید گوجه فرنگی (Tomato leaf miner) و سایر آفات است. با این حال، در فصل زمستان، ساختار گلخانه برای حفظ دمای هوای داخلی در سطح مناسب، کافی نیست و بنابراین سیستم­ های گرمایشی مورد نیاز است. اما به دلیل افزایش قیمت سوخت های فسیلی و ملاحظات مربوط به تولید گاز گلخانه ای دی­ اکسید­کربن، لازم است به جای سیستم های گرمایش معمولی، جایگزینی مناسب جهت حفظ گیاهان در زمستان استفاده شود. استفاده از انرژی های پاک مانند انرژی خورشیدی که تجدید ­پذیر و بدون آلودگی میباشد به ویژه در کشورهای دارای ساعات آفتابی بالا (مانند ایران) یکی از گزینه­ های مناسب در گرمایش گلخانه می­تواند در نظر گرفته شود.

سیستم های خورشیدی مختلفی به منظور گرمایش گلخانه ها توسط پژوهشگران در سراسر جهان توصیه شده است که در مجموع روش ساخت و قیمت تمام شده کمی داشته و به لحاظ محیط زیستی حائز اهمیت هستند. برخی از مهمترین این مدل ها در ادامه مورد بررسی قرار میگیرد لازم به ذکر است که ابعاد براساس مدل های آزمایشی بوده و ممکن است بسته به ابعاد گلخانه تغییر کند.

مدل گرمایشی بستر سنگی (rock-bed):

در این مدل از گرمایش گلخانه ­ای، همانطور که در شکل (۱) مشخص است، سیستم ذخیره سازی شامل یک لوله استوانه ­ای PVC با قطر ۲۰ سانتی متر، پر از سنگ هایی مدور به قطر ۴ تا ۶ سانتی متر میباشد که در ۱ متری زیر گلخانه تعبیه شده است. لایه ای از سنگ به عمق ۲۰ سانتی­متر زیر مخزن ذخیره سازی قرار داده شده تا مبادله بین مخزن و لایه های عمیق خاک محدود شود (لایه عایق). براساس شکل، یک لوله پلاستیکی سوراخدار برای آزادسازی هوای بیرون آمده از مخزن و توزیع گرما به طور یکنواخت در گلخانه ایجاد میگردد. این سیستم توزیع گرما، در ارتفاع ۲/۱ متری سطح کاشت گلخانه قرار دارد. ورودی لوله به مخزن وصل و خروجی، انتهای دیگر، بسته است. در طول روز که دما از ۲۵ درجه فراتر میرود هوای گرم توسط فَن موجود به داخل بستر سنگی تزریق شده که در این حالت هوای خنک و تازه کف به گلخانه هدایت میشود. در شب که دما به زیر ۱۲درجه سانتیگراد افت کرد، این بار هوای گرم ذخیره شده در مخزن سنگی به وسیله فن به طرف گلخانه هدایت میشود.

سیستم گرمایشی
شکل ۱ تصویری شماتیک از مدل گرمایش بستر سنگی (rock-bed) با استفاده از انرژی خورشیدی

 

براساس نتایج Gourdo و همکاران (۲۰۱۸) این مدل گلخانه احداث شده نسبت به نمونه فاقد این سیستم (شاهد) نشان داد که ۳ درجه در شب گرمتر و ۱.۹ درجه در روز خنکتر میباشد. همچنین عملکرد گوجه فرنگی کشت شده در این گلخانه نسبت به نمونه فاقد آن (شاهد) ۲۲ درصد افزایش را نشان داد.

مدل ذخیره سازی آب:

این روش مبتنی بر چرخش آب گرم شده توسط انرژی خورشیدی طراحی شده است. براساس شکل (۲) سه بخش مجزا برای این سیستم گرمایشی را میتوان در نظر گرفت:

– یک سطح مسطح با مجموعه­ای از لوله­ هایی از جنس آهن به عنوان کالکتور (collector) با یک سطح انتخابی، شامل یک لایه پوشش شیشه ­ای و یک پوشش اپتیکال هر کدام به اندازه ۲.۳۴ مترمربع.

– دو تانک برای ذخیره آب. یکی به عنوان مخزن آب گرم و دیگری مخزن جبرانی حاوی آب سرد. ظرفیت هر مخزن ۲۵۰ لیتر و برای عدم اتلاف انرژی مخزن آب گرم عایق کاری شده است.

– یک لوله مبدل حرارتی (agrotherme) که مجموعه­ای از لوله های پلی پروپیلن به قطر ۱۴ میلیمتر میباشد؛ که در داخل خاک به صورت موازی (فاصله ۲۹ سانتیمتری هم) در بستر گلخانه نصب میشود.

– با استفاده از یک پمپ برگشتی، آب محتوی تانک گرم (که در طول روز گرم شده است) در طول شب در بین مبدل های آگروترم حرکت کرده و به سمت تانک آب سرد میرود. در طول روز گردش برعکس شده و آب از کالکتور و تانک سرد به طرف تانک ذخیره جاری میشود.

سیستم گرمایشی
شکل ۲ تصویری شماتیک از مدل گرمایش خورشیدی مبتنی بر روش ذخیره آب.

 

نتایج به دست آمده از این نوع گلخانه (ذخیره آب) که در آن اقدام به کشت هندوانه در بازه زمانی ۲۰ دسامبر تا ۱۵ مارس شده بود شامل:

  • افزایش درجه حرارت شبانه در گلخانه در حدود ۲/۱ درجه.
  • همگن شدن دمای هوا در داخل گلخانه
  • ۱۴ روز زودرس شدن محصول هندوانه بود

سیستم گرمایشی آب غیرفعال (passive water heating systems):

این سیستم یک جایگزین مناسب در مقایسه با روش های کلاسیک به دلیل آسانی نصب و سرمایه اولیه کم، میباشد. مواد اولیه مختلفی برای راه اندازی این سیستم گزارش شده است، مانند PE، شیشه، فیلون و پلی کربنات که در انواع مختلف گلخانه میتوان استفاده کرد. براساس آزمایشهای متعدد صورت گرفته مشخص شده که این سیستم می­تواند سبب افزایش دمای داخل گلخانه در محدود ۲ تا ۱۰ درجه بیشتر از حداقل دمای بیرون گردد؛ که بسته به مواد به کار رفته و تغییرات ایجاد شده متفاوت بود.

در یک مطالعه، سیستم گرمایش آب غیرفعال خورشیدی در مقایسه با گلخانه هم ابعاد بدون این سیستم گرمایشی مورد بررسی قرار گرفت (شکل ۳).

سیستم گرمایشی
شکل ۳ ابعاد گلخانه مورد مطالعه در مدل گرمایش آب غیرفعال

 

محصول کشت شده در این گلخانه¬ها (شاهد و دارای سیستم گرمایش) گوجه فرنگی بود. سیستم گرمایش غیرفعال شامل ۸ لوله پلاستیکی به قطر ۳۲ سانتی متر و به طول ۱۰ متر و ضخامت ۲۲۰ میکرومتر بود. هر لوله با ۷۱/۰ متر مکعب آب پر شده بود. لوله­ها روی زمین و در دو طرف محل کاشت نزدیک به ریشه­های گیاهان قرار گرفتند (شکل ۴). آب داخل پلاستیکها با تابش خورشید در طول روزگرم می­شد و در طول شب توسط همرفت طبیعی داخل گلخانه جریان پیدا میکرد.

سیستم گرمایشی
شکل ۴ نمای داخلی از گلخانه دارای سیستم گرمایشی آب غیرفعال خورشیدی (A) و گلخانه کنترل (فاقد گرمایش) (B).

 

نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از این نوع سیستم گرمایش خورشیدی، دمای شبانه داخل گلخانه را ۱/۳ درجه سانتیگراد بهبود بخشید و ۱۰٪ رطوبت نسبی را در مقایسه با گلخانه شاهد کاهش داد. این بهبود میکروکلیمای گلخانه تأثیر مثبتی در تولید گوجه فرنگی داشت، بطوریکه عملکرد محصول در مقایسه با گلخانه شاهد (بدون سیستم گرمایشی آب غیرفعال خورشیدی) ۳۵ درصد افزایش را نشان داد. همچنین وجود این سیستم گرمایش منجر به کاهش توسعه جمعیت آفت T. absoluta (بید گوجه فرنگی) در گلخانه گردید.

در مجموع می­توان گفت این نوع سیستم­های گرمایشی مبتنی بر انرژی خورشیدی روش موثر در بهبود میکروکلیمای گلخانه، کاهش آفات و به دلیل عدم به کار گیری سوختهای فسیلی دوستار محیط زیست (eco-friendly) میباشد.

منابع:

Du, J., Bansal, P., Huang, B., 2012. Simulation model of a greenhouse with a heat-pipe heating system. Applied Energy 93, 268–۲۷۶. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.12.069

Energy, R., Ener, S., Ii, H., n.d. A heating system using ~at plate collectors to improve the inside greenhouse microclimate in Morocco 256–۲۷۰.

Gourdo, L., Fatnassi, H., Bouharroud, R., Ezzaeri, K., Bazgaou, A., Wifaya, A., Demrati, H., Bekkaoui, A., Aharoune, A., Poncet, C., Bouirden, L., 2019. Heating canarian greenhouse with a passive solar water – sleeve system : E ff ect on microclimate and tomato crop yield. Solar Energy 188, 1349–۱۳۵۹. https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.07.004

Gourdo, L., Fatnassi, H., Tiskatine, R., Wifaya, A., Demrati, H., Aharoune, A., Bouirden, L., 2018. Solar energy storing rock-bed to heat an agricultural greenhouse. Energy. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.12.036

پیشنهاد تصادفی


-60%
-40%
-20%

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دریافت کد پیگیری

کاربر محترم:

شما میتوانید با وارد نمودن شماره سفارش در کادر مربوطه کد پیگیری پستی سفارشتان را دریافت نمایید.

سپس کد دریافت شده را در سایت اداره پست وارد نموده و از وضعیت مرسوله باخبر شوید.

آدرس پیگیری مرسوله: http://post.fardinkesht.com

لازم به یادآوریست، پس از تحویل بسته شما به اداره پست، مسئولیت پیگیری مرسوله تا زمان رسیدن به ادرستان، با شماست و از عهده مجموعه فردین کشت خارج می باشد.

چنانچه نهال و نشاء خریداری نموده اید، این بخش برای شما کاربرد نخواهد داشت. زیرا از طریق باربری و تیباکس ارسال میگردند که قابلیت پیگیری الکترونیکی ندارند.

  • ثبت نام
رمزتان را گم کرده اید؟ لطفا ایمیل یا نام کاربری را وارد نمایید، پس از آن ایمیلی حاوی لینک مخصوص تغییر رمز دریافت خواهید نمود.
از اطلاعات شما در این سایت محافظت میگردد.
با عضویت در تلگرام و اینستاگرام ما، از امکانات ویژه مانند تخفیف ، آموزش ، کتاب رایگان و... برخوردار شوید